JPH0945356A - 平板型固体電解質型燃料電池のスタック構造 - Google Patents
平板型固体電解質型燃料電池のスタック構造Info
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- JPH0945356A JPH0945356A JP7214217A JP21421795A JPH0945356A JP H0945356 A JPH0945356 A JP H0945356A JP 7214217 A JP7214217 A JP 7214217A JP 21421795 A JP21421795 A JP 21421795A JP H0945356 A JPH0945356 A JP H0945356A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】構造が簡単で信頼性の高い平板型の燃料電池ス
タックを提供する。 【解決手段】 多数の単セル２３を、空気電極２２同士
および燃料電極２３同士を対向させ、かつその周辺部分
において気密状態を維持してセルホルダ２４に保持し、
そのセルホルダ２４の外周部に、空気電極２２間の空気
流路２９に連通した空気マニホールド２７と燃料電極２
３間の燃料ガス流路３０に連通した燃料ガスマニホール
ド２８とを互いに気密状態に隔絶して形成し、さらに互
いに対向する空気電極２２の間、および燃料電極２３の
間に、それらの電極２２，２３を互いに電気的に導通さ
せる導電部材３１，３３を介装し、各マニホールド２
７，２８の内部に、前記導電部材３１，３３に導通させ
た集電体３２をそれぞれ収容した。
タックを提供する。 【解決手段】 多数の単セル２３を、空気電極２２同士
および燃料電極２３同士を対向させ、かつその周辺部分
において気密状態を維持してセルホルダ２４に保持し、
そのセルホルダ２４の外周部に、空気電極２２間の空気
流路２９に連通した空気マニホールド２７と燃料電極２
３間の燃料ガス流路３０に連通した燃料ガスマニホール
ド２８とを互いに気密状態に隔絶して形成し、さらに互
いに対向する空気電極２２の間、および燃料電極２３の
間に、それらの電極２２，２３を互いに電気的に導通さ
せる導電部材３１，３３を介装し、各マニホールド２
７，２８の内部に、前記導電部材３１，３３に導通させ
た集電体３２をそれぞれ収容した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、固体電解質型の
燃料電池に関し、特に平板型の単セルを積層したセパレ
ータレスタイプの燃料電池のスタック構造に関するもの
である。
燃料電池に関し、特に平板型の単セルを積層したセパレ
ータレスタイプの燃料電池のスタック構造に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】固体電解質型燃料電池は、酸素イオン透
過性のあるイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）やカ
ルシア安定化ジルコニア（ＣＳＺ）からなる薄膜状の固
体電解質を挟んだ両側に、ペロブスカイト型ランタン系
複合酸化物（ＬａＭｎＯx ）等からなる多孔質の空気電
極と、ニッケル（Ｎi ）等を主体とした多孔質の燃料電
極とを形成したものである。この種の燃料電池では、固
体電解質の酸素イオン透過性に優れる１０００℃程度に
加熱昇温し、燃料電極側に水素（Ｈ2 ）ガスなどの燃料
ガスを流通させ、また空気電極側に酸素（Ｏ2 ）ガスを
含む酸化性ガスを流通させ、これらのガスが固体電解質
を介して電気化学的に反応することにより、各電極を介
して起電力を取り出す。そしてこのような固体電解質型
燃料電池の単体（単セル）で得られる起電力が小さいた
めに、複数の単セルを直並列に接続して使用するのが一
般的である。
過性のあるイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）やカ
ルシア安定化ジルコニア（ＣＳＺ）からなる薄膜状の固
体電解質を挟んだ両側に、ペロブスカイト型ランタン系
複合酸化物（ＬａＭｎＯx ）等からなる多孔質の空気電
極と、ニッケル（Ｎi ）等を主体とした多孔質の燃料電
極とを形成したものである。この種の燃料電池では、固
体電解質の酸素イオン透過性に優れる１０００℃程度に
加熱昇温し、燃料電極側に水素（Ｈ2 ）ガスなどの燃料
ガスを流通させ、また空気電極側に酸素（Ｏ2 ）ガスを
