JPH0636783A - 平板型固体電解質燃料電池用燃料極集電材 - Google Patents
平板型固体電解質燃料電池用燃料極集電材Info
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- JPH0636783A JPH0636783A JP4190490A JP19049092A JPH0636783A JP H0636783 A JPH0636783 A JP H0636783A JP 4190490 A JP4190490 A JP 4190490A JP 19049092 A JP19049092 A JP 19049092A JP H0636783 A JPH0636783 A JP H0636783A
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Classifications
-
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 平板型の固体電解質燃料電池用の燃料極側の
集電材に関する。 【構成】 ニッケルフェルト原材料にセラミックス繊維
及び／又は加熱膨張性セラミックス微粒子を混合してな
る平板型固体電解質燃料電池用燃料極集電材。
集電材に関する。 【構成】 ニッケルフェルト原材料にセラミックス繊維
及び／又は加熱膨張性セラミックス微粒子を混合してな
る平板型固体電解質燃料電池用燃料極集電材。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は平板型の固体電解質燃料
電池（以下、ＳＯＦＣと略記する）用の燃料極側の集電
材に関する。
電池（以下、ＳＯＦＣと略記する）用の燃料極側の集電
材に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３に平板型ＳＯＦＣスタックの構造を
示す。ここで、従来の燃料極集電材としてはニッケルフ
ェルト２を用い、インタコネクタ１とセルプレート（燃
料極、固体電解質、空気極よりなる）３との間に挟み込
んで使用される。なお、この場合ニッケルフェルト２の
厚さはインタコネクタ１とセルプレート３の隙間より厚
めとし、インタコネクタ１で押し付けることによってイ
ンタコネクタ１／ニッケルフェルト２／セルプレート３
間を密着させ電気的接合性を上げている。
示す。ここで、従来の燃料極集電材としてはニッケルフ
ェルト２を用い、インタコネクタ１とセルプレート（燃
料極、固体電解質、空気極よりなる）３との間に挟み込
んで使用される。なお、この場合ニッケルフェルト２の
厚さはインタコネクタ１とセルプレート３の隙間より厚
めとし、インタコネクタ１で押し付けることによってイ
ンタコネクタ１／ニッケルフェルト２／セルプレート３
間を密着させ電気的接合性を上げている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のニッケルフェル
トを用いた燃料極集電構造ではスタック組立時は良好な
電気的接合が得られるが、ＳＯＦＣ作動温度である１０
００℃では時間とともにニッケルフェルトの焼結・収縮
が起こり、したがって図４に示すようにインタコネクタ
／ニッケルフェルト／セルプレート間の密着性が低下
し、各界面での電気抵抗が増大する。特に金属であるニ
ッケルフェルトとニッケル／ジルコニアサーメットであ
る燃料極とは焼き付きがほとんどないため、抵抗の増加
が顕著である。また、ニッケルフェルトの焼結は気孔率
の低下を招き、したがって、ガス透過を著しく阻害す
る。これらのことがスタックの性能低下の要因の一つと
なっている。なお、空気極集電材にはランタンストロン
チウムマンガンを使用しているので、前述のような問題
はない。
トを用いた燃料極集電構造ではスタック組立時は良好な
電気的接合が得られるが、ＳＯＦＣ作動温度である１０
００℃では時間とともにニッケルフェルトの焼結・収縮
が起こり、したがって図４に示すようにインタコネクタ
／ニッケルフェルト／セルプレート間の密着性が低下
し、各界面での電気抵抗が増大する。特に金属であるニ
ッケルフェルトとニッケル／ジルコニアサーメットであ
る燃料極とは焼き付きがほとんどないため、抵抗の増加
が顕著である。また、ニッケルフェルトの焼結は気孔率
の低下を招き、したがって、ガス透過を著しく阻害す
る。これらのことがスタックの性能低下の要因の一つと
なっている。なお、空気極集電材にはランタンストロン
チウムマンガンを使用しているので、前述のような問題
はない。
【０００４】本発明は上記技術水準に鑑み、焼結・収縮
が少なく、かつインタコネクタ及びセルプレートとの密
着性が良好な燃料極集電材料を提供しようとするもので
ある。
が少なく、かつインタコネクタ及びセルプレートとの密
着性が良好な燃料極集電材料を提供しようとするもので
