JP2007214084A - Fuel cell - Google Patents

Fuel cell Download PDF

Info

Publication number
JP2007214084A
JP2007214084A JP2006035309A JP2006035309A JP2007214084A JP 2007214084 A JP2007214084 A JP 2007214084A JP 2006035309 A JP2006035309 A JP 2006035309A JP 2006035309 A JP2006035309 A JP 2006035309A JP 2007214084 A JP2007214084 A JP 2007214084A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode material
fuel cell
channel
gas
particles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006035309A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takenori Kashiwabara
建記 柏原
Akira Toriyama
彰 鳥山
Hideyo Iida
英世 飯田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
THINK TANK PHOENIX KK
Kikusui Kagaku Kogyo KK
Namics Corp
Itochu Ceratech Corp
Original Assignee
THINK TANK PHOENIX KK
Kikusui Kagaku Kogyo KK
Namics Corp
Itochu Ceratech Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by THINK TANK PHOENIX KK, Kikusui Kagaku Kogyo KK, Namics Corp, Itochu Ceratech Corp filed Critical THINK TANK PHOENIX KK
Priority to JP2006035309A priority Critical patent/JP2007214084A/en
Publication of JP2007214084A publication Critical patent/JP2007214084A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Inert Electrodes (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell which has high efficiency and low fuel gas loss and in which no peeling off or no crack occurs at an electrode. <P>SOLUTION: The fuel cell is provided with a honey comb state supporting body 1 equipped with a channel 3, a channel 3A for a first gas which is composed in a part of the channel 3 by filling a first electrode material 11 while leaving the first gas passage, a channel 3B for a second gas which is composed in a part of the channel 3 by filling a second electrode material 11 while leaving the second gas passage, and a solid electrolyte material part 5 which is installed between the channel 3A for the first gas and the channel 3B for the second gas out of the supporting body 1. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は燃料電池に関し、さらに詳しくは、ハニカム形状の固体酸化物形燃料電池に関する。   The present invention relates to a fuel cell, and more particularly to a honeycomb-shaped solid oxide fuel cell.

固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）は、構成材料が固体であること、動作環境が高温であることに特徴がある。このＳＯＦＣとしては、円筒型、平板型が知られていた。しかしながら、円筒型ＳＯＦＣには単位面積あたりの出力密度が低いという問題があり、平板型ＳＯＦＣにはシール方法等に困難な問題があった。   A solid oxide fuel cell (SOFC) is characterized in that the constituent material is solid and the operating environment is high temperature. As this SOFC, a cylindrical type and a flat plate type were known. However, the cylindrical SOFC has a problem that the output density per unit area is low, and the flat plate SOFC has a difficult problem in the sealing method and the like.

そこで、近年、ハニカム形状のＳＯＦＣが提案されている（特許文献１参照）。従来のハニカム形状のＳＯＦＣでは、支持体に設けられたチャネル（ガス流路）の壁面に陽極と陰極とをそれぞれ塗膜として形成していた。
特開平１０−４０９３４号公報 Therefore, in recent years, a honeycomb-shaped SOFC has been proposed (see Patent Document 1). In a conventional honeycomb-shaped SOFC, an anode and a cathode are respectively formed as coatings on the wall surface of a channel (gas flow path) provided on a support.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-40934

しかしながら、従来のハニカム形状のＳＯＦＣには、様々な問題を有していた。すなわち、塗膜として形成される電極の厚みが薄いので、電極の内部抵抗が大きく、効率が低いという問題があった。また、一般に、ハニカム形状の支持体と電極とでは熱膨張係数が異なるので、温度が変化すると、支持体と電極の塗膜との間に応力が生じ、電極の塗膜の剥離や亀裂が生じるという問題があった。さらに、電極はチャネルの内壁にのみ形成されているので、チャネルの中心を通過する燃料ガス（水素）は反応に関与せず、燃料ガスのロスが大きいという問題があった。   However, the conventional honeycomb-shaped SOFC has various problems. That is, since the electrode formed as a coating film is thin, there is a problem that the internal resistance of the electrode is large and the efficiency is low. In general, since the thermal expansion coefficient differs between the honeycomb-shaped support and the electrode, if the temperature changes, stress occurs between the support and the electrode coating film, and the electrode coating film peels off or cracks. There was a problem. Furthermore, since the electrode is formed only on the inner wall of the channel, the fuel gas (hydrogen) passing through the center of the channel is not involved in the reaction, and there is a problem that the loss of the fuel gas is large.

本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、効率が高く、電極の剥離や亀裂が生じす、燃料ガスのロスが小さい燃料電池を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a fuel cell that has high efficiency, causes electrode peeling and cracking, and has low fuel gas loss.

（１）請求項１の発明は、
ハニカム状チャネルを備えた支持体と、前記チャネルの一部に、第１のガスの流路を残しつつ、第１の電極材料を充填して成る第１のガス用チャネルと、前記チャネルの一部に、第２のガスの流路を残しつつ、第２の電極材料を充填して成る第２のガス用チャネルと、前記支持体のうち、前記第１のガス用チャネルと前記第２のガス用チャネルとの間に設けられた、固体電解質材料部と、を備えることを特徴とする燃料電池を要旨とする。 (1) The invention of claim 1
A support provided with a honeycomb-shaped channel; a first gas channel filled with a first electrode material while leaving a flow path of the first gas in a part of the channel; and one of the channels A second gas channel filled with a second electrode material while leaving a flow path for the second gas in the portion, and among the support, the first gas channel and the second gas channel A gist is a fuel cell comprising a solid electrolyte material portion provided between the gas channels.

本発明の燃料電池において、例えば、第１の電極材料を空気極とし、第２の電極材料を燃料極として、第１のガス用チャネルに空気を流し、第２のガス用チャネルに水素を流すと、第１の電極材料と第２の電極材料との間に起電力が生じる。   In the fuel cell of the present invention, for example, using the first electrode material as an air electrode and the second electrode material as a fuel electrode, air is supplied to the first gas channel and hydrogen is supplied to the second gas channel. And an electromotive force is generated between the first electrode material and the second electrode material.

本発明の燃料電池は、チャネルの内部全体に充填した電極を備えているので、チャネルの内側に塗膜の電極を設ける場合よりも、電極内部抵抗が小さく、効率が高い。
また、本発明の燃料電池は、第１の電極材料や第２の電極材料をチャネル内に充填するだけでよく、チャネルの内壁と固着しなくてもよい。そのため、第１の電極材料や第２の電極材料と支持体との間に熱膨張係数の差があっても、チャネルの内壁に塗膜として形成された電極のように、電極材料が支持体から剥離したり、電極材が亀裂するトラブルが生じない。 Since the fuel cell of the present invention includes an electrode filled in the entire inside of the channel, the internal resistance of the electrode is smaller and the efficiency is higher than in the case where the electrode of the coating film is provided inside the channel.
The fuel cell of the present invention only needs to fill the channel with the first electrode material or the second electrode material, and does not have to be fixed to the inner wall of the channel. Therefore, even if there is a difference in thermal expansion coefficient between the first electrode material or the second electrode material and the support, the electrode material is supported on the support like an electrode formed as a coating on the inner wall of the channel. There is no problem of peeling from the electrode or cracking of the electrode material.

また、本発明の燃料電池は、第１のガス及び第２のガスが、チャネル内に充填された電極材料の隙間を縫って流れる構成を有するので、電極材料とガスとの接触効率が高く、反応に関与しないガスの割合を小さくすることができる。   The fuel cell of the present invention has a configuration in which the first gas and the second gas flow through the gap between the electrode materials filled in the channel, so that the contact efficiency between the electrode material and the gas is high, The proportion of gas that does not participate in the reaction can be reduced.

また、本発明の燃料電池は、電極の形成において、チャネル内に電極材料を充填するだけでよく、従来の燃料電池のように電極材の塗膜を形成する必要がないので、生産性が高い。   In addition, the fuel cell of the present invention has high productivity because it is only necessary to fill the channel with the electrode material in the formation of the electrode, and it is not necessary to form a coating film of the electrode material unlike the conventional fuel cell. .

なお、本発明の燃料電池は、単独で用いることもできるし、あるいは、図５に示すように、２以上の燃料電池２を積層し、直列に接続して、それら全体を積層型の燃料電池１５とすることもできる。この場合は、積層された個々の燃料電池２は、単セルとして機能する。   The fuel cell of the present invention can be used alone, or, as shown in FIG. 5, two or more fuel cells 2 are stacked and connected in series, and the whole is a stacked fuel cell. It can also be 15. In this case, the stacked individual fuel cells 2 function as single cells.

前記ハニカム状の支持体におけるチャネルの形状は特に限定されないが、空間の利用効率の観点から、各開口の横断面形状が２等辺三角形、正三角形、長方形、正方形、正六角形など、平面を隙間無く充填できる形状がよい。また、正三角形と正六角形などの相異なる形状の開口が隣接するような設計も可能である。   The shape of the channel in the honeycomb-shaped support is not particularly limited, but from the viewpoint of space utilization efficiency, the cross-sectional shape of each opening is an isosceles triangle, equilateral triangle, rectangle, square, regular hexagon, etc. The shape that can be filled is good. In addition, a design in which openings having different shapes such as a regular triangle and a regular hexagon are adjacent to each other is possible.

前記ハニカム状の支持体は、前記固体電解質材料部が固体電解質から成るものであればよいが、支持体の全体が固体電解質から成るものであってもよい。ハニカム状の支持体の材料としては、例えば、イットリア安定化ジルコニアや、スカンジア安定化ジルコニアや、イッテルビウムをドープしたジルコニアや、ガドリニウム、サマリウム、イットリウムをドープした酸化セリウム等、酸素イオンを透過する固体電解質が一般に適用できる。   The honeycomb-shaped support body may be one in which the solid electrolyte material portion is made of a solid electrolyte, but the whole support body may be made of a solid electrolyte. As the material for the honeycomb-shaped support, for example, yttria stabilized zirconia, scandia stabilized zirconia, zirconia doped with ytterbium, gadolinium, samarium, cerium oxide doped with yttrium, etc., a solid electrolyte that transmits oxygen ions Is generally applicable.

前記第１の電極材料としては、例えば、ランタンを含有するペロブスカイト型複合酸化物であることが好ましく、ランタンマンガナイト、又はランタンコバルタイトであることが一層好ましい。ランタンクロマイト及びランタンマンガナイトは、ストロンチウム、カルシウム、クロム（ランタンマンガナイトの場合）、コバルト、鉄、ニッケル、アルミニウム等をドープしたものであってもよい。また、パラジウム、白金、ルテニウム、白金−ジルコニア混合物、パラジウム−ジルコニア混合物、ルテニウム−ジルコニア混合物、白金−酸化セリウム混合物、パラジウム−酸化セリウム混合物、ルテニウム−酸化セリウム混合物であってもよい。   For example, the first electrode material is preferably a perovskite complex oxide containing lanthanum, and more preferably lanthanum manganite or lanthanum cobaltite. Lanthanum chromite and lanthanum manganite may be doped with strontium, calcium, chromium (in the case of lanthanum manganite), cobalt, iron, nickel, aluminum or the like. Moreover, palladium, platinum, ruthenium, platinum-zirconia mixture, palladium-zirconia mixture, ruthenium-zirconia mixture, platinum-cerium oxide mixture, palladium-cerium oxide mixture, ruthenium-cerium oxide mixture may be used.

前記第２の電極材料としては、例えば、ニッケル、パラジウム、白金、ニッケル−ジルコニア混合物、白金−ジルコニア混合物、パラジウム−ジルコニア混合物、ニッケル−酸化セリウム混合物、白金−酸化セリウム混合物、パラジウム−酸化セリウム混合物、ルテニウム、ルテニウム−ジルコニア混合物などが好ましい。
（２）請求項２の発明は、
前記チャネルの長手方向に沿って、単セルに区分される構造を有するとともに、前記単セルが直列に接続されるように、前記単セルにおける前記第１の電極材料と、隣接する単セルにおける前記第２の電極とを電気的に接続するインターコネクターと、隣接する前記単セル間において、前記第１の電極材料間の短絡、及び前記第２の電極材料間の短絡を防止する絶縁フィルターと、を備えることを特徴とする請求項１記載の燃料電池を要旨とする。 Examples of the second electrode material include nickel, palladium, platinum, nickel-zirconia mixture, platinum-zirconia mixture, palladium-zirconia mixture, nickel-cerium oxide mixture, platinum-cerium oxide mixture, palladium-cerium oxide mixture, Ruthenium, ruthenium-zirconia mixture and the like are preferable.
(2) The invention of claim 2
The first electrode material in the unit cell and the unit cell in the adjacent unit cell have a structure that is divided into unit cells along the longitudinal direction of the channel, and the unit cells are connected in series. An interconnector that electrically connects the second electrode; and an insulating filter that prevents a short circuit between the first electrode materials and a short circuit between the second electrode materials between the adjacent single cells; A gist of the fuel cell according to claim 1.

本発明の燃料電池は単セルを直列に接続した構成を有することにより高電圧を発生させることができる。
前記単セルに区分するとは、例えば、図５に示すように、絶縁フィルター７によって、それぞれが電池として機能する最小部分（図５における単セル２）に区分されることをいう。また、単セルとしては、例えば、図３に示すように、チャネル３を備えたハニカム状の支持体１と、チャネル３の一部に、第１のガスの流路を残しつつ、第１の電極材料９を充填して成る第１のガス用チャネル３Ａと、チャネル３の一部に、第２のガスの流路を残しつつ、第２の電極材料１１を充填して成る第２のガス用チャネル３Ｂと、支持体１のうち、第１のガス用チャネル３Ａと第２のガス用チャネル３Ｂとの間に設けられた、固体電解質材料部５とを備えるものが挙げられる。また、単セル２は、単セル２同士を積層したときに、隣接する単セルの電極との短絡を防ぐための絶縁フィルター７を備えていてもよい。 The fuel cell of the present invention can generate a high voltage by having a configuration in which single cells are connected in series.
The division into the single cells means, for example, as shown in FIG. 5, the insulation filter 7 divides the cells into the minimum parts (single cells 2 in FIG. 5) each functioning as a battery. Further, as a single cell, for example, as shown in FIG. 3, the honeycomb-shaped support body 1 provided with the channel 3, and the first gas flow path is left in a part of the channel 3. The first gas channel 3A filled with the electrode material 9 and the second gas formed by filling the second electrode material 11 while leaving the flow path of the second gas in a part of the channel 3 Among them, there may be mentioned one provided with the solid electrolyte material portion 5 provided between the first gas channel 3A and the second gas channel 3B among the first channel 3B and the support 1. Moreover, the single cell 2 may be provided with the insulation filter 7 for preventing a short circuit with the electrode of an adjacent single cell, when the single cells 2 are laminated | stacked.

