JPH06243879A - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents
固体電解質型燃料電池Info
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- JPH06243879A JPH06243879A JP5024571A JP2457193A JPH06243879A JP H06243879 A JPH06243879 A JP H06243879A JP 5024571 A JP5024571 A JP 5024571A JP 2457193 A JP2457193 A JP 2457193A JP H06243879 A JPH06243879 A JP H06243879A
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- Japan
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- fuel cell
- oxide fuel
- solid oxide
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- ring
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】テーパ管型の固体電解質型燃料電池において、
機械的強度に優れるとともにスタック形成時に電気的接
続とガスシール性に優れる固体電解質型燃料電池を得
る。 【構成】肉厚多孔質のテーパ管１１に単セル１５を積層
して単セル／基体集合体１６を調製し、この単セル／基
体集合体の複数個をインタコネクタ１９を介して相互に
嵌合してスタックを形成する。
機械的強度に優れるとともにスタック形成時に電気的接
続とガスシール性に優れる固体電解質型燃料電池を得
る。 【構成】肉厚多孔質のテーパ管１１に単セル１５を積層
して単セル／基体集合体１６を調製し、この単セル／基
体集合体の複数個をインタコネクタ１９を介して相互に
嵌合してスタックを形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は固体電解質型燃料電池
に係り、特に固体電解質型燃料電池のセル構造に関す
る。
に係り、特に固体電解質型燃料電池のセル構造に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】固体電解質型燃料電池はジルコニア等の
固体電解質を用いる電池であり、８００ないし１０００
℃の高温で作動されるため発電効率が高いうえに触媒が
不要であり、また電解質が固体であるために取扱が容易
である等の特徴を有し、第三世代の燃料電池として期待
されている。
固体電解質を用いる電池であり、８００ないし１０００
℃の高温で作動されるため発電効率が高いうえに触媒が
不要であり、また電解質が固体であるために取扱が容易
である等の特徴を有し、第三世代の燃料電池として期待
されている。
【０００３】固体電解質型燃料電池はその殆どがセラミ
ックス材料で構成されており、従って固体電解質型燃料
電池の開発はセラミックス材料技術に依存することが大
きく、セラミックス材料技術に制約されることが多かっ
た。しかしながら近年セラミックス材料技術が進歩して
きたため固体電解質型燃料電池の開発があらためて注目
されるに至った。
ックス材料で構成されており、従って固体電解質型燃料
電池の開発はセラミックス材料技術に依存することが大
きく、セラミックス材料技術に制約されることが多かっ
た。しかしながら近年セラミックス材料技術が進歩して
きたため固体電解質型燃料電池の開発があらためて注目
されるに至った。
【０００４】現在平板型，円筒型，モノリシック型など
の開発が進められており、最も実用化に近いものとして
ウエスティングハウス社の円筒型セルが知られている。
１９７０年代には円筒型の変形に属するテーパ管型の固
体電解質型燃料電池の開発が行われた。図６は従来のテ
ーパ管型の固体電解質型燃料電池を示す断面図である。
自立膜型の(ZrO2)0.92(Y2O3)0.04(Yb2O3)0.04 からなる
固体電解質体４１と、ランタンビスマスニッケライトLa
(Bi)NiO3またはランタンストロンチウムマンガナイトLa
(Sr)MnO3からなるカソード４３と、ニッケルNiからなる
アノード４２と、ランタンストロンチウムニッケルクロ
マイトLa(Sr)Cr(Ni)O3またはランタンストロンチウムマ
ンガナイトLa(Sr)MnO3からなるインタコネクタ４４から
