JPS61198568A - 固体電解質燃料電池 - Google Patents
固体電解質燃料電池Info
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- JPS61198568A JPS61198568A JP60039327A JP3932785A JPS61198568A JP S61198568 A JPS61198568 A JP S61198568A JP 60039327 A JP60039327 A JP 60039327A JP 3932785 A JP3932785 A JP 3932785A JP S61198568 A JPS61198568 A JP S61198568A
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- JP
- Japan
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- electrolyte
- solid electrolyte
- fuel cell
- oxide
- electrolyte fuel
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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
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
- H01M8/124—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte
- H01M8/1246—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0088—Composites
- H01M2300/0094—Composites in the form of layered products, e.g. coatings
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- 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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- 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
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は優れた固体電解質を薄膜として組込んだ燃料電
池ａ養書壽整に関するものである。
池ａ養書壽整に関するものである。
１９世紀の前半、グローブ卿によって発明された燃料電
池は幾多の変遷を経て現在実用化の段階を迎えている。
池は幾多の変遷を経て現在実用化の段階を迎えている。
燃料電池は化学エネルギーを直接電気エネルギーに転換
する装置であり、アノード、カソード及び電解質を主た
る構成要素とする。この□うち電解質としては通常水溶
液、溶融塩などが用いられるが、イオン性電気伝導を示
す゛固体物質を用いる固体電解質燃料電池（Ｓｏｌｌｄ
０ｘｉｄｅＦｕ・Ｉ Ｃｅ１ｌ ｓ 以下８０ＦＣと
呼ぶ）も近年急速な進 □歩をとげている。５ＯＦ
Ｃは第３世代の燃料電池とも呼ばれ、９ん酸型（第１世
代）、溶融塩型（第２世代）と比較し、 １）白金等の貴金属触媒を必要としない。
する装置であり、アノード、カソード及び電解質を主た
る構成要素とする。この□うち電解質としては通常水溶
液、溶融塩などが用いられるが、イオン性電気伝導を示
す゛固体物質を用いる固体電解質燃料電池（Ｓｏｌｌｄ
０ｘｉｄｅＦｕ・Ｉ Ｃｅ１ｌ ｓ 以下８０ＦＣと
呼ぶ）も近年急速な進 □歩をとげている。５ＯＦ
Ｃは第３世代の燃料電池とも呼ばれ、９ん酸型（第１世
代）、溶融塩型（第２世代）と比較し、 １）白金等の貴金属触媒を必要としない。
２）エネルギー変換効率が高い。
３）石炭ガス化ガスのような低質な燃料も使用可能であ
る。
る。
などの利点を有する反面、Ｚｒ０２−ＣａＯ系等の一般
に用いられる電解質を用いると、作動温度が１０００℃
と高いため材料面の問題が大きい。
に用いられる電解質を用いると、作動温度が１０００℃
と高いため材料面の問題が大きい。
固体電解質燃料電池は、化学エネルギーを直接直流電気
エネルギーに変換する。しかし、上に−述べたようにそ
の作動温度は、固体電解質が高い導電性を持つようにす
るため、約７００℃以上であり、通常は約１０００℃と
いう高温が用いられている。このため、材料面での制限
が著しく厳しい。
エネルギーに変換する。しかし、上に−述べたようにそ
の作動温度は、固体電解質が高い導電性を持つようにす
るため、約７００℃以上であり、通常は約１０００℃と
いう高温が用いられている。このため、材料面での制限
が著しく厳しい。
過去において、多くの電解質が開発されてきたが、燃料
電池用として通常用いられている安定化ジルコニアの１
０００℃における導電率は、（ＺｒＯ２） （Ｃａ
ｂ） で２．５ Ｘ １０−２（５ｅｅｎ−’ ）
であり、ｏ、ａｓ ｏ、 ｉ ｓ 必ずしも大きい値とはいえず、燃料電池としては薄膜化
が必要である。また、近時セリウム系の良導電性電解質
が開発されたが、これにしても薄膜化が必要なことはい
うまでもない。
電池用として通常用いられている安定化ジルコニアの１
０００℃における導電率は、（ＺｒＯ２） （Ｃａ
ｂ） で２．５ Ｘ １０−２（５ｅｅｎ−’ ）
であり、ｏ、ａｓ ｏ、 ｉ ｓ 必ずしも大きい値とはいえず、燃料電池としては薄膜化
