JP2008034340A - 燃料電池スタック及びその製造方法、並びに、リアクタースタック及びその製造方法 - Google Patents
燃料電池スタック及びその製造方法、並びに、リアクタースタック及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008034340A JP2008034340A JP2006324228A JP2006324228A JP2008034340A JP 2008034340 A JP2008034340 A JP 2008034340A JP 2006324228 A JP2006324228 A JP 2006324228A JP 2006324228 A JP2006324228 A JP 2006324228A JP 2008034340 A JP2008034340 A JP 2008034340A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- precursor
- reactor
- plate
- conductive plate
- 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.)
- Granted
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 230
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 62
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 52
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 118
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 100
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 69
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 47
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 36
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 25
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 21
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 20
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 14
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 14
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 9
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 abstract description 14
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 13
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 126
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 23
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 16
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000010408 film Substances 0.000 description 15
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 15
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 12
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 12
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 11
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 8
- -1 oxygen ion Chemical class 0.000 description 8
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 7
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 6
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 6
- 229910001233 yttria-stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 6
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910018921 CoO 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 239000011362 coarse particle Substances 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 4
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 4
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001252 Pd alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 3
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 3
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 3
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 3
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002605 Gd0.2Ce0.8O1.9 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 2
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 2
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical compound [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 2
- 229930195734 saturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 238000005382 thermal cycling Methods 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- OAYXUHPQHDHDDZ-UHFFFAOYSA-N 2-(2-butoxyethoxy)ethanol Chemical compound CCCCOCCOCCO OAYXUHPQHDHDDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- ZTQSAGDEMFDKMZ-UHFFFAOYSA-N Butyraldehyde Chemical compound CCCC=O ZTQSAGDEMFDKMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 description 1
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002127 La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002132 La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002131 La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3–δ Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002130 La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3−δ Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000968352 Scandia <hydrozoan> Species 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000011195 cermet Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 229910021526 gadolinium-doped ceria Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- HJGMWXTVGKLUAQ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);scandium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Sc+3].[Sc+3] HJGMWXTVGKLUAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- FKTOIHSPIPYAPE-UHFFFAOYSA-N samarium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Sm+3].[Sm+3] FKTOIHSPIPYAPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 229910002076 stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002463 transducing effect Effects 0.000 description 1
- 229930195735 unsaturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
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
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
【解決手段】筒状の内側電極11とその外周面に形成された固体電解質層13とを有する複数の燃料電池部3が平行に配置された燃料電池層状部5を備えるとともに、燃料電池層状部5がその厚み方向にて多孔質導電性セラミックスからなる導電性板状体9により挟まれた燃料電池スタック1であり、固体電解質層13と導電性板状体9との間に燃料電池部3の外側電極7を備えるとともに、導電性板状体9の気体透過係数が5×10-5mlcmcm-2sec-1Pa-1以上である。
【選択図】図2
Description
このSOFCでは、通常、固体電解質膜(層)の各面に燃料極と空気極とを備えた固体電解質型燃料電池セル(単セル)を、複数個使用している。つまり、固体電解質型燃料電池セルを多数積層してスタックを形成し、燃料極に燃料ガスを供給するとともに、空気極に空気を供給し、燃料(例えば水素)と空気中の酸素とを固体電解質層を介して化学反応させることによって電力を発生させる。
また、集電特性の向上という効果はあるものの、ガス拡散の面では不利になるという問題もあった。つまり、ガス拡散性能が低いと、発電性能が低く、好ましくない。
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、燃料電池の位置決めが容易で、例えば高い発電性能等の性能を有するとともに優れたガス拡散性能を有する燃料電池スタック及びその製造方法、並びに、リアクタースタック及びその製造方法を提供することにある。
(1)請求項1の発明は、筒状の内側電極とその外周面に形成された固体電解質層とを有する燃料電池部が、複数個並列(例えば平行)に配置された燃料電池層状部を備え、前記燃料電池層状部がその厚み方向にて多孔質導電性セラミックスからなる導電性板状体により挟まれるとともに、前記固体電解質層と導電性板状体との間に前記燃料電池部の外側電極を備えたことを特徴とする燃料電池スタックを要旨とする。
尚、ここでは、燃料電池部とは、内側電極及び固体電解質層を備えたものであり、それに外側電極を備えたものが燃料電池(セル)である。また、燃料電池部は筒状(好ましくは円筒)であり、その外径としては3mm以下(多角形、楕円などの場合は最大外径)を採用できる。
導電性板状体がこの気体透過係数の場合には、導入されるガスの量が確保され、高集積構造の利点(コンパクトにでき低温の場合でも十分な出力密度が実現できるという利点)が得られる。
例えば厚さ1cm程度の立方体状の導電性板状体に保持された円筒状の燃料電池にて2W/cm3の出力密度を達成する場合、図13の斜めの実線で示す様に、導電性板状体のガスの入口側と出口側に0.2MPa以上の差圧を設定し、更に燃料電池の冷却も踏まえて、導入ガスの利用率を30%とした場合には、気体透過係数が5×10-5mlcmcm-2sec-1Pa-1以上であると、導入されて充填されるガスの量が十分であり、上述した高集積構造の利点が得られる。
例えば厚さ1cm程度の立方体状の導電性板状体に保持された円筒状の燃料電池にて2W/cm3の出力密度を達成する場合、図1の斜めの破線で示す様に、導電性板状体のガスの入口側と出口側に0.1MPa以上の差圧を設定し、更に燃料電池の冷却も踏まえて、導入ガスの利用率を30%とした場合には、気体透過係数が1×10-4mlcmcm-2sec-1Pa-1以上であると、導入されて充填されるガスの量が十分であり、上述した高集積構造の利点が得られる。
例えば厚さ1cm程度の立方体状の導電性板状体に保持された円筒状の燃料電池にて2W/cm3の出力密度を達成する場合、図13の斜めの一点鎖線で示す様に、導電性板状体のガスの入口側と出口側に0.02MPa以上の差圧を設定し、更に燃料電池の冷却も踏まえて、導入ガスの利用率を30%とした場合には、気体透過係数が5×10-4mlcmcm-2sec-1Pa-1以上であると、導入されて充填されるガスの量が十分であり、上述した高集積構造の利点が得られる。
(6)請求項6の発明は、前記導電性板状体の組織中の粒子が、平均粒子径10〜60μmで、且つ、前記導電性板状体の気孔率が、40〜60%であることを特徴とする。
よって、外側電極の組織中の粒子の粒径を小さくして電極面積を大きくし、発電性能を高くした場合でも、優れたガス拡散性能を有するので、結果として、一層優れた発電性能を有するという顕著な効果を奏する。
本発明では、気孔率が50〜90%と高いので、粒子径が1〜10μmでも、優れたガス拡散性能を有する。特に、粒子径を小さくすることにより、(高い気孔率による)高いガス拡散性能を実現できるとともに、導電性板状体に十分な強度が得られるという利点がある。
本発明では、導電性板状体の気孔の最大孔径が10μm以上であるので、ガス透過性能が高く、また、最大孔径が300μm以下であるので、各燃料電池部の配置間隔を広げる必要がなく、装置をコンパクトにできる。
