JPH0443566A - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents
固体電解質型燃料電池Info
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- JPH0443566A JPH0443566A JP2149644A JP14964490A JPH0443566A JP H0443566 A JPH0443566 A JP H0443566A JP 2149644 A JP2149644 A JP 2149644A JP 14964490 A JP14964490 A JP 14964490A JP H0443566 A JPH0443566 A JP H0443566A
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- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 35
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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
- H01M8/1231—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte with both reactants being gaseous or vaporised
-
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
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- H01M8/2483—Details of groupings of fuel cells characterised by internal manifolds
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- 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
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- Y02E60/50—Fuel cells
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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、固体電解質型燃料電池に関する。
従来の技術と課題
従来、この種の固体電解質型燃料電池(SolidOx
ide Fuel Ca1l 、以下5OFCと称す)
として、第4図に示すものが知られている。この5OF
Cは、米国のウェスチングハウス・エレクトリック社が
発表した5OFCで、円筒形状の多孔質セラミックス3
0の外側表面に空気極31、固体電解質32、燃料極3
3を形成したものである。
ide Fuel Ca1l 、以下5OFCと称す)
として、第4図に示すものが知られている。この5OF
Cは、米国のウェスチングハウス・エレクトリック社が
発表した5OFCで、円筒形状の多孔質セラミックス3
0の外側表面に空気極31、固体電解質32、燃料極3
3を形成したものである。
しかし、この5OFCは単位体積当りの有効電極面積が
小きく、発電有効密度が低いという問題点があった。
小きく、発電有効密度が低いという問題点があった。
そこで、本発明の課題は、構造的に安定で、かつ、発電
有効密度が高い5OFCを提供することにある。
有効密度が高い5OFCを提供することにある。
課題を解決するための手段と作用
以上の課題を解決するため、本発明に係る5OFCは、
表裏面に燃料極と空気極とを設けた固体電解質と、前記
固体電解質の燃料極側及び空気極側に配設した導電性デ
ィストリビュータとを積み重ねた円盤状単セルが、イン
タコネクタを介して円柱状積層体をなしていることを特
徴とする特以上の構成によって、燃料極、空気極、固体
電解質、導電性ディストリビュータはシート状に形成で
きるため、円盤状単セルの薄板化が図れ、5OFCの単
位体積当りの有効電極面積が大きくなる。
表裏面に燃料極と空気極とを設けた固体電解質と、前記
固体電解質の燃料極側及び空気極側に配設した導電性デ
ィストリビュータとを積み重ねた円盤状単セルが、イン
タコネクタを介して円柱状積層体をなしていることを特
徴とする特以上の構成によって、燃料極、空気極、固体
電解質、導電性ディストリビュータはシート状に形成で
きるため、円盤状単セルの薄板化が図れ、5OFCの単
位体積当りの有効電極面積が大きくなる。
また、各円盤状単セル及びインタコネクタが、縁部に孔
を有し、該孔がディストリビュータを介して単セルの厚
み方向のガス流路をなし、該ガス流路が、前記積層体の
内部マニホルドを構成すれば、各車セルの燃料極並びに
空気極に供給されるガスの流路がコンパクトになる。燃
