JP2006004672A

JP2006004672A - Solid oxide fuel cell and substrate used for this

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Publication number: JP2006004672A
Application number: JP2004177283A
Authority: JP
Inventors: Kuniaki Yoshikata; 邦聡芳片; Hirotoshi Sakamoto; 宏年坂元
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2004-06-15
Filing date: 2004-06-15
Publication date: 2006-01-05

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid oxide fuel cell in which electron conduction loss at current collection is reduced and power generation efficiency can be improved and a substrate used for this. <P>SOLUTION: The substrate for the solid oxide fuel cell comprises an electrolyte 1, a plurality of fuel electrodes 3 which are arranged on one face of the electrolyte 1, and a plurality of air electrodes arranged on one face of the electrolyte 1 with given intervals from the fuel electrodes 3. The fuel electrodes 3 and the air electrodes 5 are formed in nearly regular polygon or circular shape. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、固体電解質を用いた固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）及びこれに用いる基材に関する。
The present invention relates to a solid oxide fuel cell (SOFC) using a solid electrolyte and a base material used therefor.

従来より、固体酸化物形燃料電池のセルデザインとして、平板型、円筒型などが提案されている。
Conventionally, a flat plate type, a cylindrical type, and the like have been proposed as cell designs for solid oxide fuel cells.

平板型セルは、板状の電解質の表面及び裏面に燃料極及び空気極をそれぞれ配置したものであり、こうして形成されたセルはセパレーターを介して複数個積層された状態で使用される。セパレーターは各セルに供給される燃料ガスと酸化剤ガスとを完全に分離する役割を果たしており、各セルとセパレーターとの間にはガスシールが施されている（例えば、特許文献１）。しかしながら、この平板型セルでは、セルに対して圧力をかけてガスシールを施すため、セルが振動や熱サイクルなどに対して脆弱であるなどの欠点があり、実用化に大きな課題を有している。 A flat cell is one in which a fuel electrode and an air electrode are respectively arranged on the front and back surfaces of a plate-like electrolyte, and a plurality of cells formed in this way are used in a state where they are stacked via separators. The separator plays the role which completely isolate | separates the fuel gas and oxidant gas which are supplied to each cell, and the gas seal is given between each cell and the separator (for example, patent document 1). However, this flat cell has a drawback that the cell is vulnerable to vibration, thermal cycle, etc. because it applies pressure to the cell to provide a gas seal, and has a big problem in practical use. Yes.

一方、円筒型セルは、円筒形の電解質の外周面及び内周面に燃料極及び空気極をそれぞれ配置したものであり、円筒縦縞型、円筒横縞型などが提案されている（例えば、特許文献２）。ところが、円筒型セルは、ガスシール性に優れるという利点を有する一方、平板型セルに比べて構造が複雑であるため、製造プロセスが複雑になり、製造コストが高くなるという欠点がある。 On the other hand, a cylindrical cell has a fuel electrode and an air electrode arranged on the outer peripheral surface and inner peripheral surface of a cylindrical electrolyte, and a cylindrical vertical stripe type, a cylindrical horizontal stripe type, and the like have been proposed (for example, Patent Documents). 2). However, the cylindrical cell has an advantage of excellent gas sealing properties, but has a drawback that the manufacturing process is complicated and the manufacturing cost is high because the structure is more complicated than that of the flat plate cell.

さらに、次の問題もある。平板型セル及び円筒型セルのいずれも、性能を向上させるためには電解質を薄膜化することによる内部抵抗の低減が必要となるが、電解質が薄すぎると振動や熱サイクルなどに対して脆弱化してしまい、耐振性や耐久性が低下するという問題があった。 In addition, there are the following problems. In order to improve the performance of both flat and cylindrical cells, it is necessary to reduce the internal resistance by thinning the electrolyte. However, if the electrolyte is too thin, it becomes vulnerable to vibration and thermal cycles. As a result, there is a problem that vibration resistance and durability are lowered.

このため、上述した平板型、円筒型に代わる燃料電池として、燃料極及び空気極を固体電解質からなる基板の同一面上に配置し、燃料ガスおよび酸化剤ガスの混合ガスを供給することにより発電が可能な非隔膜式固体酸化物形燃料電池が提案されている（例えば、特許文献３）。この燃料電池によれば、燃料ガスと酸化剤ガスとを分離する必要がないため、セパレーター及びガスシールが不要となり、構造及び製造工程の大幅な簡略化を図ることができる。 For this reason, as a fuel cell that replaces the flat plate type and the cylindrical type described above, the fuel electrode and the air electrode are arranged on the same surface of the substrate made of a solid electrolyte, and power is generated by supplying a mixed gas of fuel gas and oxidant gas. A non-diaphragm solid oxide fuel cell that can be used has been proposed (for example, Patent Document 3). According to this fuel cell, since it is not necessary to separate the fuel gas and the oxidant gas, the separator and the gas seal are not required, and the structure and the manufacturing process can be greatly simplified.

また、このような非隔膜式固体酸化物形燃料電池では、酸素イオンの伝導が主に固体電解質の表層付近で起こると考えられるため、燃料極と空気極との距離を固体電解質の同一面上にて近づけることにより、電池性能が向上する。したがって、電解質の厚みを必要以上に薄膜化する必要がなく、電池性能を維持したまま電解質の脆弱制を改善することが可能となる。
特開平５−３０４５号公報（第１頁、第６図）特開平５−９４８３０号公報（第１頁、第１図）特開平８−２６４１９５号公報（第２−３頁、第１図） In such a non-membrane type solid oxide fuel cell, oxygen ion conduction is considered to occur mainly near the surface layer of the solid electrolyte, so the distance between the fuel electrode and the air electrode is set on the same surface of the solid electrolyte. The battery performance is improved by approaching with. Therefore, it is not necessary to make the thickness of the electrolyte thinner than necessary, and it is possible to improve the weakness of the electrolyte while maintaining the battery performance.
JP-A-5-3045 (first page, FIG. 6) Japanese Patent Laid-Open No. 5-94830 (first page, FIG. 1) JP-A-8-264195 (page 2-3, FIG. 1)

ところで、特許文献３に示されるように、櫛形に電極を形成し、電極の端部に集電部を形成して集電を行う場合、燃料極で発生した電子（ｅ⁻）は、燃料極内を移動し、その端部に形成された集電部で集電される。そして、その電子（ｅ⁻）は、外部電気回路を通った後、空気極内にて酸素と反応するため、端部に形成された集電部から空気極内を長さ方向に移動する。 By the way, as shown in Patent Document 3, when collecting electricity by forming an electrode in a comb shape and forming a current collector at the end of the electrode, electrons (e ⁻ ) generated at the fuel electrode It moves in and is collected by a current collector formed at its end. Then, after passing through the external electric circuit, the electrons (e ⁻ ) react with oxygen in the air electrode, so that the electrons (e ⁻ ) move in the air electrode in the length direction from the current collector formed at the end.

