JPH09190825A - 固体電解質型燃料電池及びそれに用いられる単電池 - Google Patents
固体電解質型燃料電池及びそれに用いられる単電池Info
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- JPH09190825A JPH09190825A JP8020385A JP2038596A JPH09190825A JP H09190825 A JPH09190825 A JP H09190825A JP 8020385 A JP8020385 A JP 8020385A JP 2038596 A JP2038596 A JP 2038596A JP H09190825 A JPH09190825 A JP H09190825A
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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
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/90—Selection of catalytic material
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電極反応に関わる空気極の材質を変更するこ
となく、固体電解質板の面方向の抵抗を低減し、面方向
の導電率を向上させることが可能な高性能な自立膜平板
型の固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）及びそれに用い
られる単電池を提供すること。 【解決手段】 単電池１８を、固体電解質板１２、燃料
極１４、空気極１６及び導電機能性薄膜１７の４層構造
にすることによって、より高い導電特性をえる。この場
合、導電機能性薄膜１７の材料としては、空気極１６の
材料よりも、導電率の高いものを適用する。
となく、固体電解質板の面方向の抵抗を低減し、面方向
の導電率を向上させることが可能な高性能な自立膜平板
型の固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）及びそれに用い
られる単電池を提供すること。 【解決手段】 単電池１８を、固体電解質板１２、燃料
極１４、空気極１６及び導電機能性薄膜１７の４層構造
にすることによって、より高い導電特性をえる。この場
合、導電機能性薄膜１７の材料としては、空気極１６の
材料よりも、導電率の高いものを適用する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解質板の片
面に燃料極が、また反対面に空気極が設けられる単電池
が積層構造をなす固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）及
びそれに用いられる単電池に関し、さらに詳しくは固体
電解質型燃料電池における単電池の空気極の特性の改良
技術に関するものである。
面に燃料極が、また反対面に空気極が設けられる単電池
が積層構造をなす固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）及
びそれに用いられる単電池に関し、さらに詳しくは固体
電解質型燃料電池における単電池の空気極の特性の改良
技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池としては、電解質の種類によっ
てリン酸型、溶融炭酸塩型、固体電解質型などが従来よ
り良く知られている。その中で固体電解質型燃料電池
（ＳＯＦＣ）は、電解質としてリン酸水溶液や溶融炭酸
塩のような液体状材料の代わりにイオン導電性を有する
固体材料を用いたものである。
てリン酸型、溶融炭酸塩型、固体電解質型などが従来よ
り良く知られている。その中で固体電解質型燃料電池
（ＳＯＦＣ）は、電解質としてリン酸水溶液や溶融炭酸
塩のような液体状材料の代わりにイオン導電性を有する
固体材料を用いたものである。
【０００３】そしてこの固体電解質型燃料電池（ＳＯＦ
Ｃ）は、リン酸型、溶融炭酸塩型など他の燃料電池に比
べて発電効率がよく、排熱温度も高いため効率的な利用
が可能な発電システムを構築できるということで近年特
に注目を浴びている。
Ｃ）は、リン酸型、溶融炭酸塩型など他の燃料電池に比
べて発電効率がよく、排熱温度も高いため効率的な利用
が可能な発電システムを構築できるということで近年特
に注目を浴びている。
