JP2002367633A - Cell indirect connection method for solid oxide fuel cell - Google Patents
Cell indirect connection method for solid oxide fuel cellInfo
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- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は固体酸化物形燃料電
池におけるセル間接続方法であって、セル間を接続する
金属とセラミックスよりなるセルのインターコネクタと
を低抵抗で信頼性高く接続する方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for connecting cells in a solid oxide fuel cell, and a method for connecting a metal connecting cells and an interconnector of a cell made of ceramics with low resistance and high reliability. About.
【０００２】[0002]
【従来の技術】燃料電極と酸化剤電極がセラミックスの
電解質を介して配置され、燃料として最終的に水素を、
酸化剤として酸素や空気を供給することで、水の電気分
解の逆の反応を利用して発電する固体酸化物形燃料電池
では、燃料電池の実用上十分な発電量を得るためには、
上述の固体酸化物形燃料電池の単位構成要素（単セル）
を複数個、直列および並列に電気的に接続すること（ス
タック化）が必要となる。2. Description of the Related Art A fuel electrode and an oxidizer electrode are arranged via a ceramic electrolyte, and finally hydrogen is used as a fuel,
In a solid oxide fuel cell that generates power using the reverse reaction of water electrolysis by supplying oxygen or air as an oxidizing agent, in order to obtain a practically sufficient power generation amount for a fuel cell,
Unit components of the solid oxide fuel cell described above (single cell)
Need to be electrically connected in series and in parallel (stacking).
【０００３】燃料電池動作の際には、電池の負極側（燃
料電極側）では還元雰囲気に、正極側（酸化剤電極側）
では酸化雰囲気に晒され、かつ、十分な発電効率を得る
ためには、電解質のイオン伝導性を確保し容易に酸化還
元が起こる６００℃以上の高温に燃料電池本体を保つ必
要がある。したがって、固体酸化物形燃料電池における
セル間の接続では正極もしくは負極の一方をガス不透過
で、かつ電気伝導性のあるセラミックス材料（インター
コネクタ）で被覆し、このインターコネクタと、インタ
ーコネクタで被覆しなかった電極を高温酸化雰囲気下も
しくは高温還元雰囲気下において電気的に接続しなけれ
ばならない。During operation of a fuel cell, the negative electrode side (fuel electrode side) of the cell is placed in a reducing atmosphere, and the positive electrode side (oxidant electrode side).
Therefore, in order to expose the fuel cell to an oxidizing atmosphere and obtain sufficient power generation efficiency, it is necessary to maintain the fuel cell body at a high temperature of 600 ° C. or higher at which ionic conductivity of the electrolyte is ensured and oxidation and reduction easily occur. Therefore, in the connection between cells in a solid oxide fuel cell, one of the positive electrode and the negative electrode is covered with a gas-impermeable and electrically conductive ceramic material (interconnector), and the interconnector is covered with the interconnector. The electrode which has not been used must be electrically connected in a high-temperature oxidizing atmosphere or a high-temperature reducing atmosphere.
【０００４】従来のセル間接続では、例えば、図３に示
すごとく、還元雰囲気で接続を行う場合、インターコネ
クタ４であるペロブスカイト型導電性酸化物であるＬａ
（Ｍ）ＣｒＯ３（Ｍ：Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇ）と燃料極３で
あるＮｉＯ／ＹＳＺ（酸化ニッケル／イットリアスタビ
ライズドジルコニア）を、Ｐｔペーストなどの導電性接
着剤を介してＰｔ（白金）メッシュ６やＮｉメッシュ
（図示せず）等の耐環境性を有する金属を用いて接続を
行っている。なお、図３の１は空気極であり、２は電解
質を示す。In the conventional inter-cell connection, for example, as shown in FIG. 3, when connection is performed in a reducing atmosphere, the perovskite-type conductive oxide La, which is the interconnector 4, is used.
(M) CrO 3 (M: Sr, Ca, Mg) and NiO / YSZ (nickel oxide / yttria stabilized zirconia) as the fuel electrode 3 are Pt (platinum) mesh via a conductive adhesive such as Pt paste. 6 and a metal having environmental resistance such as Ni mesh (not shown). In FIG. 3, reference numeral 1 denotes an air electrode, and reference numeral 2 denotes an electrolyte.