含む酸化性ガスを流通させ、これらのガスが固体電解質
を介して電気化学的に反応することにより、各電極を介
して起電力を取り出す。そしてこのような固体電解質型
燃料電池の単体（単セル）で得られる起電力が小さいた
めに、複数の単セルを直並列に接続して使用するのが一
般的である。
【０００３】従来のスタック構造の一例を図５に示して
あり、ここに使用されている単セル１は、ＹＳＺやＣＳ
Ｚからなる平板状の固体電解質２の両面に、ＬａＭｎＯ
x などからなる空気電極３と、Ｎｉを主体とした燃料電
極４とをそれぞれ形成したものであって、全体としてそ
れぞれ矩形もしくは方形の平板状に構成されている。こ
れらの単セル１は、それぞれの間にセパレーター５を挟
み込んだ状態で積層され、セルホルダー６の内部に収容
されている。このセルホルダー６は、保持部７を一定間
隔ごとに備えており、上記のように積層された単セル１
およびセパレーター５のそれぞれが、その周辺部分をこ
の保持部７にシール材８を介して気密状態に保持されて
いる。
あり、ここに使用されている単セル１は、ＹＳＺやＣＳ
Ｚからなる平板状の固体電解質２の両面に、ＬａＭｎＯ
x などからなる空気電極３と、Ｎｉを主体とした燃料電
極４とをそれぞれ形成したものであって、全体としてそ
れぞれ矩形もしくは方形の平板状に構成されている。こ
れらの単セル１は、それぞれの間にセパレーター５を挟
み込んだ状態で積層され、セルホルダー６の内部に収容
されている。このセルホルダー６は、保持部７を一定間
隔ごとに備えており、上記のように積層された単セル１
およびセパレーター５のそれぞれが、その周辺部分をこ
の保持部７にシール材８を介して気密状態に保持されて
いる。
【０００４】セパレーター５は、導電板９の両側に空気
電極用集電体１０と燃料電極用集電体１１とを設けたも
のであり、空気電極用集電体１０が隣接する単セル１の
空気電極３に電気的に接続され、また燃料電極用集電体
１１が隣接する単セル１の燃料電極４に電気的に接続さ
れている。これらの集電体１０，１１は、空気電極３と
燃料電極４とを電気的に導通させるためのものであるか
ら、導電率の高い材料によって構成され、また酸化雰囲
気あるいは還元雰囲気での安定性の高い材料によって構
成されている。例えば空気電極用集電体１０は前述した
ＬａＭｎＯx によって形成され、また燃料電極側集電体
１１は、ＮｉやＮｉ／ＹＳＺのサーメットなどによって
形成されている。そして導電板９は、これらの集電体１
０，１１と熱膨張率の差が小さくなる材料によって形成
されている。
電極用集電体１０と燃料電極用集電体１１とを設けたも
のであり、空気電極用集電体１０が隣接する単セル１の
空気電極３に電気的に接続され、また燃料電極用集電体
１１が隣接する単セル１の燃料電極４に電気的に接続さ
れている。これらの集電体１０，１１は、空気電極３と
燃料電極４とを電気的に導通させるためのものであるか
ら、導電率の高い材料によって構成され、また酸化雰囲
気あるいは還元雰囲気での安定性の高い材料によって構
成されている。例えば空気電極用集電体１０は前述した
ＬａＭｎＯx によって形成され、また燃料電極側集電体
１１は、ＮｉやＮｉ／ＹＳＺのサーメットなどによって
形成されている。そして導電板９は、これらの集電体１
０，１１と熱膨張率の差が小さくなる材料によって形成
されている。
【０００５】さらに各集電体１０，１１は薄板状に形成
され、各電極３，４の面方向に一定の間隔をあけた状態
に配列されている。したがって各電極３，４の表面側に
は空間部が形成されており、空気電極３の表面側の空間
部は空気流路１２とされ、また燃料電極４の表面側の空
間部は燃料ガス流路１３とされている。そしてセルホル
ダー６には、これらの流路１２，１３に連通する開口部
が形成されている。
され、各電極３，４の面方向に一定の間隔をあけた状態
に配列されている。したがって各電極３，４の表面側に
は空間部が形成されており、空気電極３の表面側の空間
部は空気流路１２とされ、また燃料電極４の表面側の空
間部は燃料ガス流路１３とされている。そしてセルホル
ダー６には、これらの流路１２，１３に連通する開口部
が形成されている。
【０００６】さらに図で最も上側の空気電極３の表面側
には、前述した空気電極用集電体１０と同様な構成の集
電体１４および集電プレート１５を介して端子１６が接
続され、また最も下側の燃料電極には、前述した燃料電
極用集電体１１と同様な集電体および集電プレート（そ