【０００４】その形態としては、平板型のものと円筒型
のものとに大きく分類される。それらのうち、平板型の
ものに分類される従来の自立膜平板型の固体電解質型燃
料電池（ＳＯＦＣ）の単電池は、電解質板の両面に空気
極および燃料極の薄膜をコーティングした３層構造とな
っている。
のものとに大きく分類される。それらのうち、平板型の
ものに分類される従来の自立膜平板型の固体電解質型燃
料電池（ＳＯＦＣ）の単電池は、電解質板の両面に空気
極および燃料極の薄膜をコーティングした３層構造とな
っている。
【０００５】この従来の固体電解質型燃料電池（ＳＯＦ
Ｃ）が、特開平７−６７７４号公報に示されている。こ
れについて、図５に示す自立膜平板型の固体電解質型燃
料電池（ＳＯＦＣ）の単電池の構造を参照して説明す
る。同図に示す単電池９は、燃料ガスが接する燃料極８
と空気が接する空気極６との間に固体電解質板７を挟ん
でいる。
Ｃ）が、特開平７−６７７４号公報に示されている。こ
れについて、図５に示す自立膜平板型の固体電解質型燃
料電池（ＳＯＦＣ）の単電池の構造を参照して説明す
る。同図に示す単電池９は、燃料ガスが接する燃料極８
と空気が接する空気極６との間に固体電解質板７を挟ん
でいる。
【０００６】また、自立膜平板型の固体電解質型燃料電
池（ＳＯＦＣ）は、燃料極８の外側および空気極６の外
側にそれぞれ図示せぬセパレータを設けた構造の単セル
が多数層にわたって積層状に設けられてなる。そしてこ
のように構成された固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）
においては、燃料極８に燃料ガス（水素、一酸化炭素）
が接触し、空気極６には酸化ガス（空気、もしくは酸
素）が接触する。そして空気極６で生成した酸素イオン
（Ｏ2-）が電解質を移動して燃料極８に到達し、燃料極
８ではＯ2-が水素（Ｈ2）と反応して電子を放出する。
これにより、電気が作り出され、電気の流れが生ずるも
のである。
池（ＳＯＦＣ）は、燃料極８の外側および空気極６の外
側にそれぞれ図示せぬセパレータを設けた構造の単セル
が多数層にわたって積層状に設けられてなる。そしてこ
のように構成された固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）
においては、燃料極８に燃料ガス（水素、一酸化炭素）
が接触し、空気極６には酸化ガス（空気、もしくは酸
素）が接触する。そして空気極６で生成した酸素イオン
（Ｏ2-）が電解質を移動して燃料極８に到達し、燃料極
８ではＯ2-が水素（Ｈ2）と反応して電子を放出する。
これにより、電気が作り出され、電気の流れが生ずるも
のである。
【０００７】この固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）に
おいて、空気極６、電解質板７、燃料極８、各々の、電
気的特性、特に導電率が電池の性能に大きく影響する。
電解質板７は、ジルコニアによって形成されており、十
分な強度を保持するため、その厚さは約３００μｍ程度
とされている。空気極６は、ランタンマンガナイト系の
材料によって形成されており、その厚さは、ガスを透過
させる必要性から５０μｍ程度とされている。燃料極８
は、Ｎｉ−ＹＳＺ（ニッケル−イットリア安定化ジルコ
ニア）サーメット材料によって形成されており、空気極
６と同様に、ガスを透過させる必要性から、その厚さ
は、約５０μｍにされている。
おいて、空気極６、電解質板７、燃料極８、各々の、電
気的特性、特に導電率が電池の性能に大きく影響する。
電解質板７は、ジルコニアによって形成されており、十
分な強度を保持するため、その厚さは約３００μｍ程度
とされている。空気極６は、ランタンマンガナイト系の
材料によって形成されており、その厚さは、ガスを透過
させる必要性から５０μｍ程度とされている。燃料極８
は、Ｎｉ−ＹＳＺ（ニッケル−イットリア安定化ジルコ
ニア）サーメット材料によって形成されており、空気極
６と同様に、ガスを透過させる必要性から、その厚さ
は、約５０μｍにされている。
【０００８】ところで、従来の自立膜平板型の固体電解
質型燃料電池（ＳＯＦＣ）では、その大きさが十分小さ
い場合、電解質板７の面に垂直な方向（図５の矢印Ｄに
示す方向、以下、垂直方向Ｄとする）の抵抗のみが問題
であったが、この抵抗値は比較的低い。そのため、電解
質材料以外の材料の導電率は電池性能に大きく影響する
ことはない。
質型燃料電池（ＳＯＦＣ）では、その大きさが十分小さ
い場合、電解質板７の面に垂直な方向（図５の矢印Ｄに
示す方向、以下、垂直方向Ｄとする）の抵抗のみが問題