構成され、セルサイズは直径２５ｍｍ、高さ１２ｍｍ、
厚さ０．４ｍｍとされている。
の開発が進められており、最も実用化に近いものとして
ウエスティングハウス社の円筒型セルが知られている。
１９７０年代には円筒型の変形に属するテーパ管型の固
体電解質型燃料電池の開発が行われた。図６は従来のテ
ーパ管型の固体電解質型燃料電池を示す断面図である。
自立膜型の(ZrO2)0.92(Y2O3)0.04(Yb2O3)0.04 からなる
固体電解質体４１と、ランタンビスマスニッケライトLa
(Bi)NiO3またはランタンストロンチウムマンガナイトLa
(Sr)MnO3からなるカソード４３と、ニッケルNiからなる
アノード４２と、ランタンストロンチウムニッケルクロ
マイトLa(Sr)Cr(Ni)O3またはランタンストロンチウムマ
ンガナイトLa(Sr)MnO3からなるインタコネクタ４４から
構成され、セルサイズは直径２５ｍｍ、高さ１２ｍｍ、
厚さ０．４ｍｍとされている。
【０００５】この型の電池はセル構造が簡単であるこ
と、セルの大きさがセラミックスの製造技術上適当なサ
イズで量産性が高いこと、さらにセルの形状からスタッ
ク化が容易であるといった長所があった。
と、セルの大きさがセラミックスの製造技術上適当なサ
イズで量産性が高いこと、さらにセルの形状からスタッ
ク化が容易であるといった長所があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来のテーパ管型の固体電解質型燃料電池は自立膜型
の固体電解質体を使用するため固体電解質型燃料電池の
機械的強度が十分でない、セルの厚さが０．４ｍｍで薄
かったため精度良くテーパ加工をすることができずその
ためにテーパの接続部分におけるガスシール性が十分で
なくさらに電気的接触も充分でないといった問題があっ
た。
な従来のテーパ管型の固体電解質型燃料電池は自立膜型
の固体電解質体を使用するため固体電解質型燃料電池の
機械的強度が十分でない、セルの厚さが０．４ｍｍで薄
かったため精度良くテーパ加工をすることができずその
ためにテーパの接続部分におけるガスシール性が十分で
なくさらに電気的接触も充分でないといった問題があっ
た。
【０００７】この発明は上述の点に鑑みてなされその目
的はテーパ管型のセルに改良を加えて従来のテーパ管型
のセルの長所に加えて機械的強度に優れる上、ガスシー
ル性と電気的接続性にも優れる固体電解質型燃料電池を
提供することにある。
的はテーパ管型のセルに改良を加えて従来のテーパ管型
のセルの長所に加えて機械的強度に優れる上、ガスシー
ル性と電気的接続性にも優れる固体電解質型燃料電池を
提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の目的はこの発明に
よればテーパ管型の固体電解質型燃料電池であって、
（１）単セル／基体集合体と、（２）筐体を包含し、基
体は肉厚多孔質のテーパ管であって所定の外表面全周に
単セルが積層され、単セルは固体電解質体がカソードと
アノードに挟まれてなり、単セル／基体集合体はインタ
コネクタを介して複数個が相互に嵌合されてスタックを
形成し、筐体は前記スタックを支持固定して、スタック
の内部と外部に酸化剤ガスと燃料ガスを個別に通流させ
るものであるとすることにより達成される。
よればテーパ管型の固体電解質型燃料電池であって、
（１）単セル／基体集合体と、（２）筐体を包含し、基
体は肉厚多孔質のテーパ管であって所定の外表面全周に
単セルが積層され、単セルは固体電解質体がカソードと
アノードに挟まれてなり、単セル／基体集合体はインタ
コネクタを介して複数個が相互に嵌合されてスタックを
形成し、筐体は前記スタックを支持固定して、スタック
の内部と外部に酸化剤ガスと燃料ガスを個別に通流させ
るものであるとすることにより達成される。
【０００９】
【作用】固体電解質型燃料電池スタックの単位である単
セル／基体集合体は肉厚の基体を支持体とするので機械
的強度が高く堅牢な固体電解質型燃料電池が得られる。
また基体は機械加工が容易であり、インタコネクタとと
もに単セル／基体集合体相互の機械的、電気的接続を良
好にすることができる。
セル／基体集合体は肉厚の基体を支持体とするので機械
的強度が高く堅牢な固体電解質型燃料電池が得られる。
また基体は機械加工が容易であり、インタコネクタとと
もに単セル／基体集合体相互の機械的、電気的接続を良
好にすることができる。
【００１０】
【実施例】次にこの発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１はこの発明の実施例に係る固体電解質型燃料