ところが、電子（ｅ⁻）が燃料極内或いは空気極内を移動する際には、電極の内部抵抗により、電子伝導損失が発生するという問題がある。より詳細に説明すると、一般的に、発電量を多くするには、電極面積を増やす必要があり、両電極を長くすることが好ましいと考えられるが、集電部からの距離が長くなると、電子伝導時の損失が大きくなり発電効率が低下するという問題がある。 However, when electrons (e ⁻ ) move in the fuel electrode or the air electrode, there is a problem that electron conduction loss occurs due to the internal resistance of the electrodes. To explain in more detail, generally, in order to increase the amount of power generation, it is necessary to increase the electrode area, and it is considered preferable to lengthen both electrodes, but if the distance from the current collector becomes longer, There is a problem that the loss during conduction increases and the power generation efficiency decreases.

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、集電時の電子伝導損失を低減し、発電効率を向上することができる固形酸化物形燃料電池及びこれに用いる基材を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides a solid oxide fuel cell capable of reducing an electron conduction loss during current collection and improving power generation efficiency, and a base material used therefor The purpose is to do.

本発明に係る固体酸化物形燃料電池用基材は、上記問題を解決するためになされたものであり、電解質と、当該電解質上に配置される複数の燃料極と、前記電解質上で前記燃料極と所定間隔をおいて配置される複数の空気極とを備え、前記燃料極及び空気極が略正多角形状または円形状に形成されている。 A base material for a solid oxide fuel cell according to the present invention is made to solve the above problems, and includes an electrolyte, a plurality of fuel electrodes arranged on the electrolyte, and the fuel on the electrolyte. The fuel electrode and the air electrode are formed in a substantially regular polygonal shape or a circular shape.

この構成によれば、燃料極及び空気極の形状が略正多角形状または円形状になっているため、次のような利点がある。例えば電極を帯状に形成した場合と比べると、同じ面積にした場合、本発明に係る電極の方が最大外形、つまり電極の外形の最も長い部分（円形の場合は直径）を小さくすることができる。そのため、本発明では、任意の集電位置と、そこから最も離れた電極端部との間の距離を短くすることが可能となる。これにより、電子伝導損失を低減することができるため、発電効率を向上することができる。また、従来例のような異形の電極に比べ、電解質上に多数の電極を配置することができるため、集積度を大きく向上することができる。なお、上記各電極の最大外径は、電子伝導損失を考慮すると、１〜１０ｍｍであることが好ましく、１〜５ｍｍであることがさらに好ましいものである。 According to this configuration, since the shape of the fuel electrode and the air electrode is substantially a regular polygonal shape or a circular shape, there are the following advantages. For example, the electrode according to the present invention can reduce the maximum outer shape, that is, the longest part of the outer shape of the electrode (in the case of a circle, the diameter) when the electrode has the same area as compared with the case where the electrode is formed in a band shape. . Therefore, in the present invention, it is possible to shorten the distance between any current collection position and the electrode end portion farthest from the current collection position. Thereby, since electronic conduction loss can be reduced, power generation efficiency can be improved. Moreover, since many electrodes can be arrange | positioned on electrolyte compared with the unusual shaped electrode like a prior art example, an integration degree can be improved significantly. In addition, the maximum outer diameter of each electrode is preferably 1 to 10 mm, more preferably 1 to 5 mm in consideration of electron conduction loss.

以上のように構成された基材を準備しておけば、複数の燃料極及び空気極をインターコネクタで適宜配線することにより、電極を直列または並列に接続したり、或いは直列及び並列を組み合わせた接続とすることができ、所望の電圧や電流を得ることができる。 If the base material configured as described above is prepared, the electrodes are connected in series or in parallel, or the series and parallel are combined by appropriately wiring a plurality of fuel electrodes and air electrodes with an interconnector. Connection can be made, and a desired voltage or current can be obtained.

このとき、インターコネクタの端部を各電極の中央部に接続すると、特に、空気極での電子の移動距離は電極の半径とほぼ同じになるので、電子伝導時の損失を最も小さくすることができる。また、燃料極及び空気極が交互に並ぶように配置することが好ましく、このようにすると、接続すべき電極体の選択が容易になるとともに、電極体を接続するインターコネクタを短くすることができる。ここで、電解質上に配置される燃料極及び空気極の数を同数にすると、すべての燃料極及び空気極を電極体として過不足なく使用することが可能となり、電池の出力を向上することができる。 At this time, if the end of the interconnector is connected to the center of each electrode, the electron travel distance at the air electrode is almost the same as the radius of the electrode, so the loss during electron conduction can be minimized. it can. Moreover, it is preferable to arrange the fuel electrode and the air electrode so that they are alternately arranged. In this way, it is easy to select the electrode body to be connected, and the interconnector connecting the electrode body can be shortened. . Here, if the number of fuel electrodes and air electrodes arranged on the electrolyte is the same, all fuel electrodes and air electrodes can be used as electrode bodies without excess and deficiency, and the output of the battery can be improved. it can.

また、本発明に係る他の固体酸化物形燃料電池用基材は、基板と、前記基板上に配置される複数の電解質と、前記電解質上に配置され、燃料極及び空気極からなる複数の電極体とを備え、前記燃料極及び空気極は略正多角形または円形であるように構成されている。 In addition, another solid oxide fuel cell base material according to the present invention includes a substrate, a plurality of electrolytes disposed on the substrate, and a plurality of fuel electrodes and air electrodes disposed on the electrolyte. The fuel electrode and the air electrode are configured to be substantially regular polygons or circles.

この構成によれば、上述した発電効率の向上に加え、電解質が基板上に配置されているため、電池全体の機械的強度を向上することができる。 According to this configuration, in addition to the improvement in power generation efficiency described above, the electrolyte is disposed on the substrate, so that the mechanical strength of the entire battery can be improved.

また、本発明に係る固体酸化物形燃料電池は、上記問題を解決するためになされたものであり、上記した固体酸化物形燃料電池用基材と、前記複数の燃料極及び空気極の中から任意に選択され、一対の燃料極及び空気極で構成される複数の電極体を、接続するインターコネクタとを備えている。同様に、上述した基板を備えた固体酸化物形燃料電池用基材を用い、複数の電極体をインターコネクタで接続することで、固体酸化物形燃料電池を構成することもできる。 In addition, a solid oxide fuel cell according to the present invention has been made to solve the above problems, and includes a solid oxide fuel cell substrate, a plurality of fuel electrodes, and air electrodes. And an interconnector for connecting a plurality of electrode bodies composed of a pair of fuel electrodes and air electrodes. Similarly, a solid oxide fuel cell can be configured by using a base material for a solid oxide fuel cell including the above-described substrate and connecting a plurality of electrode bodies with an interconnector.