が必要である。また、近時セリウム系の良導電性電解質
が開発されたが、これにしても薄膜化が必要なことはい
うまでもない。
通常の固体電解質燃料電池では、電解質のカソード側は
酸素中の水分（空気を使用した場合は空気中の水分）と
、またアノード側は生成した水分と接触していることに
なる。このため、ＣｅＯ２−ＣａＯ系又はＺ ｒ０２−
ＣａＯ系等の電解質を用いた場合、 ＣａＯ＋ Ｈ２Ｏ→ Ｃｍ（ＯＨ）ｚという反応に伴
うＣａＯの消化によ多燃料電池の性能劣化が生じるとい
う問題がある。
酸素中の水分（空気を使用した場合は空気中の水分）と
、またアノード側は生成した水分と接触していることに
なる。このため、ＣｅＯ２−ＣａＯ系又はＺ ｒ０２−
ＣａＯ系等の電解質を用いた場合、 ＣａＯ＋ Ｈ２Ｏ→ Ｃｍ（ＯＨ）ｚという反応に伴
うＣａＯの消化によ多燃料電池の性能劣化が生じるとい
う問題がある。
〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明の固体
電解質燃料電池は、酸化カルシウムを固溶させた酸化セ
リウム又は酸化ジルコニウムからなる固体電解質の両側
又はアノード側に、カルシウム以外のアルカリ土類金属
又は希土類元□素等の２価もしくは３価の酸化物を固溶
させた酸化セリウム又は酸化ジルコニウムからなる固体
電解質を付着せしめ、電池に組み込んだものである。
電解質燃料電池は、酸化カルシウムを固溶させた酸化セ
リウム又は酸化ジルコニウムからなる固体電解質の両側
又はアノード側に、カルシウム以外のアルカリ土類金属
又は希土類元□素等の２価もしくは３価の酸化物を固溶
させた酸化セリウム又は酸化ジルコニウムからなる固体
電解質を付着せしめ、電池に組み込んだものである。
このような固体電解質燃料電池によれば、水分を含むガ
スと接触する電解質面は酸化カルシウムを含まない電解
質（例えばｓ Ｃｏ０２−ＭｇＯ系）であり、しかもこ
の緻密な電解質を通ってガスが内部まで浸透することは
ないので、内部の酸化カルシウムを含む電解質に対水利
性を賦与することができる。なお、酸化カルシウムを含
まない電解質をアノード側にのみ付着させてもよいとし
たのは、アノード側に比ベカソード側の水分量が少ない
ためである。また、上記のように表面にコーティングを
行なっても、電解質の大部分はＣｅＯ２−ＣａＯ系ある
いはＺｒ０２−ＣａＯ系であるため、原料費の高騰を招
くことはない。
スと接触する電解質面は酸化カルシウムを含まない電解
質（例えばｓ Ｃｏ０２−ＭｇＯ系）であり、しかもこ
の緻密な電解質を通ってガスが内部まで浸透することは
ないので、内部の酸化カルシウムを含む電解質に対水利
性を賦与することができる。なお、酸化カルシウムを含
まない電解質をアノード側にのみ付着させてもよいとし
たのは、アノード側に比ベカソード側の水分量が少ない
ためである。また、上記のように表面にコーティングを
行なっても、電解質の大部分はＣｅＯ２−ＣａＯ系ある
いはＺｒ０２−ＣａＯ系であるため、原料費の高騰を招
くことはない。
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。なお
、以下の説明（おいて各部の名称を簡略化するために、
用語を次のように定義する。
、以下の説明（おいて各部の名称を簡略化するために、
用語を次のように定義する。
、内部電解質： Ｃ＠０２−ＣａＯ系又はＺｒ０２−Ｃ
ａＯ系の電解質 表面電解質：カルシウム以外のアルカリ土類又は希土類
元素等の２価もしく は３価の酸化物を固溶させた Ｃ＠０２系又はＺｒＯ２系の電解質 本発明に係る燃料電池において用いられる固体電解質は
例えば第１図に示すように、内部電解質１のアノード側
及びカソード側の両側にそれぞれ表面電解質２．３を付
着せしめたものである。
ａＯ系の電解質 表面電解質：カルシウム以外のアルカリ土類又は希土類
元素等の２価もしく は３価の酸化物を固溶させた Ｃ＠０２系又はＺｒＯ２系の電解質 本発明に係る燃料電池において用いられる固体電解質は
例えば第１図に示すように、内部電解質１のアノード側
及びカソード側の両側にそれぞれ表面電解質２．３を付
着せしめたものである。
このような固体電解質を用いた燃料電池によれば、表面
電解質２．３は酸化カルシウムを含まないので水分との
反応は起らず、またこれら表面電解質２．３は緻密であ
るので水分艇浸透して内部電解質１まで達することはな
い。したがって、内部電解質１に固溶されている酸化カ
ルシウムの消失が起らず、特に内部電解質１としてＣｅ
０２−ＣａＯ系を用いた場合にそれぞれ優れた性能の劣
化を防止することができる。
電解質２．３は酸化カルシウムを含まないので水分との
反応は起らず、またこれら表面電解質２．３は緻密であ
るので水分艇浸透して内部電解質１まで達することはな
い。したがって、内部電解質１に固溶されている酸化カ
ルシウムの消失が起らず、特に内部電解質１としてＣｅ
０２−ＣａＯ系を用いた場合にそれぞれ優れた性能の劣
化を防止することができる。
゛なお、本発明に係る燃料電池に用いられる固体電解質
の構造は第１図に示すものに限らず、第２図に示すよう
に内部電解質４のアノード側にのみ表面電解質５を付着
させたものでもよい。
の構造は第１図に示すものに限らず、第２図に示すよう
に内部電解質４のアノード側にのみ表面電解質５を付着
させたものでもよい。
通常、カソード側の水分量はアノード側に比べて少ない
ので、第２図のような構成でもｊ１１図図示の固体電解
質を用いた場合とほぼ同様な効果を得ることができる。
ので、第２図のような構成でもｊ１１図図示の固体電解
質を用いた場合とほぼ同様な効果を得ることができる。
以上詳述した如く本発明によれば、水分との反応に伴う
性能劣化の生じない固体電解質燃料電池を提供できるも
のである。
