JP2002184433A - Solid electrolyte fuel cell and its stacked structure - Google Patents
Solid electrolyte fuel cell and its stacked structureInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解質型燃料
電池セルとそのスタック構造に関するものであり、特に
セル接続を簡便にするためのセル構造に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid oxide fuel cell and a stack structure thereof, and more particularly to a cell structure for simplifying cell connection.
【０００２】[0002]
【従来の技術】燃料として最終的に水素、酸化剤として
酸素や空気を用い、水の電気分解と逆の反応で発電を可
能にするセラミックスを電解質とする固体電解質型燃料
電池セルでは、電池の負極側（燃料極側）では還元雰囲
気に、正極側（酸化剤側）では、酸化雰囲気にさらされ
る。2. Description of the Related Art In a solid oxide fuel cell using hydrogen as a fuel, oxygen or air as an oxidizing agent, and ceramics as an electrolyte capable of generating electricity through a reaction opposite to the electrolysis of water, a solid electrolyte fuel cell is used. The negative electrode side (fuel electrode side) is exposed to a reducing atmosphere, and the positive electrode side (oxidant side) is exposed to an oxidizing atmosphere.
【０００３】充分な発電を起こすためには、このような
固体電解質型燃料電池の単セルを複数個、直列もしくは
並列で接続したスタック化が必要になる。また、電解質
のイオン伝導性を確保するため、容易に酸化反応や還元
反応が起きる６００℃以上の高温で動作する必要があ
る。In order to generate sufficient power, it is necessary to stack a plurality of such solid oxide fuel cells in series or in parallel. In addition, in order to ensure the ionic conductivity of the electrolyte, it is necessary to operate at a high temperature of 600 ° C. or higher where an oxidation reaction or a reduction reaction easily occurs.
【０００４】セルを直列で接続する場合、例えば、一方
のセルの正極側に接しているインターコネクタと他方の
セルの負極の燃料極が接続されなければならない。イン
ターコネクタは、ガスを分離しているため、インターコ
ネクタと負極を接続する接続部品は還元のみの雰囲気に
さらされることになる。When cells are connected in series, for example, an interconnector in contact with the positive electrode of one cell and the fuel electrode of the negative electrode of the other cell must be connected. Since the interconnector separates the gas, the connecting parts connecting the interconnector and the negative electrode are exposed to an atmosphere of only reduction.
【０００５】一方、並列で接続する場合、例えば、セル
の正極側に接しているインターコネクタ同士が接続され
なければならない。そのため、同様に、インターコネク
タ同士を接続する接続部品は還元雰囲気にさらされるこ
とになる。インターコネクタが、負極に接している場合
には、接続部品は反対に酸化雰囲気にさらされる。On the other hand, when connecting in parallel, for example, interconnectors that are in contact with the positive electrode side of the cell must be connected. Therefore, the connecting parts for connecting the interconnectors are similarly exposed to the reducing atmosphere. When the interconnector is in contact with the negative electrode, the connecting part is exposed to an oxidizing atmosphere.
【０００６】セラミックスセルを電気的に接続する場
合、先に述べたように、セルは酸化雰囲気や還元雰囲気
にさらされているため、セルを接続する部品も酸化雰囲
気や還元雰囲気に耐性を持たなければならない。酸化雰
囲気ではＮｉなどの安価な金属は容易に酸化されて絶縁
物になり、接続損失が大きくなるため、白金等貴金属が
用いられてきた。When electrically connecting a ceramic cell, as described above, since the cell is exposed to an oxidizing atmosphere or a reducing atmosphere, the parts connecting the cell must also be resistant to the oxidizing atmosphere or the reducing atmosphere. Must. In an oxidizing atmosphere, inexpensive metals such as Ni are easily oxidized and become insulators, and connection loss increases. Therefore, noble metals such as platinum have been used.
【０００７】一方、還元雰囲気では耐性のある金属（例
えばＮｉ）とセラミックスを、物理的接触させることに
よって接続を行っている。或いはセルＣに金属メッキＰ
等を施して、Ｎｉフェルト等の接続部品Ｍによって接続
を行っている。即ち、金属表面とセラミックス表面を接
着することで接続を可能にしている（図１４参照）。な
お図１４において、Ｗは集団母線である。[0007] On the other hand, in a reducing atmosphere, a connection is made by bringing a metal (for example, Ni) which is resistant and a ceramic into physical contact. Or metal plating P on cell C
The connection is performed by a connection part M such as Ni felt. That is, connection is enabled by bonding the metal surface and the ceramic surface (see FIG. 14). In FIG. 14, W is a group bus.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金属表
面とセラミックス表面における、６００℃以上の高温で
の接着性保持は、通常の溶剤系接着剤では困難である。
何故ならば、高温であるため、溶剤が揮発するからであ
る。However, it is difficult to maintain the adhesiveness between the metal surface and the ceramic surface at a high temperature of 600 ° C. or higher with a normal solvent-based adhesive.