本発明に係る固体酸化物形燃料電池及びこれに用いる基材によれば、集電時の電子伝導損失を低減し、発電効率を向上することができる。 According to the solid oxide fuel cell and the base material used therefor according to the present invention, it is possible to reduce electron conduction loss during current collection and improve power generation efficiency.

以下、本発明に係る固体酸化物形燃料電池の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本実施形態に係る燃料電池の平面図（ａ）及びその側面図（ｂ）である。 Hereinafter, an embodiment of a solid oxide fuel cell according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view (a) and a side view (b) of a fuel cell according to the present embodiment.

図１に示すように、この燃料電池は、板状に形成された電解質１と、この電解質１上に形成される複数の電極体Ｅとを備えている。各電極体Ｅは、所定間隔をおいて配置された燃料極３と空気極５とで構成され、これらは円形状に形成されている。また、燃料極３と空気極５とは交互に縦横に並び、矩形を形成するように配置されている。本実施形態では、縦方向に５個の燃料極３と５個の空気極５とが交互に並び、横方向に同じく５個の燃料極３と５個の空気極５とが交互に並んでいる。すなわち、５０個の燃料極３と５０個の空気極５との計１００個の電極が配置されている。 As shown in FIG. 1, the fuel cell includes an electrolyte 1 formed in a plate shape and a plurality of electrode bodies E formed on the electrolyte 1. Each electrode body E is composed of a fuel electrode 3 and an air electrode 5 arranged at a predetermined interval, and these are formed in a circular shape. The fuel electrode 3 and the air electrode 5 are alternately arranged vertically and horizontally so as to form a rectangle. In the present embodiment, the five fuel electrodes 3 and the five air electrodes 5 are alternately arranged in the vertical direction, and the five fuel electrodes 3 and the five air electrodes 5 are alternately arranged in the horizontal direction. Yes. That is, a total of 100 electrodes of 50 fuel electrodes 3 and 50 air electrodes 5 are arranged.

そして、隣接する電極体Ｅの燃料極３と空気極５とがインターコネクタ７によって接続され、すべての電極体Ｅが直列に接続されている。このとき、各インターコネクタ７の両端部は、燃料極３及び空気極５の中央部（中心）に接続されている。また、直列に接続された電極体Ｅの両端それぞれには、電流を取り出すための集電部９が形成されている。 And the fuel electrode 3 and the air electrode 5 of the adjacent electrode body E are connected by the interconnector 7, and all the electrode bodies E are connected in series. At this time, both end portions of each interconnector 7 are connected to the central portion (center) of the fuel electrode 3 and the air electrode 5. In addition, current collectors 9 for taking out current are formed at both ends of the electrode bodies E connected in series.

次に各電極の寸法について説明する。燃料極３の膜厚は、１〜３００μｍであることが好ましく、５〜１００μｍであることがさらに好ましい。これは、膜厚が小さすぎると三相界面長の低下により出力が低くなるからであり、膜厚が大きすぎると反応ガスの拡散不足による過電圧が増大しやすくなるため、膜厚が大きくなっても、それに応じた出力が得られないからである。つまり、コストパフォーマンスが低くなるからである。また、電極のオーム損も一因である。一方、空気極５の膜厚も、同様に、１〜３００μｍであることが好ましく、５〜１００μｍであることがさらに好ましい。その理由は、燃料極の場合と同様である。 Next, the dimensions of each electrode will be described. The film thickness of the fuel electrode 3 is preferably 1 to 300 μm, and more preferably 5 to 100 μm. This is because if the film thickness is too small, the output decreases due to a decrease in the three-phase interface length. If the film thickness is too large, the overvoltage due to insufficient diffusion of the reaction gas tends to increase. This is because the output corresponding to that cannot be obtained. That is, cost performance is lowered. Another factor is the ohmic loss of the electrodes. On the other hand, the film thickness of the air electrode 5 is similarly preferably 1 to 300 μm, and more preferably 5 to 100 μm. The reason is the same as in the case of the fuel electrode.

後述するように、燃料極３をＮｉ等の金属触媒及びセリア系酸化物を有する材料、空気極５をサマリウム（Ｓｍ）やコバルトを含んだ酸化物材料、そして電解質１をガドリニウムをドープしたセリア系酸化物（ＧＤＣ）からなる材料で形成した場合には、両電極３，５の膜厚は１０〜５０μｍとすることが好ましい。 As will be described later, the fuel electrode 3 is made of a material having a metal catalyst such as Ni and a ceria-based oxide, the air electrode 5 is made of an oxide material containing samarium (Sm) or cobalt, and the electrolyte 1 is ceria-doped with gadolinium. When formed from a material made of oxide (GDC), the thickness of both electrodes 3 and 5 is preferably 10 to 50 μm.

また、両電極３，５の直径（最大外径）は、１〜１０ｍｍであることが好ましく、１〜５ｍｍであることがさらに好ましい。また、隣接する各電極３，５間の距離は、３０〜１０００μｍであることが好ましく、１００〜５００μｍであることがさらに好ましい。 Moreover, it is preferable that the diameter (maximum outer diameter) of both the electrodes 3 and 5 is 1-10 mm, and it is further more preferable that it is 1-5 mm. The distance between adjacent electrodes 3 and 5 is preferably 30 to 1000 μm, and more preferably 100 to 500 μm.

次に、上記のように構成された燃料電池の材質について説明する。電解質１の材料としては、固体酸化物形燃料電池の電解質として公知のものを使用することができ、例えば、サマリウムやガドリニウム等をドープしたセリア系酸化物、ストロンチウムやマグネシウムをドープしたランタン・ガレード系酸化物、スカンジウムやイットリウムを含むジルコニア系酸化物などの酸素イオン伝導性セラミックス材料を用いることができる。電解質１は、基板として用いられるため、ある程度の強度が必要であることから、その厚みは、例えば２００〜１０００μｍであることが好ましい。 Next, the material of the fuel cell configured as described above will be described. As the material of the electrolyte 1, those known as electrolytes for solid oxide fuel cells can be used. For example, ceria oxide doped with samarium or gadolinium, lanthanum galade doped with strontium or magnesium, etc. Oxygen ion conductive ceramic materials such as oxides, zirconia-based oxides containing scandium and yttrium can be used. Since the electrolyte 1 is used as a substrate and needs a certain level of strength, the thickness is preferably, for example, 200 to 1000 μm.