料極に供給されるガス(以下、燃料ガスと称す)には、
例えば、水素ガス、炭化水素ガス等が使用され、空気極
に供給されるガス(以下空気ガスと称す)には、例えば
空気、酸素ガス等が使用される。
を有し、該孔がディストリビュータを介して単セルの厚
み方向のガス流路をなし、該ガス流路が、前記積層体の
内部マニホルドを構成すれば、各車セルの燃料極並びに
空気極に供給されるガスの流路がコンパクトになる。燃
料極に供給されるガス(以下、燃料ガスと称す)には、
例えば、水素ガス、炭化水素ガス等が使用され、空気極
に供給されるガス(以下空気ガスと称す)には、例えば
空気、酸素ガス等が使用される。
夾漉り
以下、本発明に係る5OFCの一実施例を添付図面を参
照して説明する。
照して説明する。
第1図は5OFCの単セルの構成を示す斜視図、第2図
(Jl)、 (b)は第1図(7)X−X’及びY−Y
’の垂直断面図である。
(Jl)、 (b)は第1図(7)X−X’及びY−Y
’の垂直断面図である。
固体電解質1は円盤形状を有し、その縁部には燃料ガス
の流路の一部を構成する燃料ガス用貫通孔1aと空気ガ
スの流路の一部を構成する空気ガス用貫通孔1bとを設
けている。固体電解質1の材料には安定化ジルコニア等
が用いられる。燃料極2は、固体電解質1の上面に、貫
通孔1bと固体電解質1の縁部を残して、貫通孔1aを
含むように形成されている。空気極3は、固体電解質1
の下面に、貫通孔1aと固体電解質1の縁部を残して、
貫通孔1bを含むように形成されている。燃料極2は例
えばN1−YSZサーメット材料等を、空気極3は例え
ば酸化物導電材料をペースト状にして印刷等の方法によ
って形成される。
の流路の一部を構成する燃料ガス用貫通孔1aと空気ガ
スの流路の一部を構成する空気ガス用貫通孔1bとを設
けている。固体電解質1の材料には安定化ジルコニア等
が用いられる。燃料極2は、固体電解質1の上面に、貫
通孔1bと固体電解質1の縁部を残して、貫通孔1aを
含むように形成されている。空気極3は、固体電解質1
の下面に、貫通孔1aと固体電解質1の縁部を残して、
貫通孔1bを含むように形成されている。燃料極2は例
えばN1−YSZサーメット材料等を、空気極3は例え
ば酸化物導電材料をペースト状にして印刷等の方法によ
って形成される。
燃料極2偏に配設されたディストリビュータ5は略円盤
形状を有し、その外周にはスペーサ6が設けられている
。空気極3偏に配設されたディストリビュータ8も略円
盤形状を有し、その外周にはスペーサ9が設けられてい
る。
形状を有し、その外周にはスペーサ6が設けられている
。空気極3偏に配設されたディストリビュータ8も略円
盤形状を有し、その外周にはスペーサ9が設けられてい
る。
ディストリビュータ5,8は導電性の多孔質材料からな
り、燃料極2や空気極3の全面に均等に燃料ガスや空気
ガスがゆきわたるように働く、スペーサ6.9は絶縁性
材料からなり、ディストリビュータ5,8を外気から遮
蔽している。スペーサ6には固体電解質1に設けた貫通
孔1bに連通ずる位置に、空気ガス用貫通孔6aを設け
ている。スペーサ9には固体電解質1に設けた貫通孔1
aに連通ずる位置に、燃料ガス用貫通孔9aを設けてい
る。
り、燃料極2や空気極3の全面に均等に燃料ガスや空気
ガスがゆきわたるように働く、スペーサ6.9は絶縁性
材料からなり、ディストリビュータ5,8を外気から遮
蔽している。スペーサ6には固体電解質1に設けた貫通
孔1bに連通ずる位置に、空気ガス用貫通孔6aを設け
ている。スペーサ9には固体電解質1に設けた貫通孔1
aに連通ずる位置に、燃料ガス用貫通孔9aを設けてい
る。
固体電解質1の上下にディストリビュータ5゜8を配設
して積み重ねて、円盤状単セル10とする。
して積み重ねて、円盤状単セル10とする。
きらに、本実施例においてはこの円盤状単セル10を間
に挾んで上下にインタコネクタ12.12が配設きれて
いる。上側のインタコネクタ12にはスペーサ6に設け
ている貫通孔6aに連通する位置に、空気ガス用貫通孔
12bを設け、さらにこの貫通孔12bの反対位置に燃
料ガス用貫通孔12aを設けている。同様に、下側のイ
ンタコネクタ12にはスペーサ9に設けている貫通孔9
aに連通する位置に、燃料ガス用貫通孔128を設け、
さらにこの貫通孔12aの反対位置に空気ガス用貫通孔
12bを設けている。
に挾んで上下にインタコネクタ12.12が配設きれて
いる。上側のインタコネクタ12にはスペーサ6に設け
ている貫通孔6aに連通する位置に、空気ガス用貫通孔
12bを設け、さらにこの貫通孔12bの反対位置に燃
料ガス用貫通孔12aを設けている。同様に、下側のイ
ンタコネクタ12にはスペーサ9に設けている貫通孔9
aに連通する位置に、燃料ガス用貫通孔128を設け、
さらにこの貫通孔12aの反対位置に空気ガス用貫通孔
12bを設けている。
こうして、上下両側にインタコネクタ12.12を備え
た円盤状車セル10が得られる。
た円盤状車セル10が得られる。
次に、この構成の単セル10の動作について説明する。
燃料ガス14が下側のインタコネクタ12の燃料ガス用
貫通孔12aからスペーサ9の貫通孔9a、固体電解質
1の貫通孔1aを順に通って、ディストリビュータ5に
導かれる。ディストリビュータ5は燃料ガス14を燃料
極2に均等に供給する働きを有する。
貫通孔12aからスペーサ9の貫通孔9a、固体電解質
1の貫通孔1aを順に通って、ディストリビュータ5に
導かれる。ディストリビュータ5は燃料ガス14を燃料
極2に均等に供給する働きを有する。
一方、空気ガス15は上側のインタコネクタ12の空気
ガス用貫通孔12bからスペーサ6の貫通孔6b、固体
電解質1の貫通孔1bを順に通って、ディストノピユー
タ9に導かれる。この単セル10内は高温(600〜1
200°C)に保持されており、ディストリビュータ9
によって空気極3に均等に供給きれた空気ガス15と前
記燃料極2に供給された燃料ガス14とが固体電解質1
を介して電極反応を起こし、単セル10の厚み方向(第
1図中矢印aで示す方向)にt流が流れる。この電流に
は導電性ディストリピユータ5,9を介して上下両側に
備わっているインタコネクタ12.12から取り出され
る6反応後の燃料ガス14は、上側のインタコネクタ1
2の貫通孔12aから排出され、反応後の空気ガス15
は下側のインタコネクタ12の貫通孔12bから排出さ
れる。
ガス用貫通孔12bからスペーサ6の貫通孔6b、固体
電解質1の貫通孔1bを順に通って、ディストノピユー
タ9に導かれる。この単セル10内は高温(600〜1
200°C)に保持されており、ディストリビュータ9
によって空気極3に均等に供給きれた空気ガス15と前
記燃料極2に供給された燃料ガス14とが固体電解質1
を介して電極反応を起こし、単セル10の厚み方向(第
1図中矢印aで示す方向)にt流が流れる。この電流に
は導電性ディストリピユータ5,9を介して上下両側に
備わっているインタコネクタ12.12から取り出され
る6反応後の燃料ガス14は、上側のインタコネクタ1
2の貫通孔12aから排出され、反応後の空気ガス15
は下側のインタコネクタ12の貫通孔12bから排出さ
れる。
このような動作をする5個の単セル10を、インタコネ
クタ12を介して積層した5OFC20を第3図に示す
。上下のインタコネクタ12.12には燃料ガス管16
a、 16b及び空気ガス管17a、 17bがそれぞ
れ燃料ガス用貫通孔及び空気ガス用貫通孔に連結してい
る。各車セル10の燃料ガス流路は連通して、この5O
FC20の燃料ガス内部マニホルドをなしている。同様
に、各車セル10の空気ガス流路も連通して、空気ガス
内部マニホルドをなしている。
クタ12を介して積層した5OFC20を第3図に示す
。上下のインタコネクタ12.12には燃料ガス管16
a、 16b及び空気ガス管17a、 17bがそれぞ
れ燃料ガス用貫通孔及び空気ガス用貫通孔に連結してい
る。各車セル10の燃料ガス流路は連通して、この5O
FC20の燃料ガス内部マニホルドをなしている。同様
に、各車セル10の空気ガス流路も連通して、空気ガス
内部マニホルドをなしている。
燃料ガスは、燃料ガス管16bから各単セル10の燃料
ガス流路を上に向かって流れる。一方、空気ガス15は
、空気ガス管17aから各車セルの空気ガス流路を下に
向かって流れる。この場合、空気ガス15は空気ガス管
17bから各車セルの空気ガス流路を上に向かって流れ
るようにしてもよい。この5OFC20内は高温に保持
されており、燃料ガス14と空気ガス15とは各単セル
10の固体電解質1を介して電極反応が起き、図中矢印
a方向に電流が流れる。この電流は上下両側に備わって
いるインタコネクタ12.12から取り出される。
ガス流路を上に向かって流れる。一方、空気ガス15は
、空気ガス管17aから各車セルの空気ガス流路を下に
向かって流れる。この場合、空気ガス15は空気ガス管
17bから各車セルの空気ガス流路を上に向かって流れ
るようにしてもよい。この5OFC20内は高温に保持
されており、燃料ガス14と空気ガス15とは各単セル
10の固体電解質1を介して電極反応が起き、図中矢印
a方向に電流が流れる。この電流は上下両側に備わって
いるインタコネクタ12.12から取り出される。
なお、本発明に係る5OFCは前記実施例に限定するも
のではなく、その要旨の範囲内で種々に変形することが
できる。
のではなく、その要旨の範囲内で種々に変形することが
できる。
燃料極2及び空気極3は、円形形状が最も高い発電有効
密度となるが、矩形形状等任意の形状であってもよい。
密度となるが、矩形形状等任意の形状であってもよい。
慰里色勉朱
以上のように、本発明によれば、各構成部分をシート状
に形成できるため、円盤状単セルの薄板化が図れ、従来
の円筒型5OFCと比較して単位体積当りの有効電極面
積を大きくすることができ、発電有効密度が高い5OF
Cが得られる。
に形成できるため、円盤状単セルの薄板化が図れ、従来
の円筒型5OFCと比較して単位体積当りの有効電極面
積を大きくすることができ、発電有効密度が高い5OF
Cが得られる。
さらに、円盤状の材料を積層した円柱状構造をとるため
、熱応力が開放されやすく、高信頼性が得られる。
、熱応力が開放されやすく、高信頼性が得られる。
また、各円盤状単セル及びインタコネクタの縁部に孔を