【０００５】この場合、セラミックス材料と金属をＰｔ
ぺーストのみで接続することとなるため、接続の機械的
強度も十分ではなく、また接続の電気抵抗が大きくなる
などの欠点があり、固体酸化物型燃料電池の性能を左右
する問題となっている。この問題を回避するために、イ
ンターコネクタ上に金属（Ｎｉ等）をメッキするなどの
対策（例えば、特開昭６１−１７１０６４号公報）がと
られることもあるが、現在用いられている方法は湿式で
あり、セルの信頼性を損なうなどの問題が知られてお
り、簡便とは言い難い。In this case, the ceramic material and the metal are made of Pt.
Since the connection is made only by paste, the mechanical strength of the connection is not sufficient, and there are disadvantages such as an increase in the electrical resistance of the connection, which is a problem that affects the performance of the solid oxide fuel cell. I have. In order to avoid this problem, measures such as plating a metal (Ni or the like) on the interconnector may be taken (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-171664). It is of a wet type, and is known to have problems such as impairing the reliability of the cell, so it is hard to say that it is simple.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】したがって、固体酸化
物形燃料電池の高効率化および高信頼性化のためには、
内部電気抵抗を十分小さくでき、かつ簡便で信頼性のあ
る新たなセル間接続方法が必要となる。このためには、
高温還元雰囲気下に適用可能な、低電気抵抗で堅牢にセ
ラミックス−金属間を接続する方法が望まれている。Therefore, in order to improve the efficiency and reliability of a solid oxide fuel cell,
There is a need for a simple and reliable new inter-cell connection method that can sufficiently reduce the internal electric resistance. To do this,
There is a demand for a method of connecting between ceramics and metal robustly with low electric resistance, which is applicable under a high-temperature reducing atmosphere.
【０００７】本発明の目的は、固体酸化物形燃料電池に
おけるセル間接続方法であって、セル間を接続する金属
とセラミックスよりなるセルのインターコネクタとを低
抵抗で信頼性高く接続する方法を提供することにある。An object of the present invention is to provide a method for connecting cells in a solid oxide fuel cell, wherein the method for connecting a metal connecting cells and an interconnector of cells made of ceramics with low resistance and high reliability. To provide.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は特許請求の範囲に記載のような構成とする
ものである。すなわち、請求項１に記載のように、固体
酸化物電解質を挟む形で燃料電極と酸化剤電極が形成さ
れ、かつ酸化剤電極上に導電性セラミックスよりなるイ
ンターコネクタを有する固体酸化物形燃料電池セルを複
数個接続するセル間接続方法において、一方の燃料電池
セルのインターコネクタ上に真空蒸着により金属蒸着膜
を形成する工程と、上記金属蒸着膜と、他方の燃料電池
セルの燃料極を金属媒体を介して接続する工程を含む固
体酸化物形燃料電池におけるセル間接続方法とするもの
である。Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention is configured as described in the claims. That is, a solid oxide fuel cell in which a fuel electrode and an oxidant electrode are formed so as to sandwich a solid oxide electrolyte, and an interconnector made of conductive ceramic is formed on the oxidant electrode, as described in claim 1. In the inter-cell connection method for connecting a plurality of cells, a step of forming a metal vapor-deposited film by vacuum vapor deposition on the interconnector of one fuel cell, the metal vapor-deposited film and the fuel electrode of the other fuel cell An inter-cell connection method in a solid oxide fuel cell including a step of connecting via a medium.
【０００９】また、請求項２に記載のように、請求項１
において、上記導電性セラミックスよりなるインターコ
ネクタはペロブスカイト型電気伝導性酸化物よりなり、
上記インターコネクタ上に真空蒸着により形成する金属
蒸着膜はＮｉもしくはＴａの金属蒸着膜であり、上記金
属蒸着膜と他方の燃料電池セルの燃料極との間に介在さ
せる金属媒体は白金メッシュである固体酸化物形燃料電
池におけるセル間接続方法とするものである。Further, as described in claim 2, claim 1
In, the interconnector made of the conductive ceramic is made of a perovskite-type electrically conductive oxide,
The metal deposition film formed by vacuum deposition on the interconnector is a metal deposition film of Ni or Ta, and the metal medium interposed between the metal deposition film and the fuel electrode of the other fuel cell is a platinum mesh. This is an inter-cell connection method in a solid oxide fuel cell.