燃料極３及び空気極５は、セラミックス粉末材料により形成することができる。このとき用いられる粉末の平均粒径は、好ましくは１０ｎｍ〜１００μｍであり、さらに好ましくは５０ｎｍ〜５０μｍであり、特に好ましくは１００ｎｍ〜１０μｍである。なお、平均粒径は、例えば、ＪＩＳＺ８９０１にしたがって計測することができる。 The fuel electrode 3 and the air electrode 5 can be formed of a ceramic powder material. The average particle size of the powder used at this time is preferably 10 nm to 100 μm, more preferably 50 nm to 50 μm, and particularly preferably 100 nm to 10 μm. In addition, an average particle diameter can be measured according to JISZ8901, for example.

燃料極３は、例えば、金属触媒と酸化物イオン導電体からなるセラミックス粉末材料との混合物を用いることができる。このとき用いられる金属触媒としては、ニッケル、鉄、コバルトや、貴金属（白金、ルテニウム、パラジウム等）等の還元性雰囲気中で安定で、水素酸化活性を有する材料を用いることができる。また、酸化物イオン導電体としては、蛍石型構造又はペロブスカイト型構造を有するものを好ましく用いることができる。蛍石型構造を有するものとしては、例えばサマリウムやガドリニウム等をドープしたセリア系酸化物、スカンジウムやイットリウムを含むジルコニア系酸化物などを挙げることができる。また、ペロブスカイト型構造を有するものとしてはストロンチウムやマグネシウムをドープしたランタン・ガレード系酸化物を挙げることができる。上記材料の中では、酸化物イオン導電体とニッケルとの混合物で、燃料極４を形成することが好ましい。なお、酸化物イオン導電体からなるセラミックス材料とニッケルとの混合形態は、物理的な混合形態であってもよいし、ニッケルへの粉末修飾などの形態であってもよい。また、上述したセラミックス材料は、１種類を単独で、或いは２種類以上を混合して使用することができる。また、燃料極４は、金属触媒を単体で用いて構成することもできる。 As the fuel electrode 3, for example, a mixture of a metal catalyst and a ceramic powder material made of an oxide ion conductor can be used. As the metal catalyst used at this time, a material that is stable in a reducing atmosphere, such as nickel, iron, cobalt, or a noble metal (platinum, ruthenium, palladium, etc.) and has hydrogen oxidation activity can be used. In addition, as the oxide ion conductor, one having a fluorite structure or a perovskite structure can be preferably used. Examples of those having a fluorite structure include ceria-based oxides doped with samarium, gadolinium, and the like, and zirconia-based oxides containing scandium and yttrium. In addition, examples of those having a perovskite structure include lanthanum galide oxides doped with strontium and magnesium. Among the above materials, the fuel electrode 4 is preferably formed of a mixture of an oxide ion conductor and nickel. The mixed form of the ceramic material made of the oxide ion conductor and nickel may be a physical mixed form or a form of powder modification to nickel. Moreover, the ceramic material mentioned above can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types. The fuel electrode 4 can also be configured using a metal catalyst alone.

空気極５を形成するセラミックス粉末材料としては、例えば、ペロブスカイト型構造等を有するＣｏ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ又はＭｎ等からなる金属酸化物を用いることができる。具体的には（Ｓｍ，Ｓｒ）ＣｏＯ_３，（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ_３，（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ_３，（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｏ）Ｏ_３，（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ）Ｏ_３などをの酸化物が挙げられ、好ましくは、（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ_３である。上述したセラミックス材料は、１種を単独で、或いは２種以上を混合して使用することができる。 As the ceramic powder material forming the air electrode 5, for example, a metal oxide made of Co, Fe, Ni, Cr, Mn or the like having a perovskite structure or the like can be used. Specifically, (Sm, Sr) CoO ₃ , (La, Sr) MnO ₃ , (La, Sr) CoO ₃ , (La, Sr) (Fe, Co) O ₃ , (La, Sr) (Fe, Co , Ni) O _{3 and the} like, and (La, Sr) MnO ₃ is preferable. The ceramic material mentioned above can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.

また、インターコネクタ７及び集電部９は、Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｃｕ，ＳＵＳ等の導電性金属、或いは金属系材料，又はＬａ（Ｃｒ，Ｍｇ）Ｏ_３，（Ｌａ，Ｃａ）ＣｒＯ_３，（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｒＯ_３などのランタン・クロマイト系等の導電性セラミックス材料によって形成することができ、これらのうちの１種を単独で使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。 In addition, the interconnector 7 and the current collector 9 are made of conductive metal such as Pt, Au, Ag, Ni, Cu, SUS, or a metal material, or La (Cr, Mg) O ₃ , (La, Ca) CrO. ₃ , (La, Sr) CrO ₃ and other conductive ceramic materials such as lanthanum and chromite. One of these may be used alone, or two or more may be mixed. May be used.

上記燃料極３、及び空気極５は、上述した材料を主成分として、さらにバインダー樹脂、有機溶媒などが適量加えられることにより形成される。より詳細には、上記主成分とバインダー樹脂との混合において、上記主成分が５０〜９５重量％となるように、バインダー樹脂等を加えることが好ましく、７０〜９０重量％とすることがさらに好ましい。また、インターコネクタ７及び集電部９も、上述した材料に上記添加物を加えることにより形成される。なお、集電部は導電性金属、或いは金属系材料からなるワイヤーやメッシュ状のもの等から形成されていてもよい。 The fuel electrode 3 and the air electrode 5 are formed by adding appropriate amounts of a binder resin, an organic solvent, and the like with the above-described material as a main component. More specifically, in mixing the main component and the binder resin, it is preferable to add a binder resin or the like so that the main component is 50 to 95% by weight, and more preferably 70 to 90% by weight. . Further, the interconnector 7 and the current collector 9 are also formed by adding the above additives to the above-described materials. The current collector may be formed of a conductive metal, a wire made of a metal-based material, a mesh-like material, or the like.