れぞれ図示せず）を介して端子１７が接続されている。
には、前述した空気電極用集電体１０と同様な構成の集
電体１４および集電プレート１５を介して端子１６が接
続され、また最も下側の燃料電極には、前述した燃料電
極用集電体１１と同様な集電体および集電プレート（そ
れぞれ図示せず）を介して端子１７が接続されている。
【０００７】したがって上記の従来のスタック構造で
は、単セル１の温度を固体電解質２の酸素イオン透過性
に優れる１０００℃程度に昇温し、その状態で空気流路
１２に空気を流通させ、また燃料ガス流路１３に例えば
Ｈ2 ガスを流通させると、各単セル１の固体電解質２を
介して酸素と水素との電気化学的な反応が生じ、その際
の起電力が各端子１６，１９を介して外部に取り出され
る。その場合、各単セル１で、空気電極３が陽極にな
り、また燃料電極４が陰極になるので、各単セル１は直
列に接続された状態となる。
は、単セル１の温度を固体電解質２の酸素イオン透過性
に優れる１０００℃程度に昇温し、その状態で空気流路
１２に空気を流通させ、また燃料ガス流路１３に例えば
Ｈ2 ガスを流通させると、各単セル１の固体電解質２を
介して酸素と水素との電気化学的な反応が生じ、その際
の起電力が各端子１６，１９を介して外部に取り出され
る。その場合、各単セル１で、空気電極３が陽極にな
り、また燃料電極４が陰極になるので、各単セル１は直
列に接続された状態となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述のように従来のス
タック構造では、各単セル１をセパレーター５を介して
電気的に導通させることになるが、そのセパレーター５
の空気電極用集電体１０には、熱的な整合性を担保する
ために、クロム（Ｃｒ）を含有させることになり、その
結果、高温状態でのＣｒの拡散によって電極３，４や固
体電解質２の特性が次第に悪化し、全体としての耐用寿
命が短くなる不都合があった。また各単セル１の間に必
ずセパレーター５を挟み込む必要があるので、全体とし
ての構造が大きくなるうえに、コストが高くなる。
タック構造では、各単セル１をセパレーター５を介して
電気的に導通させることになるが、そのセパレーター５
の空気電極用集電体１０には、熱的な整合性を担保する
ために、クロム（Ｃｒ）を含有させることになり、その
結果、高温状態でのＣｒの拡散によって電極３，４や固
体電解質２の特性が次第に悪化し、全体としての耐用寿
命が短くなる不都合があった。また各単セル１の間に必
ずセパレーター５を挟み込む必要があるので、全体とし
ての構造が大きくなるうえに、コストが高くなる。
【０００９】さらに上記のセパレーター５は、図で上下
の空気流路１２，１３を隔絶する機能も持っているか
ら、その周辺部分は気密状態にシールする必要があり、
そのため各単セル１の周辺部分のシールに加え、気密状
態にシールするべき箇所が多くなって、コストアップの
要因が増え、また信頼性の低下要因となるおそれがあっ
た。そして上記従来の構造では、各単セル１を直列に接
続するから、いずれか一つの単セル１に異常が生じる
と、その部分で導通不良となり、その結果、スタック全
体としての発電能力が阻害される不都合があった。
の空気流路１２，１３を隔絶する機能も持っているか
ら、その周辺部分は気密状態にシールする必要があり、
そのため各単セル１の周辺部分のシールに加え、気密状
態にシールするべき箇所が多くなって、コストアップの
要因が増え、また信頼性の低下要因となるおそれがあっ
た。そして上記従来の構造では、各単セル１を直列に接
続するから、いずれか一つの単セル１に異常が生じる
と、その部分で導通不良となり、その結果、スタック全
体としての発電能力が阻害される不都合があった。
【００１０】この発明は上記の事情を背景としてなされ
たものであり、構造が簡単で信頼性に優れた平板型の固
定電解質型燃料電池のスタック構造を提供することを目
的とするものである。
たものであり、構造が簡単で信頼性に優れた平板型の固
定電解質型燃料電池のスタック構造を提供することを目
的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、平板状固体電解質を挟んで空気電極
と燃料電極とを形成した平板状の単セルを複数積層する
とともに、それぞれの電極を電気的に接続した平板型固
体電解質型燃料電池のスタック構造において、隣接して
積層される単セルが、その空気電極同士あるいは燃料電
極同士を所定間隔をあけて対向させるよう配設されると