【００１０】また、請求項３に記載のように、固体酸化
物電解質を挟む形で燃料電極と酸化剤電極が形成され、
かつ酸化剤電極上に導電性セラミックスよりなるインタ
ーコネクタを有する固体酸化物形燃料電池セルを複数個
接続するセル間接続方法において、一方の燃料電池セル
のインターコネクタ上に、ＮｉＯ、Ｎｉ（ＮＯ３）２、
ＮｉＣｌ２、Ｎｉ（ＣＯＯＨ）２のうちから選択される
少なくとも１種のニッケル化合物を含むスラリーを塗布
し、空気中で乾燥した後、焼結する工程と、上記焼結工
程の後、還元してニッケル金属膜を上記インターコネク
タ上に形成する工程と、上記ニッケル金属膜と他方の燃
料電池セルの燃料極を金属媒体を介して接続する工程と
を含む固体酸化物形燃料電池におけるセル間接続方法と
するものである。According to a third aspect of the present invention, the fuel electrode and the oxidant electrode are formed so as to sandwich the solid oxide electrolyte.
In an inter-cell connection method for connecting a plurality of solid oxide fuel cells having an interconnect made of conductive ceramics on an oxidant electrode, NiO, Ni (NO 3 ) 2 ,
A step of applying a slurry containing at least one nickel compound selected from NiCl 2 and Ni (COOH) 2 , drying in air, and sintering; A method for connecting cells between solid oxide fuel cells, comprising the steps of forming a nickel metal film on the interconnector and connecting the nickel metal film and the fuel electrode of the other fuel cell via a metal medium It is assumed that.
【００１１】また、請求項４に記載のように、請求項３
において、上記ニッケル化合物を含むスラリーをインタ
ーコネクタ上に塗布した後、接続用の金属媒体である白
金メッシュをセル間に挟み込み、空気中で乾燥した後、
焼結する工程と、上記焼結の状態でセルを接続してスタ
ックを構成し、燃料電池としての運転状態となし、供給
燃料による還元雰囲気に晒すことにより金属ニッケル膜
を形成する工程とを含む固体酸化物形燃料電池における
セル間接続方法とするものである。Further, as described in claim 4, claim 3
In, after the slurry containing the nickel compound is applied on the interconnector, a platinum mesh which is a metal medium for connection is sandwiched between cells, and dried in air,
Sintering, and forming a stack by connecting the cells in the above-mentioned sintering state to form a stack, operating as a fuel cell, and forming a metal nickel film by exposing to a reducing atmosphere by a supplied fuel. This is an inter-cell connection method in a solid oxide fuel cell.
【００１２】また、請求項５に記載のように、請求項１
または請求項２に記載の固体酸化物形燃料電池における
セル間接続方法において、上記金属蒸着膜を形成する前
に、上記インターコネクタ上に酸化されにくい貴金属の
薄膜を形成する工程を含む固体酸化物形燃料電池におけ
るセル間接続方法とするものである。Further, as described in claim 5, claim 1 is
3. The method for connecting cells in a solid oxide fuel cell according to claim 2, further comprising a step of forming a thin film of a hardly oxidizable noble metal on the interconnect before forming the metal deposition film. 4. This is an inter-cell connection method in a solid fuel cell.
【００１３】また、請求項６に記載のように、請求項３
または請求項４に記載の固体酸化物形燃料電池における
セル間接続方法において、ニッケル化合物を含むスラリ
ーを塗布する前に、上記インターコネクタ上に酸化され
にくい貴金属の薄膜を形成する工程を含む固体酸化物形
燃料電池におけるセル間接続方法とするものである。[0013] Also, as described in claim 6, claim 3
5. The method for connecting cells in a solid oxide fuel cell according to claim 4, further comprising a step of forming a thin film of a noble metal which is hardly oxidized on the interconnect before applying a slurry containing a nickel compound. 6. This is an inter-cell connection method in a physical fuel cell.