次に、上述した燃料電池の製造方法の一例を説明する。まず、上述した材料からなる板状の電解質１を準備する。続いて、上述した燃料極３、及び空気極５用の粉末材料を主成分として、これらそれぞれにバインダー樹脂、有機溶媒などを適量加えて混練し、燃料極ペースト、空気極ペーストをそれぞれ作成する。各ペーストの粘度は、次に説明するスクリーン印刷法に適合するように１０^３〜１０^６ｍＰａ・ｓ程度であることが好ましい。同様に、インターコネクタ用及び集電部用ペーストも、上述した粉末材料にバインダー樹脂等の添加物を加えて作成しておく。このペーストの粘度は上述した燃料極ペースト等と同じである。 Next, an example of a method for manufacturing the above-described fuel cell will be described. First, a plate-like electrolyte 1 made of the above-described material is prepared. Subsequently, the above-described powder materials for the fuel electrode 3 and the air electrode 5 are used as main components, and an appropriate amount of a binder resin, an organic solvent, and the like are added and kneaded to prepare a fuel electrode paste and an air electrode paste, respectively. The viscosity of each paste is preferably about 10 ³ to 10 ⁶ mPa · s so as to be compatible with the screen printing method described below. Similarly, pastes for interconnectors and current collectors are prepared by adding additives such as a binder resin to the above-described powder material. The viscosity of this paste is the same as that of the fuel electrode paste described above.

続いて、図１に示す電解質１上の位置に燃料極ペーストをスクリーン印刷法により円形状に塗布した後、所定の時間及び温度で乾燥・焼結し、複数の燃料極３を形成する。これに続いて、各燃料極３の間に、所定間隔をおいて円形状の空気極ペーストをスクリーン印刷法によって円形状に塗布し、所定時間及び温度で乾燥・焼結することにより、複数の空気極５を形成する。次に、隣接する電極体Ｅの燃料極３と空気極５との間を結ぶように、インターコネクタ用ペーストを線状に塗布し、所定時間乾燥することで、インターコネクタ７を形成し電極体Ｅを直列に接続する。そして、インターコネクタ７と同様にして電極体Ｅの両端それぞれにペーストを塗布し、集電部９を形成する。以上の工程により、５０個の電極体が直列に接続された固体酸化物形燃料電池が形成される。なお、バインダ−樹脂として感光性高分子を用いる場合には、ペーストの塗布後、乾燥・露光工程を経て、焼結する必要がある。 Subsequently, a fuel electrode paste is applied to the position on the electrolyte 1 shown in FIG. 1 in a circular shape by screen printing, and then dried and sintered at a predetermined time and temperature to form a plurality of fuel electrodes 3. Subsequently, a circular air electrode paste is applied in a circular shape by a screen printing method at a predetermined interval between the fuel electrodes 3, and dried and sintered at a predetermined time and temperature, so that a plurality of The air electrode 5 is formed. Next, the interconnector paste is applied in a linear form so as to connect the fuel electrode 3 and the air electrode 5 of the adjacent electrode body E, and dried for a predetermined time, thereby forming the interconnector 7 to form the electrode body. Connect E in series. Then, the paste is applied to both ends of the electrode body E in the same manner as the interconnector 7 to form the current collector 9. Through the above steps, a solid oxide fuel cell in which 50 electrode bodies are connected in series is formed. In addition, when using a photosensitive polymer as binder resin, it is necessary to sinter after the paste application | coating and through a drying and exposure process.

上記のように構成された燃料電池は、次のように発電が行われる。すなわち、電極体Ｅが配置された電解質１の一方面に、水素、又はメタン、エタンなどの炭化水素からなる燃料ガスと空気等の酸化剤ガスとの混合ガスを高温の状態（例えば、４００〜１０００℃）で供給する。これにより、各電極体Ｅにおける燃料極３と空気極５との間の電解質１で、酸素イオン伝導が起こり発電が行われる。 The fuel cell configured as described above generates power as follows. That is, on one surface of the electrolyte 1 on which the electrode body E is disposed, a mixed gas of hydrogen or a fuel gas composed of a hydrocarbon such as methane or ethane and an oxidant gas such as air is in a high temperature state (for example, 400 to 1000 ° C). Thereby, oxygen ion conduction occurs in the electrolyte 1 between the fuel electrode 3 and the air electrode 5 in each electrode body E, and power generation is performed.

以上のように、本実施形態によれば、燃料極３及び空気極５の形状が円形状となっているため、次のような利点がある。例えば電極を帯状や異形に形成した場合と比べると、面積を同じにした場合、本実施形態に係る電極３，５の方が最大外形、つまり電極の外形の最も長い部分（本実施形態の場合は直径）を小さくすることができる。そのため、集電位置、つまりインターコネクタ７の接続位置と、そこから最も離れた電極端部との間の距離を短くすることが可能となる。これにより、電子伝導損失を低減することができるため、発電効率を向上することができる。本実施形態では、インターコネクタ７の端部を電極３，５の中央に接続しているため、電子の移動距離は、最も長くても電極の半径となり、電子伝導損失を大きく低減することができる。さらに、従来例のような異形の電極に比べ、電解質１上に多数の電極３，５を配置することができるため、集積度を大きく向上することができる。 As described above, according to the present embodiment, since the fuel electrode 3 and the air electrode 5 are circular, there are the following advantages. For example, compared with the case where the electrodes are formed in a strip shape or an irregular shape, when the areas are the same, the electrodes 3 and 5 according to this embodiment have the maximum outer shape, that is, the longest portion of the electrode outer shape (in the case of this embodiment). Can be reduced in diameter). Therefore, the distance between the current collecting position, that is, the connection position of the interconnector 7 and the electrode end portion farthest from the current collecting position can be shortened. Thereby, since electronic conduction loss can be reduced, power generation efficiency can be improved. In this embodiment, since the end of the interconnector 7 is connected to the center of the electrodes 3 and 5, the electron moving distance is the radius of the electrode even at the longest, and the electron conduction loss can be greatly reduced. . Furthermore, since many electrodes 3 and 5 can be arrange | positioned on the electrolyte 1 compared with the unusual shaped electrode like a prior art example, an integration degree can be improved significantly.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、各電極３，５を円形状に形成しているが、これに限定されるものではなく、四角形等の略正多角形状に形成することもでき、このようにしても円形状の場合と同様の効果、つまり電子伝導損失を低減することができ、各電極を四角形にした場合には、隣接する電極同士の距離が一定になるため、発電効率が高くなるという利点がある。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this, A various change is possible unless it deviates from the meaning. For example, in the above-described embodiment, each of the electrodes 3 and 5 is formed in a circular shape. However, the present invention is not limited to this, and can be formed in a substantially regular polygonal shape such as a quadrangle. The same effect as in the case of a circular shape, that is, the electron conduction loss can be reduced, and when each electrode is square, the distance between adjacent electrodes is constant, so that the power generation efficiency is increased. is there.

