JPH10168590A - セルシール構造 - Google Patents
セルシール構造Info
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- JPH10168590A JPH10168590A JP8331794A JP33179496A JPH10168590A JP H10168590 A JPH10168590 A JP H10168590A JP 8331794 A JP8331794 A JP 8331794A JP 33179496 A JP33179496 A JP 33179496A JP H10168590 A JPH10168590 A JP H10168590A
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- Japan
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- cell
- interconnector
- solid electrolyte
- columnar projections
- electrolyte
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 固体電解質を用いる高温水蒸気電解（ＳＯ
Ｅ：Solid Oxide Electrolyte ）及び固体電解質燃料電
池（ＳＯＦＣ：Solid Oxide Fuel Cell ）に用いて好適
なセルのシール構造を提供する。 【解決手段】 セルに電解質を用いてなり、該電解質１
１とインターコネクタ１３とのシール部１７において、
インターコネクタ１３側に複数の柱状突起２１−Ａを設
け、その柱状突起間の凹部にシール材１８を充填してな
る。
Ｅ：Solid Oxide Electrolyte ）及び固体電解質燃料電
池（ＳＯＦＣ：Solid Oxide Fuel Cell ）に用いて好適
なセルのシール構造を提供する。 【解決手段】 セルに電解質を用いてなり、該電解質１
１とインターコネクタ１３とのシール部１７において、
インターコネクタ１３側に複数の柱状突起２１−Ａを設
け、その柱状突起間の凹部にシール材１８を充填してな
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解質を用い
る高温水蒸気電解（ＳＯＥ：Solid Oxide Electrolyte
）及び固体電解質燃料電池（ＳＯＦＣ：Solid Oxide F
uel Cell ）に用いて好適なセルのシール構造に関す
る。
る高温水蒸気電解（ＳＯＥ：Solid Oxide Electrolyte
）及び固体電解質燃料電池（ＳＯＦＣ：Solid Oxide F
uel Cell ）に用いて好適なセルのシール構造に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、水素エネルギーはクリーンなエネ
ルギーとして注目を浴びている。高温水蒸気電解セル
は、水蒸気（水）を電気分解により酸素と水素に分ける
ことのできるコンポーネントである。このようにして得
られた酸素と水素は、例えば固体電解質燃料電池に燃料
として供給し、直接電気エネルギーに変換でき、また水
素燃焼タービン等の燃料としても利用できる。
ルギーとして注目を浴びている。高温水蒸気電解セル
は、水蒸気（水）を電気分解により酸素と水素に分ける
ことのできるコンポーネントである。このようにして得
られた酸素と水素は、例えば固体電解質燃料電池に燃料
として供給し、直接電気エネルギーに変換でき、また水
素燃焼タービン等の燃料としても利用できる。
【０００３】ここで、上記高温水蒸気電解セルには、大
別して平板型と円筒型がある。図４に平板型の高温水蒸
気電解セルのインターコネクタ部の平面図を示する。図
５は図４のV-V 断面斜視図を示す。図６は図５の断面図
である。
別して平板型と円筒型がある。図４に平板型の高温水蒸
気電解セルのインターコネクタ部の平面図を示する。図
５は図４のV-V 断面斜視図を示す。図６は図５の断面図
である。
【０００４】これらの図面に示すように、固体電解質１
１の両面には電極１２が焼きつけられており、その上下
からインターコネクタ１３，１３で挟み込んでいる。こ
のインターコネクタ１３には、両端に開口を有する溝部
１４が形成されており、この溝部１４内を水蒸気が流れ
るようになっている。また、隣接する溝部１４は各々リ
ッジ部１５で区画されている。また、上記電極１２とイ
ンターコネクタ１３との接触部となるリッジ部１５の頂
部には、導電性ペースト１６が塗布されており、上下に
電気的導通をもたしている。
１の両面には電極１２が焼きつけられており、その上下
からインターコネクタ１３，１３で挟み込んでいる。こ
のインターコネクタ１３には、両端に開口を有する溝部
１４が形成されており、この溝部１４内を水蒸気が流れ
るようになっている。また、隣接する溝部１４は各々リ
ッジ部１５で区画されている。また、上記電極１２とイ
ンターコネクタ１３との接触部となるリッジ部１５の頂
部には、導電性ペースト１６が塗布されており、上下に
電気的導通をもたしている。
【０００５】一方、シール部１７では、インターコネク
タ１３と固体電解質１１とは、共に平面仕上げがなされ
ており、その間に、例えばガラスシール材もしくはセラ
ミックスシール材などのシール材１８を挟み込み、電解
セルの内外の差圧をホールドしている。このシール性能
は重要であり、電解セルでは、水蒸気を電気分解した後
の水素と酸素を外部にリークさせないようにしており、
電解時等の効率に大きく影響する。
タ１３と固体電解質１１とは、共に平面仕上げがなされ
ており、その間に、例えばガラスシール材もしくはセラ
ミックスシール材などのシール材１８を挟み込み、電解