前記インターコネクターとしては、例えば、導電性の高い金属（例えば、銀、プラチナ、タリウム等）、フリット含有メタル（サーメット、メタルの例としては、前記銀、プラチナ、タリウム等）、ランタンを含有するペロブスカイト型複合酸化物（例えば、ＬａＣａＣｒＯ3等）等が挙げられる。 Examples of the interconnector include perovskite containing a highly conductive metal (eg, silver, platinum, thallium, etc.), a frit-containing metal (eg, cermet, metal is silver, platinum, thallium, etc.), and lanthanum. Type composite oxide (for example, LaCaCrO 3 etc.) and the like.

前記絶縁フィルターの材質としては、導電性の低い物質、例えば、アルミナ、シリカ、ムライト、ホルステライト、ジルコニア、マグネシア等の酸化物セラミック、窒化珪素、窒化アルミ等の窒化物、炭化物等が挙げられる。また、絶縁フィルターは、例えば、細かいメッシュ形状を有しており、電極材料の通過は許さないが、ガス（空気、水素）の通過は許容する。
（３）請求項３の発明は、
前記支持体は、前記単セルごとに別体であるとともに、前記インターコネクターを介して、前記単セルごとの支持体が連結していることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池を要旨とする。 Examples of the material of the insulating filter include materials having low conductivity, such as oxide ceramics such as alumina, silica, mullite, holsterite, zirconia, and magnesia, nitrides such as silicon nitride and aluminum nitride, and carbides. The insulating filter has, for example, a fine mesh shape and does not allow passage of electrode material, but allows passage of gas (air, hydrogen).
(3) The invention of claim 3
3. The fuel cell according to claim 2, wherein the support is separate for each single cell, and the support for each single cell is connected via the interconnector. 4. And

本発明の燃料電池は、インターコネクターにより、単セルごとの支持体を連結するとともに、単セル同士を直列に接続することができる。
（４）請求項４の発明は、
前記第１の電極材料及び前記第２の電極材料は、粒子状であるとともに、前記インターコネクターは、前記粒子を含む状態で、前記単セルごとの支持体を連結していることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池を要旨とする。 In the fuel cell of the present invention, the single cells can be connected in series while the supports of the single cells are connected by the interconnector.
(4) The invention of claim 4
The first electrode material and the second electrode material are in the form of particles, and the interconnector connects the supports for each single cell in a state including the particles. The gist of the fuel cell according to claim 3.

本発明の燃料電池では、インターコネクターが、電極材料の粒子を含む状態で、単セルごとの支持体を連結するので、単セルの継ぎ目におけるガスシール性が高い。
また、本発明の燃料電池は、チャネル内に粒子状の電極材料を充填しているので、ガス（空気、水素）は、充填粒子間の細い隙間を縫って、多数の経路に分散して進行する。そのため、単セルの継ぎ目におけるガスの逸脱の確率を低下させることができる。 In the fuel cell of the present invention, since the interconnector connects the support for each single cell in a state containing the electrode material particles, the gas sealing property at the joint of the single cell is high.
In addition, since the fuel cell of the present invention is filled with the particulate electrode material in the channel, the gas (air, hydrogen) sews through the narrow gaps between the filled particles and advances in a number of paths. To do. Therefore, the probability of gas deviation at the joint of the single cells can be reduced.

また、本発明の燃料電池は、粒子状の電極材を用いているので、電極材料に第３成分を導入し、電極材料を改質することが容易である。第３成分としては、例えば、コバルト化合物、バナジウム化合物、ニッケル化合物等が挙げられる。   Further, since the fuel cell of the present invention uses a particulate electrode material, it is easy to introduce a third component into the electrode material and to modify the electrode material. Examples of the third component include a cobalt compound, a vanadium compound, a nickel compound, and the like.

前記粒子の粒径分布範囲は、例えば、１μｍ〜３ｍｍの範囲が好適であり、中心粒径は５〜２００μｍが好適である。
（５）請求項５の発明は、
前記第１の電極材料及び前記第２の電極材料は、粒子状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池を要旨とする。 The particle size distribution range of the particles is, for example, preferably 1 μm to 3 mm, and the center particle size is preferably 5 to 200 μm.
(5) The invention of claim 5
The gist of the fuel cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the first electrode material and the second electrode material are particulate.

本発明の燃料電池は、粒子状の電極材を用いているので、電極材料に第３成分を導入し、電極材料を改質することが容易である。第３成分としては、例えば、コバルト化合物、バナジウム化合物、ニッケル化合物等が挙げられる。   Since the fuel cell of the present invention uses a particulate electrode material, it is easy to introduce a third component into the electrode material and to modify the electrode material. Examples of the third component include a cobalt compound, a vanadium compound, a nickel compound, and the like.

前記粒子の粒径分布範囲は、例えば、１μｍ〜３ｍｍの範囲が好適であり、中心粒径は５〜２００μｍが好適である。
（６）請求項６の発明は、
前記粒子間の接触点のうち、少なくとも一部が焼結していることを特徴とする請求項４又は５に記載の燃料電池を要旨とする。 The particle size distribution range of the particles is, for example, preferably 1 μm to 3 mm, and the center particle size is preferably 5 to 200 μm.
(6) The invention of claim 6
6. The fuel cell according to claim 4, wherein at least a part of the contact points between the particles is sintered.

本発明の燃料電池は、粒子間の接触点のうち、少なくとも一部が焼結していることにより、接触抵抗を低減する効果を奏する。
焼結の条件としては、例えば、雰囲気は非酸化雰囲気、温度は燃料電池の動作温度以上、電極材料の融点以上、且つ固体電解質の融点以下、具体的な温度としては８００〜１６００℃、焼結時間は３０分以上が好適である。
（７）請求項７の発明は、
前記粒子の表面に難酸化性金属層を備えることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の燃料電池を要旨とする。 The fuel cell of the present invention has an effect of reducing contact resistance because at least a part of the contact points between particles is sintered.
As sintering conditions, for example, the atmosphere is a non-oxidizing atmosphere, the temperature is equal to or higher than the operating temperature of the fuel cell, the melting point of the electrode material is equal to or higher than the melting point of the solid electrolyte, and the specific temperature is 800 to 1600 ° C. The time is preferably 30 minutes or longer.
(7) The invention of claim 7
The gist of the fuel cell according to any one of claims 4 to 6, wherein a surface of the particles is provided with a hardly oxidizable metal layer.