本発明では、(最大気孔径/100)<平均粒子径の関係があるので、造孔材などにより形成された穴(気孔)同士が連結し易くなり、ガスの透過性が高い。また、平均粒子径<(最大気孔径/4)の関係があるので、気孔径と粒子径のバランスが良く、十分な強度を確保できる。
本発明は、外側電極の組織中の粒子の好ましい平均粒子径を例示したものであり、この範囲であれば、電極面積が広く高い電極性能(従って発電性能)を有する。
本発明では、外側電極が固体電解質層と導電性板状体とを接続しているので、信頼性の高い電気的接続が得られるとともに、スタックの構造を簡易化することができる。
本発明は、燃料電池部の構成を例示したものである。本発明では、内側電極が支持体であり、その表面に30μm以下の薄い固体電解質層が形成されているので、固体電解質層
における抵抗を小さくすることができる。
本発明では、燃料電池部同士が一体に接続された構造であるので、寸法精度が高く、また、取り扱いが容易であり、製造時の作業性が高いという利点がある。
燃料電池部同士が一体に接続された構造を例示したものであり、内側電極が(連結部を介して)一体であるので、電気的接続のための構造を簡易化できるという利点がある。
燃料電池部同士が一体に接続された構造を例示したものであり、内側電極の壁面部が一体であるので、強度が高いという利点がある。
尚、ここで、各前駆体とは、焼成前の成形体を示しており、例えば押出成形後の成形体が挙げられる(尚、仮焼成したものも含まれる)。また、前記第1工程と第2工程の順序は逆でも良い。
本発明は、内側電極前駆体(内側電極の焼成前の成形体)の形成方法を例示したものである。これにより、大量の内側電極前駆体を容易に製造することができる。尚、この場合の内側電極前駆体は、焼成前の成形体である。
本発明は、導電性板状体前駆体の形成方法を例示したものであり、これにより、大量の導電性板状体前駆体を容易に製造することができる。尚、この場合の導電性板状体前駆体は、焼成前の成形体である。
(22)請求項22の発明では、前記導電性板状体前駆体の焼成温度が、1300℃以上であることを特徴とする。
b)以下、燃料電池スタックの各構成について詳細に説明する。
・「燃料極」は、水素源となる燃料ガスと接触し、単セルにおける負電極として機能する。
金属としては、Ni以外に、Cu、Fe、Co、Ag、Pt、Pd、W、Mo、及びこれらの合金等を採用できる。
空気極の材料としては、固体電解質型燃料電池の使用条件等により適宜選択することができる。この材料としては、例えば金属、金属の酸化物、金属の複合酸化物等を用いることができる。金属としては、Pt、Au、Ag、Pd、Ir、Ru、Ru等の金属又は2種以上の金属を含有する合金が挙げられる。
(23)請求項23の発明は、筒状の内側多孔質セラミックス体とその外周面に形成された特定のイオン、原子、又は分子を透過可能な固体処理層とを有するリアクター部が、複数個並列に配置されたリアクター層状部を備え、前記リアクター層状部がその厚み方向にて多孔質セラミックスからなる板状体により挟まれるとともに、前記固体処理層と板状体との間に外側多孔質セラミックス体を備えたことを特徴とするリアクタースタックを要旨とする。
本発明は、外側多孔質セラミックス体の組織中の粒子の好ましい平均粒子径を例示したものであり、この範囲であれば、高いガスの反応や分離の性能を有する。
(26)請求項26の発明は、前記板状体は、その表面に前記リアクター部が嵌め込まれる複数の平行な溝を備え、前記リアクター部は、前記溝に嵌め込まれるとともに、前記板状体に挟まれて固定されたことを特徴とする。
本発明では、板状体は高い気体透過係数を有しており、高集積密度で熱サイクルに強い構造のリアクタースタックを実現できる。
前記請求項4の発明と同様に、板状体がこの気体透過係数の場合には(特に板状体のガスの入口側と出口側に0.1MPa以上の差圧を設定したときには)、導入されるガスの量が確保され、高集積構造の利点が得られる。
前記請求項5の発明と同様に、板状体がこの気体透過係数の場合には(特に板状体のガスの入口側と出口側に0.02MPa以上の差圧を設定したときには)、導入されるガスの量が確保され、高集積構造の利点が得られる。
(30)請求項30の発明では、前記板状体の組織中の粒子が、平均粒子径10〜60μmで、且つ、前記板状体の気孔率が、40〜60%であることを特徴とする。
よって、外側多孔質セラミックス体の組織中の粒子の粒径を小さくして表面積を大きくし、反応性能を高くした場合でも、優れたガス拡散性能を有するので、結果として、一層優れた反応性能を有するという顕著な効果を奏する。
本発明では、前記請求項7の発明と同様に、気孔率が50〜90%と高いので、粒子径が1〜10μmでも、優れたガス拡散性能を有する。特に、粒子径を小さくすることにより、(高い気孔率による)高いガス拡散性能を実現できるとともに、板状体に十分な強度が得られるという利点がある。
(32)請求項32の発明では、前記板状体は、その気孔の最大孔径が10〜300μmの範囲であり、且つ、各気孔同士の少なくとも一部が連通していることを特徴とする。
本発明では、前記請求項9の発明と同様に、(最大気孔径/100)<平均粒子径の関係があるので、造孔材などにより形成された穴(気孔)同士が連結し易くなり、ガスの透過性が高い。また、平均粒子径<(最大気孔径/4)の関係があるので、気孔径と粒子径のバランスが良く、十分な強度を確保できる。