セルの内外の差圧をホールドしている。このシール性能
は重要であり、電解セルでは、水蒸気を電気分解した後
の水素と酸素を外部にリークさせないようにしており、
電解時等の効率に大きく影響する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図５，６において、イ
ンターコネクタ１３の溝加工を施したリッジ部１５の頂
部とシール部１７とは面一であり、インターコネクタ１
３と固体電解質１１を重ねた場合には、電極１２と導電
ペースト１６とを重ねた厚さ分だけ、シール部１７が浮
く状態となる。この浮いた隙間部にシール材１８をはさ
み込むことになるが、その厚さは小さい（例えば１００
μ程度である。）ので、以下の課題（問題点）が生じ
る。
ンターコネクタ１３の溝加工を施したリッジ部１５の頂
部とシール部１７とは面一であり、インターコネクタ１
３と固体電解質１１を重ねた場合には、電極１２と導電
ペースト１６とを重ねた厚さ分だけ、シール部１７が浮
く状態となる。この浮いた隙間部にシール材１８をはさ
み込むことになるが、その厚さは小さい（例えば１００
μ程度である。）ので、以下の課題（問題点）が生じ
る。
【０００７】（１）シール部１７の厚さが小さいため、
強度が不足し、該シール部１７が破損するおそれがあ
る。 （２）強度を上げるためにシール材１８の厚さを大きく
した場合、逆にリッジ部１５の頂部が電極１２から浮い
てしまい、電気的接続が切れてしまうおそれがある。 （３）電極１２の厚さと導電ペースト１６とを重ねた厚
さ分を考慮してリッジ部１５の頂部とシール部１７の面
位置（高さ）を変えても、シール材１８を施行する際の
ギャップ管理が困難である。
強度が不足し、該シール部１７が破損するおそれがあ
る。 （２）強度を上げるためにシール材１８の厚さを大きく
した場合、逆にリッジ部１５の頂部が電極１２から浮い
てしまい、電気的接続が切れてしまうおそれがある。 （３）電極１２の厚さと導電ペースト１６とを重ねた厚
さ分を考慮してリッジ部１５の頂部とシール部１７の面
位置（高さ）を変えても、シール材１８を施行する際の
ギャップ管理が困難である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明のセルシール構造は、セルに電解質を用いてなり、該
電解質とインターコネクタとのシール部において、イン
ターコネクタ側に複数の柱状突起を設け、その柱状突起
間の凹部にシール材を充填してなることを特徴とする。
明のセルシール構造は、セルに電解質を用いてなり、該
電解質とインターコネクタとのシール部において、イン
ターコネクタ側に複数の柱状突起を設け、その柱状突起
間の凹部にシール材を充填してなることを特徴とする。
【０００９】上記セルシール構造において、電解質をＹ
ＳＺ（Yttria Stabilized Zirconia）とした平板型高温
水蒸気電解セルに用いてなることを特徴とする。
ＳＺ（Yttria Stabilized Zirconia）とした平板型高温
水蒸気電解セルに用いてなることを特徴とする。
【００１０】上記セルシール構造において、電解質を固
体電解質とした燃料電池のセルに用いてなることを特徴
とする。
体電解質とした燃料電池のセルに用いてなることを特徴
とする。
【００１１】すなわち、本発明では、セルのシール部に
おいて、インターコネクタ側に適度な高さをもつ規則的
な配列の柱状突起を立設し、その周囲、つまり凹部に相
当する部分全面に柱状突起と面一高さとなるようシール
材を充填することで、シール材厚さの確保と、インター
コネクタと電解質とのギャップ管理をできるようにした
ものである。この結果、シール材の強度が増し、破損し
にくくなる。
おいて、インターコネクタ側に適度な高さをもつ規則的
な配列の柱状突起を立設し、その周囲、つまり凹部に相
当する部分全面に柱状突起と面一高さとなるようシール
材を充填することで、シール材厚さの確保と、インター
コネクタと電解質とのギャップ管理をできるようにした
ものである。この結果、シール材の強度が増し、破損し
にくくなる。
【００１２】また、電極と導電ペーストと重ねた厚さ分
を考慮してリッジ部の頂部とシール部の面位置を変えて
も、シール材を充填する方法をとるためシール部の柱状
突起の端面にシール材が回り込み、電解質に接するよう
になり、隙間のない完全なシール効果を得ることができ
る。
を考慮してリッジ部の頂部とシール部の面位置を変えて
も、シール材を充填する方法をとるためシール部の柱状
突起の端面にシール材が回り込み、電解質に接するよう
になり、隙間のない完全なシール効果を得ることができ
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照にして説明する。
を参照にして説明する。
【００１４】図１，２に本発明の実施の形態を示す。本
発明はインターコネクタと固体電解質とのシール部の構
造に関するもので、シール部以外の構造については従来
技術において説明した図５，６と同様であり、同一部材
には同一符号を付し重複する説明は省略する。
発明はインターコネクタと固体電解質とのシール部の構
造に関するもので、シール部以外の構造については従来
技術において説明した図５，６と同様であり、同一部材
には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００１５】図１に示すように、インターコネクタ１３
側のシール部１７には、適宜高さをもつ所定配列の柱状
突起２１−Ａが形成されている。この柱状突起２１−Ａ
は、図２のIII-III 断面を示す図３（ａ）に示すよう
に、その断面が矩形状（図３（ａ）参照）のものの他
に、図３（ｂ）に示すように円形状の柱状突起２１−Ｂ
でもよい。尚、本発明において、柱状突起の形状は、こ