本発明の燃料電池は、粒子の表面に難酸化性金属層を備えることにより、低抵抗の導電性を得ることができるという効果を奏する。
難酸化性金属としては、例えば、銀、プラチナ、パラジウム等が挙げられる。難酸化性金属層の膜厚は０．１〜３０μｍの範囲が好適である。
（８）請求項８の発明は、
前記粒子間に、金属ファイバーが混入されていることを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載の燃料電池を要旨とする。 The fuel cell according to the present invention has an effect that low resistance conductivity can be obtained by providing a hardly oxidizable metal layer on the particle surface.
Examples of the hardly oxidizable metal include silver, platinum, palladium and the like. The film thickness of the hardly oxidizable metal layer is preferably in the range of 0.1 to 30 μm.
(8) The invention of claim 8
The gist of the fuel cell according to any one of claims 4 to 7, wherein metal fibers are mixed between the particles.

本発明の燃料電池は、粒子間に金属ファイバーが混入されていることにより、集電性が高い。
前記金属ファイバーの材質としては、例えば、ニッケル、パラジウム、銀、プラチナ等が挙げられる。金属ファイバーの混入量は、電極材料の粒子１００重量部に対して０．１〜１０重量部の範囲が好適である。
（９）請求項９の発明は、
前記第１の電極材料及び前記第２の電極材料は、前記チャネルの形状に応じた形状の多孔質ブロックであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池を要旨とする。 The fuel cell of the present invention has a high current collecting property because metal fibers are mixed between particles.
Examples of the material of the metal fiber include nickel, palladium, silver, platinum, and the like. The mixing amount of the metal fiber is preferably in the range of 0.1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the electrode material particles.
(9) The invention of claim 9
The fuel cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the first electrode material and the second electrode material are porous blocks having a shape corresponding to the shape of the channel. To do.

本発明の燃料電池は、電極材料が多孔質ブロック体であるため、その製造が一層容易である。すなわち、電極の形成において、例えば、第１の電極材料及び第２の電極材料を、チャネルの形状に応じた形状の多孔質ブロック体として予め作成しておき、それをチャネルの開口部から、その内部に挿入するだけでよい。   The fuel cell of the present invention is easier to manufacture because the electrode material is a porous block. That is, in the formation of the electrode, for example, the first electrode material and the second electrode material are prepared in advance as a porous block body having a shape corresponding to the shape of the channel, and the channel is opened from the opening of the channel. Just insert it inside.

前記多孔質ブロックの全体積に占める気孔の割合は、１０〜９０％の範囲が好適である。また、気孔の中心気孔径は、１〜１５０μｍの範囲が好適である。
（１０）請求項１０の発明は、
前記多孔質ブロック中に、金属メッシュ及び／又は金属ファイバーが混入されていることを特徴とする請求項９に記載の燃料電池を要旨とする。 The proportion of pores in the total volume of the porous block is preferably in the range of 10 to 90%. The center pore diameter of the pores is preferably in the range of 1 to 150 μm.
(10) The invention of claim 10
The fuel cell according to claim 9, wherein a metal mesh and / or a metal fiber is mixed in the porous block.

本発明の燃料電池は、多孔質ブロック中に、金属メッシュ及び／又は金属ファイバーが混入されていることにより、集電性が高い。
前記金属ファイバー及び金属メッシュの材質としては、例えば、ニッケル、パラジウム、銀、プラチナ等が挙げられる。金属ファイバー及び金属メッシュの混入量は、電極材料１００重量部に対して０．１〜１０重量部の範囲が好適である。
（１１）請求項１１の発明は、
前記第１のガスが空気であるとともに、前記第２のガスが水素であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の燃料電池を要旨とする。 The fuel cell of the present invention has a high current collecting property because a metal mesh and / or metal fiber is mixed in the porous block.
Examples of the material for the metal fiber and the metal mesh include nickel, palladium, silver, platinum, and the like. The mixing amount of the metal fiber and the metal mesh is preferably in the range of 0.1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the electrode material.
(11) The invention of claim 11
11. The fuel cell according to claim 1, wherein the first gas is air and the second gas is hydrogen.

本発明は、第１のガス及び第２のガスを例示する。第１のガスの流れる方向は、第２のガスの流れる方向と同じであってもよいし、反対方向であってもよい。   The present invention illustrates a first gas and a second gas. The direction in which the first gas flows may be the same as the direction in which the second gas flows, or may be the opposite direction.

実施例を用いて本願発明を具体的に説明する。   The present invention will be specifically described with reference to examples.

ａ）固体酸化物形燃料電池１５の製造方法
(i)支持体１の製造
まず、図１及び図２に示す支持体１を製造する。この支持体１は、横断面形状が正方形である多数のチャネル３が互いに平行に設けられたハニカム状である。また、支持体１は、チャネル３に挟まれた中間部（固体電解質材料部）５を含めて、全体が、固体電解質であるイットリア安定ジルコニアから成る。 a) Manufacturing method of solid oxide fuel cell 15
(i) Production of Support 1 First, the support 1 shown in FIGS. 1 and 2 is produced. The support 1 has a honeycomb shape in which a large number of channels 3 having a square cross-sectional shape are provided in parallel to each other. In addition, the support 1 including the intermediate portion (solid electrolyte material portion) 5 sandwiched between the channels 3 is entirely made of yttria stable zirconia which is a solid electrolyte.

図２に示すように、支持体１のチャネル３は、後に空気（第１のガス）の流路となるチャネル３Ａと、後に水素（第２のガス）の流路となるチャネル３Ｂとが、交互に配列されている。   As shown in FIG. 2, the channel 3 of the support 1 includes a channel 3A that later becomes a flow path of air (first gas) and a channel 3B that later becomes a flow path of hydrogen (second gas). They are arranged alternately.

この支持体１は、支持体１の形状を有する雄型を作成し、この雄型を利用してその反転型を作成し、次にこの反転型を利用して固体電解質の材料を主成分とするセラミックスラリーの注入・成形・硬化・脱型・焼成を行う方法で製造できる。   The support 1 is a male mold having the shape of the support 1, and the inverted mold is created using the male mold. Next, the solid electrolyte material is used as the main component using the inverted mold. Can be produced by a method of pouring, forming, curing, demolding and firing ceramic slurry.

(ii)１層目の単セル２の形成
図３に示すように、支持体１を、チャネル３の長手方向が鉛直方向となるように設置する。そして、チャネル３Ａには、その下端付近に絶縁フィルター７を取り付けてから、カソード電極材（第１の電極材料）９の粒子と、金属ファイバー（図示略）との混合物を充填する。 (ii) Formation of Single-Layer Single Cell 2 As shown in FIG. 3, the support 1 is installed so that the longitudinal direction of the channel 3 is the vertical direction. The channel 3A is filled with a mixture of particles of cathode electrode material (first electrode material) 9 and metal fibers (not shown) after the insulating filter 7 is attached near the lower end thereof.

絶縁フィルター７は、アルミナ製であり、その下側の電極材と、その上側の電極材とを絶縁する。また、絶縁フィルター７は、メッシュ構造を有しており、そのメッシュ構造は、カソード電極材９の粒子、後述するアノード電極材１１の粒子、及び金属ファイバーの通過は許さないが、ガス（空気、水素）の通過は許容する。   The insulating filter 7 is made of alumina, and insulates the lower electrode material from the upper electrode material. The insulating filter 7 has a mesh structure. The mesh structure does not allow passage of particles of the cathode electrode material 9, particles of the anode electrode material 11 described later, and metal fibers, but gas (air, Hydrogen) is allowed to pass.