本発明では、リアクター部同士が一体に接続された構造であるので、寸法精度が高く、また、取り扱いが容易であり、製造時の作業性が高いという利点がある。
リアクター部同士が一体に接続された構造を例示したものであり、内側多孔質セラミックス体が(連結部を介して)一体であるので、構造を簡易化できるという利点がある。
(36)請求項36の発明は、隣り合う前記リアクター部の内側多孔質セラミックス体の壁面部自体が一体に接続されたことを特徴とする。
(37)請求項37の発明は、前記請求項23〜36のいずれかに記載のリアクタースタックの製造方法において、前記内側多孔質セラミックス体とその表面に形成した特定のイオン、原子、又は分子を透過可能な固体処理層からなるリアクター部前駆体又はリアクター部前駆体の焼結体を製造する第1工程と、前記多孔質セラミックスの材料からなる板状体前駆体又は板状体前駆体の焼結体を製造する第2工程と、前記リアクター部前駆体を前記板状体前駆体で挟んでスタック化、前記リアクター部前駆体の焼結体を前記板状体前駆体で挟んでスタック化、前記リアクター部前駆体を前記板状体前駆体の焼結体で挟んでスタック化、又は前記リアクター部前駆体の焼結体を前記板状体前駆体の焼結体で挟んでスタック化する第3工程と、を備えたことを特徴とする。
尚、ここで、各前駆体とは、焼成前の成形体を示しており、例えば押出成形後の成形体が挙げられる(尚、仮焼成したものも含まれる)。また、前記第1工程と第2工程の順序は逆でも良い。
記リアクター部前駆体の焼結体と前記板状体前駆体との間、前記リアクター部前駆体と前記板状体前駆体の焼結体との間、又は前記リアクター部前駆体の焼結体と前記板状体前駆体の焼結体との間に、前記外側多孔質セラミックス体の材料を配置して焼成することを特徴とする。
本発明は、内側多孔質セラミックス体前駆体の形成方法を例示したものである。これにより、大量の内側多孔質セラミックス体前駆体を容易に製造することができる。尚、この場合の内側多孔質セラミックス体前駆体は、焼成前の成形体である。
本発明は、板状体前駆体の形成方法を例示したものであり、これにより、大量の板状体前駆体を容易に製造することができる。尚、この場合の板状前駆体は、焼成前の成形体である。
前記請求項21の発明と同様に、本発明は、好ましい造孔材の割合を例示したものである。この割合は、前記請求項31の発明を実現するための最適な割合である。
前記請求項22の発明と同様に、本発明は、好ましい温度範囲を例示したものである。この温度範囲であれば、例えば板状体が導電性を有する場合には、高い導電性が得られるので好適である。
・「固体処理層」としては、前記燃料電池スタックで用いる固体電解質と同様な材料を使用できるが、それ以外にも、特定のイオン、原子、又は分子を透過可能な薄膜(固体処理層)を構成する各種の材料を利用できる。例えばパラジウム金属膜やパラジウム・銀合金膜を構成する材料を採用できる。
・リアクターの各材料に関しては、リアクター種により異なるため、簡単にまとめることができないが、例えば、NOx浄化用の技術としては、前記燃料電池とまったく同様の材料構成にて、NOx浄化用のリアクターとして動作可能である。
a)まず、本実施例の燃料電池スタックの全体構成について説明する。
従って、内側電極11と固体電解質層13と外側電極7とから燃料電池(セル)8が構成され、複数箇所(同図では4箇所)に分離した内側電極11及び固体電解質層13からなる燃料電池部3と一体に連続した層状の外側電極7とから燃料電池層状部5が構成されている。尚、燃料電池部3の本数は、説明が容易な様に各図では異なって記載されているが、当然ながら実際には同じ本数(例えば縦10本×横10本=合計100本)である。
このうち、前記燃料電池部3は、図3に示す様に、外径が3mm以下の円筒であり、円筒状の例えば厚み50〜400μmの内側電極11の外表面のうち、その両端を除いて例えば厚み2〜30μmの固体電解質層13で覆ったものである。
例えば平均粒子径0.1〜2μm(望ましくは0.1〜1μm、更に望ましくは0.3〜0.8μm)のNiO:50重量%、平均粒子径0.1〜2μm(望ましくは0.1〜1μm、更に望ましくは0.3〜0.8μm)のGd0.2Ce0.8O1.9:39重量%、セルロース系バインダ:7重量%を、乾式ミキサで1時間混合後、水を粉末に対して14外重量%添加して、更に30分混合した。
その後、図5に示す様に、前記素地を一軸油圧シリンダ型押し出し成型機21にて、押し出し成形を行った。
ケトン:100外重量%を加え、24時間混合してスラリー23とし、そのスラリー23中に、前記押し出し成形によって形成した燃料極成形体(即ち内側電極前駆体)25を浸漬した。これによって、燃料極成形体25の表面に固体電解質の被膜27を形成した。
一方、平均粒子径10〜60μm(望ましくは20〜50μm、更に望ましくは30〜50μm)のLa0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3(LSCF粉末)93重量%、セルロース系バインダ7重量%を、乾式ミキサで1時間混合後、水を粉末に対して14外重量%添加して、更に30分混合した。
その後、前記素地をスクリュー型押し出し成型機(図示せず)にて、押し出し成形を行った。
その後、大気中で1000℃で2時間焼成し、本実施例の燃料電池スタック1を形成する。尚、最後の焼成により、平均粒子径が導電性板状体9より小さな外側電極7が得られる。