電池の単セル／基体集合体を示す断面図である。図２は
この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池のインタ
コネクタを単セル／基体集合体の要部とともに示す断面
図である。
する。図１はこの発明の実施例に係る固体電解質型燃料
電池の単セル／基体集合体を示す断面図である。図２は
この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池のインタ
コネクタを単セル／基体集合体の要部とともに示す断面
図である。
【００１１】単セル／基体集合体は多孔質で肉厚のテー
パ管である基体１１とその外表面に積層された単セル１
５からなる。単セルはカソード１２と固体電解質体１３
とアノード１４とからなる。基体１１は低熱膨張率の耐
熱性合金であるＭｏを２０ないし３０％、Ｃｒを７ない
し１２％を含有するＮｉベース合金またはＷを２０ない
し３０％、Ｃｒを７ないし１２％を含有するＮｉベース
合金を用い、厚さ２ないし３ｍｍに調製する。いずれも
熱膨張率は８００℃で（１２〜１５）×１０-6／℃であ
る。基体１１はテーパ状に精密加工される。基体の広口
の内周にはインタコネクタ１９である導通用のＯリング
１７と封止用のＯリング１８を嵌め込むために嵌め込み
用溝が形成される。導通用のＯリング１７には後述する
電池の低温動作にともないＡｇを用いることができる。
ＡｇのＯリングは固体電解質型燃料電池の動作温度で軟
化して接触抵抗を良好にする。封止用のＯリング１８に
は上述と同一の理由によりアルミノケイ酸ガラス（例え
ばAl2O315 〜20% 、SiO260〜70%)が用いられる。封止用
のＯリング１８であるアルミノケイ酸ガラスは溶融して
多孔質のアノード１４と基体１１を封孔する。アルミノ
ケイ酸ガラスは組成の選択によりその軟化溶融温度を調
整することができる。導通用のＯリング１７と封止用の
Ｏリング１８は必要に応じ任意個数を用いることができ
る。図示のようにＡｇのＯリングを封孔ガラスで取り囲
む構造とするときは、反応ガスである酸化性あるいは還
元性の両高温ガス雰囲気においてＡｇの変質が防止され
単セル／基体集合体相互の電気的接触性が安定化され
る。さらにＡｇのＯリングと接触する電極あるいはテー
パ管に対しても反応ガスである酸化性あるいは還元性の
両高温ガス雰囲気においてそれらの変質を防止する。
パ管である基体１１とその外表面に積層された単セル１
５からなる。単セルはカソード１２と固体電解質体１３
とアノード１４とからなる。基体１１は低熱膨張率の耐
熱性合金であるＭｏを２０ないし３０％、Ｃｒを７ない
し１２％を含有するＮｉベース合金またはＷを２０ない
し３０％、Ｃｒを７ないし１２％を含有するＮｉベース
合金を用い、厚さ２ないし３ｍｍに調製する。いずれも
熱膨張率は８００℃で（１２〜１５）×１０-6／℃であ
る。基体１１はテーパ状に精密加工される。基体の広口
の内周にはインタコネクタ１９である導通用のＯリング
１７と封止用のＯリング１８を嵌め込むために嵌め込み
用溝が形成される。導通用のＯリング１７には後述する
電池の低温動作にともないＡｇを用いることができる。
ＡｇのＯリングは固体電解質型燃料電池の動作温度で軟
化して接触抵抗を良好にする。封止用のＯリング１８に
は上述と同一の理由によりアルミノケイ酸ガラス（例え
ばAl2O315 〜20% 、SiO260〜70%)が用いられる。封止用
のＯリング１８であるアルミノケイ酸ガラスは溶融して
多孔質のアノード１４と基体１１を封孔する。アルミノ
ケイ酸ガラスは組成の選択によりその軟化溶融温度を調
整することができる。導通用のＯリング１７と封止用の
Ｏリング１８は必要に応じ任意個数を用いることができ
る。図示のようにＡｇのＯリングを封孔ガラスで取り囲
む構造とするときは、反応ガスである酸化性あるいは還
元性の両高温ガス雰囲気においてＡｇの変質が防止され
単セル／基体集合体相互の電気的接触性が安定化され
る。さらにＡｇのＯリングと接触する電極あるいはテー
パ管に対しても反応ガスである酸化性あるいは還元性の
両高温ガス雰囲気においてそれらの変質を防止する。
【００１２】基体の外周の全面にはランタンマンガナイ
トLaMnO3からなるカソード１２が、次いでイットリア安
定化ジルコニアYSZ からなる固体電解質体１３が、続い
てニッケル−ジルコニアNi-ZrO2 サーメットからなるア
ノード１４が積層される。基体の直径の大きい端部は固
体電解質体を被覆して封止処理を施す。また固体電解質
体に替えてアルミノケイ酸ガラスを用いて封止処理を施
すこともできる。