【００１４】本発明は従来よりも低電気抵抗で、より堅
固で信頼性の高い接続方法を提供するものであって、セ
ラミックスと金属を直接に接続する代わりに、例えば真
空蒸着という簡便な方法で、Ｎｉ、Ｔａなどの金属を、
より接続信頼性の高い金属蒸着膜の形でセラミックス上
に形成し、その上に従来接続に用いられていた金属材料
を接続することで、セラミックス−金属間の接続を、金
属−金属間の接続に変更することにより、より堅固で信
頼性の高い接続方法を実現するものである。The present invention provides a more reliable and more reliable connection method with lower electric resistance than the conventional one. Instead of directly connecting ceramic and metal, for example, a simple method such as vacuum deposition is used. , Ni, Ta and other metals
A ceramic-metal connection is formed by forming a metal deposition film with higher connection reliability on ceramics and connecting the metal material used for conventional connection on it. To realize a more robust and highly reliable connection method.
【００１５】また、本発明はセラミックスと金属を直接
に接続する代わりに、セラミックス上に、ＮｉＯ、Ｎｉ
（ＮＯ３）２、ＮｉＣｌ２、Ｎｉ（ＣＯＯＨ）２等のス
ラリーを塗布し、焼結した後、還元雰囲気に晒すことで
金属のＮｉ層を形成し、その上で、従来接続に用いられ
ていた金属材料を接続することで、金属−金属による強
固な接続を実現し、より堅固で信頼性の高い接続方法を
提供するものである。Also, the present invention provides a method in which NiO, Ni
A slurry of (NO 3 ) 2 , NiCl 2 , Ni (COOH) 2, etc. is applied, sintered, and then exposed to a reducing atmosphere to form a metal Ni layer, on which a conventional connection is used. By connecting metal materials, a strong metal-metal connection is realized, and a more robust and reliable connection method is provided.
【００１６】また、本発明はインターコネクタ上にセル
間接続のための金属膜を配置する際に、この金属膜をイ
ンターコネクタ側からの酸化から守るための、酸化され
にくい金、白金などの貴金属の薄い膜を、インターコネ
クタとセル間の接続のための金属膜との間に形成して接
続用の金属膜を酸化から保護し、低抵抗で信頼性の高い
接続を実現するものである。Further, according to the present invention, when a metal film for inter-cell connection is arranged on the interconnector, the noble metal such as gold or platinum, which is hardly oxidized, protects this metal film from oxidation from the interconnector side. Is formed between the interconnector and the metal film for connection between the cells to protect the connection metal film from oxidation, thereby realizing a low-resistance and highly reliable connection.
【００１７】本発明のセル間接続の方法では、セラミッ
クス材料上に緻密に分布するように金属膜ないし金属層
を配置するため、機械的にも電気的にも良好な接続状態
を得ることができる。また、接続を還元雰囲気下にて行
うため、Ｎｉの酸化による劣化から免れることができ
る。Ｎｉは耐熱性が高いので高温での使用にも安定であ
る。しかも、金属蒸着やスラリー塗布は簡便であり、セ
ル作製上の工程に大きな負担をかけることもない。ただ
し、酸素イオンを奪われやすい酸化物上にＮｉ等の金属
を蒸着する場合、高温において、酸化物側の酸素イオン
をＮｉが奪い、Ｎｉ自身が酸化することがあるので、酸
化物上に薄い貴金属の蒸着膜を形成し、その上からＮｉ
を蒸着するなどして、Ｎｉの酸化物による酸化を防ぐこ
とが必要となる。In the inter-cell connection method of the present invention, since the metal film or the metal layer is arranged so as to be densely distributed on the ceramic material, a good mechanical and electrical connection can be obtained. . In addition, since the connection is performed in a reducing atmosphere, it is possible to avoid deterioration due to oxidation of Ni. Since Ni has high heat resistance, it is stable even when used at high temperatures. In addition, metal deposition and slurry application are simple and do not impose a large burden on the cell manufacturing process. However, in the case where a metal such as Ni is deposited on an oxide which is easily deprived of oxygen ions, Ni is deprived of oxygen ions on the oxide side at a high temperature, and Ni itself may be oxidized. A deposited film of noble metal is formed, and Ni