であったが、この抵抗値は比較的低い。そのため、電解
質材料以外の材料の導電率は電池性能に大きく影響する
ことはない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電池が
大型化すると、電解質板７の面に平行な方向（図５の矢
印Ｃに示す方向、以下、面方向Ｃとする）にも電流が流
れることとなり、面方向Ｃに示す方向の抵抗が電池性能
に大きく影響する。具体的には、燃料極８のＮｉ−ＹＳ
Ｚの導電率は２００Ｓ／ｃｍ程度であるのに対して、空
気極６のランタンマンガナイトの導電率が２０Ｓ／ｃｍ
程度と低い。 すなわち、空気極６の材料の薄膜部分の
抵抗が原因で、電池の大型化に伴う電池性能の低下を招
いていた。
大型化すると、電解質板７の面に平行な方向（図５の矢
印Ｃに示す方向、以下、面方向Ｃとする）にも電流が流
れることとなり、面方向Ｃに示す方向の抵抗が電池性能
に大きく影響する。具体的には、燃料極８のＮｉ−ＹＳ
Ｚの導電率は２００Ｓ／ｃｍ程度であるのに対して、空
気極６のランタンマンガナイトの導電率が２０Ｓ／ｃｍ
程度と低い。 すなわち、空気極６の材料の薄膜部分の
抵抗が原因で、電池の大型化に伴う電池性能の低下を招
いていた。
【００１０】そこで、考えられるのが、空気極６の材料
をランタンマンガナイト系のもの以外のものにするとい
うことであるが、他の化合物では、ジルコニアとの反応
性や熱膨張率の不一致等の問題があり、適用は困難であ
る。すなわち、空気極６の材料は、ランタンマンガナイ
ト系のものが最適であり、したがって、空気極６の導電
率の向上には、限界がある。
をランタンマンガナイト系のもの以外のものにするとい
うことであるが、他の化合物では、ジルコニアとの反応
性や熱膨張率の不一致等の問題があり、適用は困難であ
る。すなわち、空気極６の材料は、ランタンマンガナイ
ト系のものが最適であり、したがって、空気極６の導電
率の向上には、限界がある。
【００１１】本発明の解決しようとする課題は、電極反
応に関わる空気極の材質を変更することなく、固体電解
質板の面方向の抵抗を低減し、面方向の導電率を向上さ
せることが可能な高性能な自立膜平板型の固体電解質型
燃料電池（ＳＯＦＣ）及びそれに用いられる単電池を提
供することにある。
応に関わる空気極の材質を変更することなく、固体電解
質板の面方向の抵抗を低減し、面方向の導電率を向上さ
せることが可能な高性能な自立膜平板型の固体電解質型
燃料電池（ＳＯＦＣ）及びそれに用いられる単電池を提
供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明の固体電解質型燃料電池は、固体電解質板の
片面に燃料極が、また反対面に空気極が設けられる単電
池が積層構造をなす固体電解質型燃料電池において、各
単電池の空気極の表面に被膜が施され、当該被膜が前記
空気極の材料の導電率よりも高い導電率を有する材料で
あることを要旨とする。
に、本発明の固体電解質型燃料電池は、固体電解質板の
片面に燃料極が、また反対面に空気極が設けられる単電
池が積層構造をなす固体電解質型燃料電池において、各
単電池の空気極の表面に被膜が施され、当該被膜が前記
空気極の材料の導電率よりも高い導電率を有する材料で
あることを要旨とする。
【００１３】その場合に、前記各単電池の空気極がラン
タンマンガナイト系の材料によって形成され、当該空気
極の被膜がランタンコバルタイト系の材料によって形成
されていることが、電解質板の面方向の抵抗を低減する
等、所望の電池性能を得る上で望ましい。
タンマンガナイト系の材料によって形成され、当該空気
極の被膜がランタンコバルタイト系の材料によって形成
されていることが、電解質板の面方向の抵抗を低減する
等、所望の電池性能を得る上で望ましい。
【００１４】また、本発明の固体電解質型燃料電池に用
いられる単電池は、固体電解質板の片面に燃料極が、ま
た反対面に空気極が設けられる単電池において、当該各
単電池の空気極の表面に被膜が施され、当該被膜が前記
空気極の材料の導電率よりも高い導電率を有する材料で
あることを要旨とする。
いられる単電池は、固体電解質板の片面に燃料極が、ま
た反対面に空気極が設けられる単電池において、当該各
単電池の空気極の表面に被膜が施され、当該被膜が前記
空気極の材料の導電率よりも高い導電率を有する材料で
あることを要旨とする。
【００１５】その場合に、前記各単電池の空気極がラン
タンマンガナイト系の材料によって形成され、当該空気
極の被膜がランタンコバルタイト系の材料によって形成
されていることが、当該単電池を複数直列に積層する際