トLaMnO3からなるカソード１２が、次いでイットリア安
定化ジルコニアYSZ からなる固体電解質体１３が、続い
てニッケル−ジルコニアNi-ZrO2 サーメットからなるア
ノード１４が積層される。基体の直径の大きい端部は固
体電解質体を被覆して封止処理を施す。また固体電解質
体に替えてアルミノケイ酸ガラスを用いて封止処理を施
すこともできる。
【００１３】基体には耐熱性合金の他セラミックスであ
るランタンマンガナイトLaMnO3を用いることができる。
ランタンマンガナイトLaMnO3を用いる場合はカソードを
省略することができる。さらにニッケル−ジルコニアNi
-ZrO2 サーメットを用いることもできる。この場合はア
ノードを省略して固体電解質体１３とカソード１２を順
次積層する。
るランタンマンガナイトLaMnO3を用いることができる。
ランタンマンガナイトLaMnO3を用いる場合はカソードを
省略することができる。さらにニッケル−ジルコニアNi
-ZrO2 サーメットを用いることもできる。この場合はア
ノードを省略して固体電解質体１３とカソード１２を順
次積層する。
【００１４】図３はこの発明の実施例に係る固体電解質
型燃料電池の単セル／基体集合体の製造工程を示し、図
３（ａ）はテーパ管を示す断面図、図３（ｂ）はカソー
ドを形成した基体を示す断面図、図３（ｃ）はカソード
の上に固体電解質体を形成した基体を示す断面図、図３
（ｄ）は固体電解質体の上にアノードを形成した基体を
示す断面図である。
型燃料電池の単セル／基体集合体の製造工程を示し、図
３（ａ）はテーパ管を示す断面図、図３（ｂ）はカソー
ドを形成した基体を示す断面図、図３（ｃ）はカソード
の上に固体電解質体を形成した基体を示す断面図、図３
（ｄ）は固体電解質体の上にアノードを形成した基体を
示す断面図である。
【００１５】単セル／基体集合体は次のようにして製造
される。粉末冶金法で調製した管をテーパ状に精密加工
して低熱膨張率の耐熱性合金からなる多孔質の肉厚テー
パ管を調製する。得られたテーパ管１１にディップ法に
よりカソードを塗布する。塗布液はランタンマンガナイ
トLaMnO3の粉体を溶剤に分散して調製したものである。
塗布されたカソードは酸素分圧１０-1Ｐａ程度の還元雰
囲気中で温度１１００ないし１２００℃で焼成される。
次いでプラズマ溶射法によりイットリア安定化ジルコニ
アYSZ からなる固体電解質体１３が緻密に積層される。
プラズマ溶射はＡｒ−Ｈｅのプラズマガス中で減圧下に
試料を中心軸の回りに回転させながら行った。単セル／
基体集合体の広口の端部にもイットリア安定化ジルコニ
アYSZ からなる固体電解質体が溶射される。続いてニッ
ケル−ジルコニアNi-ZrO2 サーメットの粉体を溶剤中に
分散させた塗布液を用いてアノードを塗布し、焼成して
アノード１４とし、単セル／基体集合体を形成する。ア
ノードの焼成はカソードの場合とほぼ同様である。
される。粉末冶金法で調製した管をテーパ状に精密加工
して低熱膨張率の耐熱性合金からなる多孔質の肉厚テー
パ管を調製する。得られたテーパ管１１にディップ法に
よりカソードを塗布する。塗布液はランタンマンガナイ
トLaMnO3の粉体を溶剤に分散して調製したものである。
塗布されたカソードは酸素分圧１０-1Ｐａ程度の還元雰
囲気中で温度１１００ないし１２００℃で焼成される。
次いでプラズマ溶射法によりイットリア安定化ジルコニ
アYSZ からなる固体電解質体１３が緻密に積層される。
プラズマ溶射はＡｒ−Ｈｅのプラズマガス中で減圧下に
試料を中心軸の回りに回転させながら行った。単セル／
基体集合体の広口の端部にもイットリア安定化ジルコニ
アYSZ からなる固体電解質体が溶射される。続いてニッ
ケル−ジルコニアNi-ZrO2 サーメットの粉体を溶剤中に
分散させた塗布液を用いてアノードを塗布し、焼成して
アノード１４とし、単セル／基体集合体を形成する。ア
ノードの焼成はカソードの場合とほぼ同様である。
【００１６】固体電解質体１３はディップ法によっても
形成可能である。上述の工程ではテーパ管の上にカソー
ドが形成されたがカソードに替えてアノードを形成して
もよい。この場合は積層の順序が逆になる。単セル／基
体集合体は固体電解質型燃料電池スタックを構成する単
位となるものであり、上述のようにして構造力学的に均
一性の高いものを効率良く生産することができる。構造
力学的な均一性は単セル／基体集合体のヒートサイクル
時安定性を向上させる。またテーパ管である基体は小型
にすることができ、基体に積層される固体電解質体はそ
の膜厚の均一性が高く、従来よりも肉薄のものが得られ