また、上記実施形態では、電解質１上にインターコネクタ７を形成しているが、図２に示すようなインターコネクタを形成していない電解質１、燃料極３、空気極５からなる固体酸化物形燃料電池用基材を準備しておけば、インターコネクタの配置を変更するだけで、目的に応じた種々の配線が可能となる。例えば、図１に示すように、電極体Ｅを直列に接続する以外に、並列に接続したり、或いは直列と並列とを組み合わせたすることもできる。 Moreover, in the said embodiment, although the interconnector 7 is formed on the electrolyte 1, the solid oxide form which consists of the electrolyte 1, the fuel electrode 3, and the air electrode 5 which are not forming the interconnector as shown in FIG. If a fuel cell base material is prepared, it is possible to perform various wirings according to the purpose only by changing the arrangement of the interconnector. For example, as shown in FIG. 1, besides connecting the electrode bodies E in series, they can be connected in parallel, or a combination of series and parallel can be used.

また、上記説明では、集電部９を電解質１の左側に配置しているが、右側やその他の位置に集電部を配置することもできる。このようにするには、インターコネクタの配置位置を図１と変更すればよい。さらには、上記実施形態では、すべての燃料極３及び空気極５を接続しているが、必ずしもすべてを接続する必要はない。 Moreover, in the said description, although the current collection part 9 is arrange | positioned on the left side of the electrolyte 1, a current collection part can also be arrange | positioned on the right side and another position. In order to do this, the position of the interconnector may be changed from that shown in FIG. Furthermore, in the said embodiment, although all the fuel electrodes 3 and the air electrodes 5 are connected, it is not necessary to connect all.

また、燃料極３と空気極５とが隣接して交互に配置されているため、電極体Ｅ９の選択の仕方は一義的ではなく、任意に選択することができる。例えば、図１の燃料電池では、同図の左上の空気極５とその右隣の燃料極３とで一の電極体Ｅを形成してるが、図３に示すように、この燃料極３と、そのさらに右隣の空気極５とで電極体Ｅを形成することもできる。 Further, since the fuel electrode 3 and the air electrode 5 are alternately arranged adjacent to each other, the method of selecting the electrode body E9 is not unambiguous and can be arbitrarily selected. For example, in the fuel cell of FIG. 1, the electrode body E is formed by the upper left air electrode 5 and the right fuel electrode 3 of the same, but as shown in FIG. The electrode body E can be formed with the air electrode 5 on the right side.

また、燃料極と空気極の配置は、上記のように縦方向及び横方向のいずれにも交互に配置するほか、いずれか一方の方向に交互に配置することもできる。例えば、図４に示すように、電解質１上の縦方向（同図の上下方向）に燃料極３及び空気極５を複数個並べ、これら燃料極３及び空気極５の列を横方向に交互に並べてることもできる。このような配置にすると、電極を直列と並列とが混在するように接続することができる。すなわち、この例では、電解質１の両端部に燃料極３及び空気極５がそれぞれ配置されるようになっているので、これら両端の燃料極３及び空気極５の各列を、インターコネクタ７で接続する。そして、その間に複数の電極体Ｅを形成し、隣接する電極体Ｅ間の燃料極３と空気極５とをインターコネクタ７で接続する。こうすることで、直列と並列とが混在するように各電極を接続することができる。なお、この例では、発電効率を高めるため、各電極を正方形に形成している。 Moreover, the arrangement of the fuel electrode and the air electrode can be alternately arranged in either the vertical direction or the horizontal direction as described above, or can be arranged alternately in any one direction. For example, as shown in FIG. 4, a plurality of fuel electrodes 3 and air electrodes 5 are arranged in the vertical direction on the electrolyte 1 (vertical direction in the figure), and the rows of these fuel electrodes 3 and air electrodes 5 are alternately arranged in the horizontal direction. Can also be arranged. With such an arrangement, the electrodes can be connected so that they are mixed in series and parallel. That is, in this example, the fuel electrode 3 and the air electrode 5 are respectively disposed at both ends of the electrolyte 1, so that each row of the fuel electrode 3 and the air electrode 5 at both ends is connected by the interconnector 7. Connecting. A plurality of electrode bodies E are formed therebetween, and the fuel electrode 3 and the air electrode 5 between the adjacent electrode bodies E are connected by the interconnector 7. By carrying out like this, each electrode can be connected so that serial and parallel may be mixed. In this example, each electrode is formed in a square shape in order to increase power generation efficiency.

さらに、上記実施形態では、電解質１を基板として用いているが、次のように電解質１とは別の基板を準備し、その上に電解質１及び各電極３，５を配置することもできる。図５に示すように、この例では、矩形状の基板１１に、電解質１、燃料極３及び空気極５からなる単セルＣを複数配置し、これらをインターコネクタ１３で接続している。各単セルＣは、電解質１上に一対の燃料極３及び空気極５を所定間隔をおいて配置したものであり、隣接する単セルＣの電解質１は、所定間隔をおいて配置されている。なお、各電極３，５は、上記実施形態と同様の円形の他、多角形状に形成される。この構成によれば、電解質１が基板１１上に配置されているため、電池全体の機械的強度を向上することができる。また、図５の電池からインターコネクタを取り外したものを基材として準備しておけば、必要とされる電圧又は電流に応じて適宜インターコネクタを配置することで、所望の燃料電池を形成することができる。 Furthermore, in the said embodiment, although the electrolyte 1 is used as a board | substrate, the board | substrate different from the electrolyte 1 can be prepared as follows, and the electrolyte 1 and each electrode 3 and 5 can also be arrange | positioned on it. As shown in FIG. 5, in this example, a plurality of single cells C each including an electrolyte 1, a fuel electrode 3, and an air electrode 5 are arranged on a rectangular substrate 11, and these are connected by an interconnector 13. Each single cell C has a pair of fuel electrode 3 and air electrode 5 arranged on the electrolyte 1 at a predetermined interval, and the electrolytes 1 of adjacent single cells C are arranged at a predetermined interval. . In addition, each electrode 3 and 5 is formed in polygonal shape besides the same circle | round | yen as the said embodiment. According to this configuration, since the electrolyte 1 is disposed on the substrate 11, the mechanical strength of the entire battery can be improved. In addition, if a substrate obtained by removing the interconnector from the battery of FIG. 5 is prepared as a base material, a desired fuel cell can be formed by appropriately arranging the interconnector according to the required voltage or current. Can do.

また、上記実施形態では、各ペーストの塗布にスクリーン印刷法を用いているが、これに限定されるものではなく、ドクターブレード法、スプレーコート法、スピンコ−ト法、リソグラフィー法、電気泳動法、ロールコート法、ディスペンサーコート法、ＣＶＤ，ＥＶＤ，スパッタリング法、転写法等の印刷方法等、その他一般的な印刷法を用いることができる。また、印刷後の後工程として、静水圧プレス、油圧プレス、その他の一般的なプレス工程を用いることができる。 In the above embodiment, the screen printing method is used for applying each paste. However, the present invention is not limited to this. The doctor blade method, the spray coating method, the spin coating method, the lithography method, the electrophoresis method, Other general printing methods such as a roll coating method, a dispenser coating method, a printing method such as CVD, EVD, sputtering, and transfer can be used. Moreover, as a post-process after printing, a hydrostatic press, a hydraulic press, and other general press processes can be used.