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明はニッケルフェル
ト原材料にセラミックス繊維及び／又は加熱膨張性セラ
ミックス微粒子を混合してなることを特徴とする平板型
固体電解質燃料電池用燃料極集電材である。
ト原材料にセラミックス繊維及び／又は加熱膨張性セラ
ミックス微粒子を混合してなることを特徴とする平板型
固体電解質燃料電池用燃料極集電材である。
【０００６】本発明にいうニッケルフェルトとはニッケ
ル短繊維を押し固めてフェルト状にしたもので、柔軟性
及び高い気孔率を有する材料である。また、本発明で使
用するセラミックス繊維としてはアルミナ質、シリカ
質、アルミナ・シリカ質、ジルコニア質、チタン酸カリ
ウム質、マグネシア質の繊維があるが、使用条件などの
点から、アルミナ・シリカ質繊維又はジルコニア質繊維
が好ましい。また、加熱膨張性セラミックス微粒子とは
加熱によって形状変化による体積変化を伴う耐熱性セラ
ミックス材が用いられ、例えばバーミキュライト（ひる
石）があげられる。このバーミキュライトはアルミニウ
ム、鉄、マグネシウム含水ケイ酸塩であり、雲母状の外
観を呈し、加熱により層間水を失い、急熱により脱水・
剥離膨張し、元の厚さの２０〜３０倍に膨れるものであ
る。
ル短繊維を押し固めてフェルト状にしたもので、柔軟性
及び高い気孔率を有する材料である。また、本発明で使
用するセラミックス繊維としてはアルミナ質、シリカ
質、アルミナ・シリカ質、ジルコニア質、チタン酸カリ
ウム質、マグネシア質の繊維があるが、使用条件などの
点から、アルミナ・シリカ質繊維又はジルコニア質繊維
が好ましい。また、加熱膨張性セラミックス微粒子とは
加熱によって形状変化による体積変化を伴う耐熱性セラ
ミックス材が用いられ、例えばバーミキュライト（ひる
石）があげられる。このバーミキュライトはアルミニウ
ム、鉄、マグネシウム含水ケイ酸塩であり、雲母状の外
観を呈し、加熱により層間水を失い、急熱により脱水・
剥離膨張し、元の厚さの２０〜３０倍に膨れるものであ
る。
【０００７】ニッケルフェルトに混合されるセラミック
ス繊維は一般的に１〜５ｖｏｌ％、加熱膨張性セラミッ
クス微粒子は１〜１０ｖｏｌ％の量である。
ス繊維は一般的に１〜５ｖｏｌ％、加熱膨張性セラミッ
クス微粒子は１〜１０ｖｏｌ％の量である。
【０００８】
（１）セラミックス繊維の添加による効果 図１に示すように、セラミックス繊維Ａがニッケルフェ
ルト内での微小なニッケル繊維Ｃを適度に分断するので
焼結が起こっても各ブロック内での焼結の方が進み易
く、したがって全体としての焼結による収縮が緩和され
る。
ルト内での微小なニッケル繊維Ｃを適度に分断するので
焼結が起こっても各ブロック内での焼結の方が進み易
く、したがって全体としての焼結による収縮が緩和され
る。
【０００９】（２）加熱膨張性セラミックス微粒子の添
加による効果 図１に示すように、加熱膨張性セラミックス粒子Ｂが加
熱によってニッケルフェルトのニッケル繊維Ｃ内で膨張
し、適度な膨圧が生じるため、インタコネクタ／ニッケ
ルフェルト／セルプレート間での密着性が増す。
加による効果 図１に示すように、加熱膨張性セラミックス粒子Ｂが加
熱によってニッケルフェルトのニッケル繊維Ｃ内で膨張
し、適度な膨圧が生じるため、インタコネクタ／ニッケ
ルフェルト／セルプレート間での密着性が増す。
【００１０】
【実施例】本発明における実施例を以下に述べる。燃料
極集電体材料としてニッケル短繊維（直径５０〜２００
μｍ、長さ０．５〜２ｍｍ）、アルミナ・シリカ系セラ
ミックス繊維（直径３５０〜７５０μｍ、長さ５〜１０
ｍｍ）及び／又は加熱膨張性セラミックス（バーミキュ
ライト）粒子（平均粒径６００μｍ）をそれぞれ表１に
示す割合で混合した。
極集電体材料としてニッケル短繊維（直径５０〜２００
μｍ、長さ０．５〜２ｍｍ）、アルミナ・シリカ系セラ
ミックス繊維（直径３５０〜７５０μｍ、長さ５〜１０
ｍｍ）及び／又は加熱膨張性セラミックス（バーミキュ
ライト）粒子（平均粒径６００μｍ）をそれぞれ表１に
示す割合で混合した。
【００１１】例１はニッケル短繊維を９７重量％とアル
ミナ・シリカ系セラミックス繊維を３重量％とを混合し
たものであり、例２はニッケル短繊維を９７重量％と加
熱膨張性セラミックスとしてバーミキュライト粒子を３
重量％とを混合したものであり、例３はニッケル短繊維
を９４重量％とアルミナ・シリカ系セラミックス繊維を
３重量％とバーミキュライト粒子を３重量％とを混合し
たものである。更に、こゝでは比較例４として、従来の
燃料極集電材と同じニッケル繊維のみのフェルトも同様
に製作した。
ミナ・シリカ系セラミックス繊維を３重量％とを混合し
たものであり、例２はニッケル短繊維を９７重量％と加
熱膨張性セラミックスとしてバーミキュライト粒子を３
重量％とを混合したものであり、例３はニッケル短繊維
