JPH0737596A - 平板型固体電解質電解セル - Google Patents
平板型固体電解質電解セルInfo
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- JPH0737596A JPH0737596A JP5182512A JP18251293A JPH0737596A JP H0737596 A JPH0737596 A JP H0737596A JP 5182512 A JP5182512 A JP 5182512A JP 18251293 A JP18251293 A JP 18251293A JP H0737596 A JPH0737596 A JP H0737596A
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- solid electrolyte
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Classifications
-
- 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
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1007—Fuel cells with solid electrolytes with both reactants being gaseous or vaporised
-
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- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
-
- 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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 電気抵抗を減らすと共に、燃料ガス、空気の
漏れを防止。 【構成】 固体電解質とほゞ同一線膨張係数をもつ絶縁
性セラミックス材に導電性セラミックス材を埋込み又は
接合させた２つのインタコネクタ；その一つのインタコ
ネクタの、三層発電膜の空気極側に面する側に配置され
た空気極側導電性セラミックス板２；他のインタコネク
タの、三層発電膜の燃料極側に面する側に配置された燃
料極側導電性セラミックス板５；両セラミックス板２と
５との間に挟装され、燃料ガスの流れる面に燃料極、空
気の流れる面に空気極を焼結してなる波状又は凹凸状の
固体電解質膜よりなる三層発電膜；よりなり、前記２つ
のインタコネクタによってセラミックス板２、三層発電
膜、セラミックス板５を圧着させ、かつ２つの前記イン
タコネクタと前記三層発電膜の周縁の固体電解質の圧着
部をこれら材料とほゞ同じ線膨張係数のガラスまたはセ
ラミックス質接着剤で加圧接着する。
漏れを防止。 【構成】 固体電解質とほゞ同一線膨張係数をもつ絶縁
性セラミックス材に導電性セラミックス材を埋込み又は
接合させた２つのインタコネクタ；その一つのインタコ
ネクタの、三層発電膜の空気極側に面する側に配置され
た空気極側導電性セラミックス板２；他のインタコネク
タの、三層発電膜の燃料極側に面する側に配置された燃
料極側導電性セラミックス板５；両セラミックス板２と
５との間に挟装され、燃料ガスの流れる面に燃料極、空
気の流れる面に空気極を焼結してなる波状又は凹凸状の
固体電解質膜よりなる三層発電膜；よりなり、前記２つ
のインタコネクタによってセラミックス板２、三層発電
膜、セラミックス板５を圧着させ、かつ２つの前記イン
タコネクタと前記三層発電膜の周縁の固体電解質の圧着
部をこれら材料とほゞ同じ線膨張係数のガラスまたはセ
ラミックス質接着剤で加圧接着する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は平板型固体電解質燃料電
池や平板型高温水蒸気電解装置における平板型固体電解
質電解セルに関する。
池や平板型高温水蒸気電解装置における平板型固体電解
質電解セルに関する。
【０００２】
【従来の技術】図４および図５に従来の平板型固体電解
質燃料電池の構造例を示す。図４において、三層発電膜