ともに、それらの単セルが、その周辺部分において気密
状態を維持してセルホルダーに保持され、そのセルホル
ダーの外周部には、前記空気電極間の空間部に連通させ
られた空気マニホールドと、前記燃料電極間の空間部に
連通させられた燃料ガスマニホールドとが、互いに気密
状態に隔絶して形成され、さらに互いに対向する前記空
気電極の間にはそれらの空気電極を互いに電気的に導通
させる導電部材が介装されるとともに、互いに対向する
前記燃料電極の間にはそれらの燃料電極を互いに電気的
に導通させる導電部材が介装され、前記空気マニホール
ドの内部には空気電極間の導電部材を接続した集電体が
収容され、かつ前記燃料ガスマニホールドの内部には、
前記燃料電極間の導電部材を接続した集電体が収容され
ていることを特徴とするものである。
を達成するために、平板状固体電解質を挟んで空気電極
と燃料電極とを形成した平板状の単セルを複数積層する
とともに、それぞれの電極を電気的に接続した平板型固
体電解質型燃料電池のスタック構造において、隣接して
積層される単セルが、その空気電極同士あるいは燃料電
極同士を所定間隔をあけて対向させるよう配設されると
ともに、それらの単セルが、その周辺部分において気密
状態を維持してセルホルダーに保持され、そのセルホル
ダーの外周部には、前記空気電極間の空間部に連通させ
られた空気マニホールドと、前記燃料電極間の空間部に
連通させられた燃料ガスマニホールドとが、互いに気密
状態に隔絶して形成され、さらに互いに対向する前記空
気電極の間にはそれらの空気電極を互いに電気的に導通
させる導電部材が介装されるとともに、互いに対向する
前記燃料電極の間にはそれらの燃料電極を互いに電気的
に導通させる導電部材が介装され、前記空気マニホール
ドの内部には空気電極間の導電部材を接続した集電体が
収容され、かつ前記燃料ガスマニホールドの内部には、
前記燃料電極間の導電部材を接続した集電体が収容され
ていることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、この発明を図１ないし図４
を参照してより具体的に説明する。この発明で使用され
る単セル２０は、従来と同様に、平板状の固体電解質２
１の両面に、ＬａＭｎＯx などからなる空気電極２２
と、Ｎｉを主体として形成された燃料電極２３とを備
え、全体として矩形もしくは方形の平板状に構成された
ものである。これらの単セル２０は、空気電極２２同士
および燃料電極２３同士を互いに対向させた状態でセル
ホルダー２４の内部に配列されている。
を参照してより具体的に説明する。この発明で使用され
る単セル２０は、従来と同様に、平板状の固体電解質２
１の両面に、ＬａＭｎＯx などからなる空気電極２２
と、Ｎｉを主体として形成された燃料電極２３とを備
え、全体として矩形もしくは方形の平板状に構成された
ものである。これらの単セル２０は、空気電極２２同士
および燃料電極２３同士を互いに対向させた状態でセル
ホルダー２４の内部に配列されている。
【００１３】このセルホルダー２４は、一定間隔ごとに
配列された矩形もしくは方形の枠状の保持部２５をその
内部に備えており、各保持部２５に単セル２０が配置さ
れ、かつその外周部にシール材２６を充填することによ
り、各単セル２０の図１および図２のでの上下の空間部
の間の気密性が保たれている。また図３に示すように、
セルホルダー２４のうち前記保持部２５の外周側には、
図１および図２の上下方向に向けたマニホールド２７，
２８が形成されている。すなわち図１での左右両側に空
気マニホールド２７が上下方向に向けて形成されてお
り、またこれと直交する位置すなわち図２での左右両側
に燃料ガスマニホールド２８が上下方向に向けて形成さ
れている。そしてこれらの空気マニホールド２７と燃料
ガスマニホールド２８とは、互いに気密状態に隔絶され
ている。
配列された矩形もしくは方形の枠状の保持部２５をその
内部に備えており、各保持部２５に単セル２０が配置さ
れ、かつその外周部にシール材２６を充填することによ
り、各単セル２０の図１および図２のでの上下の空間部
の間の気密性が保たれている。また図３に示すように、
セルホルダー２４のうち前記保持部２５の外周側には、
図１および図２の上下方向に向けたマニホールド２７，
２８が形成されている。すなわち図１での左右両側に空
気マニホールド２７が上下方向に向けて形成されてお
り、またこれと直交する位置すなわち図２での左右両側