る。肉薄の固体電解質体は電池を比較的低温度の７５０
ないし８５０℃で運転することを可能にする。この場合
は固体電解質型燃料電池の構造材料に耐熱性の金属材料
を使用することができ、前述のヒートサイクル時の単セ
ル／基体集合体の構造力学的安定性と相まって固体電解
質型燃料電池の信頼性が向上する。
形成可能である。上述の工程ではテーパ管の上にカソー
ドが形成されたがカソードに替えてアノードを形成して
もよい。この場合は積層の順序が逆になる。単セル／基
体集合体は固体電解質型燃料電池スタックを構成する単
位となるものであり、上述のようにして構造力学的に均
一性の高いものを効率良く生産することができる。構造
力学的な均一性は単セル／基体集合体のヒートサイクル
時安定性を向上させる。またテーパ管である基体は小型
にすることができ、基体に積層される固体電解質体はそ
の膜厚の均一性が高く、従来よりも肉薄のものが得られ
る。肉薄の固体電解質体は電池を比較的低温度の７５０
ないし８５０℃で運転することを可能にする。この場合
は固体電解質型燃料電池の構造材料に耐熱性の金属材料
を使用することができ、前述のヒートサイクル時の単セ
ル／基体集合体の構造力学的安定性と相まって固体電解
質型燃料電池の信頼性が向上する。
【００１７】さらに動作温度の低温化により電池構成材
料の選択の幅が広がることはインタコネクタに関して述
べた通りであり、さらにスプリング材料に関しても窒化
シリコン等の使用が可能となるなどの長所が生じる。図
４はこの発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池のス
タックを筐体とともに示す断面図である。カバー２４と
容器２５とカバー２６により筐体が形成される。この筐
体は燃料電池のスタックを支持固定して酸化剤ガスと燃
料ガスを個別にスタックに導入する。カバー２４と容器
２５および容器２５とカバー２６はそれぞれ端子板３２
と３１を介して結合される。隔壁板２７が設けられその
先端は端子板３２となっている。また隔壁板２８が設け
られその先端はベローズ４５を介して端子板３１と繋が
っている。端子板３１と端子板３２はそれぞれガスケッ
ト２９とガスケット３０により筐体と絶縁される。隔壁
板２７は緻密な導電体でＡｌ ２〜６％、Ｃｒ１５〜２
１％のＮｉベースフェライト鋼合金である。隔壁板２８
は多孔質の導電体で同様な合金が用いられる。
料の選択の幅が広がることはインタコネクタに関して述
べた通りであり、さらにスプリング材料に関しても窒化
シリコン等の使用が可能となるなどの長所が生じる。図
４はこの発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池のス
タックを筐体とともに示す断面図である。カバー２４と
容器２５とカバー２６により筐体が形成される。この筐
体は燃料電池のスタックを支持固定して酸化剤ガスと燃
料ガスを個別にスタックに導入する。カバー２４と容器
２５および容器２５とカバー２６はそれぞれ端子板３２
と３１を介して結合される。隔壁板２７が設けられその
先端は端子板３２となっている。また隔壁板２８が設け
られその先端はベローズ４５を介して端子板３１と繋が
っている。端子板３１と端子板３２はそれぞれガスケッ
ト２９とガスケット３０により筐体と絶縁される。隔壁
板２７は緻密な導電体でＡｌ ２〜６％、Ｃｒ１５〜２
１％のＮｉベースフェライト鋼合金である。隔壁板２８
は多孔質の導電体で同様な合金が用いられる。
【００１８】単セル／基体集合体１６は複数個が嵌合さ
れ、さらにタイボルト２０により隔壁板２８とともに隔
壁板２７に支持固定される。スタックはタイボルト２０
とナット２２と皿バネ２３を介して上部に吊り上げられ
る。隔壁板２８はベローズ４５を介して上下に変位する
ことができる。ガイドブッシュ２１がスタックの位置を
決め、さらにガスシールを行う。ガイドブッシュ２１は
絶縁体である。絶縁体３３がタイボルト２０と隔壁板２
７の絶縁を行う。タイボルト２０はＡｌ ２〜６％、Ｃ
ｒ１５〜２１％のＮｉベースフェライト鋼合金が用いら
れる。この他にアルミナ，ＹＳＺまたは部分安定化ジル
コニアＰＳＺも用いることができる。皿バネ２３は窒化
ケイ素により調製される。スタックは鉛直方向に熱膨張
収縮か自由であり、タイボルト２０との熱膨張収縮の差
は皿バネ２３により吸収される。
れ、さらにタイボルト２０により隔壁板２８とともに隔
壁板２７に支持固定される。スタックはタイボルト２０
とナット２２と皿バネ２３を介して上部に吊り上げられ
る。隔壁板２８はベローズ４５を介して上下に変位する
ことができる。ガイドブッシュ２１がスタックの位置を