の接触抵抗を低減する上で望ましい。
タンマンガナイト系の材料によって形成され、当該空気
極の被膜がランタンコバルタイト系の材料によって形成
されていることが、当該単電池を複数直列に積層する際
の接触抵抗を低減する上で望ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を図面を参照して詳細に説明する。図１は、固体電解質
型燃料電池（ＳＯＦＣ）１０の構造を示したものであ
る。同図に示すように、固体電解質型燃料電池（ＳＯＦ
Ｃ）１０は、複数の単電池１８，１８…がランタンクロ
マイト系セラミック材料によるセパレータ２０，２０…
を介して積層状に設けられている。
を図面を参照して詳細に説明する。図１は、固体電解質
型燃料電池（ＳＯＦＣ）１０の構造を示したものであ
る。同図に示すように、固体電解質型燃料電池（ＳＯＦ
Ｃ）１０は、複数の単電池１８，１８…がランタンクロ
マイト系セラミック材料によるセパレータ２０，２０…
を介して積層状に設けられている。
【００１７】この各単電池１８間に介設されるセパレー
タ２０は、その本体の四隅角部に燃料ガス管の挿通孔２
８ａ、２８ｃと、空気管の挿通孔２８ｂ、２８ｄとがそ
れぞれ対角線の位置関係で設けられている。この図では
セパレータ２０が単電池１８の空気極１６と対向する側
の面を示している。
タ２０は、その本体の四隅角部に燃料ガス管の挿通孔２
８ａ、２８ｃと、空気管の挿通孔２８ｂ、２８ｄとがそ
れぞれ対角線の位置関係で設けられている。この図では
セパレータ２０が単電池１８の空気極１６と対向する側
の面を示している。
【００１８】また、空気管の挿通孔２８ｂ、２８ｄに連
通してその空気管を通って供給される空気を単電池１８
の空気極１６に接するように導入する空気入口と、その
空気極１６に導入された空気を排出させる空気出口とが
それぞれ設けられている。そして空気入口と空気出口と
の間には前述のように多本数の空気流路溝２６，２６…
が設けられ、これにより空気管より空気入口へ導入され
た空気がそれらの空気流路溝２６を貫流しながら単電池
１８の空気極１６に接触し、空気出口を通って空気管よ
り排出される。
通してその空気管を通って供給される空気を単電池１８
の空気極１６に接するように導入する空気入口と、その
空気極１６に導入された空気を排出させる空気出口とが
それぞれ設けられている。そして空気入口と空気出口と
の間には前述のように多本数の空気流路溝２６，２６…
が設けられ、これにより空気管より空気入口へ導入され
た空気がそれらの空気流路溝２６を貫流しながら単電池
１８の空気極１６に接触し、空気出口を通って空気管よ
り排出される。
【００１９】またこのセパレータ２０の裏面側、すなわ
ち単電池１８の燃料極１４と対向する側の面にも、この
空気極１６の対向面と同様に燃料ガス管を通って供給さ
れる燃料ガスを、単電池１８の燃料極１４に接するよう
に導入する燃料ガス入口と、その燃料極１４に導入され
た燃料ガスを排出させる燃料ガス出口とが設けられてい
る。
ち単電池１８の燃料極１４と対向する側の面にも、この
空気極１６の対向面と同様に燃料ガス管を通って供給さ
れる燃料ガスを、単電池１８の燃料極１４に接するよう
に導入する燃料ガス入口と、その燃料極１４に導入され
た燃料ガスを排出させる燃料ガス出口とが設けられてい
る。
【００２０】そして、やはりこのセパレータ２０の燃料
ガス入口と燃料ガス出口との間にも前述のように燃料ガ
ス流路溝が設けられ、燃料ガス入口へ導入された燃料ガ
スがこの燃料ガス流路溝を貫流する間に単電池１８の燃
料極１４に接し、燃料ガス出口を通って燃料ガス管より
排出される。
ガス入口と燃料ガス出口との間にも前述のように燃料ガ
ス流路溝が設けられ、燃料ガス入口へ導入された燃料ガ
スがこの燃料ガス流路溝を貫流する間に単電池１８の燃
料極１４に接し、燃料ガス出口を通って燃料ガス管より
排出される。
【００２１】この固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）１
０の発電メカニズムは次の通りである。すなわち、セパ
レータ２０の空気流路溝２６を流れる空気が単電池１８
の空気極１６に接触することによりその空気極１６で酸
素イオン（Ｏ2-）が生成され、この酸素イオン（Ｏ2-）
が固体電解質板１２を移動して反対側面の燃料極１４に
到達し、燃料極１４側では、やはり、セパレータ２０の
燃料ガス流路溝を通って燃料ガスが流れているので空気
極１６側より移動してきた酸素イオン（Ｏ2-）がその燃
料ガス中の水素（Ｈ2 ）と反応して水蒸気（Ｈ2Ｏ）と