に燃料ガスマニホールド２８が上下方向に向けて形成さ
れている。そしてこれらの空気マニホールド２７と燃料
ガスマニホールド２８とは、互いに気密状態に隔絶され
ている。
【００１４】前述したように互いに一定間隔をあけて保
持された単セル２０の相互の間の空間部のうち、空気電
極２２同士が対向している空間部が空気流路２９とされ
ており、この空気流路２９を郭定している前記保持部２
５の前記空気マニホールド２７側の部分が開口してお
り、したがって各空気流路２９が空気マニホールド２７
に連通している。また燃料電極２２同士が対向している
空間部が燃料ガス流路３０とされており、この燃料ガス
流路３０を郭定している前記保持部２５のうち前記燃料
ガスマニホールド２８側の部分が開口しており、したが
って各燃料ガス流路３０が燃料ガスマニホールド２８に
連通している。
持された単セル２０の相互の間の空間部のうち、空気電
極２２同士が対向している空間部が空気流路２９とされ
ており、この空気流路２９を郭定している前記保持部２
５の前記空気マニホールド２７側の部分が開口してお
り、したがって各空気流路２９が空気マニホールド２７
に連通している。また燃料電極２２同士が対向している
空間部が燃料ガス流路３０とされており、この燃料ガス
流路３０を郭定している前記保持部２５のうち前記燃料
ガスマニホールド２８側の部分が開口しており、したが
って各燃料ガス流路３０が燃料ガスマニホールド２８に
連通している。
【００１５】さらに空気流路２９の内部には、その両側
の空気マニホールド２７を結んだ方向に沿って複数の導
電部材３１が配置されている。これらの導電部材３１
は、これを挟んで対向している空気電極２２を電気的に
接続するためのものであって、それらの空気電極２２に
密着して挟み込まれており、また空気マニホールド２７
の間で空気を流通させる流路を確保するべく相互に間隔
をあけて配置されている。そしてこれらの空気電極用導
電部材３１を電気的に接続した陽極集電体３２が、空気
マニホールド２７の内部に配置されている。なお、これ
ら空気電極用導電部材３１および陽極集電体３２は、高
温の酸化雰囲気中に置かれるので、例えば空気電極２２
と同一の素材（ＬａＭｎＯx など）によって構成されて
いる。
の空気マニホールド２７を結んだ方向に沿って複数の導
電部材３１が配置されている。これらの導電部材３１
は、これを挟んで対向している空気電極２２を電気的に
接続するためのものであって、それらの空気電極２２に
密着して挟み込まれており、また空気マニホールド２７
の間で空気を流通させる流路を確保するべく相互に間隔
をあけて配置されている。そしてこれらの空気電極用導
電部材３１を電気的に接続した陽極集電体３２が、空気
マニホールド２７の内部に配置されている。なお、これ
ら空気電極用導電部材３１および陽極集電体３２は、高
温の酸化雰囲気中に置かれるので、例えば空気電極２２
と同一の素材（ＬａＭｎＯx など）によって構成されて
いる。
【００１６】これと同様に燃料ガス流路３０の内部に
は、その両側の燃料ガスマニホールド２８を結んだ方向
に沿って複数の導電部材３３が配置されている。この燃
料電極用導電部材３３は、高温還元雰囲気中での安定性
を確保するために、例えばＮｉ棒３４の外周にＮｉフェ
ルト３５を巻き付けた構造であり、燃料電極２３に密着
して挟み込まれることにより、燃料電極２３を電気的に
導通させている。そしてこのＮｉ棒３４を電気的に接続
した陰極集電体３６が、燃料ガスマニホールド２８の内
部に配置されている。なお、この陰極集電体３６も高温
還元雰囲気中に置かれるので、燃料電極２３と同様な材
料、すなわちＮｉやＮｉとＹＳＺとのサーメットなどに
よって構成されている。
は、その両側の燃料ガスマニホールド２８を結んだ方向
に沿って複数の導電部材３３が配置されている。この燃
料電極用導電部材３３は、高温還元雰囲気中での安定性
を確保するために、例えばＮｉ棒３４の外周にＮｉフェ
ルト３５を巻き付けた構造であり、燃料電極２３に密着
して挟み込まれることにより、燃料電極２３を電気的に
導通させている。そしてこのＮｉ棒３４を電気的に接続
した陰極集電体３６が、燃料ガスマニホールド２８の内
部に配置されている。なお、この陰極集電体３６も高温
還元雰囲気中に置かれるので、燃料電極２３と同様な材
料、すなわちＮｉやＮｉとＹＳＺとのサーメットなどに
よって構成されている。
【００１７】したがって上述の燃料電池スタックにおけ
る単セル２０は、互いに並列に接続されており、その状