決め、さらにガスシールを行う。ガイドブッシュ２１は
絶縁体である。絶縁体３３がタイボルト２０と隔壁板２
７の絶縁を行う。タイボルト２０はＡｌ ２〜６％、Ｃ
ｒ１５〜２１％のＮｉベースフェライト鋼合金が用いら
れる。この他にアルミナ，ＹＳＺまたは部分安定化ジル
コニアＰＳＺも用いることができる。皿バネ２３は窒化
ケイ素により調製される。スタックは鉛直方向に熱膨張
収縮か自由であり、タイボルト２０との熱膨張収縮の差
は皿バネ２３により吸収される。
【００１９】空気入口３６より送入された空気はタイボ
ルト２０の上部に穿設されたガス導入孔３４よりタイボ
ルト２０に導入されスタックの内部を通流しガス排出孔
３５より排出される。一方燃料ガスは燃料ガス入口３７
より入り、スタックの外部を通流し、隔壁板２８を拡散
して排出空気と混合され反応して水となり排ガス出口３
８より送出される。
ルト２０の上部に穿設されたガス導入孔３４よりタイボ
ルト２０に導入されスタックの内部を通流しガス排出孔
３５より排出される。一方燃料ガスは燃料ガス入口３７
より入り、スタックの外部を通流し、隔壁板２８を拡散
して排出空気と混合され反応して水となり排ガス出口３
８より送出される。
【００２０】スタックの基体１１は隔壁板２７に電気的
に接続する。カソードの電位は隔壁板２７を介して端子
板３２により取り出される。またアノード１４は隔壁板
２８に接続する。カソードの電位は隔壁板２８とベロー
ズ４５を介して端子板３１に取り出される。図５はこの
発明の異なる実施例に係る固体電解質型燃料電池のスタ
ックを筐体とともに示す断面図である。この固体電解質
型燃料電池は燃料ガス出口４０と空気出口３９が設けら
れ、燃料ガスと酸化剤ガスがそれぞれ個別に排出され
る。
に接続する。カソードの電位は隔壁板２７を介して端子
板３２により取り出される。またアノード１４は隔壁板
２８に接続する。カソードの電位は隔壁板２８とベロー
ズ４５を介して端子板３１に取り出される。図５はこの
発明の異なる実施例に係る固体電解質型燃料電池のスタ
ックを筐体とともに示す断面図である。この固体電解質
型燃料電池は燃料ガス出口４０と空気出口３９が設けら
れ、燃料ガスと酸化剤ガスがそれぞれ個別に排出され
る。
【００２１】
【発明の効果】この発明によればテーパ管型の固体電解
質型燃料電池であって、（１）単セル／基体集合体と、
（２）筐体を包含し、基体は肉厚多孔質のテーパ管であ
って所定の外表面全周に単セルが積層され、単セルは固
体電解質体がカソードとアノードに挟まれてなり、単セ
ル／基体集合体はインタコネクタを介して複数個が相互
に嵌合されてスタックを形成し、筐体は前記スタックを
支持固定して、スタックの内部と外部に酸化剤ガスと燃
料ガスを個別に通流させるものであるとするので、固体
電解質型燃料電池スタックの単位である単セル／基体集
合体は肉厚の基体を支持体として構成され、機械的強度
の高い固体電解質型燃料電池が得られる。また単セル／
基体集合体の基体は機械加工が容易であり、インタコネ
クタとともに単セル／基体集合体相互の機械的、電気的
接続を良好にする。さらに単セル／基体集合体は固体電
解質体の膜厚を肉薄にすることができ、電池の動作温度
を従来のものより低温度に設定できる。その結果耐熱性
金属の使用が可能となり単セル／基体集合体の構造力学
的な均一性と相まって耐ヒートサイクル性に優れる固体
電解質型燃料電池が得られる。
質型燃料電池であって、（１）単セル／基体集合体と、
（２）筐体を包含し、基体は肉厚多孔質のテーパ管であ
って所定の外表面全周に単セルが積層され、単セルは固
体電解質体がカソードとアノードに挟まれてなり、単セ
ル／基体集合体はインタコネクタを介して複数個が相互
に嵌合されてスタックを形成し、筐体は前記スタックを
支持固定して、スタックの内部と外部に酸化剤ガスと燃
料ガスを個別に通流させるものであるとするので、固体
電解質型燃料電池スタックの単位である単セル／基体集
合体は肉厚の基体を支持体として構成され、機械的強度
の高い固体電解質型燃料電池が得られる。また単セル／
基体集合体の基体は機械加工が容易であり、インタコネ
クタとともに単セル／基体集合体相互の機械的、電気的
接続を良好にする。さらに単セル／基体集合体は固体電
解質体の膜厚を肉薄にすることができ、電池の動作温度
を従来のものより低温度に設定できる。その結果耐熱性
金属の使用が可能となり単セル／基体集合体の構造力学
的な均一性と相まって耐ヒートサイクル性に優れる固体
電解質型燃料電池が得られる。
【図１】この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池