It is necessary to prevent oxidation by Ni oxide by vapor deposition or the like.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいてさ
らに詳細に説明する。図１は本発明の中空平板構造のＳ
ＯＦＣ（固体酸化物形燃料電池）を例とした、固体電解
質型燃料電池の接続状態を示す断面図であり、Ｌａ
１−ｘＳｒｘＭｎＯ３の空気極１上の一部に、Ｌａ
１−ｘＣａｘＣｒＯ３のインターコネクタ４、残りにＹ
ＳＺ電解質２が配置され、電解質２上の一部にＮｉ／Ｙ
ＳＺの燃料極３が配置され、固体電解質型燃料電池の単
セルを構成している。固体電解質型燃料電池の接続にお
いては、このインターコネクタ４と燃料極３を電気的に
接続することで実現される。本発明においては、図１に
示すように、接続に際して、電気伝導性セラミックスで
あるインターコネクタ４上に、例えば真空蒸着法によっ
てＮｉの金属蒸着膜５を新たに成膜して、この金属蒸着
膜５と燃料極３を白金メッシュ６などの貴金属を介して
接続するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a hollow flat plate S of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a connection state of a solid oxide fuel cell, using an OFC (solid oxide fuel cell) as an example,
La on a part of 1-x Sr x MnO 3 on air electrode 1
1-x Ca x CrO 3 interconnector 4, remaining Y
An SZ electrolyte 2 is disposed, and Ni / Y
The SZ fuel electrode 3 is arranged to constitute a single cell of a solid oxide fuel cell. The connection of the solid oxide fuel cell is realized by electrically connecting the interconnector 4 and the fuel electrode 3. In the present invention, as shown in FIG. 1, at the time of connection, a Ni metal deposition film 5 is newly formed on the interconnector 4 made of electrically conductive ceramics by, for example, a vacuum deposition method. 5 and the fuel electrode 3 are connected via a noble metal such as a platinum mesh 6.
【００１９】蒸着膜の成膜は、１３３×１０−５Ｐａ
（≒１×１０−５Torr）以下の真空中、常温下で行い、
セルを形成するセラミックス材料の劣化が生じないよう
に注意する。蒸着膜の厚みは、電気伝導性と物理的強度
が保たれる限り薄いことが望まれるが、２００Å〜１０
００Åほどが適当である。この際に、蒸着膜が厚すぎる
とインターコネクタに接する部分が酸化されて電気伝導
性を失い、薄すぎると、蒸着膜を配置する効果が得られ
ないので、蒸着膜の厚みは重要なパラメータとなる。上
述したＮｉの代わりに、Ｔａなど耐高温、耐還元雰囲気
性のある別の金属を用いることも可能である。このよう
な金属蒸着膜をセラミックスのインターコネクタ上に配
置することで、セラミックス−金属間で行っていた電気
的セル接続を、金属−金属間で行うことができるように
なり、接続による電気抵抗の劇的な低減および接続信頼
性の向上をはかることができる。The deposition of the deposited film is 133 × 10 −5 Pa
(≒ 1 × 10 −5 Torr) or less in a vacuum at room temperature,
Care is taken so that the ceramic material forming the cells does not deteriorate. The thickness of the deposited film is desirably thin as long as electrical conductivity and physical strength are maintained.
A value of about 00 is appropriate. At this time, if the deposited film is too thick, the portion in contact with the interconnector is oxidized and loses electrical conductivity, and if it is too thin, the effect of arranging the deposited film cannot be obtained, so the thickness of the deposited film is an important parameter. Become. Instead of Ni described above, it is also possible to use another metal such as Ta having high temperature resistance and resistance to reduction atmosphere. By arranging such a metal-deposited film on the ceramic interconnector, the electric cell connection between the ceramic and the metal can be performed between the metal and the metal, and the electric resistance due to the connection can be reduced. Dramatic reduction and improvement in connection reliability can be achieved.