態を図４に模式的に示してある。
る単セル２０は、互いに並列に接続されており、その状
態を図４に模式的に示してある。
【００１８】つぎに上述した燃料電池スタックの作用に
ついて説明する。上述したスタックにおける単セル２０
は、ＹＳＺあるいはＣＳＺからなる固体電解質２１を備
えているので、その酸素イオン透過性の優れる約１００
０℃に加熱昇温する。その状態で一方の空気マニホール
ド２７から空気を供給し、かつ他方の空気マニホールド
２７から排気することにより、各空気流路２９に空気を
流通させる。また一方の燃料ガスマニホールド２８から
Ｈ2 ガスを供給するとともに、他方の燃料ガスマニホー
ルド２８から排気することにより、各燃料ガス流路３０
にＨ2 ガスを流通させる。
ついて説明する。上述したスタックにおける単セル２０
は、ＹＳＺあるいはＣＳＺからなる固体電解質２１を備
えているので、その酸素イオン透過性の優れる約１００
０℃に加熱昇温する。その状態で一方の空気マニホール
ド２７から空気を供給し、かつ他方の空気マニホールド
２７から排気することにより、各空気流路２９に空気を
流通させる。また一方の燃料ガスマニホールド２８から
Ｈ2 ガスを供給するとともに、他方の燃料ガスマニホー
ルド２８から排気することにより、各燃料ガス流路３０
にＨ2 ガスを流通させる。
【００１９】各空気流路２９に臨ませてある空気電極２
２は多孔構造であるから、空気流路２９内を流れる空気
は、空気電極２２の内部に浸透し、固体電解質２１の表
面に拡散する。また燃料ガス流路３０の内部を流れるＨ
2 ガスは多孔構造の燃料電極２３に浸透し、固体電解質
２１の表面に拡散する。その結果、固体電解質２１を挟
んだ両側での酸素の濃度差に起因して、空気電極２２側
で酸素がイオン化し、その酸素イオンが固体電解質２１
を燃料電極２３側に透過し、かつ燃料電極２３側でＨ2
と反応し、電子を放出する。
２は多孔構造であるから、空気流路２９内を流れる空気
は、空気電極２２の内部に浸透し、固体電解質２１の表
面に拡散する。また燃料ガス流路３０の内部を流れるＨ
2 ガスは多孔構造の燃料電極２３に浸透し、固体電解質
２１の表面に拡散する。その結果、固体電解質２１を挟
んだ両側での酸素の濃度差に起因して、空気電極２２側
で酸素がイオン化し、その酸素イオンが固体電解質２１
を燃料電極２３側に透過し、かつ燃料電極２３側でＨ2
と反応し、電子を放出する。
【００２０】このようにして生じる酸素と水素との電気
化学的な反応による起電力は、前述した導電部材３１，
３２および集電体３２，３６を介して外部に取り出され
る。その場合、各単セル２０は、並列に接続されている
から、電圧は低く、電流は多くなる。また各単セル２０
から個別に電力を取り出すことになるから、いずれかの
単セル２０に破損などの異常が生じてもスタック全体と
しての発電能力に大きな影響は生じない。
化学的な反応による起電力は、前述した導電部材３１，
３２および集電体３２，３６を介して外部に取り出され
る。その場合、各単セル２０は、並列に接続されている
から、電圧は低く、電流は多くなる。また各単セル２０
から個別に電力を取り出すことになるから、いずれかの
単セル２０に破損などの異常が生じてもスタック全体と
しての発電能力に大きな影響は生じない。
【００２１】さらに上述した導電部材３１，３３や集電
体３２，３６は、酸化雰囲気あるいは還元雰囲気などの
単一の環境の中に置かれ、かつ同材種の部材に接触する
のみであるから、経時的な特性変化が殆どないうえに、
熱応力による破損のおそれもない。そして気密状態を確
保するためのシールは、単セル２０についてのみ行えば
よいから、シール部が少なくなり、そのため安価でかつ
信頼性の高い燃料電池スタックとすることができる。
体３２，３６は、酸化雰囲気あるいは還元雰囲気などの
単一の環境の中に置かれ、かつ同材種の部材に接触する
のみであるから、経時的な特性変化が殆どないうえに、
熱応力による破損のおそれもない。そして気密状態を確
保するためのシールは、単セル２０についてのみ行えば
よいから、シール部が少なくなり、そのため安価でかつ
信頼性の高い燃料電池スタックとすることができる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明のスタック
構造は、平板状の単セルのみをセルホルダーの内部に、
相互に一定の間隔をあけて、かつ同一電極同士を対向か
つ接続させて配列した構造であるから、従来のセパレー