カソード電極材９の粒子と、金属ファイバーとの重量比は１００：１である。カソード電極材９の粒子は、中心部がランタンマンガナイトで構成されるとともに、その表面が難酸化性金属である銀によりメッキされている。また、カソード電極材９の粒径は０．１〜０．５ｍｍである。   The weight ratio of the particles of the cathode electrode material 9 to the metal fibers is 100: 1. The particles of the cathode electrode material 9 are composed of lanthanum manganite at the center, and the surface thereof is plated with silver which is a hardly oxidizable metal. The particle diameter of the cathode electrode material 9 is 0.1 to 0.5 mm.

また、チャネル３Ｂには、アノード電極材（第２の電極材）１１の粒子と金属ファイバーとの混合物を充填してから、チャネル３Ｂの上端付近に絶縁フィルター７を取り付ける。そして、さらに、絶縁フィルター７の上に、支持体７の上端に至るまで、アノード電極１１の粒子と金属ファイバーとの混合物を充填する。アノード電極材１１の粒子と、金属ファイバーとの重量比は１００：１である。このアノード電極材１１の粒子は、中心部がルテニウム−ジルコニア混合物で構成されるとともに、その表面が難酸化性金属である銀によりメッキされている。また、アノード電極材１１の粒径は２０〜２００μｍである。以上の工程により１層目の単セル２が完成した。   The channel 3B is filled with a mixture of particles of the anode electrode material (second electrode material) 11 and metal fibers, and then the insulating filter 7 is attached near the upper end of the channel 3B. Further, the mixture of the particles of the anode electrode 11 and the metal fiber is filled on the insulating filter 7 until reaching the upper end of the support 7. The weight ratio of the particles of the anode electrode material 11 to the metal fibers is 100: 1. The particles of the anode electrode material 11 are composed of a ruthenium-zirconia mixture at the center, and the surface thereof is plated with silver which is a hardly oxidizable metal. The particle diameter of the anode electrode material 11 is 20 to 200 μm. The single cell 2 of the first layer was completed by the above process.

なお、チャネル３Ａの内部には、カソード電極材９の粒子及び金属ファイバーで充填されなかった、細く屈曲した隙間が残っている。この隙間は、チャネル３Ａの上端から下端まで続いており、さらに、絶縁フィルター７は、微細な気孔を有しているので、空気はチャネル３Ａを流れることができる。すなわち、チャネル３Ａは、空気の流路となる。チャネル３Ａにおいて充填されていない隙間の容積は、チャネル３Ａの全容積の５〜６０％の範囲が好適である。   Note that a thin and bent gap that is not filled with the particles of the cathode electrode material 9 and the metal fibers remains in the channel 3A. This gap continues from the upper end to the lower end of the channel 3A. Furthermore, since the insulating filter 7 has fine pores, air can flow through the channel 3A. That is, the channel 3A is an air flow path. The volume of the gap that is not filled in the channel 3A is preferably in the range of 5 to 60% of the total volume of the channel 3A.

また、チャネル３Ｂの内部には、アノード電極材１１の粒子及び金属ファイバーで充填されなかった、細く屈曲した隙間が残っている。この隙間は、微細な気孔を有する絶縁フィルター７を経て、チャネル３Ｂの上端から下端まで続いているので、チャネル３Ｂは、水素の流路となる。チャネル３Ｂにおいて充填されていない隙間の容積は、チャネル３Ｂの全容積の１〜５０％の範囲が好適である。   In addition, a narrow and bent gap that is not filled with the particles of the anode electrode material 11 and the metal fiber remains in the channel 3B. Since this gap continues from the upper end to the lower end of the channel 3B through the insulating filter 7 having fine pores, the channel 3B serves as a hydrogen flow path. The volume of the gap that is not filled in the channel 3B is preferably in the range of 1 to 50% of the total volume of the channel 3B.

(iii)２層目の単セルの作成
図４に示すように、前記(ii)で作成した１層目の単セル２を構成する支持体１の上側に、もう一つの支持体１を、銀から成るインターコネクター１３により結合させる。このとき、結合する２つの支持体１のチャネル３Ａの位置が一致し、チャネル３Ｂの位置が一致するように結合する。 (iii) Creation of second-layer single cell As shown in FIG. 4, another support 1 is placed on the upper side of the support 1 constituting the first-layer single cell 2 created in (ii). It couple | bonds by the interconnector 13 which consists of silver. At this time, the bonding is performed so that the positions of the channels 3A of the two supporting bodies 1 to be bonded match and the positions of the channels 3B match.

具体的な支持体１の結合方法としては、１層目の単セル２の上側に、チャネル３に対応する部分を切り欠いた銀の板（インターコネクター１３）を載せ、その上にもう一つの支持体１を載せ、一旦加熱して銀を溶融させてから、冷却して銀を固化させる方法がある。このとき、インターコネクター１３は、チャネル３の内部にはみ出し、カソード電極材９の粒子、アノード電極材１１の粒子、及び金属ファイバーを含む状態で、支持体１同士を連結する。   As a specific bonding method of the support 1, a silver plate (interconnector 13) with a portion corresponding to the channel 3 cut out is placed on the upper side of the single cell 2 of the first layer, and another one is placed thereon. There is a method in which the support 1 is placed, heated once to melt the silver, and then cooled to solidify the silver. At this time, the interconnector 13 protrudes into the channel 3 and connects the supports 1 in a state including the particles of the cathode electrode material 9, the particles of the anode electrode material 11, and the metal fiber.

次に、前記(i)と同様に、２層目の支持体１におけるチャネル３Ａの下端付近に絶縁フィルター７を取り付け、カソード電極材９の粒子及び金属ファイバーを充填する。また、２層目の支持体１におけるチャネル３Ｂには、アノード電極材１１の粒子及び金属ファイバーを充填してから、チャネル３Ｂの上端付近に絶縁フィルター７を取り付け、さらに、絶縁フィルター７の上に、支持体１の上端に至るまで、アノード電極１１の粒子及び金属ファイバーを充填する。以上の工程により２層目の単セル２が完成した。
(iv)３層目の単セル２の形成
図５及び図６に示すように、前記(iii)と同様にして、さらに、３層目の単セル２を形成した。そして、１〜３層目の単セル２を、非酸化雰囲気の下、９５０℃の温度で１時間加熱することで、カソード電極材９の粒子間の接触点を焼結させ、アノード電極材１１の粒子間の接触点を焼結させた。 Next, as in the case of (i), an insulating filter 7 is attached near the lower end of the channel 3A in the second-layer support 1, and the cathode electrode material 9 particles and metal fibers are filled. In addition, the channel 3B in the second-layer support 1 is filled with particles of the anode electrode material 11 and metal fibers, and then an insulating filter 7 is attached in the vicinity of the upper end of the channel 3B. The particles of the anode electrode 11 and the metal fibers are filled up to the upper end of the support 1. Through the above process, the second unit cell 2 was completed.
(iv) Formation of third-layer unit cell 2 As shown in FIGS. 5 and 6, a third-layer unit cell 2 was further formed in the same manner as in (iii) above. Then, the single cell 2 of the first to third layers is heated at a temperature of 950 ° C. for 1 hour under a non-oxidizing atmosphere to sinter contact points between the particles of the cathode electrode material 9, so that the anode electrode material 11 The contact points between the particles were sintered.