【００２０】また、インターコネクタ上に真空蒸着膜を
配置する代わりに、セル接続工程において、十分に微粉
化したＮｉＯスラリーをインターコネクタ上に塗布した
後、接続用の白金メッシュをセル間に挟み込み、空気中
で乾燥させた後、空気中で約１２００℃で焼結する。焼
結直後はＮｉＯの膜がインターコネクタ上に形成され、
電気的接続は得られないが、これを燃料電池の動作環境
である、８００℃から１０００℃の水素１０％〜１００
％含有雰囲気中や、メタン１０％〜１００％含有雰囲気
中に晒すことで、酸化ニッケル膜は金属ニッケル膜とな
り、良好な電気的接続を実現することができる。したが
って、特別に還元雰囲気を用意する必要がなく、上記ス
ラリー塗布・焼結の状態でセルを接続してスタックを構
成し、燃料電池としての運転状態にすれば、供給燃料に
よる還元雰囲気で酸化ニッケル膜は還元されて金属ニッ
ケル膜が形成され、低抵抗接続を完了できるメリットが
ある。Instead of disposing a vacuum-deposited film on the interconnector, in a cell connecting step, a sufficiently pulverized NiO slurry is applied onto the interconnector, and a platinum mesh for connection is sandwiched between the cells. After drying in air, it is sintered at about 1200 ° C. in air. Immediately after sintering, a NiO film is formed on the interconnector,
Although an electrical connection cannot be obtained, this is changed to the operating environment of the fuel cell, that is, hydrogen 10% to 100 °
When exposed to an atmosphere containing 10% to 100% of methane or an atmosphere containing 10% to 100% of methane, the nickel oxide film becomes a metal nickel film, and good electrical connection can be realized. Therefore, there is no need to prepare a special reducing atmosphere. If the stack is formed by connecting the cells in the above-mentioned slurry application and sintering state, and the fuel cell is operated, the nickel oxide can be produced in the reducing atmosphere by the supplied fuel. The film is reduced to form a metal nickel film, and there is an advantage that the low resistance connection can be completed.
【００２１】また、上記ＮｉＯスラリーを塗布、乾燥、
焼結し還元して金属膜（層）にする方法は、ＮｉＯスラ
リーのみでなく、Ｎｉ（ＮＯ３）２、ＮｉＣｌ２、Ｎｉ
（ＣＯＯＨ）２等のスラリーを用いても、ＮｉＯスラリ
ーの場合と全く同様の結果が得られる。さらに、図２に
示すごとく、空気極基板１０上に、インターコネクタ１
１を設け、該インターコネクタ１１上に、例えば金蒸着
膜１２を形成し、その上に、接続用のニッケル蒸着膜１
３を形成し、その上に白金メッシュ１４を設ける構造と
すれば、インターコネクタ１１から拡散、移動してくる
酸化性物質を上記の金蒸着膜１２で効果的に遮断するこ
とができるので、ニッケル蒸着膜１３の酸化を防止する
ことができ、低抵抗の接続を実現することができる。Further, the above-mentioned NiO slurry is applied, dried,
The method of sintering and reducing to a metal film (layer) is not limited to NiO slurry, but also Ni (NO 3 ) 2 , NiCl 2 , Ni
Even when a slurry such as (COOH) 2 is used, the same result as in the case of the NiO slurry can be obtained. Further, as shown in FIG.
1, a gold vapor-deposited film 12 is formed on the interconnector 11, and a nickel vapor-deposited film 1 for connection is formed thereon.
3 and a platinum mesh 14 is provided thereon. Since the oxidizing substance diffused and moved from the interconnector 11 can be effectively blocked by the above-mentioned gold vapor-deposited film 12, nickel Oxidation of the deposited film 13 can be prevented, and connection with low resistance can be realized.
【００２２】したがって、上述した接続に用いる金属膜
を、蒸着やスラリー塗布で形成する前に、例えば金など
の貴金属よりなる酸化されにくい金属をセルのインター
コネクタ上に直接、真空蒸着法などで１００Å〜５００
Åほど蒸着しておくことで、インターコネクタ側の酸素
などによって、接続用の金属膜の酸化を防止することが
可能となる。こうした接続構造を用いることにより、さ
らに抵抗の小さい信頼性の高い固体酸化物形燃料電池に
おけるセル間接続構造体を得ることができる。Therefore, before the metal film used for the connection is formed by vapor deposition or slurry coating, a hardly oxidizable metal such as gold is directly deposited on the interconnector of the cell by a vacuum evaporation method or the like for 100 minutes. ~ 500
By performing the above-described vapor deposition, it is possible to prevent oxidation of the metal film for connection due to oxygen on the interconnector side. By using such a connection structure, an inter-cell connection structure in a solid oxide fuel cell having lower resistance and higher reliability can be obtained.