の単セル／基体集合体を示す断面図
の単セル／基体集合体を示す断面図
【図２】この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池
のインタコネクタを単セル／基体集合体の要部とともに
示す断面図
のインタコネクタを単セル／基体集合体の要部とともに
示す断面図
【図３】この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池
の単セル／基体集合体の製造工程を示し、図３（ａ）は
テーパ管を示す断面図、図３（ｂ）はカソードを形成し
た基体を示す断面図、図３（ｃ）はカソードの上に固体
電解質体を形成した基体を示す断面図、図３（ｄ）は固
体電解質体の上にアノードを形成した基体を示す断面図
の単セル／基体集合体の製造工程を示し、図３（ａ）は
テーパ管を示す断面図、図３（ｂ）はカソードを形成し
た基体を示す断面図、図３（ｃ）はカソードの上に固体
電解質体を形成した基体を示す断面図、図３（ｄ）は固
体電解質体の上にアノードを形成した基体を示す断面図
【図４】この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池
のスタックを筐体とともに示す断面図
のスタックを筐体とともに示す断面図
【図５】この発明の異なる実施例に係る固体電解質型燃
料電池のスタックを筐体とともに示す断面図
料電池のスタックを筐体とともに示す断面図
【図６】従来のテーパ管型の固体電解質型燃料電池を示
す断面図
す断面図
１１ 基体 １２ カソード １３ 固体電解質体 １４ アノード １５ 単セル １６ 単セル／基体集合体 １７ 導通用のＯリング １８ 封止用のＯリング １９ インタコネクタ ２０ タイボルト ２１ ガイドブッシュ ２２ ナット ２３ 皿バネ ２４ カバー ２５ 容器 ２６ カバー ２７ 隔壁板 ２８ 隔壁板 ２９ ガスケット ３０ ガスケット ３１ 端子板 ３２ 端子板 ３３ 絶縁体 ３４ ガス導入孔 ３５ ガス排出孔 ３６ 空気入口 ３７ 燃料ガス入口 ３８ 排ガス出口 ３９ 空気出口 ４０ 燃料ガス出口 ４１ 固体電解質体 ４２ アノード ４３ カソード ４４ インタコネクタ ４５ ベローズ
Claims (12)
- 【請求項１】テーパ管型の固体電解質型燃料電池であっ
て、 （１）単セル／基体集合体と、 （２）筐体を包含し、 基体は肉厚多孔質のテーパ管であって所定の外表面全周
に単セルが積層され、 単セルは固体電解質体がカソードとアノードに挟まれて
なり、 単セル／基体集合体はインタコネクタを介して複数個が
相互に嵌合されスタックを形成し、 筐体は前記スタックを支持固定して、スタックの内部と
外部に酸化剤ガスと燃料ガスを個別に通流させるもので
あることを特徴とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項２】請求項１記載の固体電解質型燃料電池にお
いて、基体は低熱膨張率の耐熱性合金であることを特徴
とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項３】請求項２記載の固体電解質型燃料電池にお
いて、低熱膨張率の耐熱性合金はＭｏを２０ないし３０
％、Ｃｒを７ないし１２％を含有するＮｉベース合金ま
たはＷを２０ないし３０％、Ｃｒを７ないし１２％を含
有するＮｉベース合金であることを特徴とする固体電解
質型燃料電池。 - 【請求項４】請求項１記載の固体電解質型燃料電池にお
いて、インタコネクタは導通用のＯリングと封止用のＯ
リングからなることを特徴とする固体電解質型燃料電
池。 - 【請求項５】請求項４記載の固体電解質型燃料電池にお
いて、導通用のＯリングはＡｇのＯリングであることを
特徴とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項６】請求項４記載の固体電解質型燃料電池にお
いて、封止用のＯリングはアルミノケイ酸ガラスのＯリ
ングであることを特徴とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項７】請求項１記載の固体電解質型燃料電池にお
いて、スタックの支持固定はスタックの中心を通るタイ
ボルトとその一端に設けられたスプリングとナットを介
して行われることを特徴とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項８】請求項７記載の固体電解質型燃料電池にお
いて、スプリングは窒化ケイ素からなる皿バネであるこ