なり電子を放出し、これにより発電状態が得られる。
０の発電メカニズムは次の通りである。すなわち、セパ
レータ２０の空気流路溝２６を流れる空気が単電池１８
の空気極１６に接触することによりその空気極１６で酸
素イオン（Ｏ2-）が生成され、この酸素イオン（Ｏ2-）
が固体電解質板１２を移動して反対側面の燃料極１４に
到達し、燃料極１４側では、やはり、セパレータ２０の
燃料ガス流路溝を通って燃料ガスが流れているので空気
極１６側より移動してきた酸素イオン（Ｏ2-）がその燃
料ガス中の水素（Ｈ2 ）と反応して水蒸気（Ｈ2Ｏ）と
なり電子を放出し、これにより発電状態が得られる。
【００２２】次に、図２の自立膜平板型の固体電解質型
燃料電池（ＳＯＦＣ）の固体電解質板の断面構造図を参
照して、単電池１８の構造について詳述する。同図に示
すように、この固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）１０
の単電池１８では、例えばイットリア安定化ジルコニア
か、あるいはスカンジア安定化ジルコニア系セラミック
材料による固体電解質板１２の片面にＮｉ−ＹＳＺ（ニ
ッケル−イットリア安定化ジルコニア）サーメット材料
による燃料極１４が設けられている。
燃料電池（ＳＯＦＣ）の固体電解質板の断面構造図を参
照して、単電池１８の構造について詳述する。同図に示
すように、この固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）１０
の単電池１８では、例えばイットリア安定化ジルコニア
か、あるいはスカンジア安定化ジルコニア系セラミック
材料による固体電解質板１２の片面にＮｉ−ＹＳＺ（ニ
ッケル−イットリア安定化ジルコニア）サーメット材料
による燃料極１４が設けられている。
【００２３】反対側面にはランタンマンガナイト材料に
よる空気極１６が設けられ、その空気極１６の上側に
は、ランタンコバルタイト材料による導電機能性薄膜１
７が設けられている。すなわち、単電池１８は、固体電
解質板１２、燃料極１４、空気極１６及び導電機能性薄
膜１７の４層構造から成るものである。それぞれの層の
厚さは、固体電解質１２が約３００μｍ、燃料極１４、
空気極１６及び導電機能性薄膜１７がいずれも約５０μ
ｍとなっている。
よる空気極１６が設けられ、その空気極１６の上側に
は、ランタンコバルタイト材料による導電機能性薄膜１
７が設けられている。すなわち、単電池１８は、固体電
解質板１２、燃料極１４、空気極１６及び導電機能性薄
膜１７の４層構造から成るものである。それぞれの層の
厚さは、固体電解質１２が約３００μｍ、燃料極１４、
空気極１６及び導電機能性薄膜１７がいずれも約５０μ
ｍとなっている。
【００２４】１．導電特性について 次に、導電特性について説明する。空気極１６のランタ
ンマンガナイト材料の導電率は、２０Ｓ／ｃｍであり、
導電機能性薄膜１７のランタンコバルタイト材料の導電
率は、１００Ｓ／ｃｍ以上である。すなわち、導電機能
性薄膜１７の導電率は、空気極１６の導電率よりも非常
に高くなっている。
ンマンガナイト材料の導電率は、２０Ｓ／ｃｍであり、
導電機能性薄膜１７のランタンコバルタイト材料の導電
率は、１００Ｓ／ｃｍ以上である。すなわち、導電機能
性薄膜１７の導電率は、空気極１６の導電率よりも非常
に高くなっている。
【００２５】したがって、本発明に係る単電池１８が図
５に示す従来の単電池９よりも、約５０μｍ、その厚さ
が厚くなっても、図２に示す単電池１８の垂直方向Ｂの
抵抗値への影響は、ほとんどない（単電池１８の厚さは
約４５０μｍ、単電池９の厚さは約４００μｍであ
る）。
５に示す従来の単電池９よりも、約５０μｍ、その厚さ
が厚くなっても、図２に示す単電池１８の垂直方向Ｂの
抵抗値への影響は、ほとんどない（単電池１８の厚さは
約４５０μｍ、単電池９の厚さは約４００μｍであ
る）。
【００２６】また、導電機能性薄膜１７の導電率が、空
気極１６の導電率よりも非常に高くなっていることか
ら、単電池１８の面方向Ａの抵抗値は、従来の単電池９
に比べて低減されている。
気極１６の導電率よりも非常に高くなっていることか
ら、単電池１８の面方向Ａの抵抗値は、従来の単電池９
に比べて低減されている。
【００２７】ここで、図３のランタンコバルタイトのコ
ーティング厚さと電池抵抗の関係を参照して、さらに説
明する。同図において、横軸は、ランタンコバルタイト
のコーティングの厚さを示し、縦軸は、単電池１８の抵
抗値を示している。より、具体的には、溝幅３ｍｍで５
ｃｍ×５ｃｍ大のセパレータ２０について単電池１８の