性能劣化の生じない固体電解質燃料電池を提供できるも
のである。
６一
第１図は本発明の実施例の固体電解質燃料電池において
用いられる固体電解質の断面図、第２図は本発明の他の
実施例の固体電解質燃料電池において用いられる固体電
解質の断面図である。 １．４・・・内部電解質、２．３．５・・・表面電解質
。 出願人復代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 第２図
用いられる固体電解質の断面図、第２図は本発明の他の
実施例の固体電解質燃料電池において用いられる固体電
解質の断面図である。 １．４・・・内部電解質、２．３．５・・・表面電解質
。 出願人復代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 第２図
Claims (1)
- 酸化カルシウムを固溶させた酸化セリウム又は酸化ジル
コニウムからなる固体電解質の両側又はアノード側に、
カルシウム以外のアルカリ土類金属又は希土類元素等の
２価もしくは３価の酸化物を固溶させた酸化セリウム又
は酸化ジルコニウムからなる固体電解質を付着せしめ、
電池に組み込んだことを特徴とする固体電解質燃料電池
。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60039327A JPS61198568A (ja) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | 固体電解質燃料電池 |
| DE8787111865T DE3583150D1 (de) | 1984-10-23 | 1985-10-22 | Festelektrolytbrennstoffzelle und verfahren zu ihrer herstellung. |
| EP85730145A EP0180538A1 (en) | 1984-10-23 | 1985-10-22 | Solid electrolyte fuel cell and method for preparing it |
| CA000493582A CA1263694A (en) | 1984-10-23 | 1985-10-22 | Solid electrolyte fuel cell and method for preparing it |
| EP87111865A EP0275356B1 (en) | 1984-10-23 | 1985-10-22 | Solid electrolyte fuel cell and method for preparing it |
| US06/790,488 US4686158A (en) | 1984-10-23 | 1985-10-23 | Solid electrolyte fuel cell and method for preparing it |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60039327A JPS61198568A (ja) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | 固体電解質燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61198568A true JPS61198568A (ja) | 1986-09-02 |
| JPH0560238B2 JPH0560238B2 (ja) | 1993-09-01 |
Family
ID=12550000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60039327A Granted JPS61198568A (ja) | 1984-10-23 | 1985-02-28 | 固体電解質燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61198568A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005015675A3 (en) * | 2003-07-15 | 2005-11-03 | Rolls Royce Plc | A solid oxide fuel cell |
| JP2007297278A (ja) * | 1995-08-24 | 2007-11-15 | Carleton Life Support Systems Inc | 電気化学素子 |
-
1985
- 1985-02-28 JP JP60039327A patent/JPS61198568A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007297278A (ja) * | 1995-08-24 | 2007-11-15 | Carleton Life Support Systems Inc | 電気化学素子 |
| WO2005015675A3 (en) * | 2003-07-15 | 2005-11-03 | Rolls Royce Plc | A solid oxide fuel cell |
| US7399546B2 (en) | 2003-07-15 | 2008-07-15 | Rolls-Royce Plc | Solid oxide fuel cell |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0560238B2 (ja) | 1993-09-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |