JPH11111312A

JPH11111312A - 固体電解質型燃料電池

Info

Publication number: JPH11111312A
Application number: JP9264772A
Authority: JP
Inventors: Shunsuke Taniguchi; 俊輔谷口; Masaama Kadowaki; 正天門脇; Koji Yasuo; 耕司安尾; Yukinori Akiyama; 幸徳秋山; Yasuo Miyake; 泰夫三宅; Koji Nishio; 晃治西尾
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 1999-04-23
Anticipated expiration: 2017-09-30
Also published as: JP3494560B2

Abstract

(57)【要約】【課題】サーマルサイクルを繰り返してもシール効果
が低下せず、電池性能が低下しない固体電解質型燃料電
池を提供する。【解決手段】セルプレート20を、固体電解質板12の一
方の面にアノード14、他方の面にカソード16を有する電
解質プレート44と、ガス流路32,34の形成されたガス流
通プレート46から構成し、電解質プレート44と燃料室22
を有する燃料プレート24との間及び電解質プレート44と
酸化剤室26を有する酸化剤プレート28の間に、電池の作
動温度では軟化状態にならない材料からなる第１のシー
ル材50を配し、ガス流通プレート46と燃料プレート24と
の間及びガス流通プレート46と酸化剤プレート28との間
には、電池の作動温度で軟化状態になる材料からなる第
２のシール材52を配する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解質型燃料
電池に関し、特に平板型固体電解質型燃料電池のガスシ
ール構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】平板型固体電解質型燃料電池(10)は、図
６、図７及び本発明の実施例である図１に示すように、
固体電解質板(12)の一方の面にアノード(14)、他方の面
にカソード(16)を有するセルプレート(20)(図７参照)
と、燃料ガスの流通する燃料室(22)を有する燃料プレー
ト(24)と、酸化剤ガスの流通する酸化剤室(26)を有する
酸化剤プレート(28)とを、アノード側に燃料室(22)、カ
ソード側に酸化剤室(26)が対向するように複数積層して
構成される。燃料室(22)、酸化剤室(26)は、プレート(2
4)(26)に夫々凹溝を多数開設して形成される。一般に、
燃料プレート(24)と酸化剤プレート(28)は、夫々別個に
形成されるのではなく、一方の面に燃料室(22)、他方の
面に酸化剤室(26)を有するバイポーラプレート(30)によ
って構成される。なお、以下でもバイポーラプレート(3
0)を用いて説明を行なう。

【０００３】セルプレート(20)とバイポーラプレート(3
0)には、水素ガスを含む燃料ガスが流通する燃料ガス流
路(32)と、酸素ガスを含む酸化剤ガスが流通する酸化剤
ガス流路(34)と、電池反応により生じた燃料排ガスの流
通する燃料排ガス流路(36)が、プレート(20)(30)を積層
した状態で貫通するように開設されている。電池反応に
より生じた酸化剤排ガスは、バイポーラプレート(30)か
ら外部に向けて貫通開設された酸化剤排出路(38)から直
接外部に排出される(本発明の図３参照)。酸化剤排ガス
流路は、他の流路と同様にプレート(20)(30)の積層方向
に開設する場合もある。

【０００４】燃料ガス流路(32)は燃料室(22)と連通し、
酸化剤ガス流路(34)は酸化剤ガス流路(34)と連通してお
り、ガス流路(32)(34)を流通するガスは、夫々燃料室(2
2)、酸化剤室(26)に供給され、アノード(14)と固体電解
質板(12)及びカソード(16)を介した電池反応が生ずる。
また、燃料室(22)は、燃料排ガス流路(36)に連通してお
り、燃料室(22)で消費された排ガスは、ガス流路(36)を
通って固体電解質型燃料電池(10)の外部に排出される。
酸化剤排ガスについては上述のとおりである。

【０００５】固体電解質板(12)は、主としてイットリア
安定化ジルコニア(ＹＳＺ)などの安定化ジルコニアを薄
板状に成形し、例えば１５００℃程度で焼結することに
より作製される。この種の電解質は、高いイオン導電率
を得るために８００℃〜１０００℃程度の高温下で作動
させる必要がある。

【０００６】ところで、ガス流路(32)(34)を流通するガ
スや、燃料室(22)、酸化剤室(26)を流通するガスが、セ
ルプレート(20)とバイポーラプレート(30)の間からリー
クするのを防止するために、従来、図６に示すように、
流路、燃料室及び酸化剤室の周囲には、固体電解質型燃
料電池(10)の作動温度以下で軟化するガラスをシール材
(40)として介装している。このように作動温度で軟化状
態になるガラスがシール材(40)として用いられる理由
は、電池作動時に軟化したガラスがプレート(20)(30)に
密着して、より優れたシール効果を得ることができるか
らである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】電池の作動、停止を繰
り返すと、電池は、作動温度である８００℃〜１０００
℃と、常温付近との間のサーマルサイクルを繰り返す。
このサーマルサイクルにより、シール材(40)であるガラ
スは、作動時には軟化し、停止時には硬化する。この結
果、ガラスの熱膨張及び熱収縮によって生ずる応力によ
り、薄板状に形成された固体電解質板(12)にヒビや割れ
が生じてシール効果が低下し、ガスがクロスリークする
結果、電池の発電性能が低下してしまう虞れがあった。

【０００８】発明者らは、セルプレートに施されるシー
ルについて、ガス流路の周囲に形成されるシールと、電
池反応の生ずる部分に形成されるシールを比較した場
合、ガス流路周囲のシールは、電池反応部分のシールよ
りも気密性が要求され、逆に電池反応部分のシールは、
気密性よりも熱膨張及び熱収縮を起こさず、セルプレー
トに熱応力を加えないことが要求されることを見出し、
本発明に到った。

【０００９】本発明の目的は、サーマルサイクルを繰り
返してもシール効果が低下せず、電池性能が低下しない
固体電解質型燃料電池を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の固体電解質型燃料電池(10)は、固体電解質
板(12)の一方の面にアノード(14)、他方の面にカソード
(16)を有するセルプレート(20)と、燃料ガスの流通する
燃料室(22)を有する燃料プレート(24)と、酸化剤ガスの
流通する酸化剤室(26)を有する酸化剤プレート(28)と
を、アノード側に燃料室(22)、カソード側に酸化剤室(2
6)が対向するように積層して形成され、各プレート(20)
(24)(28)には、燃料ガスと酸化剤ガスが流通するガス流
路(32)(34)が、プレートを積層した状態で貫通するよう
に開設されており、セルプレート(20)と燃料プレート(2
4)との間及びセルプレート(20)と酸化剤プレート(28)と
の間に、ガスのリークを防止するシール材を配した固体
電解質型燃料電池において、セルプレート(20)は、固体
電解質板(12)にアノード(14)とカソード(16)を有する電
解質プレート(44)と、ガス流路(32)(34)の形成されたガ
ス流通プレート(46)からなり、電解質プレート(44)と燃
料プレート(24)との間及び電解質プレート(44)と酸化剤
プレート(28)の間には、電池の作動温度では軟化状態に
ならない材料からなる第１のシール材(50)を配し、ガス
流通プレート(46)と燃料プレート(24)との間及びガス流
通プレート(46)と酸化剤プレート(28)との間には、電池
の作動温度で軟化状態になる材料からなる第２のシール
材(52)を配してなるものである。

【００１１】ガス流通プレート(46)は、電解質プレート
(44)の周囲を囲むにように設けることが望ましい。

【００１２】また、第１のシール材(50)は、電解質プレ
ート(44)の周縁部及びその端面を被覆するように設ける
ことが望ましい。第１のシール材(50)としてセラミック
ファイバーを挙げることができる。

【００１３】なお、ガス流通プレート(46)は、強度を高
めるために、電解質プレート(44)を構成する電解質材料
よりも強度の高い材料から構成してもよい。また、ガス
流通プレート(46)を、電解質プレート(44)よりも厚くし
て強度を高めてもよい。

【００１４】

【作用及び効果】電池の作動状態(約８００℃〜１００
０℃程度)において、電解質プレート(44)のシールを行
なう第１のシール材(50)は軟化せず、ガス流路プレート
(46)のシールを行なう第２のシール材(52)は軟化する。
本発明では、第１のシール材(50)は、電池作動温度では
軟化しないため、従来のようにサーマルサイクルによる
熱応力の影響を受けないから、電解質プレート(44)にヒ
ビや割れの生ずることがない。また、高いシール性の要
求されるガス流路(32)(34)のシールを行なう第２のシー
ル材(52)は、電池作動温度では軟化状態にあり、プレー
ト(46)(24)(28)と密着して、優れたシール効果を発揮す
る。このため、ガスは所定の流路外、特に流路から燃料
室(22)や酸化剤室(26)にリークすることはない。

【００１５】上述のとおり、本発明では、電解質プレー
ト(44)を電池の作動温度で軟化するシール材と直接接触
しないようにしているため、サーマルサイクルを繰り返
しても、電荷室プレート(44)には、熱応力が加えられる
ことがない。一方、ガス流通プレート(46)には、電池の
作動温度で軟化して高いシール性を発揮するシール材で
シールを行なっているため、ガスのリークは起こらな
い。

【００１６】ところで、第１のシール材(50)として、セ
ラミックファイバーを用いた場合、燃料室(22)又は酸化
剤室(26)に供給されたガスの一部が、第１のシール材(5
0)の内部を通って、他方にリークすることがあるが、従
来のようにセルプレート(20)がサーマルサイクルによる
ヒビや割れに伴なうクロスリークや電池性能の低下に比
べると、その影響は小さいものである。これについては
実施例にて説明する。なお、第１のシール材(50)のシー
ル性を高めるために、電池作動温度で軟化状態になる材
料からなる第３のシール材(54)を、第１のシール材(50)
と燃料プレート(24)、酸化剤プレート(28)との間に配し
てもよい。第３のシール材(54)は、電池作動温度で軟化
状態となり、プレート(24)(28)と密着して優れたシール
効果を発揮すると共に、一部が第１のシール材(50)中に
浸透して、第１のシール材(50)からのガスのリークを阻
止する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下では、燃料プレート(24)と酸
化剤プレート(28)を一体に形成したバイポーラプレート
(30)を用いて説明を行なうが、燃料プレート(24)と酸化
剤プレート(28)は別個に形成してもよい。また、以下で
はガス流路(32)(34)(36)(38)を内部に設けた内部マニホ
ールド型の固体電解質型燃料電池について説明するが、
ガス流路を外部に設けた外部マニホールド型の固体電解
質型燃料電池にも本発明を適用することができる。

【００１８】平板型固体電解質型燃料電池(10)は、図１
に示すように、セルプレート(20)とバイポーラプレート
(30)を交互に積層して形成される。バイポーラプレート
(30)には、図１乃至図３に示すように、一方の面に燃料
室(22)、他方の面に酸化剤室(26)が形成され、プレート
(30)には、燃料ガス流路(32)、酸化剤ガス流路(34)、燃
料排ガス流路(38)が、プレート(20)(30)の積層方向に開
設されている。燃料室(22)と燃料ガス流路(32)及び燃料
排ガス流路(36)は連通しており(図２参照)、酸化剤室(2
6)と酸化剤ガス流路(34)は連通している(図３参照)。ま
た、図３に示すように、酸化剤室(26)は、バイポーラプ
レート(30)をプレートと平行な方向に開設され、外部に
通じる酸化剤排ガス流路(38)に連通されており、酸化剤
排ガスは該酸化剤排ガス流路(38)を通って直接外部に放
出されるようにしている。

【００１９】セルプレート(20)は、固体電解質板(12)の
一方の面にアノード(14)、他方の面にカソード(16)を有
する電解質プレート(44)と、ガス流路(32)(34)(36)の形
成されたガス流通プレート(46)から構成される。電解質
プレート(44)は、固体電解質板(12)の一方の面にアノー
ド(14)、他方の面にカソード(16)が形成されている。固
体電解質板(12)は、アノード(14)及びカソード(16)より
も少し大きめに形成されており、固体電解質板(12)の周
縁部とその端面は、図２及び図３に示すように、電池作
動温度で軟化しない第１のシール材(50)によって被覆さ
れている。この種シール材としてセラミックファイバー
を挙げることができる。

【００２０】第１のシール材(50)として、薄布状のセラ
ミックファイバーを用いる場合、電解質プレート(44)の
周縁部及びその端面に接着剤を塗布し、所定形状に切断
されたセラミックファイバーを貼り付けることによっ
て、電解質プレート(44)の周縁部及びその端面を被覆す
ることができる。