This is because the solvent evaporates due to the high temperature.
【０００９】さらに、溶剤とセル構成材料との化学反応
の抑圧も必要になる。加えて、溶剤系の場合、熱サイク
ルへの耐性が小さい。何故ならば、高温で溶融したもの
が再び固形化することによって、溶融前の体積を維持で
きず、セルに応力がかかるからである。Further, it is necessary to suppress the chemical reaction between the solvent and the cell constituting material. In addition, in the case of the solvent system, resistance to thermal cycling is low. This is because the material melted at a high temperature solidifies again, so that the volume before melting cannot be maintained and the cell is stressed.
【００１０】また、セラミックス系接着剤では、通常、
伝導率が低いため接続損失が大きくなり、スタックとし
ての発電効率を損なうことになる。また伝導性セラミッ
クスを用いる場合、応力がセルにかからないようにする
ため、熱膨張係数が電極材料またはインターコネクタに
近くなくてはならない。何故ならば、固体電解質型燃料
電池では、通常、電解質はイットリア安定化ジルコニア
などのセラミックスを使用するが、その熱膨張係数が１
０００℃近辺では１０-5／℃オーダーであるため、１０
００℃近い温度で動作する場合、その熱膨張係数差が１
０-6／℃であったとしても、０．１％の膨張の差が生
じ、応力が大きくなり、セルの信頼性を損なうからであ
る。[0010] In the case of ceramic adhesives,
Since the conductivity is low, the connection loss increases, which impairs the power generation efficiency of the stack. When using conductive ceramics, the coefficient of thermal expansion must be close to the electrode material or the interconnector in order to prevent stress from being applied to the cell. This is because, in a solid oxide fuel cell, the electrolyte is usually made of ceramics such as yttria-stabilized zirconia, but the coefficient of thermal expansion is one.
In the vicinity of 000 ° C., the order is 10 −5 / ° C.
When operating at a temperature close to 00 ° C., the difference in thermal expansion coefficient is 1
This is because even if it is 0 -6 / ° C, a 0.1% expansion difference occurs, the stress increases, and the reliability of the cell is impaired.
【００１１】接着剤を使用しない、単なる物理的接触で
は、１０００℃の高温化での接着力が充分では無く、且
つその接着力の一様性が容易に確保ができない。そのた
め、接着が弱い部分に、接触抵抗の増大が生じ、そのた
めジュール損が生じ、発電効率を損なう。更に、ジュー
ル損のため、狭い領域で不均一な温度分布が生じ、大き
な応力が発生するためセルの信頼性を損なうことがあ
る。[0011] In simple physical contact without using an adhesive, the adhesive force at a high temperature of 1000 ° C is not sufficient, and the uniformity of the adhesive force cannot be easily ensured. For this reason, the contact resistance is increased in the portion where the adhesion is weak, so that the Joule loss is generated and the power generation efficiency is deteriorated. Furthermore, due to Joule loss, a non-uniform temperature distribution occurs in a narrow region, and a large stress is generated, which may impair the reliability of the cell.
【００１２】そのため、金属メッキのような化学的接触
法が有効であるが、メッキ部とセラミックス、メッキ部
と金属部の２つの表面状態を前処理などで制御しなけれ
ばならないため、接続を効率的にできない。そのため、
通常、インターコネクタ側で金属メッキが施されている
が、結局メッキ表面と、多孔質のセラミックス電極を接
続しなくてはならないため、接着が問題となる。即ち、
前記の物理的接触の問題を解決しなくてはならない。For this reason, a chemical contact method such as metal plating is effective. However, since two surface states of the plated portion and the ceramics and the two surface conditions of the plated portion and the metal portion must be controlled by a pretreatment or the like, the connection efficiency is reduced. I can't do it. for that reason,
Usually, metal plating is performed on the interconnector side. However, since the plating surface and the porous ceramic electrode must be finally connected, adhesion becomes a problem. That is,
The aforementioned problem of physical contact must be solved.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を鑑み
てなされたものであり、セル間を容易にかつ確実に接続
することが可能な固体電解質型燃料電池セルおよび前記
接続手段を使用したスタック構造を提供することを目的
とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and uses a solid oxide fuel cell capable of easily and surely connecting cells, and the use of the connecting means. It is intended to provide a stack structure.
【００１４】上記課題を解決するため、本発明による固
体電解質型燃料電池セルは、空気極と燃料極と前記空気
極及び燃料極の両電極間に設けられた電解質とを備えた
固体電解質型燃料電池セルにおいて、前記セルを接続す
るためのインターコネクタを備えるとともに、導電性材
料よりなる接続部品が前記電極および／またはインター
コネクタに埋め込まれて、かつ前記接続部品の端部が前
記電極および／またはインターコネクタ外に露出してい
ることを特徴とする。To solve the above problems, a solid oxide fuel cell according to the present invention comprises a solid oxide fuel cell comprising an air electrode, a fuel electrode, and an electrolyte provided between the air electrode and the fuel electrode. In the battery cell, an interconnector for connecting the cell is provided, and a connecting part made of a conductive material is embedded in the electrode and / or the interconnector, and an end of the connecting part is connected to the electrode and / or It is characterized by being exposed outside the interconnector.