面方向Ａおよび垂直方向Ｂの抵抗を試算したものであ
る。
ーティング厚さと電池抵抗の関係を参照して、さらに説
明する。同図において、横軸は、ランタンコバルタイト
のコーティングの厚さを示し、縦軸は、単電池１８の抵
抗値を示している。より、具体的には、溝幅３ｍｍで５
ｃｍ×５ｃｍ大のセパレータ２０について単電池１８の
面方向Ａおよび垂直方向Ｂの抵抗を試算したものであ
る。
【００２８】この図に示すように、垂直方向Ｂの抵抗値
はランタンコバルタイト（導電性機能膜１７）の厚さに
かかわらず、一定である。一方、面方向Ａの抵抗値は、
ランタンコバルタイト（導電機能性薄膜１７）の厚さが
増すにつれて減少している。そこで、ランタンコバルタ
イト（導電機能性薄膜１７）を約５０μｍの厚さでコー
ティングすれば、面方向Ａの抵抗値が空気層１６のみの
場合（同図では、ランタンコバルタイトのコーティング
厚さが０である抵抗値）の約半分に低減することができ
る。
はランタンコバルタイト（導電性機能膜１７）の厚さに
かかわらず、一定である。一方、面方向Ａの抵抗値は、
ランタンコバルタイト（導電機能性薄膜１７）の厚さが
増すにつれて減少している。そこで、ランタンコバルタ
イト（導電機能性薄膜１７）を約５０μｍの厚さでコー
ティングすれば、面方向Ａの抵抗値が空気層１６のみの
場合（同図では、ランタンコバルタイトのコーティング
厚さが０である抵抗値）の約半分に低減することができ
る。
【００２９】図４は、電解質板として１１ＳｃＳＺを使
用し、運転温度を１０００℃に設定した条件での、電極
部の寸法が５ｃｍ×５ｃｍ大の固体電解質型燃料電池
（ＳＯＦＣ）の最終的な発電結果を示している。同図に
示すように、従来の３層構造の固体電解質型燃料電池
（ＳＯＦＣ）は、最大出力が１６Ｗであったが、ランタ
ンコバルタイトを導電機能性薄膜１７としてコーティン
グして４層構造にすることにより、最大出力が３３Ｗ以
上になった。
用し、運転温度を１０００℃に設定した条件での、電極
部の寸法が５ｃｍ×５ｃｍ大の固体電解質型燃料電池
（ＳＯＦＣ）の最終的な発電結果を示している。同図に
示すように、従来の３層構造の固体電解質型燃料電池
（ＳＯＦＣ）は、最大出力が１６Ｗであったが、ランタ
ンコバルタイトを導電機能性薄膜１７としてコーティン
グして４層構造にすることにより、最大出力が３３Ｗ以
上になった。
【００３０】このように、導電機能性薄膜１７をコーテ
ィングすると、接触面の材料抵抗が低くなる。そのた
め、単電池１８を複数直列に積層しても、電池性能の低
下が防止することができる。また、従来のものに比べ
て、電池性能そのものは、格段に向上させることが可能
になる。
ィングすると、接触面の材料抵抗が低くなる。そのた
め、単電池１８を複数直列に積層しても、電池性能の低
下が防止することができる。また、従来のものに比べ
て、電池性能そのものは、格段に向上させることが可能
になる。
【００３１】２．その他の特性について 次に、導電特性以外の点について説明を加える。ランタ
ンコバルタイトは、ジルコニアとの反応性や熱膨張係数
の不一致の点で、ランタンマンガナイトよりも劣る。し
かしながら、本発明における固体電解質型燃料電池（Ｓ
ＯＦＣ）１０においては、ランタンコバルタイト材料か
ら成る導電機能性薄膜１７は、導電機能のみを分担する
ため、固体電解質板１２との反応等の問題は生じないよ
うになっている。
ンコバルタイトは、ジルコニアとの反応性や熱膨張係数
の不一致の点で、ランタンマンガナイトよりも劣る。し
かしながら、本発明における固体電解質型燃料電池（Ｓ
ＯＦＣ）１０においては、ランタンコバルタイト材料か
ら成る導電機能性薄膜１７は、導電機能のみを分担する
ため、固体電解質板１２との反応等の問題は生じないよ
うになっている。
【００３２】すなわち、空気極１６の導電率は、電池性
能に影響しなくなるため、空気極１６の材料設計（材料
組成や膜厚、気孔率等）の自由度が広がる。
能に影響しなくなるため、空気極１６の材料設計（材料
組成や膜厚、気孔率等）の自由度が広がる。
【００３３】尚、本発明は、上記した実施の形態に何ら
限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範
囲で種々の改変が可能である。例えば、一般的には、空
気極１６の気孔率は少ないことが望ましいが、ランタン
コバルタイトを導電機能性薄膜１７として用いることに
より、空気極１６の導電率が電池性能に影響しなくなる
ため、材料設計をする場合に、空気極１６の気孔率が少
々大きくなっても良い。
限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範