【００２３】[0023]
【発明の効果】本発明は、固体酸化物形燃料電池におけ
るセル間の接続にあたり、セルのインターコネクタを構
成するセラミックス材料上に、Ｎｉ、Ｔａ等の金属蒸着
膜または酸化ニッケル等のニッケル化合物を含むスラリ
ーを塗布、乾燥、焼結、還元して金属層を緻密に形成す
ることにより、従来の固体電解質型燃料電池で見られる
セル接続抵抗の増大を効果的に抑制することができ電気
伝導率が向上する。また、機械的強度も上昇し、セル間
接続の信頼性が一段と向上する。これらの効果により、
従来よりも高性能で高効率の固体電解質型燃料電池を実
現できる効果がある。According to the present invention, when connecting cells in a solid oxide fuel cell, a metal deposited film of Ni or Ta or a nickel compound such as nickel oxide is deposited on a ceramic material constituting an interconnector of the cells. By applying, drying, sintering and reducing the slurry containing the metal to form a dense metal layer, it is possible to effectively suppress the increase in cell connection resistance seen in a conventional solid oxide fuel cell, and to increase the electrical conductivity. Is improved. Also, the mechanical strength is increased, and the reliability of the connection between cells is further improved. With these effects,
There is an effect that a solid oxide fuel cell with higher performance and higher efficiency than before can be realized.
【図１】本発明の実施の形態で例示した固体酸化物形燃
料電池におけるセル間接続構造を示す模式図。FIG. 1 is a schematic diagram showing an inter-cell connection structure in a solid oxide fuel cell exemplified in an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施の形態で例示した固体酸化物形燃
料電池におけるセル間接続構造の他の例を示す模式図。FIG. 2 is a schematic diagram showing another example of the inter-cell connection structure in the solid oxide fuel cell exemplified in the embodiment of the present invention.
【図３】従来の固体電解質型燃料電池のセル間接続構造
を示す模式図。FIG. 3 is a schematic diagram showing a connection structure between cells of a conventional solid oxide fuel cell.
１…空気極 ２…電解質 ３…燃料極 ４…インターコネクタ ５…金属蒸着膜 ６…白金メッシュ １０…空気極基板 １１…インターコネクタ １２…金蒸着膜 １３…ニッケル蒸着膜 １４…白金メッシュ（またはニッケルメッシュ） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Air electrode 2 ... Electrolyte 3 ... Fuel electrode 4 ... Interconnector 5 ... Metal vapor deposition film 6 ... Platinum mesh 10 ... Air electrode substrate 11 ... Interconnector 12 ... Gold vapor deposition film 13 ... Nickel vapor deposition film 14 ... Platinum mesh (or nickel) mesh)
フロントページの続き (72)発明者 渡部 仁貴 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 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 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 BB00 BB01 BB03 BB04 BB10 CV02 CV06 CX02 CX04 EE02 Continued on the front page (72) Inventor Niki Watanabe 2-3-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Akira Yamashita 2-3-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Within Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Kazuhiko Shindo 2-3-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Yoshitaka Tabata 2-3-3 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo No. 1 Nippon Telegraph and Telephone Corporation F-term (reference) 5H026 AA06 BB00 BB01 BB03 BB04 BB10 CV02 CV06 CX02 CX04 EE02
Claims (6)
化剤電極が形成され、かつ酸化剤電極上に導電性セラミ
ックスよりなるインターコネクタを有する固体酸化物形
燃料電池セルを複数個接続するセル間接続方法におい
て、 一方の燃料電池セルのインターコネクタ上に真空蒸着に
より金属蒸着膜を形成する工程と、 上記金属蒸着膜と、他方の燃料電池セルの燃料極を金属
媒体を介して接続する工程を含むことを特徴とする固体
酸化物形燃料電池におけるセル間接続方法。1. A plurality of solid oxide fuel cells having a fuel electrode and an oxidant electrode sandwiching a solid oxide electrolyte and having an interconnector made of conductive ceramics on the oxidant electrode. In the inter-cell connection method, a step of forming a metal vapor-deposited film on the interconnector of one fuel cell by vacuum vapor deposition, and connecting the metal vapor-deposited film and the fuel electrode of the other fuel cell via a metal medium A method for inter-cell connection in a solid oxide fuel cell, comprising the steps of:
スよりなるインターコネクタはペロブスカイト型電気伝
導性酸化物よりなり、上記インターコネクタ上に真空蒸
着により形成する金属蒸着膜はＮｉもしくはＴａの金属
蒸着膜であり、上記金属蒸着膜と他方の燃料電池セルの
燃料極との間に介在させる金属媒体は白金メッシュであ
ることを特徴とする固体酸化物形燃料電池におけるセル
間接続方法。2. The interconnector according to claim 1, wherein said interconnect made of conductive ceramics is made of a perovskite-type electrically conductive oxide, and said metal deposited film formed by vacuum deposition on said interconnect is a metal deposited film of Ni or Ta. Wherein the metal medium interposed between the metal-deposited film and the fuel electrode of the other fuel cell is a platinum mesh, the method for connecting cells between solid oxide fuel cells.