【００１５】また、本発明による固体電解質型燃料電池
セルのスタック構造は、前述の固体電解質型燃料電池セ
ルを複数個、直列接続配置する固体電解質型燃料電池セ
ルのスタック構造において、一方の固体電解質型燃料電
池セルの燃料極に埋め込まれた接続部品の端部と他方の
固体電解質型燃料電池セルのインターコネクタに埋め込
まれた接続部品の端部を導電性材料よりなる接続線によ
り結合したことを特徴とする。The stack structure of a solid oxide fuel cell according to the present invention is the same as the solid oxide fuel cell stack structure in which a plurality of the solid electrolyte fuel cells are connected in series and arranged as described above. That the end of the connecting part embedded in the fuel electrode of the solid fuel cell and the end of the connecting part embedded in the interconnector of the other solid oxide fuel cell are connected by a connection line made of a conductive material. Features.
【００１６】さらに、本発明による固体電解質型燃料電
池セルのスタック構造は、前述の固体電解質型燃料電池
セルを複数個、直列接続配置する固体電解質型燃料電池
セルのスタック構造において、一方の固体電解質型燃料
電池セルの空気極に埋め込まれた接続部品の端部と他方
の固体電解質型燃料電池セルのインターコネクタに埋め
込まれた接続部品の端部を導電性材料よりなる接続線に
より結合したことを特徴とする。Further, a stack structure of a solid oxide fuel cell according to the present invention is a stack structure of a solid oxide fuel cell in which a plurality of the solid oxide fuel cells described above are connected in series. That the end of the connecting part embedded in the air electrode of the solid fuel cell and the end of the connecting part embedded in the interconnector of the other solid oxide fuel cell are connected by a connection line made of a conductive material. Features.
【００１７】また、固体電解質型燃料電池セルを複数
個、並列接続配置する固体電解質型燃料電池セルのスタ
ック構造において、複数の固体電解質型燃料電池セルの
電極に埋め込まれた接続部品の端部同士およびインター
コネクタに埋め込まれた接続部品の端部同士を導電性材
料よりなる接続線により結合したことを特徴とする。In a solid oxide fuel cell stack structure in which a plurality of solid oxide fuel cells are connected in parallel, ends of connecting parts embedded in the electrodes of the solid oxide fuel cells are connected to each other. And ends of the connection parts embedded in the interconnector are connected by a connection line made of a conductive material.
【００１８】本発明によれば、導電性材料よりなる接続
部品を固体電解質型燃料電池セル内に取り込み、かつ端
部を露出させることによって、複数の固体電解質型燃料
電池セルの接続を簡便に、且つ確実にできる。加えて、
固体電解質型燃料電池セルのスタック化において、信頼
化向上と低コスト化に効果を発揮できるスタック構造を
提供できる。According to the present invention, by connecting a connecting part made of a conductive material into a solid oxide fuel cell and exposing an end portion, a plurality of solid oxide fuel cells can be easily connected. And it can be sure. in addition,
In the stacking of solid oxide fuel cells, it is possible to provide a stack structure that is effective in improving reliability and reducing costs.
【００１９】本発明をさらに詳しく説明すると、図１に
模式的に示すように、接続部品ＭはセルＣ中に埋設され
ており、前記接続部品Ｍの端部Ｍ１はセルＣより突出し
ている。このように突出した端部Ｍ１を導電性のある接
続線Ｌで接続することによって、容易に、かつ確実にセ
ルＣを接続でき、スタックを形成できる。The present invention will be described in further detail. As schematically shown in FIG. 1, a connection part M is embedded in a cell C, and an end M1 of the connection part M protrudes from the cell C. By connecting the protruding end portions M1 with the conductive connection lines L in this manner, the cells C can be easily and reliably connected, and a stack can be formed.
【００２０】上述のような構造のセルを用いれば、前記
接続部品Ｍを電極あるいはインターコネクタに埋め込ん
でアニール処理することによって、セルを構成するセラ
ミックスと接続部品を構成する導電性材料（金属）との
接着性は向上する。何故ならば、単なる物理的接触だけ
ではなくなるからである。When a cell having the above-described structure is used, the connecting part M is embedded in an electrode or an interconnector and annealed, so that the ceramic constituting the cell and the conductive material (metal) forming the connecting part can be removed. Is improved. Because it is not just physical contact.
【００２１】また、アニールする際の熱膨張係数の違い
は、低融点の接着剤を用いれば、金属とセラミックスの
熱膨張係数の違いを緩和でき、信頼性が向上する。一
方、溶融する場合の熱サイクル性に関しては、低融点接
着剤は動作温度近辺で蒸発してしまい、薄い金属層しか
存在していないため応力は小さくなると期待される。低
融点接着剤の場合、動作温度では完全に蒸発しているこ
とが期待でき、更に、活性度が高い沸点近辺ではセラミ
ックスの活性度が低いため、反応生成物が発生しにくい
と考えられるため、反応性の問題も少ないと期待でき
る。The difference in the coefficient of thermal expansion during annealing can be reduced by using an adhesive having a low melting point, so that the difference in the coefficient of thermal expansion between metal and ceramics can be reduced, thereby improving reliability. On the other hand, with respect to the thermal cycling property in the case of melting, the low melting point adhesive is expected to evaporate around the operating temperature, and the stress is expected to be small because only a thin metal layer is present. In the case of a low melting point adhesive, it can be expected that it is completely evaporated at the operating temperature, and furthermore, since the activity of the ceramic is low near the boiling point where the activity is high, it is considered that a reaction product is unlikely to be generated. It is expected that there will be few problems with reactivity.
【００２２】伝導性に関しては、接続部品は、一般に金
属であるため、高温では多少の抵抗増が考えられるが、
表面積を大きくとり、且つ、薄膜であるため、１０4Ｓ
／ｃｍ程度は期待できるので、例えば、面積１０ｃｍ2
で厚さ１ｃｍであるならば１０００Ｓ程度になるため、
過電圧に換算すれば問題ないことが明らかである。Regarding the conductivity, since the connecting parts are generally made of metal, a slight increase in resistance can be considered at high temperatures.
10 4 S because of large surface area and thin film
/ Cm can be expected, for example, an area of 10 cm 2
If the thickness is 1cm, it will be about 1000S,
It is clear that there is no problem if converted to overvoltage.
【００２３】接着の一様性に関しては、金属の厚さの一
様性及びアニール処理による、接着の一様性により確保
できると考えらる。そのために、接触抵抗によるジュー
ル損は殆ど発生しない。It is considered that the uniformity of adhesion can be ensured by the uniformity of metal thickness and the uniformity of adhesion by annealing. Therefore, Joule loss due to contact resistance hardly occurs.
【００２４】加えて、メッキ部のように表面処理を必要
としないため、工程の簡素化、及び低コスト化に効果が
発揮されると期待できる。In addition, since no surface treatment is required unlike the plating portion, it can be expected that the process is simplified and the cost is reduced.
【００２５】以上述べたように、接続部品埋め込み型の
セルを使用すると接着の種々の課題が解決できる。加え
て、このセルを用いれば、スタック化の際に電流導線と
の接続が容易になる。何故ならば、セル外に接続部品端
部を出してあるので、通常の金属導線同士の接続の方法
が使用できるからである。As described above, various problems of adhesion can be solved by using a cell having a connection component embedded therein. In addition, the use of this cell facilitates connection with a current conducting wire during stacking. This is because the end of the connecting part is exposed outside the cell, so that a normal method of connecting metal wires can be used.
【００２６】[0026]
【実施例１】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳
細に説明する。例として、中空平板型固体電解質燃料電
池セル（特開平６−１６３０６２）を取り上げる。Embodiment 1 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. As an example, a hollow flat plate type solid electrolyte fuel cell (JP-A-6-163062) will be described.
【００２７】図２は、空気極基板を持つ中空平板型セル
を表している図であって、１はセルを表し、２は燃料
極、３は電解質、４は空気極基板であって、スタックを
構成する単セルである。スタックを構成するためには複
数の単セルが必要である。例えば、直流電流をスタック
に流す場合、燃料極２で発生した電子を他セルのインタ
ーコネクタに接続することになる。FIG. 2 is a view showing a hollow plate type cell having an air electrode substrate, wherein 1 is a cell, 2 is a fuel electrode, 3 is an electrolyte, 4 is an air electrode substrate, Is a single cell. A plurality of single cells are required to form a stack. For example, when direct current is passed through the stack, electrons generated at the fuel electrode 2 are connected to the interconnector of another cell.
【００２８】図３は図２のセルを基板中空方向から見た
図であって、５はインターコネクタであって、他のセル
との接続及びガス分離に使用される。FIG. 3 is a view of the cell of FIG. 2 seen from the hollow direction of the substrate. Reference numeral 5 denotes an interconnector, which is used for connection with other cells and gas separation.
【００２９】図４は、燃料極基板を持つ中空平板型セル
を表している図であり、図５は図４のセル７を基板中空
方向から見た図である。FIG. 4 is a view showing a hollow plate type cell having an anode substrate, and FIG. 5 is a view of the cell 7 of FIG. 4 as viewed from the hollow direction of the substrate.
【００３０】上述のような空気極基板を持つセル１にお
いて、本発明においては、図６に示すように導電性材料
よりなる（たとえば金属製の）接続部品６が燃料極２中
に埋設され、かつ前記接続部品６の端部は燃料極２外側
に突出した構造になっている。この接続部品６はセル１
を相互に接続のために機能するものである。In the cell 1 having the above-described air electrode substrate, in the present invention, as shown in FIG. 6, a connection part 6 (for example, made of metal) made of a conductive material is embedded in the fuel electrode 2, In addition, the end of the connection component 6 has a structure protruding outside the fuel electrode 2. This connecting part 6 is a cell 1
Function for connection with each other.
【００３１】電解質３上に燃料極２を作製する際に、燃
料極２の必要膜厚の半分程度をまず作製し、その上に導
電性材料として、導電性アモルファス金属若しくは、金
属メッシュ若しくは金属粉体を低融点接着剤等で接着
し、最後に電極の必要膜厚を作製することによって、サ
ンドイッチ構造が出来上がり、接続部品６が燃料極２中
に埋設される。これをアニールすることによって、接着
性が向上した固体電解質セルが作製される。When the fuel electrode 2 is formed on the electrolyte 3, about half of the required thickness of the fuel electrode 2 is first formed, and a conductive amorphous metal, a metal mesh or a metal powder is formed thereon as a conductive material. By bonding the body with a low melting point adhesive or the like and finally forming the required film thickness of the electrode, a sandwich structure is completed, and the connection component 6 is embedded in the fuel electrode 2. By annealing this, a solid electrolyte cell with improved adhesion is produced.
【００３２】[0032]
【実施例２】図７は、本発明の一実施例を説明する図で
ある。この図より明らかなように、空気極基板４を持つ
セル１において、金属製の接続部品６はインターコネク
タ５に埋設されており、その端部はインターコネクタ５
より外側に露出した構造になっている。Embodiment 2 FIG. 7 is a view for explaining an embodiment of the present invention. As is clear from this figure, in the cell 1 having the air electrode substrate 4, the metal connecting part 6 is embedded in the interconnector 5, and the end of the interconnector 5 is connected to the interconnector 5.
The structure is more exposed to the outside.
【００３３】このような構造のセル１は、インターコネ
クタ５を作製する際に、インターコネクタの必要膜厚の
半分程度をまず作製し、その上に導電性材料として、導
電性アモルファス金属若しくは、金属メッシュ若しくは
金属粉体を低融点接着剤等で接着し、最後にインターコ
ネクタの必要膜厚を作製することによって、サンドイッ
チ構造が出来上がり、接続部品６がインターコネクタ５
中に埋設される。これをアニールすることによって、接
着性が向上した固体電解質セルが作製される。In the cell 1 having such a structure, when the interconnector 5 is manufactured, first, a half of the required film thickness of the interconnector is manufactured, and a conductive amorphous metal or a metal is formed thereon as a conductive material. By bonding a mesh or metal powder with a low melting point adhesive or the like and finally forming a required film thickness of the interconnector, a sandwich structure is completed, and the connecting parts 6 are connected to the interconnector 5.
Buried inside. By annealing this, a solid electrolyte cell with improved adhesion is produced.
【００３４】[0034]
【実施例３】図８は、本発明の一実施例を説明する図で
あって、燃料極基板２を持つセル７において、空気極４
中に、たとえば金属製の接続部品６を埋設し、その端部
を空気極４より突出せしめている。電解質３上に空気極
４を作製する際に、空気極４の必要膜厚の半分程度をま
ず作製し、その上に導電性材料として、導電性アモルフ
ァス金属若しくは、金属メッシュ若しくは金属粉体を低
融点接着剤等で接着し、最後に電極の必要膜厚を作製す
ることによって、サンドイッチ構造が出来上がり、接続
部品６が空気極４中に埋設される。これをアニールする
ことによって、接着性が向上した固体電解質セルが作製
される。[Embodiment 3] FIG. 8 is a view for explaining an embodiment of the present invention.
In the inside, for example, a metal connection part 6 is buried, and its end protrudes from the air electrode 4. When the air electrode 4 is formed on the electrolyte 3, about half of the required thickness of the air electrode 4 is first formed, and a conductive amorphous metal, a metal mesh or a metal powder is formed thereon as a conductive material. By bonding with a melting point adhesive or the like and finally forming the required film thickness of the electrode, a sandwich structure is completed, and the connection component 6 is embedded in the air electrode 4. By annealing this, a solid electrolyte cell with improved adhesion is produced.
【００３５】[0035]
【実施例４】図９は、本発明の一実施例を説明する図で
あって、燃料極基板２を持つセル７において、金属製の
接続部品６はインターコネクタ５に埋設されており、そ
の端部はインターコネクタ５より外側に露出した構造に
なっている。インターコネクタ５を作製する際に、イン
ターコネクタ５の必要膜厚の半分程度をまず作製し、そ
の上に導電性材料として、導電性アモルファス金属若し
くは、金属メッシュ若しくは金属粉体を低融点接着剤等
で接着し、最後にインターコネクタの必要膜厚を作製す
ることによって、サンドイッチ構造が出来上がり、接続
部品６がインターコネクタ５中に埋設される。これをア
ニールすることによって、接着性が向上した固体電解質
セルが作製される。[Embodiment 4] FIG. 9 is a view for explaining an embodiment of the present invention. In a cell 7 having an anode substrate 2, a metal connecting part 6 is embedded in an interconnector 5, and FIG. The end has a structure exposed outside the interconnector 5. When fabricating the interconnector 5, first, about half the required film thickness of the interconnector 5 is fabricated, and then a conductive amorphous metal, a metal mesh or a metal powder is formed thereon as a conductive material with a low melting point adhesive or the like. By finally forming the required thickness of the interconnector, a sandwich structure is completed, and the connection component 6 is embedded in the interconnector 5. By annealing this, a solid electrolyte cell with improved adhesion is produced.
【００３６】[0036]
【実施例５】図１０は、本発明の一実施例を説明する図
であって、空気極基板４を持つセル１を２個を直列に接
続したスタック構造を示している。８は単セルを実装す
るための支持板であって、９の発電装置を１０の燃料室
と１１の酸化剤室に分離している。また、発電装置９の
内部は、６００℃以上の高い温度である。金属製の接続
部品６が埋め込みがなされた空気極基板４を持ったセル
１は、支持板８に取り付けられている。燃料極２やイン
ターコネクタ５に埋め込まれた金属製の接続部品６は、
端部が燃料極２やインターコネクタ５外に露出している
ため、発電装置９外に取り出すための電流線１２やセル
１間を接続する導線１３に容易に接続できる。Embodiment 5 FIG. 10 is a view for explaining an embodiment of the present invention, and shows a stack structure in which two cells 1 each having an air electrode substrate 4 are connected in series. Reference numeral 8 denotes a support plate for mounting a single cell, which divides the power generator 9 into 10 fuel chambers and 11 oxidant chambers. The inside of the power generation device 9 is at a high temperature of 600 ° C. or higher. The cell 1 having the air electrode substrate 4 in which the metal connection parts 6 are embedded is mounted on a support plate 8. The metal connection component 6 embedded in the fuel electrode 2 and the interconnector 5
Since the end is exposed outside the fuel electrode 2 and the interconnector 5, it can be easily connected to the current line 12 to be taken out of the power generator 9 and the conducting wire 13 connecting the cells 1.
【００３７】[0037]
【実施例６】図１１は、本発明の一実施例を説明する図
であって、燃料極基板２を持つセル７を２個を直列に接
続したスタック構造を示している。空気極４やインター
コネクタ５に埋め込まれた金属製の接続部品６は、端部
が空気極４やインターコネクタ５外に露出しているた
め、発電装置９外に取り出すための電流線１２やセル７
間を接続する導線１３に容易に接続できる。Sixth Embodiment FIG. 11 is a view for explaining one embodiment of the present invention, and shows a stack structure in which two cells 7 each having an anode substrate 2 are connected in series. Since the metal connection component 6 embedded in the air electrode 4 and the interconnector 5 has an end exposed outside the air electrode 4 and the interconnector 5, the current wire 12 and the cell for taking out the power generator 9 are taken out. 7
It can be easily connected to the conducting wire 13 connecting between them.
【００３８】[0038]
【実施例７】図１２は、本発明の一実施例を説明する図
であって、空気極基板４を持つセル１を２個を直列に接
続したスタック構造を示している。１４は支持板８に埋
め込まれた接続線（接続部品）である。燃料極２やイン
ターコネクタ５に埋め込まれた金属製の接続部品６は、
端部が燃料極２やインターコネクタ５外に露出してお
り、前記接続線１４も支持板８より端部が露出している
ため、接続部品６を接続線（接続部品）１４に容易に接
続できる。Seventh Embodiment FIG. 12 is a view for explaining one embodiment of the present invention, and shows a stack structure in which two cells 1 each having an air electrode substrate 4 are connected in series. Reference numeral 14 denotes connection lines (connection parts) embedded in the support plate 8. The metal connection component 6 embedded in the fuel electrode 2 and the interconnector 5
Since the end is exposed outside the fuel electrode 2 and the interconnector 5, and the end of the connection line 14 is also exposed from the support plate 8, the connection part 6 is easily connected to the connection line (connection part) 14. it can.
【００３９】[0039]
【実施例８】図１３は、本発明の一実施例を説明する図
であって、燃料極基板２を持つセル７を２個を直列に接
続したスタック構造を示している。空気極４やインター
コネクタ５に埋め込まれた金属板接続部品６は、端部が
空気極４やインターコネクタ５外に露出しており、支持
板８に埋設された前記接続線（接続部品）１４も支持板
８より端部が露出しているため、接続部品６を接続線
（接続部品）１４に容易に接続できる。Embodiment 8 FIG. 13 is a view for explaining an embodiment of the present invention, and shows a stack structure in which two cells 7 each having an anode substrate 2 are connected in series. The metal plate connecting part 6 embedded in the air electrode 4 or the interconnector 5 has an end exposed outside the air electrode 4 or the interconnector 5, and the connection line (connecting part) 14 embedded in the support plate 8. Also, since the end is exposed from the support plate 8, the connection component 6 can be easily connected to the connection line (connection component) 14.
【００４０】以上の実施例では単セルを直列接続したス
タック構造について説明したが、単セルを並列接続する
スタック構造、すなわち空気極あるいは燃料極に埋め込
まれた接続部品６同士を接続し、かつインターコネクタ
に埋め込まれた接続部品６同士を接続した並列接続のス
タック構造でも同様の効果がある。In the above embodiment, the stack structure in which the single cells are connected in series has been described. However, the stack structure in which the single cells are connected in parallel, that is, the connecting parts 6 embedded in the air electrode or the fuel electrode are connected to each other, and The same effect can be obtained with a stack structure of parallel connection in which the connection components 6 embedded in the connector are connected to each other.
【００４１】[0041]
【発明の効果】以上述べたように、本発明は、導電性材
料よりなる接続部品を固体電解質型燃料電池セル内に取
り込み、かつ端部を露出させることによって、複数の固
体電解質型燃料電池セルの接続を簡便に、且つ確実にで
きる。加えて、固体電解質型燃料電池セルのスタック化
において、信頼化向上と低コスト化に効果を発揮できる
スタック構造を提供できる。As described above, according to the present invention, a plurality of solid oxide fuel cells can be obtained by incorporating a connecting part made of a conductive material into a solid oxide fuel cell and exposing the ends thereof. Can be easily and reliably connected. In addition, in the stacking of solid oxide fuel cells, it is possible to provide a stack structure capable of exhibiting effects of improving reliability and reducing costs.
【図１】本発明による固体電解質型燃料電池セルおよび
スタック構造を模式的に説明する説明図。FIG. 1 is an explanatory view schematically illustrating a solid oxide fuel cell unit and a stack structure according to the present invention.
【図２】空気極基板を持つ中空平板型セルの斜視図。FIG. 2 is a perspective view of a hollow flat plate type cell having an air electrode substrate.
【図３】図２のセルの正面図。FIG. 3 is a front view of the cell of FIG. 2;
【図４】燃料極基板を持つ中空平板型セルの斜視図。FIG. 4 is a perspective view of a hollow flat cell having an anode substrate.
【図５】図４のセルの正面図。FIG. 5 is a front view of the cell of FIG. 4;
【図６】本発明の一実施例を説明するための正面図及び
斜視図。FIG. 6 is a front view and a perspective view for explaining one embodiment of the present invention.
【図７】本発明の一実施例を説明するための正面図及び
斜視図。FIG. 7 is a front view and a perspective view for explaining one embodiment of the present invention.
【図８】本発明の一実施例を説明するための正面図及び
斜視図。FIG. 8 is a front view and a perspective view for explaining one embodiment of the present invention.
【図９】本発明の一実施例を説明するための正面図及び
斜視図。FIG. 9 is a front view and a perspective view for explaining one embodiment of the present invention.
【図１０】本発明の一実施例を説明するための断面図。FIG. 10 is a sectional view for explaining one embodiment of the present invention.
【図１１】本発明の一実施例を説明するための断面図。FIG. 11 is a sectional view for explaining one embodiment of the present invention.
【図１２】本発明の一実施例を説明するための断面図。FIG. 12 is a sectional view for explaining one embodiment of the present invention.
【図１３】本発明の一実施例を説明するための断面図。FIG. 13 is a sectional view for explaining one embodiment of the present invention.
【図１４】従来のセルの接続方法を説明する説明図。FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating a conventional cell connection method.
１ 空気極基板を持つセル ２ 燃料極 ３ 電解質 ４ 空気極基板 ５ インターコネクタ ６ 接続部品 ７ 燃料極基板をもつセル ８ 支持板 ９ 発電装置 １０ 燃料室 １１ 酸化剤室 １２ 電流線 １３ 接続線 １４ 支持板に埋設された接続部品 Ｃ セル Ｍ 接続部品 Ｐ メッキ Ｌ 接続線 REFERENCE SIGNS LIST 1 Cell having air electrode substrate 2 Fuel electrode 3 Electrolyte 4 Air electrode substrate 5 Interconnector 6 Connecting part 7 Cell having fuel electrode substrate 8 Support plate 9 Power generator 10 Fuel chamber 11 Oxidant chamber 12 Current line 13 Connection line 14 Support Connection parts embedded in the board C cell M Connection parts P plating L Connection lines
フロントページの続き (72)発明者 山下 明 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 新藤 一彦 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 杉田 敏 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 田畑 嘉隆 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 5H026 AA06 CV08 Continuation of the front page (72) Inventor Akira Yamashita 2-3-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Kazuhiko Shindo 2-3-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Date Within the Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Satoshi Sugita 2-3-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Japan Within the Telegraph and Telephone Corporation (72) Yoshitaka Tabata 2-3-1, Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo No. Nippon Telegraph and Telephone Corporation F-term (reference) 5H026 AA06 CV08
Claims (5)
の両電極間に設けられる電解質とを備えた固体電解質型
燃料電池セルにおいて、前記セルを接続するためのイン
ターコネクタを備えるとともに、導電性材料よりなる接
続部品が前記電極および／またはインターコネクタに埋
め込まれて、かつ前記接続部品の端部が前記電極および
／またはインターコネクタ外に露出していることを特徴
とする固体電解質型燃料電池セル。1. A solid oxide fuel cell comprising an air electrode, a fuel electrode, and an electrolyte provided between both electrodes of the air electrode and the fuel electrode, comprising: an interconnector for connecting the cells. A solid electrolyte fuel, wherein a connecting part made of a conductive material is embedded in the electrode and / or the interconnector, and an end of the connecting part is exposed outside the electrode and / or the interconnector. Battery cells.