以上の工程により、チャネル３の長手方向に沿って単セル２を３層に積層し、それらを直列に接続した、固体酸化物形燃料電池１５が完成した。
ｂ）固体酸化物形燃料電池１５の使用方法
図５に示すように、チャネル３Ａに空気を流し、チャネル３Ｂに水素を流す。なお、図５では、空気を流す方向と水素を流す方向が同じであるが、これらを互いに反対方向にしてもよい。 Through the above steps, the solid oxide fuel cell 15 was completed in which the single cells 2 were stacked in three layers along the longitudinal direction of the channel 3 and connected in series.
b) Method of Using Solid Oxide Fuel Cell 15 As shown in FIG. 5, air is supplied to channel 3A and hydrogen is supplied to channel 3B. In FIG. 5, the air flow direction and the hydrogen flow direction are the same, but they may be opposite to each other.

このとき、３層の単セル２のそれぞれにおいて、カソード電極材９とアノード電極材１１との間に起電力が生じる。３つの単セル２は、インターコネクター１３により直列に接続されている（すなわち、一層目の単セル２のカソード電極９と２層目の単セル２のアノード電極１１が接続され、２層目の単セル２のカソード電極９と３層目の単セル２のアノード電極１１が接続されている）から、固体酸化物形燃料電池１５の上端と下端とでは、単セル２が発生させる起電力の３倍の起電力が生じている。   At this time, an electromotive force is generated between the cathode electrode material 9 and the anode electrode material 11 in each of the three-layer single cells 2. The three unit cells 2 are connected in series by an interconnector 13 (that is, the cathode electrode 9 of the first unit cell 2 and the anode electrode 11 of the second unit cell 2 are connected to each other). The cathode electrode 9 of the single cell 2 and the anode electrode 11 of the third layer single cell 2 are connected), so that the electromotive force generated by the single cell 2 is generated at the upper and lower ends of the solid oxide fuel cell 15. Three times the electromotive force is generated.

なお、固体酸化物形燃料電池１５に空気及び水素を流す機構、および固体酸化物形燃料電池１５の両端から電圧を取り出す機構としては、周知のものを用いることができる。
ｃ）固体酸化物形燃料電池１５の効果
本実施例１の固体酸化物形燃料電池１５は、以下の効果を奏する。
(i)本実施例１の固体酸化物形燃料電池１５は、チャネル３の内部全体を電極として利用できるので、チャネルの内側に塗膜の電極を設ける場合よりも、電極内部抵抗が小さく、効率が高い。
(ii)本実施例１の固体酸化物形燃料電池１５では、カソード電極材９の粒子やアノード電極材１１の粒子がチャネルに充填されているだけであり、チャネル３の内壁と固着されていない。そのため、カソード電極材９やアノード電極材１１と支持体１との間に熱膨張係数の差があっても、チャネルの内壁に塗膜として形成された電極のように、電極材が支持体から剥離したり、電極材が亀裂するトラブルが生じない。
(iii) 本実施例１の固体酸化物形燃料電池１５では、インターコネクター１３が、カソード電極材９の粒子、アノード電極材１１の粒子、及び金属ファイバーを含む状態で、支持体１を連結するので、単セル２の継ぎ目におけるガスシール性が高い。
（iv）本実施例１の固体酸化物形燃料電池１５は、チャネル３内に粒子状の電極材を充填しているので、ガス（空気、水素）は、充填粒子の隙間を縫って、多数の経路に分散して進行する。そのため、単セル２の継ぎ目におけるガスの逸脱の確率を低下させることができる。
（ｖ）本実施例１の固体酸化物形燃料電池１５は、チャネルに充填した粒子状のアノード電極材１１を用い、水素ガスがその粒子間の細い隙間を屈曲しながら流れる構成を有するので、アノード電極材１１と水素ガスとの接触効率が高く、反応に関与しない水素ガスの割合を小さくすることができる。
(vi) 本実施例１の固体酸化物形燃料電池１５は、電極材の粒子を充填するだけでよく、従来の燃料電池のように電極材の塗膜を形成する必要がないので、生産性が高い。
(vii) 本実施例１の固体酸化物形燃料電池１５は、粒子状の電極材を用いているので、電極材料に第３成分を導入し、電極材料を改質することが容易である。 As a mechanism for flowing air and hydrogen through the solid oxide fuel cell 15 and a mechanism for extracting a voltage from both ends of the solid oxide fuel cell 15, known ones can be used.
c) Effects of the solid oxide fuel cell 15 The solid oxide fuel cell 15 of the first embodiment has the following effects.
(i) Since the solid oxide fuel cell 15 of Example 1 can use the entire inside of the channel 3 as an electrode, the internal resistance of the electrode is smaller than that in the case where a coating electrode is provided inside the channel, and the efficiency is high. Is expensive.
(ii) In the solid oxide fuel cell 15 of the first embodiment, only the particles of the cathode electrode material 9 and the particles of the anode electrode material 11 are filled in the channel, and are not fixed to the inner wall of the channel 3. . Therefore, even if there is a difference in thermal expansion coefficient between the cathode electrode material 9 or anode electrode material 11 and the support 1, the electrode material is removed from the support like an electrode formed as a coating on the inner wall of the channel. There is no trouble of peeling or cracking of the electrode material.
(iii) In the solid oxide fuel cell 15 of the first embodiment, the interconnector 13 connects the support 1 in a state where the particles of the cathode electrode material 9, the particles of the anode electrode material 11, and the metal fiber are included. Therefore, the gas sealing property in the joint of the single cell 2 is high.
(Iv) Since the solid oxide fuel cell 15 of the first embodiment is filled with the particulate electrode material in the channel 3, many gases (air, hydrogen) are sewn in the gaps between the filled particles. The process proceeds in a distributed manner. Therefore, the probability of gas deviation at the joint of the single cells 2 can be reduced.
(V) Since the solid oxide fuel cell 15 of Example 1 uses the particulate anode electrode material 11 filled in the channel and has a configuration in which hydrogen gas flows while bending a narrow gap between the particles, The contact efficiency between the anode electrode material 11 and hydrogen gas is high, and the proportion of hydrogen gas not involved in the reaction can be reduced.
(vi) The solid oxide fuel cell 15 of the first embodiment only needs to be filled with the electrode material particles, and it is not necessary to form a coating film of the electrode material unlike the conventional fuel cell. Is expensive.
(vii) Since the solid oxide fuel cell 15 of Example 1 uses the particulate electrode material, it is easy to introduce the third component into the electrode material and modify the electrode material.