次に、上述した燃料電池スタックで用いられる導電性板状体の特性、即ち気体透過係数と電気導電率と気孔率とを測定した実験例について説明する。
気体透過係数の測定に用いる試料の形状は、直径30mm×厚み1mmの円盤状である。
パッキン33、35の中央には、直径8mmの丸穴が開いており、下方よりガス圧を加え、上方から抜けて来るガス量を、石鹸膜流量計にて測定した。
尚、気体透過係数Cは、下記式(1)により求めた。ここで、Fはガス流量(透過気体流量:mlmin-1)、tは試料厚さ(cm)、60は時間(秒)、Aはガス透過面積(試料面積:cm2)、Pは片面より加えたガス圧(入口出口のガス圧差:Pa)である。
気体透過係数C=Ft/60AP・・・(1)
<電気伝導率の測定>
電気伝導率は、縦3mm×横4mm×長さ40mmの柱状の試料を用い、JIS R1661の規定に定められたように電極を取り付けて評価用の試料とした。測定は、600℃の大気中の雰囲気にて、直流電源と電圧計を用いた。具体的には、試料両端から直流電流を印加して、そのときの電圧を記録することで、電流I(A)、電圧E(V)、試料断面積A(cm2)、電圧端子間距離L(cm)から、下記式(2)を用いて、電気伝導率k(Scm-1)を求めた。その結果を、同じく下記表1に記す。
電気伝導率k=IL/EA ・・(2)
<平均粒子径の測定>
平均粒子径は、走査型電子顕微鏡にて、導電性板状体を構成する粒子が100個以上観察できる視野にて観察し、それを平均化して求めた。その結果を、同じく下記表1に記す。なお、下記表1では、焼成後の平均粒子径を示している。
得られた試料について、乾燥重量W1、水中で15分間以上真空引きして水を含ませた含水重量W2、及び含水した試料の水中重量W3を測定して、下記式(3)により、気孔率Pを求めた。ここでは、水の密度はρw、構成材料の密度はρcである。その結果を、同じく下記表1に記す。
気孔率P={1−(W1×ρw)/((W2−W3)×ρc)}×100・・・(3)
また、試料No.6、7では、平均粒子径が70μmと粗く、セラミックスの焼結が困難であり、ハンドリングが難しい。なお、サポートをつけなければ気体透過係数や電気伝導率の測定は困難であるので、ここではその測定値は記載していない。
次に、造孔材を用いて導電性板状体を製造した場合の実験例について説明する。
<試料の作製>
平均粒子径0.1〜11μmのLa0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ(LSCF粉末)に、平均粒子径5〜350μmの球状のポリメタクリル酸メチルのビーズ粉末を50〜95体積%混合するとともに、LSCF粉末に対してセルロース系バインダ7重量%を添加し、それを乾式ミキサで1時間混合後、水をLSCF粉末に対して14外重量%添加して、更に30分混合した。
その後、前記素地をスクリュー型押し出し成型機にて、押し出し成形を行った。
次に、この成形体(即ち導電性板状体前駆体)を、大気中にて1200〜1400℃で1時間焼成して、導電性板状体の試料を製造した。
<気体透過係数の測定>
気体透過係数の測定に用いる試料の形状は、直径20mm×厚み2mmの円盤状である。
その他は、前記実験例1と同様にして、前記式(1)により、気体透過係数を求めた。その結果を、下記表2に記す。
電気伝導率は、前記実験例1と同様にして、前記式(2)により求めた。その結果を、同じく下記表2に記す。
焼結前の原料粉末の粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置により平均粒子径を求めた。また、各試料の焼結後の平均粒子径は、前記実験例1と同様にして求めた。その結果を、同じく下記表2に記す。
最大気孔径は、走査型電子顕微鏡にて、造孔材などにより形成された気孔が20個以上観察できる視野にて、最も大きな気孔を確認し、その孔径を顕微鏡の倍率を上げて求めた。その結果を、同じく下記表2に記す。
前記実験例1と同様にして、前記式(3)により、気孔率を求めた。その結果を、同じく下記表2に記す。
試料No.15は、気孔率が90%を超えているが、ハンドリングが困難なもろい試料である。
更に試料No.7〜9から、焼成温度を変化させたとき、気体透過係数の変化はわずかであるのに対し、電気伝導率が大きく変化している。これらの結果から、焼成温度が高い方が電気特性の良い試料が得られることがわかった。
a)まず、本実施例の燃料電池スタックの構成について説明する。
本実施例の燃料電池スタック51(図9参照)は、前記実施例1とほぼ同様なスタック(積層体)である。
本実施例の燃料電池スタックの製造方法は、基本的には前記実施例1と同様であるので、簡単に説明する。
また、同様に固体電解質の被膜63形成用のスラリー65中に、前記押し出し成形によって形成した(円筒が横方向に連接された)燃料極成形体67を浸漬した。これによって、燃料極成形体67の表面に固体電解質の被膜63を形成した。
一方、前記実施例1と同様にして、導電性板状体71用の素地を、スクリュー型押し出し成型機(図示せず)にて、押し出し成形を行った。
その後、導電性板状体71の表面に、同様なペースト73を、スクリーン印刷にて溝75が埋まるように塗布した。
その後、同様に焼成し、本実施例の燃料電池スタック51を形成する。
本実施例は、前記実施例1、2の燃料電池スタックとは異なり、固体電解質型リアクター(以下単にリアクター(反応器)とも記す)スタックに関するものであるが、その構造は、基本的に、燃料電池スタックとほぼ同様であり、主として、その材料と用途が異なる。