実施例１として図６に示すような２個の単セルが基板上に配置された固体酸化物形燃料電池を作成する。電解質材料としてＧＤＣ（Ｃｅ_０．９Ｇｄ_０．１Ｏ_１．９）粉末（０．０５〜５μｍ、平均粒径０．５μｍ）を使用し、これにセルロース系ワニスを少量混合し、９５：５の重量比となる電解質ペーストを作製した。電解質ペーストの粘度は、溶剤にて希釈することでスクリーン印刷法に適した５×１０^５ｍＰａ・ｓ程度とした。 As Example 1, a solid oxide fuel cell in which two single cells as shown in FIG. GDC (Ce _0.9 Gd _0.1 O _1.9 ) powder (0.05-5 μm, average particle size 0.5 μm) is used as the electrolyte material, and a small amount of cellulosic varnish is mixed therewith, and 95: 5 An electrolyte paste having a weight ratio of 1 was prepared. The electrolyte paste had a viscosity of about 5 × 10 ⁵ mPa · s suitable for screen printing by diluting with a solvent.

また、燃料極材料としてＮｉＯ粉末（０．０１〜１０μｍ、平均粒径１μｍ)、ＳＤＣ（Ｃｅ_０．８Ｓｍ_０．２Ｏ_１．９）粉末（粒径０．０１〜１０μｍ、平均粒径０．１μｍ）を重量比で７：３となるように混合した後、セルロース系バインダー樹脂を添加して、上記混合物の割合が８０重量％となる燃料極ペーストを作製した。つまり、上記混合物と、バインダー樹脂との重量比が８０：２０となるようにした。燃料極ペーストの粘度は、溶剤にて希釈することでスクリーン印刷に適した５×１０^５ｍＰａ・ｓ程度とした。 Further, as a fuel electrode material, NiO powder (0.01 to 10 μm, average particle size 1 μm), SDC (Ce _0.8 Sm _0.2 O _1.9 ) powder (particle size 0.01 to 10 μm, average particle size 0) 0.1 μm) was mixed to a weight ratio of 7: 3, and then a cellulose-based binder resin was added to prepare a fuel electrode paste in which the ratio of the mixture was 80% by weight. That is, the weight ratio of the mixture to the binder resin was set to 80:20. The viscosity of the fuel electrode paste was about 5 × 10 ⁵ mPa · s suitable for screen printing by diluting with a solvent.

続いて、空気極材料としてＳＳＣ（Ｓｍ_０．５Ｓｒ_０．５ＣｏＯ_３）粉末（０．１〜１０μｍ、平均粒径３μｍ)を使用し、セルロース系バインダー樹脂を添加して、上記粉末の割合が８０％となるように空気極ペーストを作製した。つまり、ＳＳＣ粉末と、バインダー樹脂との重量比が８０：２０になるようにした。空気極ペーストの粘度は、燃料極と同様に、溶剤にて希釈しスクリーン印刷に適した５×１０^５ｍＰａ・ｓ程度とした。また、基板１には、厚みが１ｍｍのアルミナ系基板を使用した。 Subsequently, SSC (Sm _0.5 Sr _0.5 CoO ₃ ) powder (0.1 to 10 μm, average particle size 3 μm) was used as an air electrode material, a cellulose binder resin was added, and the ratio of the powder The air electrode paste was prepared so that the ratio was 80%. That is, the weight ratio of the SSC powder to the binder resin was set to 80:20. As with the fuel electrode, the viscosity of the air electrode paste was about 5 × 10 ⁵ mPa · s which was diluted with a solvent and suitable for screen printing. The substrate 1 was an alumina substrate having a thickness of 1 mm.

また、単セル間を接続するインターコネクタ用の材料としては、Ａｕ粉末（０．１〜５μm、平均粒径２．５μm)を使用し、これにセルロース系バインダー樹脂を混合してインターコネクタ用及び集電体用ペーストを作製した。インターコネクタ用ペーストの粘度はスクリーン印刷に適した５×１０^５mＰａ・ｓとした。 Moreover, as a material for the interconnector for connecting the single cells, Au powder (0.1 to 5 μm, average particle size 2.5 μm) is used, and a cellulose binder resin is mixed into this for interconnector and A current collector paste was prepared. The viscosity of the interconnector paste was 5 × 10 ⁵ mPa · s suitable for screen printing.

次に、基板１上に上述した電解質ペーストをスクリーン印刷法によって塗布し、複数の矩形状の電解質１を形成する。このとき、５×５ｍｍ角の大きさの２つの電解質１が、１ｍｍの隙間をあけて並ぶように、電解質ペーストをパターニングする。その後、１３０℃で１５分間乾燥した後、１５００℃で１０時間焼結し、焼結後の厚みが２００μｍとなる電解質１を形成した。次に、スクリーン印刷法によって、各電解質１上に燃料極ペーストを塗布した。このとき、直径５ｍｍ、塗布厚み５０μｍの円形の燃料極３が各電解質１上に形成されるように、燃料極ペーストを塗布した。そして、１３０℃で１５分間乾燥した後、１４５０℃で１時間焼結し、焼結後の厚みを３０μｍとした。続いて、上記各電解質１の同一面上に、空気極ペーストをスクリーン印刷法によって塗布した。このとき、直径５ｍｍ、塗布厚み５０μｍ、燃料極１との間隔５００μｍである円形の空気極５が各電解質１上に形成されるように空気極ペーストを塗布した。そして、燃料極３と同様に、１３０℃で１５分間乾燥した後、１２００℃で１時間焼結した。焼結後の厚みは３０μｍとした。 Next, the above-described electrolyte paste is applied on the substrate 1 by screen printing to form a plurality of rectangular electrolytes 1. At this time, the electrolyte paste is patterned so that two electrolytes 1 having a size of 5 × 5 mm square are arranged with a gap of 1 mm. Then, after drying at 130 degreeC for 15 minutes, it sintered at 1500 degreeC for 10 hours, and formed the electrolyte 1 whose thickness after sintering becomes 200 micrometers. Next, the fuel electrode paste was applied on each electrolyte 1 by screen printing. At this time, the fuel electrode paste was applied so that a circular fuel electrode 3 having a diameter of 5 mm and a coating thickness of 50 μm was formed on each electrolyte 1. And after drying for 15 minutes at 130 degreeC, it sintered at 1450 degreeC for 1 hour, and the thickness after sintering was 30 micrometers. Subsequently, an air electrode paste was applied on the same surface of each electrolyte 1 by a screen printing method. At this time, the air electrode paste was applied so that a circular air electrode 5 having a diameter of 5 mm, a coating thickness of 50 μm, and a distance of 500 μm from the fuel electrode 1 was formed on each electrolyte 1. And like the fuel electrode 3, after drying for 15 minutes at 130 degreeC, it sintered at 1200 degreeC for 1 hour. The thickness after sintering was 30 μm.