本実施例２の固体酸化物形燃料電池１５の構成、及び製造方法は、基本的には前記実施例１と同様である。ただし、本実施例２では、図７に示すように、チャネル３Ａの内部に、粒子状のカソード電極材ではなく、多孔質ブロック体であるカソード電極材１７を備えている。このカソード電極材１７は、チャネル３Ａの内部に隙間無く収まる形状（チャネル３Ａの形状に応じた形状）を有しており、その材質はランタンマンガナイトである。また、カソード電極材１７は多孔質であって、その内部に細い気孔が多数存在するから、カソード電極材１７を挿入しても、空気はチャネル３Ａを流れることができる。   The configuration and manufacturing method of the solid oxide fuel cell 15 of the second embodiment are basically the same as those of the first embodiment. However, in Example 2, as shown in FIG. 7, the cathode 3 is not a particulate cathode electrode material but a cathode electrode material 17 that is a porous block body. The cathode electrode material 17 has a shape that fits in the channel 3A without a gap (a shape corresponding to the shape of the channel 3A), and the material thereof is lanthanum manganite. Further, since the cathode electrode material 17 is porous and has a large number of fine pores therein, even if the cathode electrode material 17 is inserted, air can flow through the channel 3A.

また、本実施例２では、図７に示すように、チャネル３Ｂの内部に、粒子状のアノード電極材ではなく、多孔質ブロック体であるアノード電極材１９を備えている。このアノード電極材１９は、チャネル３Ｂの内部に隙間無く収まる形状（チャネル３Ｂの形状に応じた形状）を有しており、その材質は、ルテニウム−ジルコニア混合物である。また、アノード電極材１９は多孔質であって、その内部に細い気孔が多数存在するから、アノード電極材１９を挿入しても、水素はチャネル３Ｂを流れることができる。   In the second embodiment, as shown in FIG. 7, an anode electrode material 19, which is a porous block body, is provided inside the channel 3 </ b> B, not a particulate anode electrode material. The anode electrode material 19 has a shape that fits in the channel 3B without a gap (a shape corresponding to the shape of the channel 3B), and the material thereof is a ruthenium-zirconia mixture. Further, since the anode electrode material 19 is porous and has a large number of fine pores therein, even if the anode electrode material 19 is inserted, hydrogen can flow through the channel 3B.

本実施例２の固体酸化物形燃料電池１５を製造するときは、前記実施例１において粒子状の電極材を充填する工程の代わりに、ブロック体であるカソード電極材１７及びアノード電極材１９を予め作成しておき、それをチャネル３の開口部から、その内部に挿入すればよい。   When manufacturing the solid oxide fuel cell 15 of the second embodiment, the cathode electrode material 17 and the anode electrode material 19 which are block bodies are used instead of the step of filling the particulate electrode material in the first embodiment. What is necessary is just to produce beforehand and to insert it in the inside from the opening part of the channel 3.

本実施例２の固体酸化物形燃料電池１５は、前記実施例１の固体酸化物形燃料電池１５と同様に使用することができ、前記実施例１のｃ）における(i)〜(ii)、及び（iv）〜(vi)の効果を奏することができる。   The solid oxide fuel cell 15 of Example 2 can be used in the same manner as the solid oxide fuel cell 15 of Example 1, and (i) to (ii) in c) of Example 1 above. And (iv) to (vi).

本実施例３の燃料電池の構成は、基本的には前記実施例１と同様であるが、支持体１の構成において相違する。支持体１は、図８に示すように、断面形状が６角形のチャネル３を備えている。この場合、図８に示すチャネル３Ａ〜３Ｎのうち、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｈ、３Ｉ、３Ｊ、３Ｋをカソードとし、３Ｅ、３Ｆ、３Ｇ、３Ｌ、３Ｍ、３Ｎをアノードとしてもよいし（例１）、あるいは、３Ｃ、３Ｅ、３Ｊ、３Ｌをカソードとし、３Ｂ、３Ｇ、３Ｉ、３Ｎをアノードとし、３Ａ、３Ｄ、３Ｆ、３Ｈ、３Ｋ、３Ｍを温度制御用の空気流路としてもよい（例２）。   The configuration of the fuel cell of the third embodiment is basically the same as that of the first embodiment, but differs in the configuration of the support 1. As shown in FIG. 8, the support 1 includes a channel 3 having a hexagonal cross-sectional shape. In this case, among channels 3A to 3N shown in FIG. 8, 3A, 3B, 3C, 3D, 3H, 3I, 3J, and 3K may be used as a cathode, and 3E, 3F, 3G, 3L, 3M, and 3N may be used as an anode. (Example 1) Alternatively, 3C, 3E, 3J, and 3L may be cathodes, 3B, 3G, 3I, and 3N may be anodes, and 3A, 3D, 3F, 3H, 3K, and 3M may be air flow channels for temperature control. Good (example 2).

あるいは、支持体１は、図９に示すように、断面形状が３角形のチャネル３を備えているものであってもよい。この場合、図８に示すチャネル３Ａ〜３Ｚのうち、隣り合うチャネルが互い違いになるように、３Ａ、３Ｃ、３Ｅ、３Ｇ、３Ｉ、３Ｋ、３Ｍ、３Ｏ、３Ｑ、３Ｓ、３Ｕ、３Ｗ、３Ｙをアノードとし、３Ｂ、３Ｄ、３Ｆ、３Ｈ、３Ｊ、３Ｌ、３Ｎ、３Ｐ、３Ｒ、３Ｔ、３Ｖ、３Ｘ、３Ｚをカソードとすることができる。   Alternatively, the support 1 may include a channel 3 having a triangular cross section as shown in FIG. In this case, 3A, 3C, 3E, 3G, 3I, 3K, 3M, 3O, 3Q, 3S, 3U, 3W, 3Y are set so that adjacent channels are alternated among the channels 3A to 3Z shown in FIG. The anode can be 3B, 3D, 3F, 3H, 3J, 3L, 3N, 3P, 3R, 3T, 3V, 3X, 3Z.

尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
例えば、前記実施例１の固体酸化物形燃料電池１５は、チャネル３内の電極材の粒子の端末部をメカ的に押さえる機構を備えていてもよい。この場合、固体電解質から成る支持体１の内面と電極材の粒子との密着性不良を防止することができる。 Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the scope of the present invention.
For example, the solid oxide fuel cell 15 of the first embodiment may include a mechanism that mechanically presses the terminal portions of the electrode material particles in the channel 3. In this case, poor adhesion between the inner surface of the support 1 made of the solid electrolyte and the electrode material particles can be prevented.

また、単セル２の積層数は３に限られず、任意の数だけ積層することができる。   Further, the number of stacked single cells 2 is not limited to 3, and an arbitrary number can be stacked.