囲で種々の改変が可能である。例えば、一般的には、空
気極１６の気孔率は少ないことが望ましいが、ランタン
コバルタイトを導電機能性薄膜１７として用いることに
より、空気極１６の導電率が電池性能に影響しなくなる
ため、材料設計をする場合に、空気極１６の気孔率が少
々大きくなっても良い。
【００３４】
【発明の効果】本発明の固体電解質型燃料電池（ＳＯＦ
Ｃ）は、各単電池の空気極の表面に被膜が施され、当該
被膜が前記空気極の材料の導電率よりも高い導電率を有
する材料であるため、電解質板の面方向の抵抗を低減す
ることができる。したがって、電池の大型化に伴う電池
性能の低下を防止することができる。
Ｃ）は、各単電池の空気極の表面に被膜が施され、当該
被膜が前記空気極の材料の導電率よりも高い導電率を有
する材料であるため、電解質板の面方向の抵抗を低減す
ることができる。したがって、電池の大型化に伴う電池
性能の低下を防止することができる。
【００３５】また、固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）
の各単電池の空気極がランタンマンガナイト系の材料に
よって形成され、空気極の被膜がランタンコバルタイト
系の材料によって形成されているため、空気極の導電率
は電池性能に影響しなくなるため、空気極の材料設計
（材料塑性や膜厚、気孔率など）の自由度が広くなる。
の各単電池の空気極がランタンマンガナイト系の材料に
よって形成され、空気極の被膜がランタンコバルタイト
系の材料によって形成されているため、空気極の導電率
は電池性能に影響しなくなるため、空気極の材料設計
（材料塑性や膜厚、気孔率など）の自由度が広くなる。
【００３６】また、固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）
に用いられる単電池は、その空気極の表面に被膜が施さ
れ、当該被膜が前記空気極の材料（ランタンマンガナイ
ト）の導電率よりも高い導電率を有する材料（ランタン
コバルタイト）であるから、複数直列に積層する際の接
触面の材料抵抗、すなわち、接触抵抗を低減することが
できる。
に用いられる単電池は、その空気極の表面に被膜が施さ
れ、当該被膜が前記空気極の材料（ランタンマンガナイ
ト）の導電率よりも高い導電率を有する材料（ランタン
コバルタイト）であるから、複数直列に積層する際の接
触面の材料抵抗、すなわち、接触抵抗を低減することが
できる。
【図１】本発明の一実施形態に係る自立膜平板型の固体
電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）の積層構造を示す斜視図
である。
電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）の積層構造を示す斜視図
である。
【図２】図１に示した自立膜平板型の固体電解質型燃料
電池（ＳＯＦＣ）の固体電解質板の断面構造図である。
電池（ＳＯＦＣ）の固体電解質板の断面構造図である。
【図３】ランタンコバルタイトのコーティング厚さと単
電池１８の抵抗との関係を示す図である。
電池１８の抵抗との関係を示す図である。
【図４】従来の３層構造電池と本発明の一実施形態に係
る４層構造電池の発電性能を示す図である。
る４層構造電池の発電性能を示す図である。
【図５】従来の自立膜平板型の固体電解質型燃料電池
（ＳＯＦＣ）の固体電解質板の断面構造図である。
（ＳＯＦＣ）の固体電解質板の断面構造図である。
１０ 固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ） １２ 固体電解質板 １４ 燃料極 １６ 空気極 １７ 導電機能性薄膜 １８ 単電池 ２０ セパレータ
Claims (4)
- 【請求項１】 固体電解質板の片面に燃料極が、また反
対面に空気極が設けられる単電池が積層構造をなす固体
電解質型燃料電池において、 当該各単電池の空気極の表面に被膜が施され、当該被膜
が前記空気極の材料の導電率よりも高い導電率を有する
材料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】 前記各単電池の空気極がランタンマンガ
ナイト系の材料によって形成され、当該空気極の被膜が
ランタンコバルタイト系の材料によって形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の固体電解質型燃料電
池。 - 【請求項３】 固体電解質型燃料電池に用いられる単電