ルを複数個、直列接続配置する固体電解質型燃料電池セ
ルのスタック構造において、一方の固体電解質型燃料電
池セルの燃料極に埋め込まれた接続部品の端部と他方の
固体電解質型燃料電池セルのインターコネクタに埋め込
まれた接続部品の端部を導電性材料よりなる接続線によ
り結合したことを特徴とする固体電解質型燃料電池セル
のスタック構造。2. A stacked structure of a plurality of solid oxide fuel cells according to claim 1, wherein the plurality of solid oxide fuel cells are connected in series and embedded in a fuel electrode of one solid oxide fuel cell. A stack of solid oxide fuel cells, wherein an end of the connection component and an end of the connection component embedded in the interconnector of the other solid oxide fuel cell are connected by a connection line made of a conductive material. Construction.
ルを複数個、直列接続配置する固体電解質型燃料電池セ
ルのスタック構造において、一方の固体電解質型燃料電
池セルの空気極に埋め込まれた接続部品の端部と他方の
固体電解質型燃料電池セルのインターコネクタに埋め込
まれた接続部品の端部を導電性材料よりなる接続線によ
り結合したことを特徴とする固体電解質型燃料電池セル
のスタック構造。3. A stack structure of a plurality of solid oxide fuel cells according to claim 1, wherein the plurality of solid oxide fuel cells are connected in series and embedded in an air electrode of one of the solid oxide fuel cells. A stack of solid oxide fuel cells, wherein an end of the connection component and an end of the connection component embedded in the interconnector of the other solid oxide fuel cell are connected by a connection line made of a conductive material. Construction.
ルを複数個、並列接続配置する固体電解質型燃料電池セ
ルのスタック構造において、複数の固体電解質型燃料電
池セルの電極に埋め込まれた接続部品の端部同士および
インターコネクタに埋め込まれた接続部品の端部同士を
導電性材料よりなる接続線により結合したことを特徴と
する固体電解質型燃料電池セルのスタック構造。4. A stacked structure of a plurality of solid oxide fuel cells according to claim 1, wherein the plurality of solid oxide fuel cells are connected in parallel, and the connection embedded in electrodes of the plurality of solid oxide fuel cells is provided. A stack structure of a solid oxide fuel cell, wherein the ends of the parts and the ends of the connection parts embedded in the interconnector are connected by a connection line made of a conductive material.
複数装着する支持板に、導電性材料よりなり、端部が前
記支持板より露出している接続部品が埋め込まれ、前記
支持板の接続部品と前記セルの接続部品を電気的に接続
したことを特徴とする請求項２から４記載のいずれかの
固体電解質型燃料電池セルのスタック構造。5. A connecting member made of a conductive material and having an end exposed from the supporting plate is embedded in a supporting plate on which a plurality of solid oxide fuel cells of claim 1 are mounted. The stack structure for a solid oxide fuel cell according to any one of claims 2 to 4, wherein the connecting part and the connecting part of the cell are electrically connected.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000379883A JP2002184433A (en) | 2000-12-14 | 2000-12-14 | Solid electrolyte fuel cell and its stacked structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000379883A JP2002184433A (en) | 2000-12-14 | 2000-12-14 | Solid electrolyte fuel cell and its stacked structure |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002184433A true JP2002184433A (en) | 2002-06-28 |
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ID=18848168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2000379883A Pending JP2002184433A (en) | 2000-12-14 | 2000-12-14 | Solid electrolyte fuel cell and its stacked structure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002184433A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008066022A (en) * | 2006-09-05 | 2008-03-21 | Toto Ltd | Solid oxide fuel cell |
-
2000
- 2000-12-14 JP JP2000379883A patent/JP2002184433A/en active Pending
Cited By (1)
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| JP2008066022A (en) * | 2006-09-05 | 2008-03-21 | Toto Ltd | Solid oxide fuel cell |
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