（燃料極、固体電解質、空気極よりなる膜）１０５を燃
料極側支持層１０４および空気極側支持層１０６に挟着
し、更にその外面には夫々燃料極側支持枠１０３および
空気極側支持枠１０７を介してインタコネクタ１０１お
よび１０９が取付けられ、上記夫々の間は強固に接着さ
れている。
質燃料電池の構造例を示す。図４において、三層発電膜
（燃料極、固体電解質、空気極よりなる膜）１０５を燃
料極側支持層１０４および空気極側支持層１０６に挟着
し、更にその外面には夫々燃料極側支持枠１０３および
空気極側支持枠１０７を介してインタコネクタ１０１お
よび１０９が取付けられ、上記夫々の間は強固に接着さ
れている。
【０００３】図５においては、その構成部材の相互関係
が明らかになるように各構成部材を分解して示したもの
であり、図４の燃料極側支持枠１０３をパッキン１０２
に、また空気極側支持枠１０７をパッキン１０８に置換
し、インタコネクタ１０１とパッキン１０２間、パッキ
ン１０２と三層発電膜１０５及びインタコネクタ１０９
とパッキン１０８間、パッキン１０８と三層発電膜１０
５間を非接着とし、発電膜１０５とインタコネクタ１０
１，１０９間の熱応力発生を防止したものである。下記
に図４，図５の構成部材の材質の一例を表１として示
す。
が明らかになるように各構成部材を分解して示したもの
であり、図４の燃料極側支持枠１０３をパッキン１０２
に、また空気極側支持枠１０７をパッキン１０８に置換
し、インタコネクタ１０１とパッキン１０２間、パッキ
ン１０２と三層発電膜１０５及びインタコネクタ１０９
とパッキン１０８間、パッキン１０８と三層発電膜１０
５間を非接着とし、発電膜１０５とインタコネクタ１０
１，１０９間の熱応力発生を防止したものである。下記
に図４，図５の構成部材の材質の一例を表１として示
す。
【０００４】
【表１】
【０００５】図５のパッキンの耐熱シール材としては、
ガラス系繊維又はガラス系粉末；５〜４０ｗｔ％、
無機粉末；３０〜９５ｗｔ％及び結合材；３０ｗｔ％以
下よりなる高温ガスケット、 ガラス系繊維５〜１５
ｗｔ％、セピオライト鉱物５〜３０ｗｔ％、タルク鉱物
５０〜８０ｗｔ％、有機結合材１０ｗｔ％からなり、空
隙率が５０％以下の高温ガスケット及びセラミックス繊
維８〜１２ｗｔ％、セリサイトマイカ鉱物１８〜２２ｗ
ｔ％、タルク鉱物６２〜６６ｗｔ％、有機結合材２〜６
ｗｔ％からなり、空隙率が６０％以下の高温ガスケット
などがあげられる。
ガラス系繊維又はガラス系粉末；５〜４０ｗｔ％、
無機粉末；３０〜９５ｗｔ％及び結合材；３０ｗｔ％以
下よりなる高温ガスケット、 ガラス系繊維５〜１５
ｗｔ％、セピオライト鉱物５〜３０ｗｔ％、タルク鉱物
５０〜８０ｗｔ％、有機結合材１０ｗｔ％からなり、空
隙率が５０％以下の高温ガスケット及びセラミックス繊
維８〜１２ｗｔ％、セリサイトマイカ鉱物１８〜２２ｗ
ｔ％、タルク鉱物６２〜６６ｗｔ％、有機結合材２〜６
ｗｔ％からなり、空隙率が６０％以下の高温ガスケット
などがあげられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図４に示す燃料電池の
如く、電池構成部材の各部を接着固着した場合、下記表
２に示すとおり、各部の構成部材の熱膨張係数が異って
いるため、電池の昇降温時および発電時に生じる各部の
温度差に基づく熱応力が発生し三層発電膜１０５に割れ
が生じ、電池の性能が大幅に低下するという恐れがあ
る。
如く、電池構成部材の各部を接着固着した場合、下記表
２に示すとおり、各部の構成部材の熱膨張係数が異って
いるため、電池の昇降温時および発電時に生じる各部の
温度差に基づく熱応力が発生し三層発電膜１０５に割れ
が生じ、電池の性能が大幅に低下するという恐れがあ
る。
【０００７】また、図５に示す燃料電池では、三層発電
膜１０５の周辺が非接着構造となっているため、上記図
４に示す燃料電池に比較すると三層発電膜１０５に生じ
る熱応力は大幅に緩和されるが、三層発電膜１０５は燃
料極側支持層１０４および空気極側支持層１０６の剛性
に応じた熱応力をインタコネクタ１０１および１０９か
ら受けるため、発電出力密度を上昇したとき、出力密度
の上昇に比例して生じる三層発電膜１０５の不均一温度
分布による三層発電膜１０５の熱応力増大に十分対応で
きなくなる。また、三層発電膜１０５と耐熱性シールパ