【００２１】ガス流通プレート(46)は、図１に示すよう
に、４つのプレート(60)(62)(64)(66)から構成される。
第１プレート(60)は、燃料ガス流路(32)が形成されてお
り、第２プレート(62)には、燃料排ガス流路(34)と酸化
剤排ガス流路(36)が形成されている。ガス流路(32)(34)
(36)は、第１プレート(60)と第２プレート(62)をバイポ
ーラプレート(30)(30)間に配備したときに、バイポーラ
プレートのガス流路と連通するように形成されている。
第３プレート(64)と第４プレート(66)は、電解質プレー
ト(44)の側方に配置されるものであって、図１に示すよ
うに細長い板状に形成されている。第１乃至第４プレー
ト(60)(62)(64)(66)の各両面には、図２及び図３に示す
ように、電池作動温度以下で軟化する第２のシール材(5
2)が配備されている。その種シール材として、軟化点が
電池作動温度以下であるガラスを挙げることができる。
第２のシール材(52)として、軟化点が電池作動温度以下
であるガラスを用いる場合、シール材(52)のプレートへ
の取り付け方法として、所望形状に切断された薄板状の
ガラスを接着剤で貼り付けたり、粉末状のガラスとテル
ピネオールなどの溶媒を混合してスラリー化し、プレー
トに塗布して乾燥させる方法を挙げることができる。

【００２２】上記構成のバイポーラプレート(30)、電解
質プレート(44)及びガス流通プレート(46)を、第１のシ
ール材(50)がバイポーラプレート(30)と電解質プレート
(44)との間に介在し、第２のシール材(52)がバイポーラ
プレート(30)とガス流通プレート(46)との間に介在した
状態(図２及び図３参照)で、図１に示すように複数積層
し、その両端を端部板(図示せず)によって締め付けて固
体電解質型燃料電池(10)が作製される。

【００２３】なお、燃料室側の電解質プレート(44)のア
ノード表面にＮｉフェルトなどからなる集電材料(図示
せず)を貼付し、酸化剤室の電解質プレート(44)のカソ
ード表面に集電層としてＬａ_0.9Ｓｒ_0.1ＣｏＯ₃などか
らなる酸化物層(図示せず)を形成することが望ましい。

【００２４】上記構成の固体電解質型燃料電池(10)に、
燃料ガスと酸化剤ガスを供給すると、電池反応が生じ、
電池(10)の温度が約８００℃〜１０００℃程度まで上昇
する。電池(10)の作動温度では、第２のシール材(52)は
軟化して熱膨張しており、ガス流通プレート(46)とバイ
ポーラプレート(30)に密着して、すぐれたシール効果を
発揮する。この結果、ガス流路(32)(34)(36)を流通する
ガスが燃料室(22)や酸化剤室(26)にリークすることがな
い。電池(10)を停止して温度が低下すると、軟化して熱
膨張していた第２のシール材(52)は再び硬化し熱収縮す
る。この熱応力によって、ガス流通プレート(46)にヒビ
などが生ずることがあるが、再度電池(10)を作動させた
ときに、軟化した第２のシール材(52)がヒビを埋めるた
め特に問題はない。

【００２５】第１のシール材(50)は、電池(10)の作動温
度でも軟化しないため、電解質プレート(44)やバイポー
ラプレート(30)と密着せず、ガスのクロスリークが僅か
に生じるが、電池を停止させても、第１のシール材(50)
は熱収縮しないため、電解質プレート(44)に熱応力を加
えない。このため、電解質プレート(44)にヒビが入った
りすることがない。

【００２６】なお、図４に示すとおり、ガス流通プレー
ト(46)は、電解質プレート(44)の電解質板(12)よりも厚
く形成して、強度をもたせるようにしてもよい。また、
ガス流通プレート(46)は、電解質板(12)とは異なる材料
で形成してもよい。但し、ガス流通プレート(46)は、電
気絶縁性を有し、電池の作動温度でも化学的に安定な材
料から構成することが望ましい。