池であって、固体電解質板の片面に燃料極が、また反対
面に空気極が設けられる単電池において、 当該各単電池の空気極の表面に被膜が施され、当該被膜
が前記空気極の材料の導電率よりも高い導電率を有する
材料であることを特徴とする単電池。 - 【請求項４】 固体電解質型燃料電池に用いられる単電
池であって、前記各単電池の空気極がランタンマンガナ
イト系の材料によって形成され、当該空気極の被膜がラ
ンタンコバルタイト系の材料によって形成されているこ
とを特徴とする請求項３に記載の単電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8020385A JPH09190825A (ja) | 1996-01-10 | 1996-01-10 | 固体電解質型燃料電池及びそれに用いられる単電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8020385A JPH09190825A (ja) | 1996-01-10 | 1996-01-10 | 固体電解質型燃料電池及びそれに用いられる単電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09190825A true JPH09190825A (ja) | 1997-07-22 |
Family
ID=12025574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8020385A Pending JPH09190825A (ja) | 1996-01-10 | 1996-01-10 | 固体電解質型燃料電池及びそれに用いられる単電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09190825A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1383195A3 (en) * | 2002-07-19 | 2005-08-31 | Toho Gas Co., Ltd. | Single cell for a solid oxide fuel cell |
| JP2005276540A (ja) * | 2004-03-24 | 2005-10-06 | Honda Motor Co Ltd | 電解質・電極接合体及びその製造方法 |
| WO2009069685A1 (ja) | 2007-11-27 | 2009-06-04 | Honda Motor Co., Ltd. | 自立膜型電解質・電極接合体 |
| JP2011150959A (ja) * | 2010-01-25 | 2011-08-04 | Ngk Insulators Ltd | 固体酸化物形燃料電池のセル |
-
1996
- 1996-01-10 JP JP8020385A patent/JPH09190825A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1383195A3 (en) * | 2002-07-19 | 2005-08-31 | Toho Gas Co., Ltd. | Single cell for a solid oxide fuel cell |
| US7108938B2 (en) | 2002-07-19 | 2006-09-19 | Toho Gas Co., Ltd. | Single cell for a solid oxide fuel cell |
| JP2005276540A (ja) * | 2004-03-24 | 2005-10-06 | Honda Motor Co Ltd | 電解質・電極接合体及びその製造方法 |
| WO2009069685A1 (ja) | 2007-11-27 | 2009-06-04 | Honda Motor Co., Ltd. | 自立膜型電解質・電極接合体 |
| US8399146B2 (en) | 2007-11-27 | 2013-03-19 | Honda Motor Co., Ltd. | Free-standing membrane electrolyte electrode assembly |
| JP2011150959A (ja) * | 2010-01-25 | 2011-08-04 | Ngk Insulators Ltd | 固体酸化物形燃料電池のセル |
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