JPH0547403A - 固体電解質セル - Google Patents
固体電解質セルInfo
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- JPH0547403A JPH0547403A JP3204288A JP20428891A JPH0547403A JP H0547403 A JPH0547403 A JP H0547403A JP 3204288 A JP3204288 A JP 3204288A JP 20428891 A JP20428891 A JP 20428891A JP H0547403 A JPH0547403 A JP H0547403A
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- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 abstract description 32
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 16
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- -1 interconnector Substances 0.000 description 2
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
- H01M8/2425—High-temperature cells with solid electrolytes
- H01M8/243—Grouping of unit cells of tubular or cylindrical configuration
-
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- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
- H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
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- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0065—Solid electrolytes
- H01M2300/0068—Solid electrolytes inorganic
- H01M2300/0071—Oxides
- H01M2300/0074—Ion conductive at high temperature
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 強度を保ちながら内部抵抗が少ない固体電解
質セルを実現する。 【構成】 交互に軸方向に積層されて形成された円筒体
の一部が軸方向に厚肉となるようにそれぞれの固体電解
質１とインターコネクター２に突起部５ａ，５ｂを設
け、上記円筒体の内側と外側にそれぞれ空気極電極３と
燃料極電極４を設けることによって、それぞれの電極
３，４に挟まれた固体電解質１とインターコネクター２
は従来の装置より膜厚を薄くすることができるため、従
来の装置の強度を維持しながら内部抵抗の低減を可能と
する固体電解質セルを実現する。
質セルを実現する。 【構成】 交互に軸方向に積層されて形成された円筒体
の一部が軸方向に厚肉となるようにそれぞれの固体電解
質１とインターコネクター２に突起部５ａ，５ｂを設
け、上記円筒体の内側と外側にそれぞれ空気極電極３と
燃料極電極４を設けることによって、それぞれの電極
３，４に挟まれた固体電解質１とインターコネクター２
は従来の装置より膜厚を薄くすることができるため、従
来の装置の強度を維持しながら内部抵抗の低減を可能と
する固体電解質セルを実現する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体電解質型燃料電池
あるいは水蒸気電解セルに適用される固体電解質電解セ
ルに関する。
あるいは水蒸気電解セルに適用される固体電解質電解セ
ルに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の固体電解質型燃料電池あるいは水
蒸気電解セルは、図５（ａ）、（ｂ），（ｃ）に示すよ
うにリング状の固体電解質０１とインターコネクター０
２が交互に積層されて円筒体を形成し、この円筒体の外
側には隣り合う固体電解質０１とインターコネクター０
２にまたがるリング状の空気極電極０３が配設され、内
側には隣り合うインターコネクター０２と固体電解質０
１にまたがるリング状の燃料極電極０４が設けられてい
た。
蒸気電解セルは、図５（ａ）、（ｂ），（ｃ）に示すよ
うにリング状の固体電解質０１とインターコネクター０
２が交互に積層されて円筒体を形成し、この円筒体の外