ターやこれに類する部材が不必要になり、その結果、構
成部材が少なくなって小型軽量化を図り、また低コスト
化することができる。また酸化雰囲気と還元雰囲気との
両方に曝される部材が存在しないため、特性の変化によ
る寿命の低下を防止でき、さらにシール部が少なくなっ
て信頼性を向上させることができる。そしてこの発明の
スタック構造では、単セルを並列接続することになるか
ら、いずれか一つの単セルの破損などの異常による発電
不良を未然に防止することができる。
構造は、平板状の単セルのみをセルホルダーの内部に、
相互に一定の間隔をあけて、かつ同一電極同士を対向か
つ接続させて配列した構造であるから、従来のセパレー
ターやこれに類する部材が不必要になり、その結果、構
成部材が少なくなって小型軽量化を図り、また低コスト
化することができる。また酸化雰囲気と還元雰囲気との
両方に曝される部材が存在しないため、特性の変化によ
る寿命の低下を防止でき、さらにシール部が少なくなっ
て信頼性を向上させることができる。そしてこの発明の
スタック構造では、単セルを並列接続することになるか
ら、いずれか一つの単セルの破損などの異常による発電
不良を未然に防止することができる。
【図１】この発明を具体化した一例の縦断面図である。
【図２】図１とは９０度回転した位置で切断した縦断面
図である。
図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】各単セルの電気的な接続状態を示す図である。
【図５】従来の平板型固体電解質型燃料電池のスタック
構造の概略を示す断面図である。
構造の概略を示す断面図である。
２０…単セル、 ２１…固体電解質、 ２２…空気電
極、 ２３…燃料電極、２４…セルホルダー、 ２５…
保持部、 ２７，２８…マニホールド、 ２９…空気流
路、 ３０…燃料ガス流路、 ３１，３３…導電部材、
３２，３６…集電体。
極、 ２３…燃料電極、２４…セルホルダー、 ２５…
保持部、 ２７，２８…マニホールド、 ２９…空気流
路、 ３０…燃料ガス流路、 ３１，３３…導電部材、
３２，３６…集電体。
フロントページの続き (72)発明者 岩澤 力 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 山岡 悟 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内
Claims (1)
- 【請求項１】 平板状固体電解質を挟んで空気電極と燃
料電極とを形成した平板状の単セルを複数積層するとと
もに、それぞれの電極を電気的に接続した平板型固体電
解質型燃料電池のスタック構造において、 隣接して積層される単セルが、その空気電極同士あるい
は燃料電極同士を所定間隔をあけて対向させるよう配設
されるとともに、それらの単セルが、その周辺部分にお
いて気密状態を維持してセルホルダーに保持され、その
セルホルダーの外周部には、前記空気電極間の空間部に
連通させられた空気マニホールドと、前記燃料電極間の
空間部に連通させられた燃料ガスマニホールドとが、互
いに気密状態に隔絶して形成され、さらに互いに対向す
る前記空気電極の間にはそれらの空気電極を互いに電気
的に導通させる導電部材が介装されるとともに、互いに
対向する前記燃料電極の間にはそれらの燃料電極を互い
に電気的に導通させる導電部材が介装され、前記空気マ
ニホールドの内部には空気電極間の導電部材を接続した
集電体が収容され、かつ前記燃料ガスマニホールドの内
部には、前記燃料電極間の導電部材を接続した集電体が
収容されていることを特徴とする平板型固体電解質型燃
料電池のスタック構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7214217A JPH0945356A (ja) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | 平板型固体電解質型燃料電池のスタック構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7214217A JPH0945356A (ja) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | 平板型固体電解質型燃料電池のスタック構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0945356A true JPH0945356A (ja) | 1997-02-14 |