を９４重量％とアルミナ・シリカ系セラミックス繊維を
３重量％とバーミキュライト粒子を３重量％とを混合し
たものである。更に、こゝでは比較例４として、従来の
燃料極集電材と同じニッケル繊維のみのフェルトも同様
に製作した。
【００１２】これらのものを成形して、直径５０ｍｍ、
厚さ２〜３ｍｍの円板状のニッケルフェルトを製作し、
続いて、上述の方法によって得られた各ニッケルフェル
トの物性評価として窒素雰囲気中、１０００℃、１０時
間の熱処理前後における体積変化率、気孔率変化及び抵
抗率変化を調べ、その結果を表２に示した。
厚さ２〜３ｍｍの円板状のニッケルフェルトを製作し、
続いて、上述の方法によって得られた各ニッケルフェル
トの物性評価として窒素雰囲気中、１０００℃、１０時
間の熱処理前後における体積変化率、気孔率変化及び抵
抗率変化を調べ、その結果を表２に示した。
【００１３】
【表１】
【００１４】
【表２】
【００１５】次に、各ニッケルフェルトを前記図３に示
す平板型ＳＯＦＣスタックの集電材として用い、発電試
験を行なった。図２に発電特性を示す。
す平板型ＳＯＦＣスタックの集電材として用い、発電試
験を行なった。図２に発電特性を示す。
【００１６】表２に示すように、セラミックス繊維を加
えた例１では無添加の比較例４と比べ、熱処理による収
縮が明らかに減少した。ただし、若干の収縮がみられ
る。また、加熱膨張性セラミックス微粒子を加えた例２
では熱処理によって体積膨張が認められるものの成形品
自体の気孔率が無添加に比べ小さくなる。一方、セラミ
ックス繊維と膨張性セラミックス微粒子の両方を加えた
例３では熱処理によって膨張するとともに、気孔率の減
少が少ない。また、例１〜３は比較例４に比べ抵抗率は
高いものの平板型ＳＯＦＣの性能に影響する程の増加は
認められない。したがって、本発明によって得られるニ
ッケルフェルト集電材を用いることによって図２に示す
ように、従来のニッケルフェルトに比べ平板型ＳＯＦＣ
の性能の向上が可能である。
えた例１では無添加の比較例４と比べ、熱処理による収
縮が明らかに減少した。ただし、若干の収縮がみられ
る。また、加熱膨張性セラミックス微粒子を加えた例２
では熱処理によって体積膨張が認められるものの成形品
自体の気孔率が無添加に比べ小さくなる。一方、セラミ
ックス繊維と膨張性セラミックス微粒子の両方を加えた
例３では熱処理によって膨張するとともに、気孔率の減
少が少ない。また、例１〜３は比較例４に比べ抵抗率は
高いものの平板型ＳＯＦＣの性能に影響する程の増加は
認められない。したがって、本発明によって得られるニ
ッケルフェルト集電材を用いることによって図２に示す
ように、従来のニッケルフェルトに比べ平板型ＳＯＦＣ
の性能の向上が可能である。
【００１７】
【発明の効果】本発明により、焼結・収縮が少なく、か
つインタコネクタ及びセルプレートの密着性が良好な平
板型ＳＯＦＣの燃料極集電材料が得られる。
つインタコネクタ及びセルプレートの密着性が良好な平
板型ＳＯＦＣの燃料極集電材料が得られる。
【図１】本発明の平板型ＳＯＦＣ用燃料極集電材の構成
の模式図
の模式図
【図２】本発明の実施例による発電特性を示す図表
【図３】一般の平板型ＳＯＦＣのスタックの構造の説明
図
図
【図４】従来のニッケルフェルト燃料極集電材の欠点を
説明する図
説明する図
Claims (1)
- 【請求項１】 ニッケルフェルト原材料にセラミックス
繊維及び／又は加熱膨張性セラミックス微粒子を混合し
てなることを特徴とする平板型固体電解質燃料電池用燃
料極集電材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4190490A JPH0636783A (ja) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | 平板型固体電解質燃料電池用燃料極集電材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4190490A JPH0636783A (ja) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | 平板型固体電解質燃料電池用燃料極集電材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0636783A true JPH0636783A (ja) | 1994-02-10 |
Family