設けて内部でマニホルドを形成すれば、5OFCのフン
バクト化が図れる。
設けて内部でマニホルドを形成すれば、5OFCのフン
バクト化が図れる。
第1図ないし第3図は本発明に係る5OFCの一実施例
を示すもので、第1図は両端にインタコネクタを備えた
円盤状単セルの分解斜視図、第2図(a)、 (b)は
それぞれ第1図のx−x’及びY−Y゛の垂直断面図、
第3図は5OFGの外観を示す斜視図である。第4図は
従来の5OFGの外観を示す斜視図である。 1・・・固体電解質、1a・・・燃料ガス用貫通孔、1
b・・・空気ガス用貫通孔、2・・・燃料極、3・・・
空気極、5・・・導電性ディストリビュータ、6b・・
・空気ガス用貫通孔、8・・・導電性ディストリビュー
タ、9a・・・燃料ガス用貫通孔、10・・・円盤状単
セル、12・・・インタコネクタ、12a・・・燃料ガ
ス用貫通孔、12b・・・空気ガス用貫通孔、14・・
・燃料ガス、15・・・空気ガス、16a。 16b・・・燃料ガス管、17g、17b・・・空気ガ
ス管、20・・・5OFC。 第3図 第4図 第 図 第2図(o) 第2図(b)
を示すもので、第1図は両端にインタコネクタを備えた
円盤状単セルの分解斜視図、第2図(a)、 (b)は
それぞれ第1図のx−x’及びY−Y゛の垂直断面図、
第3図は5OFGの外観を示す斜視図である。第4図は
従来の5OFGの外観を示す斜視図である。 1・・・固体電解質、1a・・・燃料ガス用貫通孔、1
b・・・空気ガス用貫通孔、2・・・燃料極、3・・・
空気極、5・・・導電性ディストリビュータ、6b・・
・空気ガス用貫通孔、8・・・導電性ディストリビュー
タ、9a・・・燃料ガス用貫通孔、10・・・円盤状単
セル、12・・・インタコネクタ、12a・・・燃料ガ
ス用貫通孔、12b・・・空気ガス用貫通孔、14・・
・燃料ガス、15・・・空気ガス、16a。 16b・・・燃料ガス管、17g、17b・・・空気ガ
ス管、20・・・5OFC。 第3図 第4図 第 図 第2図(o) 第2図(b)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、表裏面に燃料極と空気極とを設けた固体電解質と、
前記固体電解質の燃料極側及び空気極側に配設した導電
性ディストリビュータとを積み重ねた円盤状単セルが、
インタコネクタを介して円柱状積層体をなしていること
を特徴とする固体電解質型燃料電池。 2、前記各円盤状単セル及びインタコネクタが、縁部に
孔を有し、該孔がディストリビュータを介して単セルの
厚み方向のガス流路をなし、該ガス流路が、前記積層体
の内部マニホルドを構成していることを特徴とする請求
項1記載の固体電解質型燃料電池。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2149644A JPH0443566A (ja) | 1990-06-06 | 1990-06-06 | 固体電解質型燃料電池 |
DE91109175T DE69100182T2 (de) | 1990-06-06 | 1991-06-05 | Festoxidbrennstoffzelle. |
EP91109175A EP0460629B1 (en) | 1990-06-06 | 1991-06-05 | Solid oxide fuel cell |
US07/710,444 US5149601A (en) | 1990-06-06 | 1991-06-05 | Solid oxide fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2149644A JPH0443566A (ja) | 1990-06-06 | 1990-06-06 | 固体電解質型燃料電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0443566A true JPH0443566A (ja) | 1992-02-13 |
Family
ID=15479734
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2149644A Pending JPH0443566A (ja) | 1990-06-06 | 1990-06-06 | 固体電解質型燃料電池 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5149601A (ja) |
EP (1) | EP0460629B1 (ja) |
JP (1) | JPH0443566A (ja) |
DE (1) | DE69100182T2 (ja) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3295945B2 (ja) * | 1991-02-22 | 2002-06-24 | 株式会社村田製作所 | 固体電解質型燃料電池のディストリビュータとその製造方法 |
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