ッキン１０２および１０８とインタコネクタ１０１およ
び１０９の間が夫々非接着であるため、燃料ガス、空気
の完全な漏洩防止が困難なため漏洩ガスの燃焼による若
干の昇温と燃料利用率の低下が避けられないという問題
点があった。
膜１０５の周辺が非接着構造となっているため、上記図
４に示す燃料電池に比較すると三層発電膜１０５に生じ
る熱応力は大幅に緩和されるが、三層発電膜１０５は燃
料極側支持層１０４および空気極側支持層１０６の剛性
に応じた熱応力をインタコネクタ１０１および１０９か
ら受けるため、発電出力密度を上昇したとき、出力密度
の上昇に比例して生じる三層発電膜１０５の不均一温度
分布による三層発電膜１０５の熱応力増大に十分対応で
きなくなる。また、三層発電膜１０５と耐熱性シールパ
ッキン１０２および１０８とインタコネクタ１０１およ
び１０９の間が夫々非接着であるため、燃料ガス、空気
の完全な漏洩防止が困難なため漏洩ガスの燃焼による若
干の昇温と燃料利用率の低下が避けられないという問題
点があった。
【０００８】
【表２】
【０００９】本発明は上記問題点を解決するためのもの
であって、その目的とするところは、インタコネクタ構
成材と固体電解質膜を同一材料あるいは同一線膨張係数
の材質を選ぶことによって熱応力低減、又インタコネク
タと固体電解質膜とをそれ等と同一の線膨張係数をもつ
ガラスまたはセラミックス質接着にて加圧接着あるいは
単に加圧接合することにより燃料ガス、空気の漏洩が防
止可能な燃料電池を提供するものである。
であって、その目的とするところは、インタコネクタ構
成材と固体電解質膜を同一材料あるいは同一線膨張係数
の材質を選ぶことによって熱応力低減、又インタコネク
タと固体電解質膜とをそれ等と同一の線膨張係数をもつ
ガラスまたはセラミックス質接着にて加圧接着あるいは
単に加圧接合することにより燃料ガス、空気の漏洩が防
止可能な燃料電池を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は固体電解質と
ほゞ同一線膨張係数をもつ絶縁性セラミックス材に導電
性セラミックス材を埋め込み又は接合により電気導通性
もたせた構造の２つのインタコネクタ、一つの前記構
造のインタコネクタの、後記の三層発電膜の空気極側に
面する側に配置された空気極側導電性セラミックス板、
他の前記構造のインタコネクタの、後記の三層発電膜
の燃料極側に面する側に配置された燃料極側導電性セラ
ミックス板、上記空気極側導電性セラミックス板と燃
料極側導電性セラミックス板との間に挟装され、燃料ガ
スの流れる面に燃料極、空気の流れる面に空気極を焼結
してなる波状又は凹凸状の固体電解質膜よりなる三層発
電膜よりなり、前記２つのインタコネクタによって前
記空気極側導電性セラミックス板、三層発電膜、燃料極
側導電性セラミックス板を圧着させ、かつ２つの前記イ
ンタコネクタと前記三層発電膜の周縁の固体電解質膜の
圧着部をこれら材料とほゞ同じ線膨張係数のガラスまた
はセラミックス質接着剤で加圧接着してなることを特徴
とする平板型固体電解質電解セルである。
ほゞ同一線膨張係数をもつ絶縁性セラミックス材に導電
性セラミックス材を埋め込み又は接合により電気導通性
もたせた構造の２つのインタコネクタ、一つの前記構
造のインタコネクタの、後記の三層発電膜の空気極側に
面する側に配置された空気極側導電性セラミックス板、
他の前記構造のインタコネクタの、後記の三層発電膜
の燃料極側に面する側に配置された燃料極側導電性セラ
ミックス板、上記空気極側導電性セラミックス板と燃
料極側導電性セラミックス板との間に挟装され、燃料ガ
スの流れる面に燃料極、空気の流れる面に空気極を焼結
してなる波状又は凹凸状の固体電解質膜よりなる三層発
電膜よりなり、前記２つのインタコネクタによって前
記空気極側導電性セラミックス板、三層発電膜、燃料極
側導電性セラミックス板を圧着させ、かつ２つの前記イ
ンタコネクタと前記三層発電膜の周縁の固体電解質膜の
圧着部をこれら材料とほゞ同じ線膨張係数のガラスまた
はセラミックス質接着剤で加圧接着してなることを特徴
とする平板型固体電解質電解セルである。
【００１１】以下、本発明の平板型固体電解質電解セル
の構成部材の材質について説明するが、本発明はこれら
のものに限定されるものではない。 〇 インタコネクタ：ＺｒＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 −ＭｇＯス
ピネル、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）又はＳ
ｉＯ2 〇 空気極側導電性セラミックス板：ＬａＳｒＭｎ
Ｏ3 、ＬａＳｒＣｒＯ3 、ＬａＭｇＣｒＯ3 又はＬａＣ
ａＣｒＯ3 〇 三層発電膜の固体電解質膜：ＹＳＺ 〇 三層発電膜：ＬａＳｒＭｎＯ3 −ＹＳＺ／ＹＳＺ／
ＮｉＯ−ＹＳＺ 〇 燃料極側導電性セラミックス板：ＮｉＯ−ＹＳＺ、
ＬａＳｒＣｒＯ3 ，ＬａＭｇＣｒＯ3 ，ＬａＣａＣｒＯ
3 ，金属Ｎｉ又はハステロイＸ 〇 ガラス又はセラミックス質接着剤：ＳｉＯ2 ＋Ａｌ
2 Ｏ3 系ガラス，ＺｒＯ 2 系セラミックス，ＬａＣｒＯ
3 系セラミックス
の構成部材の材質について説明するが、本発明はこれら
のものに限定されるものではない。 〇 インタコネクタ：ＺｒＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 −ＭｇＯス
ピネル、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）又はＳ
ｉＯ2 〇 空気極側導電性セラミックス板：ＬａＳｒＭｎ
Ｏ3 、ＬａＳｒＣｒＯ3 、ＬａＭｇＣｒＯ3 又はＬａＣ
ａＣｒＯ3 〇 三層発電膜の固体電解質膜：ＹＳＺ 〇 三層発電膜：ＬａＳｒＭｎＯ3 −ＹＳＺ／ＹＳＺ／
ＮｉＯ−ＹＳＺ 〇 燃料極側導電性セラミックス板：ＮｉＯ−ＹＳＺ、
ＬａＳｒＣｒＯ3 ，ＬａＭｇＣｒＯ3 ，ＬａＣａＣｒＯ
3 ，金属Ｎｉ又はハステロイＸ 〇 ガラス又はセラミックス質接着剤：ＳｉＯ2 ＋Ａｌ
2 Ｏ3 系ガラス，ＺｒＯ 2 系セラミックス，ＬａＣｒＯ
3 系セラミックス
【００１２】
【作用】本発明の構成から明らかなように、固体電解質
膜はそれとほゞ同一の材質又は線膨張係数をもつ２つの
インタコネクタ構成材と接合されているため、昇温、降
温、運転時の温度差による熱応力の発生は極少となり、
固体電解質膜の破損を完全に防止できる。
膜はそれとほゞ同一の材質又は線膨張係数をもつ２つの
インタコネクタ構成材と接合されているため、昇温、降
温、運転時の温度差による熱応力の発生は極少となり、
固体電解質膜の破損を完全に防止できる。
【００１３】また、導電性セラミックス埋込材をそれぞ
れの絶縁性セラミックスであるインタコネクタに埋込み
又は接合することによりインタコネクタの厚さ方向の導
電性を確保する。また、三層発電膜の固体電解質膜を波
状又は凹凸状に形成することにより、燃料ガス、空気の
通路が形成される。さらに、インタコネクタ、空気極側
導電性セラミックス板、三層発電膜、燃料極側導電性セ
ラミックス板及びインタコネクタは加圧接合されている
だけであるので、それぞれの線膨張係数がほゞ同じであ
ることゝあいまって三層発電膜の固体電解質の割れが大
幅に緩和される。また、インタコネクタと三層発電膜の
周縁の固体電解質膜の接触部を、これらとほゞ同一の線
膨張係数をもつガラス又はセラミックス質接着剤を用い
て加圧接着することにより、電気抵抗を減らすと共に、
燃料ガス、空気の漏れを防止することができる。
れの絶縁性セラミックスであるインタコネクタに埋込み
又は接合することによりインタコネクタの厚さ方向の導
電性を確保する。また、三層発電膜の固体電解質膜を波
状又は凹凸状に形成することにより、燃料ガス、空気の
通路が形成される。さらに、インタコネクタ、空気極側
導電性セラミックス板、三層発電膜、燃料極側導電性セ
ラミックス板及びインタコネクタは加圧接合されている
だけであるので、それぞれの線膨張係数がほゞ同じであ
ることゝあいまって三層発電膜の固体電解質の割れが大
幅に緩和される。また、インタコネクタと三層発電膜の
周縁の固体電解質膜の接触部を、これらとほゞ同一の線
膨張係数をもつガラス又はセラミックス質接着剤を用い
て加圧接着することにより、電気抵抗を減らすと共に、
燃料ガス、空気の漏れを防止することができる。
【００１４】
【実施例】以下本発明を図面に基づいて具体的に説明す
る。図１は本発明に係る積層平板状固体電解質燃料電池
セルの分解組立図、図２は組立て同燃料電池セルの断面
図を示す。図中１，７および８は夫々上部インタコネク
タ構成材、中部インタコネクタ構成材および下部インタ
コネクタ構成材、２は空気極側導電セラミックス板、３
は三層発電膜、４はその固体電解質膜、５は燃料極側導
電セラミックス板、６は導電セラミックス埋込材であ
る。
る。図１は本発明に係る積層平板状固体電解質燃料電池
セルの分解組立図、図２は組立て同燃料電池セルの断面
図を示す。図中１，７および８は夫々上部インタコネク
タ構成材、中部インタコネクタ構成材および下部インタ
コネクタ構成材、２は空気極側導電セラミックス板、３
は三層発電膜、４はその固体電解質膜、５は燃料極側導
電セラミックス板、６は導電セラミックス埋込材であ
る。
【００１５】図１において、ＹＳＺからなる上部インタ
コネクタ構成材１の下面とＹＳＺからなる中間インタコ
ネクタ構成材７の上面の間に、ＬａＭｇＣｒＯ3 からな
る空気側導電セラミックス板２、ＹＳＺからなる固体電
解質膜３の空気１０および燃料ガス９の流れる面に夫々
ＬａＳｒＭｎＯ3 −ＹＳＺからなる空気極材、ＮｉＯ−
ＹＳＺからなる燃料極材を焼結することによって形成さ
れたＬａＳｒＭｎＯ3−ＹＳＺ／ＹＳＺ／ＮｉＯ−ＹＳ
Ｚからなる凹凸状（波板状でもよい）三層発電膜４、Ｎ
ｉＯ−ＹＳＺからなる燃料極側導電セラミックス板５を
挟装する。また、ＹＳＺからなる中間インタコネクタ構
成材７の下面とＹＳＺからなる下部インタコネクタ構成
材８の上面との間にも上記同様の構成部材を挟装する。
ただし、燃料ガス、空気の流路に合せた構成順序とす
る。上記ＹＳＺからなるインタコネクタ構成材１，７お
よび８には燃料ガスおよび空気が流入する開口部ａおよ
びｂが互に直交するように設けてある。
コネクタ構成材１の下面とＹＳＺからなる中間インタコ
ネクタ構成材７の上面の間に、ＬａＭｇＣｒＯ3 からな
る空気側導電セラミックス板２、ＹＳＺからなる固体電
解質膜３の空気１０および燃料ガス９の流れる面に夫々
ＬａＳｒＭｎＯ3 −ＹＳＺからなる空気極材、ＮｉＯ−
ＹＳＺからなる燃料極材を焼結することによって形成さ
れたＬａＳｒＭｎＯ3−ＹＳＺ／ＹＳＺ／ＮｉＯ−ＹＳ
Ｚからなる凹凸状（波板状でもよい）三層発電膜４、Ｎ
ｉＯ−ＹＳＺからなる燃料極側導電セラミックス板５を
挟装する。また、ＹＳＺからなる中間インタコネクタ構
成材７の下面とＹＳＺからなる下部インタコネクタ構成
材８の上面との間にも上記同様の構成部材を挟装する。
ただし、燃料ガス、空気の流路に合せた構成順序とす
る。上記ＹＳＺからなるインタコネクタ構成材１，７お
よび８には燃料ガスおよび空気が流入する開口部ａおよ
びｂが互に直交するように設けてある。
【００１６】図２に示す如く、ＬａＳｒＭｎＯ3 −ＹＳ
Ｚ／ＹＳＺ／ＮｉＯ−ＹＳＺからなる凹凸状三層発電膜
４の周縁のＹＳＺからなる固体電解質膜３とＹＳＺから
なる上部インタコネクタ構成材１とＹＳＺからなる中間
インタコネクタ構成材７および上記固体電解質膜３と上
記中間インタコネクタ構成材７とＹＳＺからなる下部イ
ンタコネクタ構成材８の間にガラス質又はセラミックス
質接着材１１を塗布して全体を１０００℃〜１３００
℃、１ｋｇ／ｃｍ2 〜１００ｋｇ／ｃｍ2 の高温・高圧
で接合することで本発明の電解セルを構成する。ここ
で、ガラス質またはセラミックス接着材１１は固体電解
質膜３並びに上部インタコネクタ構成材１、中間インタ
コネクタ構成材７および下部インタコネクタ構成材８と
ほゞ同一の線膨張係数の材質を選択する。また、上記凹
凸状（波板状）三層発電膜４と前記空気極側導電セラミ
ックス板２および燃料極側導電セラミックス板５とは圧
着するものとする。また、前記凹凸状（波板状）三層発
電膜４は、まずＹＳＺからなる固体電解質膜３の平板に
凹凸を形成し（上面の凸部は下面から見れば凹部となっ
ている）各々の面にＬａＳｒＭｎＯ3 −ＹＳＺからなる
空気極材、ＮｉＯ−ＹＳＺからなる燃料極材を刷毛塗り
して製作する。
Ｚ／ＹＳＺ／ＮｉＯ−ＹＳＺからなる凹凸状三層発電膜
４の周縁のＹＳＺからなる固体電解質膜３とＹＳＺから
なる上部インタコネクタ構成材１とＹＳＺからなる中間
インタコネクタ構成材７および上記固体電解質膜３と上
記中間インタコネクタ構成材７とＹＳＺからなる下部イ
ンタコネクタ構成材８の間にガラス質又はセラミックス
質接着材１１を塗布して全体を１０００℃〜１３００
℃、１ｋｇ／ｃｍ2 〜１００ｋｇ／ｃｍ2 の高温・高圧
で接合することで本発明の電解セルを構成する。ここ
で、ガラス質またはセラミックス接着材１１は固体電解
質膜３並びに上部インタコネクタ構成材１、中間インタ
コネクタ構成材７および下部インタコネクタ構成材８と
ほゞ同一の線膨張係数の材質を選択する。また、上記凹
凸状（波板状）三層発電膜４と前記空気極側導電セラミ
ックス板２および燃料極側導電セラミックス板５とは圧
着するものとする。また、前記凹凸状（波板状）三層発
電膜４は、まずＹＳＺからなる固体電解質膜３の平板に
凹凸を形成し（上面の凸部は下面から見れば凹部となっ
ている）各々の面にＬａＳｒＭｎＯ3 −ＹＳＺからなる
空気極材、ＮｉＯ−ＹＳＺからなる燃料極材を刷毛塗り
して製作する。
【００１７】インタコネクタ構成材の複合化を図３に基
づいて説明する。図３はインタコネクタ構成材料の平面
図である。本発明の例えば上部インタコネクタ構成材１
は固体電解質膜（材質はＹＳＺ）と同一の線膨張係数を
もつ絶縁性セラミックス材１′で構成する。該セラミッ
クス材１′は固体電解質膜と同一の材料（一般的にはＹ
ＳＺ）又はＺｒＯ2 系、Ａｌ2 Ｏ3 系、ＭｇＯ系、Ｓｉ
Ｏ系等の適当な混合物系から線膨張係数が一致するよう
製造され、図３に示すよう、その板厚方向に例えばＬａ
ＭｇＣｒＯ3 からなる導電性セラミックス材を穿設して
導電性セラミックス埋込材６を構成する。穿設された導
電性セラミックス材６はＬａＳｒＣｒＯ 3 、ＬａＣａＣ
ｒＯ3 、ＬａＭｇＣｒＯ3 系の材質としインタコネクタ
構成材の絶縁性セラミックス材１とガラス系、セラミッ
クス系接着材１１にて完全に接着する。
づいて説明する。図３はインタコネクタ構成材料の平面
図である。本発明の例えば上部インタコネクタ構成材１
は固体電解質膜（材質はＹＳＺ）と同一の線膨張係数を
もつ絶縁性セラミックス材１′で構成する。該セラミッ
クス材１′は固体電解質膜と同一の材料（一般的にはＹ
ＳＺ）又はＺｒＯ2 系、Ａｌ2 Ｏ3 系、ＭｇＯ系、Ｓｉ
Ｏ系等の適当な混合物系から線膨張係数が一致するよう
製造され、図３に示すよう、その板厚方向に例えばＬａ
ＭｇＣｒＯ3 からなる導電性セラミックス材を穿設して
導電性セラミックス埋込材６を構成する。穿設された導
電性セラミックス材６はＬａＳｒＣｒＯ 3 、ＬａＣａＣ
ｒＯ3 、ＬａＭｇＣｒＯ3 系の材質としインタコネクタ
構成材の絶縁性セラミックス材１とガラス系、セラミッ
クス系接着材１１にて完全に接着する。
【００１８】また、ＮｉＯ−ＹＳＺからなる燃料極側導
電セラミックス板５とＬａＭｇＣｒＯ3 からなる空気極
側導電セラミックス板２をインタコネクタのＬａＭｇＣ
ｒＯ 3 からなる埋込材６と電気的接合が生じるよう１０
００℃〜１３００℃の高温・高圧で圧着する。ＹＳＺか
らなる中間インタコネクタ構成材７および同じくＹＳＺ
からなる下部インタコネクタ構成材８も同様にて構成す
る。
電セラミックス板５とＬａＭｇＣｒＯ3 からなる空気極
側導電セラミックス板２をインタコネクタのＬａＭｇＣ
ｒＯ 3 からなる埋込材６と電気的接合が生じるよう１０
００℃〜１３００℃の高温・高圧で圧着する。ＹＳＺか
らなる中間インタコネクタ構成材７および同じくＹＳＺ
からなる下部インタコネクタ構成材８も同様にて構成す
る。
【００１９】ＮｉＯ−ＹＳＺからなる燃料極側導電セラ
ミックス板５とＬａＭｇＣｒＯ3 からなる空気極側導電
セラミックス板２はＬａＭｇＣｒＯ3 からなる上記埋込
材６と同一材料又はそれぞれの雰囲気に合致した材料
（例えば燃料側は金属材料、空気側は空気側電極膜材
等）の使用も可能である。
ミックス板５とＬａＭｇＣｒＯ3 からなる空気極側導電
セラミックス板２はＬａＭｇＣｒＯ3 からなる上記埋込
材６と同一材料又はそれぞれの雰囲気に合致した材料
（例えば燃料側は金属材料、空気側は空気側電極膜材
等）の使用も可能である。
【００２０】
（１）インタコネクタを固体電解質と同一の材質又は同
一の線膨張係数を有する材質とすることを可能としたこ
とにより、固体電解質膜に発生する熱応力が全運転温度
範囲でほゞ零となり、固体電解質膜および三層発電膜の
割れを完全に防止できる。 （２）発電膜そのものを凹凸状に形成することで従来の
燃料側、空気側支持層を廃止でき、部品点数が減少する