ID=16258965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4190490A Withdrawn JPH0636783A (ja) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | 平板型固体電解質燃料電池用燃料極集電材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0636783A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010257744A (ja) * | 2009-04-24 | 2010-11-11 | Kyocera Corp | 横縞型燃料電池セルスタックおよびその製法ならびに燃料電池 |
| WO2012073640A1 (en) * | 2010-12-01 | 2012-06-07 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell stack |
| JP2013020886A (ja) * | 2011-07-13 | 2013-01-31 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池スタック |
| JP2013020887A (ja) * | 2011-07-13 | 2013-01-31 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池スタック |
| WO2013125457A1 (ja) * | 2012-02-22 | 2013-08-29 | 日産自動車株式会社 | 固体酸化物形燃料電池及びその製造方法 |
| DE112011103324T5 (de) | 2010-09-30 | 2013-08-29 | Magnex Co., Ltd. | Kollektormaterial für Brennstoffzellen |
| WO2018155111A1 (ja) * | 2017-02-27 | 2018-08-30 | 日本特殊陶業株式会社 | 電気化学反応単位、電気化学反応セルスタック、および、電気化学反応単位の製造方法 |
| WO2018155112A1 (ja) * | 2017-02-27 | 2018-08-30 | 日本特殊陶業株式会社 | 電気化学反応単位および電気化学反応セルスタック |
-
1992
- 1992-07-17 JP JP4190490A patent/JPH0636783A/ja not_active Withdrawn
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010257744A (ja) * | 2009-04-24 | 2010-11-11 | Kyocera Corp | 横縞型燃料電池セルスタックおよびその製法ならびに燃料電池 |
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| JP2012119164A (ja) * | 2010-12-01 | 2012-06-21 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池スタック |
| US9054350B2 (en) | 2010-12-01 | 2015-06-09 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell stack |
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| WO2018155111A1 (ja) * | 2017-02-27 | 2018-08-30 | 日本特殊陶業株式会社 | 電気化学反応単位、電気化学反応セルスタック、および、電気化学反応単位の製造方法 |
| WO2018155112A1 (ja) * | 2017-02-27 | 2018-08-30 | 日本特殊陶業株式会社 | 電気化学反応単位および電気化学反応セルスタック |
| JPWO2018155112A1 (ja) * | 2017-02-27 | 2019-02-28 | 日本特殊陶業株式会社 | 電気化学反応単位および電気化学反応セルスタック |
| JPWO2018155111A1 (ja) * | 2017-02-27 | 2019-02-28 | 日本特殊陶業株式会社 | 電気化学反応単位、電気化学反応セルスタック、および、電気化学反応単位の製造方法 |
| US11289727B2 (en) | 2017-02-27 | 2022-03-29 | Morimura Sofc Technology Co., Ltd. | Electrochemical reaction unit, electrochemical reaction cell stack, and production method for electrochemical reaction unit |
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