【００２７】また、図４に示すように、第１のシール材
(50)とバイポーラプレート(30)との間に、電池の作動温
度以下で軟化する第３のシール材(54)を配してもよい。
第３のシール材(54)は、電池作動温度で軟化状態にな
り、一部が第１のシール材(50)中に浸透して、第１のシ
ール材(50)からのガスリークを抑えることができる。な
お、電解質プレート(44)に熱応力が加わらないようにす
るために、第３のシール材(54)は、ガラスにジルコニア
を約２０重量％〜約５０重量％程度混合した材料から構
成することが望ましい。このように、ジルコニアを混合
することによって、ガスシール性は少し低下するが、ガ
ラスを単独でシール材として使用した場合よりも、サー
マルサイクル性は向上し、熱膨張と熱収縮を起こし難く
なる。

【００２８】

【実施例】

＜実施例１＞以下に示すように、セルプレートの構造及
びシール材の異なる４種の固体電解質型燃料電池を組み
立てて、電池を作動させ、サーマルサイクル前後のシー
ル効率を測定し、その変化を調べた。なお、シール効率
は、燃料電池に供給される燃料ガスの流量に対する、燃
料電池から排出される燃料ガスの流量(排出流量／供給
流量)によって判定した。

【００２９】まず、作製した固体電解質型燃料電池に共
通する部分の成分などについて説明する。電解質板(12)
として厚さ２００μｍの３モル％Ｙ₂Ｏ₃−９７モル％Ｚ
ｒＯ₂(３ＹＳＺ)を用い、該電解質板(12)の一方の面に
ＹＳＺ(８モル％イットリア添加安定化ジルコニア)とＮ
ｉＯから調製されたアノード(14)を配し、他方の面にＹ
ＳＺとＬａ_0.6Ｓｒ_0.2ＭｎＯ₃から調製されたカソード
(16)を配し、アノード(14)とカソード(16)の有効面積が
１５０ｍｍ×１５０ｍｍとなるようにした。また、バイ
ポーラプレート(30)として、耐熱合金であるINCONEL600
(商標名：組成は重量％にてＣｒ：１６、Ｆｅ：９、Ｍ
ｎ：０.４、Ｔｉ：０.３、Ａｌ：０.２、Ｃ：０.０３、
Ｎｉ：残部)の板を切削、研磨加工により、一方の面に
燃料室(22)、他方の面に酸化剤室(26)を形成し、またガ
ス流路(32)(34)(36)(38)を形成した。なお、燃料室側の
電解質プレート(44)のアノード表面にＮｉフェルトから
なる集電材料(図示せず)を貼付し、酸化剤室の電解質プ
レート(44)のカソード表面に集電層としてＬａ_0.9Ｓｒ
_0.1ＣｏＯ₃の酸化物層を形成している。

【００３０】各固体電解質型燃料電池について説明す
る。発明例１図２に示すように、セルプレート(20)を電解質プレート
(44)とガス流通プレート(46)から構成し、電解質プレー
ト(44)の周縁部を第１のシール材(50)で被覆し、ガス流
通プレート(46)を第２のシール材(52)でシールして作製
した。なお、ガス流通プレート(46)は、厚さ６２５μｍ
の３ＹＳＺを用いた。第１のシール材(50)としてセラミ
ックファイバー、第２のシール材(52)としてガラスを用
いた。発明例２図４に示すように、セルプレート(20)を電解質プレート
(44)とガス流通プレート(46)から構成し、電解質プレー
ト(44)の周縁部を第１のシール材(50)で被覆し、第１の
シール材(50)とバイポーラプレート(30)との間に第３の
シール材(54)を配し、ガス流通プレート(46)を第２のシ
ール材(52)でシールして作製した。なお、ガス流通プレ
ート(46)は、厚さ６２５μｍの３ＹＳＺを用いた。第１
のシール材(50)としてセラミックファイバー、第２のシ
ール材(52)としてガラス、第３のシール材(54)としてガ
ラスとジルコニアを重量比６０：４０で混合した材料を
用いた。

【００３１】比較例１図６に示すように、セルプレート(20)とバイポーラプレ
ート(30)との間にガラスをシール材(40)として配して作
製した。比較例２図８に示すように、図６の固体電解質型燃料電池のシー
ル材(40)を２層構造(70)(72)とし、セルプレート(20)に
接する側のシール材(70)にセラミックファイバー、バイ
ポーラプレート(30)と接する側のシール材(72)にガラス
とジルコニアを重量比６０：４０で混合した材料を用い
て作製した。