続いて、インターコネクタ用ペーストをスクリ−ン印刷法で塗布し（幅５００μｍ、厚み５０μｍ）、上記２個の単セルＣを図６に示すように直列に接続し、電池の両端の電極に集電部８を形成した。こうして、実施例に係る固体酸化物形燃料電池を製造した。また、単セルが１個の比較例も作成しておいた。 Subsequently, an interconnector paste was applied by a screen printing method (width 500 μm, thickness 50 μm), and the two single cells C were connected in series as shown in FIG. The electric part 8 was formed. Thus, the solid oxide fuel cell according to the example was manufactured. A comparative example with one single cell was also prepared.

こうして製造された実施例及び比較例に対して、次のような評価実験を行った。すなわち、メタンと酸素との混合ガスを８００℃で導入し、ＣＨ_４＋１／２Ｏ_２→２Ｈ_２＋ＣＯの反応を起こさせることで、燃料極３である酸化ニッケルを還元処理し、電流−電圧特性の評価を行った。なお、還元処理を行うには、上記混合ガスの代わりに水素ガスを導入してもよい。 The following evaluation experiments were performed on the examples and comparative examples thus manufactured. That is, by introducing a mixed gas of methane and oxygen at 800 ° C. and causing a reaction of CH ₄ + 1 / 2O ₂ → 2H ₂ + CO, nickel oxide as the fuel electrode 3 is reduced, and current-voltage characteristics Was evaluated. In order to perform the reduction process, hydrogen gas may be introduced instead of the mixed gas.

その結果、単セルの１個の比較例の起電力は６１０ｍＶであるのに対して、単電池セルを２個有する実施例の起電力は１２００ｍＶであった。したがって、実施例では、電解質を所定間隔をおいて配置していることから、内部短絡現象が低減され、比較例の約２倍の起電力が得られることが分かる。 As a result, the electromotive force of one comparative example of a single cell was 610 mV, whereas the electromotive force of an example having two single battery cells was 1200 mV. Therefore, in the example, since the electrolyte is arranged at a predetermined interval, it can be seen that the internal short-circuit phenomenon is reduced and an electromotive force approximately twice that of the comparative example is obtained.

本発明に係る固体酸化物形燃料電池の一実施形態の平面図（ａ）及びＡ−Ａ線断面図（ｂ）である。It is the top view (a) and AA sectional view (b) of one Embodiment of the solid oxide fuel cell which concerns on this invention. 本発明に係る固体酸化物形燃料電池用基材を示す平面図である。It is a top view which shows the base material for solid oxide fuel cells which concerns on this invention. 図１に示す固体酸化物形燃料電池の他の例を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing another example of the solid oxide fuel cell shown in FIG. 1. 本発明に係る固体酸化物形燃料電池の他の例を示す平面図である。It is a top view which shows the other example of the solid oxide fuel cell which concerns on this invention. 本発明に係る固体酸化物形燃料電池の他の例を示す平面図である。It is a top view which shows the other example of the solid oxide fuel cell which concerns on this invention. 実施例に係る固体酸化物形燃料電池の平面図である。1 is a plan view of a solid oxide fuel cell according to an example.

符号の説明Explanation of symbols

１電解質
３燃料極
５空気極
７インターコネクタ 1 Electrolyte 3 Fuel electrode 5 Air electrode 7 Interconnector

Claims

電解質と、
前記電解質の一方面に配置された複数の燃料極と
前記電解質の一方面で、前記燃料極と所定間隔をおいて配置された複数の空気極とを備え、
前記燃料極及び空気極は略正多角形状または円形状に形成されている、固体酸化物形燃料電池用基材。 Electrolyte,
A plurality of fuel electrodes disposed on one surface of the electrolyte, and a plurality of air electrodes disposed on the one surface of the electrolyte with a predetermined distance from the fuel electrode,
A solid oxide fuel cell substrate, wherein the fuel electrode and the air electrode are formed in a substantially regular polygonal shape or a circular shape.

前記燃料極及び空気極の最大外径が１〜１０ｍｍである、請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池用基材。 The base material for a solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein the maximum outer diameters of the fuel electrode and the air electrode are 1 to 10 mm.

前記燃料極及び空気極が交互に並ぶように配置されている、請求項１または２に記載の固体酸化物形燃料電池用基材。 3. The solid oxide fuel cell substrate according to claim 1, wherein the fuel electrode and the air electrode are alternately arranged.

前記燃料極及び空気極の数が同数である、請求項１から３のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池用基材。 The solid oxide fuel cell substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein the number of the fuel electrodes and the number of air electrodes is the same.

基板と、
前記基板上に配置される複数の電解質と、
前記電解質上に配置され、燃料極及び空気極からなる複数の電極体とを備え、
前記燃料極及び空気極は略正多角形または円形である、固体酸化物形燃料電池用基材。 A substrate,
A plurality of electrolytes disposed on the substrate;
A plurality of electrode bodies arranged on the electrolyte and comprising a fuel electrode and an air electrode;
A solid oxide fuel cell substrate, wherein the fuel electrode and the air electrode are substantially regular polygons or circles.

請求項１から４のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池用基材と、
前記複数の燃料極及び空気極の中から任意に選択され、一対の燃料極及び空気極で構成される複数の電極体を、接続するインターコネクタと
を備えている固体酸化物形燃料電池。 A base material for a solid oxide fuel cell according to any one of claims 1 to 4,
A solid oxide fuel cell comprising: an interconnector for connecting a plurality of electrode bodies arbitrarily selected from the plurality of fuel electrodes and air electrodes and configured by a pair of fuel electrodes and air electrodes.

請求項５に記載の固体酸化物形燃料電池用基材と、
前記複数の電極体を接続するインターコネクタと
を備えている固体酸化物形燃料電池。 A solid oxide fuel cell substrate according to claim 5;
A solid oxide fuel cell comprising an interconnector connecting the plurality of electrode bodies.

前記インターコネクタの端部は、前記燃料極及び空気極の中央部に接続されている、請求項６または７に記載の固体酸化物形燃料電池。 The solid oxide fuel cell according to claim 6 or 7, wherein an end portion of the interconnector is connected to a central portion of the fuel electrode and the air electrode.