側には隣り合う固体電解質０１とインターコネクター０
２にまたがるリング状の空気極電極０３が配設され、内
側には隣り合うインターコネクター０２と固体電解質０
１にまたがるリング状の燃料極電極０４が設けられてい
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】固体電解質型燃料電池
あるいは水蒸気電解セルにおいては、電気化学的な反応
を用いるため、セルの内部抵抗がセル特性に影響する。
このため、内部抵抗を下げることが大きな課題である。
一方、固体電解質型燃料電池あるいは水蒸気電解セル
は、自重などの応力にたえなければならない。
あるいは水蒸気電解セルにおいては、電気化学的な反応
を用いるため、セルの内部抵抗がセル特性に影響する。
このため、内部抵抗を下げることが大きな課題である。
一方、固体電解質型燃料電池あるいは水蒸気電解セル
は、自重などの応力にたえなければならない。
【０００４】従来の装置において、内部抵抗を低下させ
るためには、肉厚を薄くしなければならないが、肉厚を
薄くした場合には、セルの強度は低下する。逆に、セル
の強度を高めるためには、肉厚を厚くする必要があり、
この場合には、内部抵抗は増加するという二律背反の状
態を呈していた。
るためには、肉厚を薄くしなければならないが、肉厚を
薄くした場合には、セルの強度は低下する。逆に、セル
の強度を高めるためには、肉厚を厚くする必要があり、
この場合には、内部抵抗は増加するという二律背反の状
態を呈していた。
【０００５】本発明は上記の課題を解決しようとするも
のである。
のである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の固体電解質セル
は、固体電解質とインターコネクターとを交互に軸方向
に積層して円筒状に形成され、かつ、円筒状の一部が軸
方向に厚肉となっている円筒体と、該円筒体の内面又は
外面のいずれか一方の面に形成された空気極電極と、他
方の面に形成された燃料極電極とを具備してなることを
特徴としている。
は、固体電解質とインターコネクターとを交互に軸方向
に積層して円筒状に形成され、かつ、円筒状の一部が軸
方向に厚肉となっている円筒体と、該円筒体の内面又は
外面のいずれか一方の面に形成された空気極電極と、他
方の面に形成された燃料極電極とを具備してなることを
特徴としている。
【０００７】
【作用】上記において、固体電解質とインターコネクタ
ーにはそれぞれ円筒状の一部が軸方向に厚肉となるよう
に突起部が設けられているため、空気極電極と燃料極電
極に挟まれる部分の固体電解質とインターコネクターの
膜厚を従来の装置より薄くしても、従来の装置と同様の
強度を保つことができる。
ーにはそれぞれ円筒状の一部が軸方向に厚肉となるよう
に突起部が設けられているため、空気極電極と燃料極電
極に挟まれる部分の固体電解質とインターコネクターの
膜厚を従来の装置より薄くしても、従来の装置と同様の
強度を保つことができる。
【０００８】上記膜厚を薄くした場合、それぞれの電極
をそれぞれの軸方向に流れ、固体電解質及びインターコ
ネクターの肉厚方向に流れる電流の流路は短縮されるた
め、本発明の固体電解質セルの内部抵抗は減少する。
をそれぞれの軸方向に流れ、固体電解質及びインターコ
ネクターの肉厚方向に流れる電流の流路は短縮されるた
め、本発明の固体電解質セルの内部抵抗は減少する。
【０００９】上記により、従来の装置の強度を維持しな
がら内部抵抗を低減することができる固体電解質セルを
実現する。
がら内部抵抗を低減することができる固体電解質セルを
実現する。
【００１０】
【実施例】本発明の第１実施例を図１（ａ），（ｂ），
（ｃ）に示す。図１（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す本実
施例は、それぞれ交互に積層されて円筒体を形成する複
数個のリング状の固体電解質１とインターコネクター
２、同それぞれの固体電解質１とインターコネクター２
の内側にそれぞれ設けられ円筒体の内側を軸方向に連通
する厚肉部を形成する３個の突起部５ａ，５ｂ、上記円
筒体の内側に設けられそれぞれ隣り合うインターコネク
ター２と固体電解質１にまたがり上記突起部５ｂ，５ａ
の間に配設された円弧状の燃料極電極４、および上記円
筒体の外側に設けられそれぞれ隣り合う固体電解質１と
インターコネクター２にまたがるリング状の空気極電極
３を備えている。
（ｃ）に示す。図１（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す本実
施例は、それぞれ交互に積層されて円筒体を形成する複
数個のリング状の固体電解質１とインターコネクター
２、同それぞれの固体電解質１とインターコネクター２
の内側にそれぞれ設けられ円筒体の内側を軸方向に連通
する厚肉部を形成する３個の突起部５ａ，５ｂ、上記円
筒体の内側に設けられそれぞれ隣り合うインターコネク
ター２と固体電解質１にまたがり上記突起部５ｂ，５ａ
の間に配設された円弧状の燃料極電極４、および上記円