れらに限定されるものではない。またその配列は、図３
（ｃ），（ｄ）に示すようにちどり状の配列でも碁盤目
状の配列でもよく、本発明において、配列はこれらに限
定されるものではない。
側のシール部１７には、適宜高さをもつ所定配列の柱状
突起２１−Ａが形成されている。この柱状突起２１−Ａ
は、図２のIII-III 断面を示す図３（ａ）に示すよう
に、その断面が矩形状（図３（ａ）参照）のものの他
に、図３（ｂ）に示すように円形状の柱状突起２１−Ｂ
でもよい。尚、本発明において、柱状突起の形状は、こ
れらに限定されるものではない。またその配列は、図３
（ｃ），（ｄ）に示すようにちどり状の配列でも碁盤目
状の配列でもよく、本発明において、配列はこれらに限
定されるものではない。
【００１６】次に、シール部１７の施工の概略を説明す
る。図２に示すように、先ずインターコネクタ１３と固
体電解質１１とを組立てる際、電極１２とリッジ部１５
との間に導電ペースト１６を塗布する。なお、本実施の
形態では、固体電解質として、イットリアで安定化させ
たジルコニア（ＹＳＺ：Yttria Stabilized Zirconia）
を用いたが、本発明においてはこれに限定されるもので
はない。
る。図２に示すように、先ずインターコネクタ１３と固
体電解質１１とを組立てる際、電極１２とリッジ部１５
との間に導電ペースト１６を塗布する。なお、本実施の
形態では、固体電解質として、イットリアで安定化させ
たジルコニア（ＹＳＺ：Yttria Stabilized Zirconia）
を用いたが、本発明においてはこれに限定されるもので
はない。
【００１７】上記施工の際、柱状突起２１−Ａの先端が
固体電解質１１と接するようその高さが設計されるが、
万が一、導電ペースト１６の厚さが大きくなって、固体
電解質１１との間に隙間が生じてた場合においても、柱
状突起２１間の凹部内に後からシール材１８を充填する
方法をとるため、この隙間も該シール材１８によって埋
められる自由度があり、寸法管理が容易となる。
固体電解質１１と接するようその高さが設計されるが、
万が一、導電ペースト１６の厚さが大きくなって、固体
電解質１１との間に隙間が生じてた場合においても、柱
状突起２１間の凹部内に後からシール材１８を充填する
方法をとるため、この隙間も該シール材１８によって埋
められる自由度があり、寸法管理が容易となる。
【００１８】本発明の方法によって柱状突起７の高さ分
のシール材厚さが確保でき、シール材１８の強度が増
す。
のシール材厚さが確保でき、シール材１８の強度が増
す。
【００１９】尚、上述した実施例においては、電解セル
を用いて、本発明のセルシール構造について具体的に説
明したが、本発明のセルシール構造は電解セルに限定さ
れるものではなく、その他のセル構造、例えば固体電解
質を用いてなる燃料電池のセパレータのセルシール構造
に用いても好適であり、電池の発電効率を向上させるこ
とができる。
を用いて、本発明のセルシール構造について具体的に説
明したが、本発明のセルシール構造は電解セルに限定さ
れるものではなく、その他のセル構造、例えば固体電解
質を用いてなる燃料電池のセパレータのセルシール構造
に用いても好適であり、電池の発電効率を向上させるこ
とができる。
【００２０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、シ
ール材厚さが規定値に確保でき、シール材強度が増し、
該シール部が破損するおそれがなくなり、シール性能が
向上する。
ール材厚さが規定値に確保でき、シール材強度が増し、
該シール部が破損するおそれがなくなり、シール性能が
向上する。
【００２１】また、本発明により、シール材の厚さを厚
くする必要がなくなり、電気的接続な切れるようなこと
がなくなると共に、ギャップ管理が容易になり信頼性が
増す。
くする必要がなくなり、電気的接続な切れるようなこと
がなくなると共に、ギャップ管理が容易になり信頼性が
増す。
【図１】本発明の第一実施例に係る電解セルシール部の
概略図。
概略図。
【図２】本発明の第一実施例に係る電解セルシール部の
側面図。
側面図。
【図３】本発明によるシール部の柱状突起を示す説明
図。
図。
【図４】インターコネクタ平面図。
【図５】従来の電解セルシール部を示す概略図。
【図６】従来の電解セルシール部を示す断面図。
１１ 固体電解質 １２ 電極 １３ インターコネクタ １４ 溝 １５ リッジ部 １６ 導電ペースト １７ シール部 １８ シール材 ２１−Ａ，Ｂ 柱状突起
【手続補正書】
【提出日】平成９年１月２７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】一方、シール部１７では、インターコネク
タ１３と固体電解質１１とは、共に平面仕上げがなされ
ており、その間に、ガラスシール材等のシール材１８を
挟み込み、電解セルの内外の差圧をホールドしている。
このシール性能は重要であり、電解セルでは、水蒸気を
電気分解した後の水素と酸素を外部にリークさせないよ
うにしており、電解時等の効率に大きく影響する。
タ１３と固体電解質１１とは、共に平面仕上げがなされ
ており、その間に、ガラスシール材等のシール材１８を
挟み込み、電解セルの内外の差圧をホールドしている。
このシール性能は重要であり、電解セルでは、水蒸気を
電気分解した後の水素と酸素を外部にリークさせないよ
うにしており、電解時等の効率に大きく影響する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 三男 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 田中 量久 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 馬越 俊光 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 (3)