前記リアクタースタックは、以下に述べる様に、NOx浄化技術や、水素製造技術に適用できる。
用できる。更に、多孔質の板状体としては、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、チタニア又はこれらの混合物、および化合物のうちいずれかを採用できる。
尚、リアクタースタックと前記実施例1の燃料電池スタック1との構造的な関係を、前記図2で示すと、燃料電池部3、燃料電池層状部5、外側電極7、導電性板状体9、内側電極11、固体電解質層13、燃料電池セル8が、それぞれ、リアクター部、リアクター層状部、外側電極(又は外側多孔質セラミックス体)、多孔質の板状体、内側電極(又は内側多孔質セラミックス体)、固体電解質層(又は固体処理層)、リアクターセルに相当する。
(1)例えば図10に示す様に、複数の内側電極81の壁(壁面部)自体が一体となって、板状の燃料電池部83(又はリアクター部)となる構成を採用できる。
(3)更に、多数の円筒状の燃料電池部の配列方法としては、前記実施例1の様な、縦横同数の配列以外に、縦横の配列数が異なる方法を採用できる。従って、その場合は、軸方向から見ると、燃料電池スタックは長方形となる。
3、91、103…燃料電池部
5…燃料電池層状部
7…空気極(外側電極)
8…燃料電池セル
9、101…導電性板状体
11…燃料極(内側電極)
13…固体電解質層
Claims (43)
- 筒状の内側電極とその外周面に形成された固体電解質層とを有する燃料電池部が、複数個並列に配置された燃料電池層状部を備え、
前記燃料電池層状部がその厚み方向にて多孔質導電性セラミックスからなる導電性板状体により挟まれるとともに、前記固体電解質層と導電性板状体との間に前記燃料電池部の外側電極を備えたことを特徴とする燃料電池スタック。 - 前記導電性板状体は、その表面に前記燃料電池部が嵌め込まれる複数の平行な溝を備え、前記燃料電池部は、前記溝に嵌め込まれるとともに、前記導電性板状体に挟まれて固定されたことを特徴とする前記請求項1に記載の燃料電池スタック。
- 前記導電性板状体は、その気体透過係数が5×10-5mlcmcm-2sec-1Pa-1以上であることを特徴とする前記請求項1又は2に記載の燃料電池スタック。
- 前記導電性板状体は、その気体透過係数が1×10-4mlcmcm-2sec-1Pa-1以上であることを特徴とする前記請求項3に記載の燃料電池スタック。
- 前記導電性板状体は、その気体透過係数が5×10-4mlcmcm-2sec-1Pa-1以上であることを特徴とする前記請求項4に記載の燃料電池スタック。
- 前記導電性板状体の組織中の粒子が、平均粒子径10〜60μmで、且つ、前記導電性板状体の気孔率が、40〜60%であることを特徴とする前記請求項1〜5のいずれかに記載の燃料電池スタック。
- 前記導電性板状体の組織中の粒子が、平均粒子径1〜10μmで、且つ、前記導電性板状体の気孔率が、50〜90%であることを特徴とする前記請求項1〜5のいずれかに記載の燃料電池スタック。
- 前記導電性板状体は、その気孔の最大孔径が10〜300μmの範囲であり、且つ、各気孔同士の少なくとも一部が連通していることを特徴とする前記請求項7に記載の燃料電池スタック。
- 前記導電性板状体の気孔率と粒子径との関係は、(最大気孔径/100)<平均粒子径<(最大気孔径/4)であることを特徴とする前記請求項7又は8に記載の燃料電池スタック。
- 前記外側電極の組織中の粒子が、平均粒子径0.1〜2μmであることを特徴とする前記請求項1〜9のいずれかに記載の燃料電池スタック。
- 前記外側電極が、前記固体電解質層と導電性板状体とを接続していることを特徴とする前記請求項1〜10のいずれかに記載の燃料電池スタック。
- 前記内側電極が前記燃料電池部の支持体であり、前記固体電解質層の厚さが30μm以下であることを特徴とする前記請求項1〜11のいずれかに記載の燃料電池スタック。
- 前記燃料電池層状部は、隣り合う前記燃料電池部同士が一体に接続されて、平面状に形成されたものであることを特徴とする前記請求項1〜12のいずれかに記載の燃料電池スタック。
- 隣り合う前記燃料電池部の内側電極が、導電性を有する連結部を介して一体に接続されたことを特徴とする前記請求項13に記載の燃料電池スタック。
- 隣り合う前記燃料電池部の内側電極の壁面部自体が一体に接続されたことを特徴とする前記請求項13に記載の燃料電池スタック。
- 前記請求項1〜15のいずれかに記載の燃料電池スタックの製造方法において、
前記内側電極とその表面に形成した固体電解質層からなる燃料電池部前駆体又は燃料電池部前駆体の焼結体を製造する第1工程と、
前記多孔質導電性セラミックスの材料からなる導電性板状体前駆体又は導電性板状体前駆体の焼結体を製造する第2工程と、
前記燃料電池部前駆体を導電性板状体前駆体で挟んでスタック化、前記燃料電池部前駆体の焼結体を導電性板状体前駆体で挟んでスタック化、前記燃料電池部前駆体を導電性板状体前駆体の焼結体で挟んでスタック化、又は前記燃料電池部前駆体の焼結体を導電性板状体前駆体の焼結体で挟んでスタック化する第3工程と、
を備えたことを特徴とする燃料電池スタックの製造方法。 - 前記燃料電池部前駆体と前記導電性板状体前駆体との間、前記燃料電池部前駆体の焼結体と前記導電性板状体前駆体との間、前記燃料電池部前駆体と前記導電性板状体前駆体の焼結体との間、又は前記燃料電池部前駆体の焼成体と前記導電性板状体前駆体の焼成体との間に、前記外側電極の材料を配置して焼成することを特徴とする前記請求項16に記載の燃料電池スタックの製造方法。