【００３２】上記各固体電解質型燃料電池に燃料ガスと
酸化剤ガスを供給して電池を作動させ、燃料ガスの供給
量と排出量を測定し、シール効率(排出量／供給量)を算
出した。結果を表１(初回)に示す。その後、ガスの供給
を止めて、電池の温度を室温まで下げ、再び作動温度ま
で上昇させ、再度各電池に燃料ガスと酸化剤ガスを供給
し、同様に燃料ガスの供給量と排出量を測定し、シール
効率(排出量／供給量)を算出した。結果を表１(サーマ
ルサイクル１回経過後)に示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】表１を参照すると、初回(サーマルサイク
ル経過前)のシール効率は、全てのシールをガラスで行
なった比較例１が最も優れており、発明例１及び発明例
２は僅かに比較例１よりも劣っている。また、比較例２
は、これらに比べて約２０％程度シール効率が低い。発
明例１及び発明例２が比較例１よりも劣るのは、第１の
シール材(50)であるセラミックファイバーから僅かにガ
スがリークしたためと考えられる。また、比較例２が劣
るのは、図８に一点鎖線矢印で示すように、燃料ガス流
路(32)から直接酸化剤室(26)にガスが多量にリークした
ためである。

【００３５】一方、サーマルサイクル１回経過後のシー
ル効率について、発明例１、発明例２及び比較例２は、
初回と同じ値であるのに対し、比較例１は大きく低下し
ている。これは、発明例１、発明例２及び比較例２が、
シール材のサーマルサイクルに伴う熱応力の影響を受け
ていないことを意味しており、比較例１は、シール材の
熱膨張と熱収縮により熱応力を受けて固体電解質板にヒ
ビや割れが生じ、多量の燃料ガスが酸化剤室側にリーク
してシール効率が低下したことを意味している。

【００３６】＜実施例２＞つぎに、発明例２、比較例１
及び比較例２の固体電解質型燃料電池について、初回の
燃料利用率を変えたときのセル電圧(０.３Ａ／ｃｍ²に
おける)の変化を調べた。その結果、図４に示すよう
に、何れの電池についても、燃料利用率が高くなると、
セル電圧が低下しているが、発明例２と比較例１の低下
度合いは、比較例２に比べて小さいことがわかる。この
ように、発明例２と比較例１の燃料利用率特性の変化が
小さいのは、シール材からのガスのリークが殆んどない
ためであり、比較例２は、シール材のシール性が低く、
ガスのリークが多いため、燃料利用率を高めるとセル電
圧が低下したものと考えられる。

【００３７】上記各結果より、本発明の固体電解質型燃
料電池は、初回のみならずサーマルサイクルを繰り返し
ても高いシール効率を維持できることがわかる。

【００３８】＜実施例３＞つぎに、セルプレート(20)を
電解質プレート(44)とガス流通プレート(46)に分割した
固体電解質型燃料電池(図４参照)について、プレート(4
4)(46)のシール材(50)(52)(54)の材料を変えて、そのサ
ーマルサイクルに対する性能と、シール性能を評価し
た。発明例として、第１のシール材(50)としてセラミッ
クファイバー、第２のシール材(52)としてガラスを用い
たもの(発明例３)、さらに第３のシール材としてガラス
とジルコニアを重量比６０：４０で混合した材料を用い
たもの(発明例４)を作製した。また、参考例として、第
１のシール材(50)及び第２のシール材(52)にガラスを用
いたもの(参考例１)、シール材(50)(52)にセラミックフ
ァイバーを用いたもの(参考例２)を作製した。結果を表
２に示す。

【００３９】

【表２】

【００４０】表２を参照すると、ガラスをシール材(50)
(52)として用いた参考例１は、シール性には優れるが、
ガラスは電池作動温度で軟化し、熱膨張、熱収縮して固
体電解質板(12)に熱応力を加えるため、サーマルサイク
ルに対する性能は劣っていることがわかる。また、セラ
ミックファイバーをシール材(50)(52)として用いた参考
例２は、シール材が電池作動温度でも熱膨張、熱収縮し
ないため、サーマルサイクルに対する性能には優れる
が、セラミックファイバーはガスを透過し易いため、シ
ール性能に劣ることがわかる。一方、発明例３は、第１
のシール材(50)としてセラミックファイバーを用いてい
るため、サーマルサイクルに対する性能に優れ、また、
第２のシール材(52)としてガラスを用いているため、シ
ール性能にも優れていることがわかる。発明例４は、第
１のシール材(50)からのガスリークを、第３のシール材
(54)で阻止しているため、サーマルサイクル性能とシー
ル性能の両方に特に優れていることがわかる。