とを特徴とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項９】請求項７記載の固体電解質型燃料電池にお
いて、タイボルトはフェライト系ステンレス鋼であるこ
とを特徴とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項１０】請求項９記載の固体電解質型燃料電池に
おいて、フェライト系ステンレス鋼はＡｌを２ないし６
％、Ｃｒを１５ないし２１％含有するＮｉベース合金で
あることを特徴とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項１１】請求項１記載の固体電解質型燃料電池に
おいて、基体の端部は緻密な固体電解質体で封止されて
なることを特徴とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項１２】請求項１記載の固体電解質型燃料電池に
おいて、基体の端部はアルミノケイ酸ガラスにより封止
されてなることを特徴とする固体電解質型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5024571A JPH06243879A (ja) | 1993-02-15 | 1993-02-15 | 固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5024571A JPH06243879A (ja) | 1993-02-15 | 1993-02-15 | 固体電解質型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06243879A true JPH06243879A (ja) | 1994-09-02 |
Family
ID=12141855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5024571A Pending JPH06243879A (ja) | 1993-02-15 | 1993-02-15 | 固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06243879A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11185775A (ja) * | 1997-12-19 | 1999-07-09 | Chubu Electric Power Co Inc | 発電装置 |
| WO1999034467A3 (en) * | 1997-09-10 | 1999-11-11 | Lynntech Inc | Fuel cell system for low pressure operation |
| JP2005353461A (ja) * | 2004-06-11 | 2005-12-22 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池 |
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| JP2012528426A (ja) * | 2009-05-28 | 2012-11-12 | エゼレロン ゲーエムベーハー | 酸化物−セラミックの高温燃料電池 |
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| KR101226009B1 (ko) * | 2010-10-08 | 2013-01-24 | 삼성중공업 주식회사 | 연료 전지 모듈 및 이를 구비한 연료 전지 선박 |
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| CN116097484A (zh) * | 2021-08-13 | 2023-05-09 | 首尔大学校产学协力团 | 管状聚合物电解质膜燃料电池电堆 |
-
1993
- 1993-02-15 JP JP5024571A patent/JPH06243879A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP2436078B1 (en) * | 2009-05-28 | 2024-02-21 | kraftwerk ASSETS Inc. | Oxide-ceramic high-temperature fuel cell |
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