化剤電極が形成され、かつ酸化剤電極上に導電性セラミ
ックスよりなるインターコネクタを有する固体酸化物形
燃料電池セルを複数個接続するセル間接続方法におい
て、 一方の燃料電池セルのインターコネクタ上に、ＮｉＯ、
Ｎｉ（ＮＯ３）２、ＮｉＣｌ２、Ｎｉ（ＣＯＯＨ）２の
うちから選択される少なくとも１種のニッケル化合物を
含むスラリーを塗布し、空気中で乾燥した後、焼結する
工程と、 上記焼結工程の後、還元してニッケル金属膜を上記イン
ターコネクタ上に形成する工程と、 上記ニッケル金属膜と他方の燃料電池セルの燃料極を金
属媒体を介して接続する工程とを含むことを特徴とする
固体酸化物形燃料電池におけるセル間接続方法。3. A plurality of solid oxide fuel cells having a fuel electrode and an oxidant electrode sandwiching the solid oxide electrolyte and having an interconnector made of conductive ceramics on the oxidant electrode. In the inter-cell connection method, NiO,
A step of applying a slurry containing at least one nickel compound selected from Ni (NO 3 ) 2 , NiCl 2 and Ni (COOH) 2 , drying in air, and sintering; After the step, a step of reducing to form a nickel metal film on the interconnector; and a step of connecting the nickel metal film and the fuel electrode of the other fuel cell via a metal medium. Connection method in a solid oxide fuel cell.
含むスラリーをインターコネクタ上に塗布した後、接続
用の金属媒体である白金メッシュをセル間に挟み込み、
空気中で乾燥した後、焼結する工程と、 上記焼結の状態でセルを接続してスタックを構成し、燃
料電池としての運転状態となし、供給燃料による還元雰
囲気に晒すことにより金属ニッケル膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする固体酸化物形燃料電池における
セル間接続方法。4. The method according to claim 3, wherein the slurry containing the nickel compound is applied on the interconnector, and a platinum mesh as a metal medium for connection is sandwiched between the cells.
After drying in the air, sintering, connecting the cells in the above sintering state to form a stack, not operating as a fuel cell, and exposing to a reducing atmosphere by the supplied fuel, the metal nickel film Forming a solid oxide fuel cell.
物形燃料電池におけるセル間接続方法において、上記金
属蒸着膜を形成する前に、上記インターコネクタ上に酸
化されにくい貴金属の薄膜を形成する工程を含むことを
特徴とする固体酸化物形燃料電池におけるセル間接続方
法。5. A method for connecting cells in a solid oxide fuel cell according to claim 1 or 2, wherein a thin film of a noble metal which is hardly oxidized is formed on the interconnect before forming the metal deposition film. A method for inter-cell connection in a solid oxide fuel cell, comprising the step of forming.
物形燃料電池におけるセル間接続方法において、ニッケ
ル化合物を含むスラリーを塗布する前に、上記インター
コネクタ上に酸化されにくい貴金属の薄膜を形成する工
程を含むことを特徴とする固体酸化物形燃料電池におけ
るセル間接続方法。6. The method for connecting cells in a solid oxide fuel cell according to claim 3 or 4, wherein a thin film of a noble metal that is not easily oxidized on the interconnector before applying a slurry containing a nickel compound. A method for connecting cells in a solid oxide fuel cell, comprising the step of forming
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-
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- 2001-06-12 JP JP2001176879A patent/JP2002367633A/en active Pending
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