【００４１】上記結果より、第１のシール材(50)として
電池作動温度で軟化しない材料を用いてサーマルサイク
ルに対する耐性を確保し、第２のシール材(52)として電
池作動温度で軟化する材料を用いてシール性能を確保す
ることにより、電池性能にすぐれた固体電解質型燃料電
池を得られることがわかる。また、第１のシール材(50)
のシール性能を高めるために、電池作動温度で軟化する
第３のシール材(54)をさらに設けることにより、サーマ
ルサイクル及びシール性能に優れた固体電解質型燃料電
池を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の固体電解質型燃料電池の分解図であ
る。

【図２】図１を線Ａ−Ａに沿って矢印方向に切断した断
面図である。

【図３】図１を線Ｂ−Ｂに沿って矢印方向に切断した断
面図である。

【図４】本発明の他の実施形態を示す断面図である。

【図５】実施例２の結果を示すグラフである。

【図６】従来の固体電解質型燃料電池の断面図である。

【図７】従来のセルプレートの斜視図である。

【図８】実施例で用いた比較のための固体電解質型燃料
電池の断面図である。

【符号の説明】

(10) 固体電解質型燃料電池 (20) セルプレート (24) 燃料プレート (26) 酸化剤プレート (30) バイポーラプレート (44) 電解質プレート (46) ガス流通プレート (50)(52)(54) シール材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者秋山幸徳大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者三宅泰夫大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者西尾晃治大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固体電解質板(12)の一方の面にアノード
(14)、他方の面にカソード(16)を有するセルプレート(2
0)と、燃料ガスの流通する燃料室(22)を有する燃料プレ
ート(24)と、酸化剤ガスの流通する酸化剤室(26)を有す
る酸化剤プレート(28)とを、アノード側に燃料室(22)、
カソード側に酸化剤室(26)が対向するように積層して形
成され、各プレート(20)(24)(28)には、燃料ガスと酸化剤ガスが
流通するガス流路(32)(34)が、プレートを積層した状態
で貫通するように開設されており、セルプレート(20)と
燃料プレート(24)との間、及びセルプレート(20)と酸化
剤プレート(28)との間に、ガスのリークを防止するシー
ル材を配した固体電解質型燃料電池において、セルプレート(20)は、固体電解質板(12)にアノード(14)
とカソード(16)を有する電解質プレート(44)と、ガス流
路(32)(34)の形成されたガス流通プレート(46)からな
り、電解質プレート(44)と燃料プレート(24)との間、及び電
解質プレート(44)と酸化剤プレート(28)の間には、電池
の作動温度では軟化状態にならない材料からなる第１の
シール材(50)を配し、ガス流通プレート(46)と燃料プレート(24)との間、及び
ガス流通プレート(46)と酸化剤プレート(28)との間に
は、電池の作動温度で軟化状態になる材料からなる第２
のシール材(52)を配したことを特徴とする固体電解質型
燃料電池。
【請求項２】ガス流通プレート(46)は、電解質プレー
ト(44)の周囲を囲むにように設けられる請求項１に記載
の固体電解質型燃料電池。
【請求項３】第１のシール材(50)は、電解質プレート
(44)の周縁部及びその端面を被覆している請求項１又は
請求項２に記載の固体電解質型燃料電池。
【請求項４】第１のシール材(50)は、セラミックファ
イバーから構成される請求項１乃至請求項３の何れかに
記載の固体電解質型燃料電池。
【請求項５】第１のシール材(50)と燃料プレート(24)
との間、及び第１のシール材(50)と酸化剤プレート(28)
との間には、電池の作動温度で軟化状態になる材料から
なる第３のシール材(54)が配される請求項１乃至請求項
４の何れかに記載の固体電解質型燃料電池。
【請求項６】燃料プレート(24)と酸化剤プレート(28)
は、一方の面に燃料室(22)、他方の面に酸化剤室(26)の
形成されたバイポーラプレート(30)である請求項１乃至
請求項５の何れかに記載の固体電解質型燃料電池。