と共に接触抵抗発生箇所も減少するため電池性能が大巾
に向上する。 （３）インタコネクタと固体電解質膜が完全に接着され
ることにより燃料ガス、空気の洩れが完全に防止可能と
なり、燃料利用率が向上すると共に漏洩ガスの燃焼によ
る電池の焼損が完全に防止できる。
一の線膨張係数を有する材質とすることを可能としたこ
とにより、固体電解質膜に発生する熱応力が全運転温度
範囲でほゞ零となり、固体電解質膜および三層発電膜の
割れを完全に防止できる。 （２）発電膜そのものを凹凸状に形成することで従来の
燃料側、空気側支持層を廃止でき、部品点数が減少する
と共に接触抵抗発生箇所も減少するため電池性能が大巾
に向上する。 （３）インタコネクタと固体電解質膜が完全に接着され
ることにより燃料ガス、空気の洩れが完全に防止可能と
なり、燃料利用率が向上すると共に漏洩ガスの燃焼によ
る電池の焼損が完全に防止できる。
【図１】本発明の一実施例の平板状固体電解質燃料電池
セルの分解図。
セルの分解図。
【図２】本発明の一実施例の平板状固体電解質燃料電池
セルの断面図。
セルの断面図。
【図３】本発明のインタコネクタの平面図。
【図４】従来の完全接着型平板状固体電解質燃料電池セ
ルの斜視図。
ルの斜視図。
【図５】従来のパッキン使用による非接着型固体電解質
燃料電池セルの分解図。
燃料電池セルの分解図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内藤 修三 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 南條 房幸 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 武信 弘一 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 舟津 正之 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 渡辺 潔 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内
Claims (1)
- 【請求項１】 固体電解質とほゞ同一線膨張係数をも
つ絶縁性セラミックス材に導電性セラミックス材を埋め
込み又は接合により電気導通性もたせた構造の２つのイ
ンタコネクタ、一つの前記構造のインタコネクタの、
後記の三層発電膜の空気極側に面する側に配置された空
気極側導電性セラミックス板、他の前記構造のインタ
コネクタの、後記の三層発電膜の燃料極側に面する側に
配置された燃料極側導電性セラミックス板、上記空気
極側導電性セラミックス板と燃料極側導電性セラミック
ス板との間に挟装され、燃料ガスの流れる面に燃料極、
空気の流れる面に空気極を焼結してなる波状又は凹凸状
の固体電解質膜よりなる三層発電膜よりなり、前記２
つのインタコネクタによって前記空気極側導電性セラミ
ックス板、三層発電膜、燃料極側導電性セラミックス板
を圧着させ、かつ２つの前記インタコネクタと前記三層
発電膜の周縁の固体電解質膜の圧着部をこれら材料とほ
ゞ同じ線膨張係数のガラスまたはセラミックス質接着剤
で加圧接着してなることを特徴とする平板型固体電解質
電解セル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5182512A JPH0737596A (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | 平板型固体電解質電解セル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5182512A JPH0737596A (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | 平板型固体電解質電解セル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0737596A true JPH0737596A (ja) | 1995-02-07 |
Family