筒体の外側に設けられそれぞれ隣り合う固体電解質１と
インターコネクター２にまたがるリング状の空気極電極
３を備えている。
【００１１】上記において、固体電解質１とインターコ
ネクター２にはそれぞれ内側に突出した突起部５ａ，５
ｂを設け、その部分の肉厚を厚くしているため、空気極
電極３と燃料極電極４に挟まれた部分の固体電解質１と
インターコネクター２の肉厚を従来の装置より薄くして
もその強度を維持することができる。ちなみに、固体電
解質、インターコネクター、空気極電極及び燃料極電極
の肉厚がそれぞれ１０００μｍ，１０００μｍ，２００
μｍ，１００μｍであった従来の装置に対して、本実施
例の装置の場合は、固体電解質及びインターコネクター
の肉厚を５００μｍとすることで同等の強度を得ること
ができた。
ネクター２にはそれぞれ内側に突出した突起部５ａ，５
ｂを設け、その部分の肉厚を厚くしているため、空気極
電極３と燃料極電極４に挟まれた部分の固体電解質１と
インターコネクター２の肉厚を従来の装置より薄くして
もその強度を維持することができる。ちなみに、固体電
解質、インターコネクター、空気極電極及び燃料極電極
の肉厚がそれぞれ１０００μｍ，１０００μｍ，２００
μｍ，１００μｍであった従来の装置に対して、本実施
例の装置の場合は、固体電解質及びインターコネクター
の肉厚を５００μｍとすることで同等の強度を得ること
ができた。
【００１２】上記固体電解質セル内においては、図２に
示すように電流が流れる。即ち、電流は各電極３，４内
では長手方向に流れ、固体電解質１及びインターコネク
ター２内では膜厚方向に流れる。
示すように電流が流れる。即ち、電流は各電極３，４内
では長手方向に流れ、固体電解質１及びインターコネク
ター２内では膜厚方向に流れる。
【００１３】図２に示すように電流が流れるものとし、
固体電解質、インターコネクター、空気極電極及び燃料
極電極の導電率をそれぞれ０．１Ｓｃｍ-1，１０Ｓｃｍ
-1，１６０Ｓｃｍ-1，５００Ｓｃｍ-1として、上記寸法
の従来の装置と本実施例の装置の内部抵抗を演算する
と、従来の装置に比べ本実施例の装置は内部抵抗が約１
４％低減できることが判った。
固体電解質、インターコネクター、空気極電極及び燃料
極電極の導電率をそれぞれ０．１Ｓｃｍ-1，１０Ｓｃｍ
-1，１６０Ｓｃｍ-1，５００Ｓｃｍ-1として、上記寸法
の従来の装置と本実施例の装置の内部抵抗を演算する
と、従来の装置に比べ本実施例の装置は内部抵抗が約１
４％低減できることが判った。
【００１４】上記により、従来の装置の強度を維持しな
がら内部抵抗を低減することができる装置を実現した。
がら内部抵抗を低減することができる装置を実現した。
【００１５】本発明の第２実施例を図３に、第３実施例
を図４にそれぞれ示す。図３に示す第２実施例は固体電
解質１及びインターコネクター２に設ける突起部６を外
側に設けたものであり、図４に示す第３実施例は上記突
起部７を内側と外側に設けたものであって、それぞれの
作用及び効果は第１実施例と同様である。
を図４にそれぞれ示す。図３に示す第２実施例は固体電
解質１及びインターコネクター２に設ける突起部６を外
側に設けたものであり、図４に示す第３実施例は上記突
起部７を内側と外側に設けたものであって、それぞれの
作用及び効果は第１実施例と同様である。
【００１６】なお、上記第１乃至第３実施例においては
いずれも空気極電極は円筒体の内側に、燃料極電極４は
外側に設けられているが、空気極電極を外側に、燃料極
電極を内側に設けてもよい。
いずれも空気極電極は円筒体の内側に、燃料極電極４は
外側に設けられているが、空気極電極を外側に、燃料極
電極を内側に設けてもよい。
【００１７】
【発明の効果】本発明の固体電解質セルは、交互に軸方
向に積層されて形成された円筒体の一部が軸方向に厚肉
となるようにそれぞれの固体電解質とインターコネクタ
ーに突起部を設け、上記円筒体の内側と外側にそれぞれ
空気極電極と燃料極電極を設けることによって、それぞ
れの電極に挟まれた固体電解質とインターコネクターは
従来の装置より膜厚を薄くすることができるため、従来
の装置の強度を維持しながら内部抵抗の低減を可能とす
る。
向に積層されて形成された円筒体の一部が軸方向に厚肉
となるようにそれぞれの固体電解質とインターコネクタ
ーに突起部を設け、上記円筒体の内側と外側にそれぞれ
空気極電極と燃料極電極を設けることによって、それぞ
れの電極に挟まれた固体電解質とインターコネクターは
従来の装置より膜厚を薄くすることができるため、従来
の装置の強度を維持しながら内部抵抗の低減を可能とす
る。
【図１】本発明の第１実施例の説明図で、（ａ）は断面
図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図、（Ｃ）は（ａ）の
Ｂ−Ｂ矢視図である。
図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図、（Ｃ）は（ａ）の
Ｂ−Ｂ矢視図である。
【図２】上記第１実施例に係る電流の流れの説明図であ