Family
ID=16652161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7214217A Pending JPH0945356A (ja) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | 平板型固体電解質型燃料電池のスタック構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0945356A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008515146A (ja) * | 2004-09-27 | 2008-05-08 | ユーティーシー パワー コーポレイション | カソード‐カソード燃料電池スタック |
| US7550217B2 (en) * | 2003-06-09 | 2009-06-23 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Stack supported solid oxide fuel cell |
| JP2009277380A (ja) * | 2008-05-12 | 2009-11-26 | Toyota Motor Corp | 燃料電池及び燃料電池システム |
| JP2010161074A (ja) * | 2009-01-07 | 2010-07-22 | National Taiwan Univ Of Science & Technology | 燃料電池及びその製造方法 |
| US8771901B2 (en) | 2006-04-05 | 2014-07-08 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | SOFC stack having a high temperature bonded ceramic interconnect and method for making same |
| JP2015220022A (ja) * | 2014-05-15 | 2015-12-07 | 株式会社デンソー | 燃料電池 |
| WO2016085360A1 (en) * | 2014-11-24 | 2016-06-02 | Instytut Energetyki - Instytut Badawczy | An electric power-generating high-temperature fuel cell stack |
-
1995
- 1995-07-31 JP JP7214217A patent/JPH0945356A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7550217B2 (en) * | 2003-06-09 | 2009-06-23 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Stack supported solid oxide fuel cell |
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| JP2015220022A (ja) * | 2014-05-15 | 2015-12-07 | 株式会社デンソー | 燃料電池 |
| WO2016085360A1 (en) * | 2014-11-24 | 2016-06-02 | Instytut Energetyki - Instytut Badawczy | An electric power-generating high-temperature fuel cell stack |
| DE112015005276B4 (de) * | 2014-11-24 | 2025-12-24 | Instytut Energetyki - Państwowy Instytut Badawczy Oddział Ceramiki Cerel | Hochtemperatur-Brennstoffzellenstapel zur Erzeugung der elektrischen Energie |
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