- 【請求項１】 セルに電解質を用いてなり、該電解質と
インターコネクタとのシール部において、インターコネ
クタ側に複数の柱状突起を設け、その柱状突起間の凹部
にシール材を充填してなることを特徴とする水蒸気電解
セルシール構造。 - 【請求項２】 請求項１のセル構造において、電解質を
ＹＳＺ（Yttria Stabilized Zirconia）とした平板型高
温水蒸気電解セルに用いてなることを特徴とするセルシ
ール構造。 - 【請求項３】 請求項１のセル構造において、電解質を
固体電解質とした燃料電池のセルに用いてなることを特
徴とするセルシール構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33179496A JP3469021B2 (ja) | 1996-12-12 | 1996-12-12 | セルシール構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33179496A JP3469021B2 (ja) | 1996-12-12 | 1996-12-12 | セルシール構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10168590A true JPH10168590A (ja) | 1998-06-23 |
| JP3469021B2 JP3469021B2 (ja) | 2003-11-25 |
Family
ID=18247725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33179496A Expired - Fee Related JP3469021B2 (ja) | 1996-12-12 | 1996-12-12 | セルシール構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3469021B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000073194A (ja) * | 1998-08-27 | 2000-03-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 電解槽およびこれを使用する濃縮オゾン発生装置 |
| JP2017532445A (ja) * | 2014-08-22 | 2017-11-02 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | 高温電解または共電解のための方法、ｓｏｆｃ燃料電池を用いて電気を生成するための方法、ならびに関連するインターコネクタ、反応炉、および作動方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04247890A (ja) * | 1991-01-25 | 1992-09-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 水蒸気電解セル |
| JPH0589890A (ja) * | 1991-09-27 | 1993-04-09 | Ngk Insulators Ltd | 固体電解質型燃料電池の単電池及びこれを用いた発電装置 |
| JPH0737596A (ja) * | 1993-07-23 | 1995-02-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 平板型固体電解質電解セル |
-
1996
- 1996-12-12 JP JP33179496A patent/JP3469021B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04247890A (ja) * | 1991-01-25 | 1992-09-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 水蒸気電解セル |
| JPH0589890A (ja) * | 1991-09-27 | 1993-04-09 | Ngk Insulators Ltd | 固体電解質型燃料電池の単電池及びこれを用いた発電装置 |
| JPH0737596A (ja) * | 1993-07-23 | 1995-02-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 平板型固体電解質電解セル |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000073194A (ja) * | 1998-08-27 | 2000-03-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 電解槽およびこれを使用する濃縮オゾン発生装置 |
| JP2017532445A (ja) * | 2014-08-22 | 2017-11-02 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | 高温電解または共電解のための方法、ｓｏｆｃ燃料電池を用いて電気を生成するための方法、ならびに関連するインターコネクタ、反応炉、および作動方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3469021B2 (ja) | 2003-11-25 |
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