る。
る。
【図３】本発明の第２実施例の説明図である。
【図４】本発明の第３実施例の説明図である。
【図５】従来の装置の説明図で、（ａ）は断面図、
（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＤ−
Ｄ矢視図である。
（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＤ−
Ｄ矢視図である。
１ 固体電解質 ２ インターコネクター ３ 空気極電極 ４ 燃料極電極 ５ａ，５ｂ，６，７ 突起部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成３年９月６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
Claims (1)
- 【請求項１】 固体電解質とインターコネクターとを交
互に軸方向に積層して円筒状に形成され、かつ、円筒状
の一部が軸方向に厚肉となっている円筒体と、該円筒体
の内面又は外面のいずれか一方の面に形成された空気極
電極と、他方の面に形成された燃料極電極とを具備して
なることを特徴とする固体電解質セル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3204288A JP2948364B2 (ja) | 1991-08-14 | 1991-08-14 | 固体電解質セル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3204288A JP2948364B2 (ja) | 1991-08-14 | 1991-08-14 | 固体電解質セル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0547403A true JPH0547403A (ja) | 1993-02-26 |
| JP2948364B2 JP2948364B2 (ja) | 1999-09-13 |
Family
ID=16488000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3204288A Expired - Fee Related JP2948364B2 (ja) | 1991-08-14 | 1991-08-14 | 固体電解質セル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2948364B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6814063B2 (en) | 2002-07-15 | 2004-11-09 | Nissan Motor Co., Ltd. | Control of fuel vapor processing device |
| JP2005520306A (ja) * | 2001-11-21 | 2005-07-07 | コーニング インコーポレイテッド | 固体酸化物燃料電池スタック及びパケットの構造 |
| JP2013093179A (ja) * | 2011-10-25 | 2013-05-16 | Ngk Insulators Ltd | 燃料電池の構造体 |
| JP2013110092A (ja) * | 2011-10-25 | 2013-06-06 | Ngk Insulators Ltd | 燃料電池の構造体 |
-
1991
- 1991-08-14 JP JP3204288A patent/JP2948364B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005520306A (ja) * | 2001-11-21 | 2005-07-07 | コーニング インコーポレイテッド | 固体酸化物燃料電池スタック及びパケットの構造 |
| US6814063B2 (en) | 2002-07-15 | 2004-11-09 | Nissan Motor Co., Ltd. | Control of fuel vapor processing device |
| JP2013093179A (ja) * | 2011-10-25 | 2013-05-16 | Ngk Insulators Ltd | 燃料電池の構造体 |
| JP2013110092A (ja) * | 2011-10-25 | 2013-06-06 | Ngk Insulators Ltd | 燃料電池の構造体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2948364B2 (ja) | 1999-09-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990608 |
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