支持体１の構成を表す斜視図である。2 is a perspective view illustrating a configuration of a support body 1. FIG. 支持体１の構成を表す平面図である。3 is a plan view illustrating a configuration of a support body 1. FIG. 単セル２の構成を表す縦断面図である。2 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a single cell 2. FIG. ２層目まで単セル２を積層した構成を表す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view showing the structure which laminated | stacked the single cell 2 to the 2nd layer. 固体酸化物形燃料電池１５の構成を表す縦断面図である。2 is a longitudinal sectional view illustrating a configuration of a solid oxide fuel cell 15. FIG. 固体酸化物形燃料電池１５の構成を表す斜視図である。2 is a perspective view illustrating a configuration of a solid oxide fuel cell 15. FIG. 固体酸化物形燃料電池１５の構成を表す斜視図である。2 is a perspective view illustrating a configuration of a solid oxide fuel cell 15. FIG. 支持体１の構成を表す平面図である。3 is a plan view illustrating a configuration of a support body 1. FIG. 支持体１の構成を表す平面図である。3 is a plan view illustrating a configuration of a support body 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１・・・支持体
２・・・単セル
３・・・チャネル
５・・・中間部
７・・・絶縁フィルター
９、１７・・・カソード電極材
１１、１９・・・アノード電極材
１３・・・インターコネクター
１５・・・燃料電池 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Support body 2 ... Single cell 3 ... Channel 5 ... Intermediate part 7 ... Insulation filter 9, 17 ... Cathode electrode material 11, 19 ... Anode electrode material 13 ...・ Interconnector 15 ... Fuel cell

Claims (11)

ハニカム状チャネルを備えた支持体と、
前記チャネルの一部に、第１のガスの流路を残しつつ、第１の電極材料を充填して成る第１のガス用チャネルと、
前記チャネルの一部に、第２のガスの流路を残しつつ、第２の電極材料を充填して成る第２のガス用チャネルと、
前記支持体のうち、前記第１のガス用チャネルと前記第２のガス用チャネルとの間に設けられた、固体電解質材料部と、
を備えることを特徴とする燃料電池。 A support with honeycomb-like channels;
A first gas channel formed by filling a first electrode material while leaving a flow path of the first gas in a part of the channel;
A second gas channel formed by filling the second electrode material while leaving a flow path of the second gas in a part of the channel;
Of the support, a solid electrolyte material portion provided between the first gas channel and the second gas channel;
A fuel cell comprising: 前記チャネルの長手方向に沿って、単セルに区分される構造を有するとともに、
前記単セルが直列に接続されるように、前記単セルにおける前記第１の電極材料と、隣接する単セルにおける前記第２の電極とを電気的に接続するインターコネクターと、
隣接する前記単セル間において、前記第１の電極材料間の短絡、及び前記第２の電極材料間の短絡を防止する絶縁フィルターと、
を備えることを特徴とする請求項１記載の燃料電池。 Along the longitudinal direction of the channel has a structure divided into single cells,
An interconnector that electrically connects the first electrode material in the single cell and the second electrode in an adjacent single cell, such that the single cells are connected in series;
An insulating filter that prevents a short circuit between the first electrode materials and a short circuit between the second electrode materials between the adjacent single cells;
The fuel cell according to claim 1, further comprising: 前記支持体は、前記単セルごとに別体であるとともに、
前記インターコネクターを介して、前記単セルごとの支持体が連結していることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池。 The support is a separate body for each single cell,
The fuel cell according to claim 2, wherein a support for each unit cell is connected through the interconnector. 前記第１の電極材料及び前記第２の電極材料は、粒子状であるとともに、
前記インターコネクターは、前記粒子を含む状態で、前記単セルごとの支持体を連結していることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池。 The first electrode material and the second electrode material are in the form of particles,
4. The fuel cell according to claim 3, wherein the interconnector is connected to a support for each of the single cells in a state including the particles. 5. 前記第１の電極材料及び前記第２の電極材料は、粒子状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 1, wherein the first electrode material and the second electrode material are in the form of particles. 前記粒子間の接触点のうち、少なくとも一部が焼結していることを特徴とする請求項４又は５に記載の燃料電池。   6. The fuel cell according to claim 4, wherein at least a part of the contact points between the particles is sintered. 前記粒子の表面に難酸化性金属層を備えることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 4, further comprising a hardly oxidizable metal layer on a surface of the particle. 前記粒子間に、金属ファイバーが混入されていることを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載の燃料電池。   The fuel cell according to any one of claims 4 to 7, wherein a metal fiber is mixed between the particles. 前記第１の電極材料及び前記第２の電極材料は、前記チャネルの形状に応じた形状の多孔質ブロックであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 1, wherein the first electrode material and the second electrode material are porous blocks having a shape corresponding to the shape of the channel. 前記多孔質ブロック中に、金属メッシュ及び／又は金属ファイバーが混入されていることを特徴とする請求項９に記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 9, wherein a metal mesh and / or metal fiber is mixed in the porous block. 前記第１のガスが空気であるとともに、前記第２のガスが水素であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 1, wherein the first gas is air, and the second gas is hydrogen.
JP2006035309A 2006-02-13 2006-02-13 Fuel cell Pending JP2007214084A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006035309A JP2007214084A (en) 2006-02-13 2006-02-13 Fuel cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006035309A JP2007214084A (en) 2006-02-13 2006-02-13 Fuel cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007214084A true JP2007214084A (en) 2007-08-23

Family

ID=38492309

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006035309A Pending JP2007214084A (en) 2006-02-13 2006-02-13 Fuel cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007214084A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009187910A (en) * 2008-02-08 2009-08-20 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Solid oxide fuel cell stack having channel cell accumulation structure, and its manufacturing method
JP2010509728A (en) * 2006-11-09 2010-03-25 ミム セラミックス カンパニー リミテッド Solid oxide fuel cell
EP3216755A1 (en) * 2016-03-11 2017-09-13 Robert Bosch GmbH Filter device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010509728A (en) * 2006-11-09 2010-03-25 ミム セラミックス カンパニー リミテッド Solid oxide fuel cell
JP2009187910A (en) * 2008-02-08 2009-08-20 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Solid oxide fuel cell stack having channel cell accumulation structure, and its manufacturing method
EP3216755A1 (en) * 2016-03-11 2017-09-13 Robert Bosch GmbH Filter device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4950358B2 (en) Stack structure for stacked solid oxide fuel cell, stacked solid oxide fuel cell, and manufacturing method thereof
JP5456135B2 (en) Fuel cell stack structure
KR101083701B1 (en) Reversible Solid Oxide Fuel Cell Stack and Method for Preparing Same
US8333919B2 (en) Electrolyte supported cell designed for longer life and higher power
JP2009507356A (en) Ceramic membrane with integral seal and support, and electrochemical cell and electrochemical cell stack structure including the same
JP2004119108A (en) Unit cell for solid oxide fuel cell, and its manufacturing method
JP4111325B2 (en) Solid oxide fuel cell
JP2005327529A (en) Cylindrical fuel cell and manufacturing method thereof
JP2007214084A (en) Fuel cell
JP5551803B1 (en) Fuel cell and fuel cell stack structure
JPWO2014122807A1 (en) Solid oxide fuel cell and method for producing the same
JP5501484B1 (en) Fuel cell stack structure
JP3966950B2 (en) Electrochemical cell support, electrochemical cell and production method thereof
JP2017201601A (en) Fuel cell
JP6267392B2 (en) Fuel cell
JP6637939B2 (en) Fuel cell and cell stack device
JP2015164094A (en) Manifold, stack structure of fuel battery and method of manufacturing the same
KR101353691B1 (en) Metal-supported solid oxide fuel cell and method for manufacturing the same
JP6360980B2 (en) Fuel cell
JP6488347B1 (en) Support substrate for solid oxide fuel cell
WO2015056320A1 (en) Solid oxide fuel cell stack array
JP6228339B1 (en) Electrochemical cell
JP6154038B1 (en) Electrochemical cell
JP2019216126A (en) Fuel battery cell and cell stack device
JP2005216640A (en) Solid electrolyte type fuel cell and ceramic substrate