ID=16119600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5182512A Withdrawn JPH0737596A (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | 平板型固体電解質電解セル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0737596A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10168590A (ja) * | 1996-12-12 | 1998-06-23 | Kansai Electric Power Co Inc:The | セルシール構造 |
| JP2001319665A (ja) * | 2000-05-08 | 2001-11-16 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池及びその電解質の製造方法 |
| JP2002518794A (ja) * | 1998-06-12 | 2002-06-25 | エイイーピー・エムテク・エル・エル・シー | セラミック製燃料電池 |
| JP2006049195A (ja) * | 2004-08-06 | 2006-02-16 | Nissan Motor Co Ltd | 絶縁シール構造および燃料電池 |
| JP2006255871A (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Nisshin Seisakusho:Kk | ホーニング砥石およびその製造方法 |
| JP2008510288A (ja) * | 2004-08-18 | 2008-04-03 | スティヒティング エネルギーオンダーゾーク セントラム ネーデルランド | Ｓｏｆｃスタックという概念 |
| JP2010267618A (ja) * | 2009-05-13 | 2010-11-25 | Robert Bosch Gmbh | 電気エネルギを得るための電気化学セル |
| JP2014194941A (ja) * | 2002-12-24 | 2014-10-09 | Versa Power Systems Ltd | 固体酸化物燃料電池スタック |
| US10971735B2 (en) | 2017-10-31 | 2021-04-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electrochemical cell and electrochemical apparatus |
-
1993
- 1993-07-23 JP JP5182512A patent/JPH0737596A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10168590A (ja) * | 1996-12-12 | 1998-06-23 | Kansai Electric Power Co Inc:The | セルシール構造 |
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| JP2008510288A (ja) * | 2004-08-18 | 2008-04-03 | スティヒティング エネルギーオンダーゾーク セントラム ネーデルランド | Ｓｏｆｃスタックという概念 |
| JP2006255871A (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Nisshin Seisakusho:Kk | ホーニング砥石およびその製造方法 |
| JP2010267618A (ja) * | 2009-05-13 | 2010-11-25 | Robert Bosch Gmbh | 電気エネルギを得るための電気化学セル |
| US10971735B2 (en) | 2017-10-31 | 2021-04-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electrochemical cell and electrochemical apparatus |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001003 |