- 内側電極前駆体を、押出成形により作製することを特徴とする前記請求項16又は17に記載の燃料電池スタックの製造方法。
- 前記導電性板状体前駆体を、押出成形により作製することを特徴とする前記請求項16〜18に記載の燃料電池スタックの製造方法。
- 前記請求項1〜19のいずれかに記載の燃料電池スタックの製造方法において、
前記多孔質導電性セラミックスに球状の造孔材を加えた原材料を用いて導電性板状体前駆体を形成し、前記導電性板状体前駆体を焼成することにより、気孔を有する焼結体である前記導電性板状体を製造することを特徴とする燃料電池スタックの製造方法。 - 前記球状の造孔材の前記原材料に対する体積比が、60〜90体積%であることを特徴とする前記請求項20に記載の燃料電池スタックの製造方法。
- 前記導電性板状体前駆体の焼成温度が、1300℃以上であることを特徴とする前記請求項20又は21に記載の燃料電池スタックの製造方法。
- 筒状の内側多孔質セラミックス体とその外周面に形成された特定のイオン、原子、又は分子を透過可能な固体処理層とを有するリアクター部が、複数個並列に配置されたリアクター層状部を備え、
前記リアクター層状部がその厚み方向にて多孔質セラミックスからなる板状体により挟まれるとともに、前記固体処理層と板状体との間に外側多孔質セラミックス体を備えたことを特徴とするリアクタースタック。 - 前記外側多孔質セラミックス体の組織中の粒子が、平均粒子径0.1〜2μmであることを特徴とする前記請求項23に記載のリアクタースタック。
- 筒状の内側多孔質セラミックス体とその外周面に形成された特定のイオン、原子、又は分子を透過可能な固体処理層とを有するリアクター部が、複数個並列に配置されたリアクター層状部を備え、
前記リアクター層状部がその厚み方向にて多孔質セラミックスからなる板状体により挟まれたことを特徴とするリアクタースタック。 - 前記板状体は、その表面に前記リアクター部が嵌め込まれる複数の平行な溝を備え、前記リアクター部は、前記溝に嵌め込まれるとともに、前記板状体に挟まれて固定されたことを特徴とする前記請求項25に記載のリアクタースタック。
- 前記板状体は、その気体透過係数が5×10-5mlcmcm-2sec-1Pa-1以上であることを特徴とする前記請求項23〜26のいずれかに記載のリアクタースタック。
- 前記板状体は、その気体透過係数が1×10-4mlcmcm-2sec-1Pa-1以上であることを特徴とする前記請求項27に記載のリアクタースタック。
- 前記板状体は、その気体透過係数が5×10-4mlcmcm-2sec-1Pa-1以上であることを特徴とする前記請求項28に記載のリアクタースタック。
- 前記板状体の組織中の粒子が、平均粒子径10〜60μmで、且つ、前記板状体の気孔率が、40〜60%であることを特徴とする前記請求項23〜29に記載の燃料電池スタック。
- 前記板状体の組織中の粒子が、平均粒子径1〜10μmで、且つ、前記板状体の気孔率が、50〜90%であることを特徴とする前記請求項23〜29に記載の燃料電池スタック。
- 前記板状体は、その気孔の最大孔径が10〜300μmの範囲であり、且つ、各気孔同士の少なくとも一部が連通していることを特徴とする前記請求項31に記載のリアクタースタック。
- 前記板状体の気孔率と粒子径との関係は、(最大気孔径/100)<平均粒子径<(最大気孔径/4)であることを特徴とする前記請求項31又は32に記載のリアクタースタック。
- 前記リアクター層状部は、隣り合うリアクター部同士が一体に接続されて、平面状に形成されたものであることを特徴とする前記請求項23〜33のいずれかに記載のリアクタースタック。
- 隣り合う前記リアクター部の内側多孔質セラミックス体が、連結部を介して一体に接続されたことを特徴とする前記請求項34に記載のリアクタースタック。
- 隣り合う前記リアクター部の内側多孔質セラミックス体の壁面部自体が一体に接続されたことを特徴とする前記請求項34に記載のリアクタースタック。
- 前記請求項23〜36のいずれかに記載のリアクタースタックの製造方法において、
前記内側多孔質セラミックス体とその表面に形成した特定のイオン、原子、又は分子を透過可能な固体処理層からなるリアクター部前駆体又はリアクター部前駆体の焼結体を製造する第1工程と、
前記多孔質セラミックスの材料からなる板状体前駆体又は板状体前駆体の焼結体を製造する第2工程と、
前記リアクター部前駆体を前記板状体前駆体で挟んでスタック化、前記リアクター部前駆体の焼結体を前記板状体前駆体で挟んでスタック化、前記リアクター部前駆体を前記板状体前駆体の焼結体で挟んでスタック化、又は前記リアクター部前駆体の焼結体を前記板状体前駆体の焼結体で挟んでスタック化する第3工程と、
を備えたことを特徴とするリアクタースタックの製造方法。 - 前記リアクター部前駆体と前記板状体前駆体との間、前記リアクター部前駆体の焼結体と前記板状体前駆体との間、前記リアクター部前駆体と前記板状体前駆体の焼結体との間、又は前記リアクター部前駆体の焼結体と前記板状体前駆体の焼結体との間に、前記外側多孔質セラミックス体の材料を配置して焼成することを特徴とする前記請求項37に記載のリアクタースタックの製造方法。
- 内側多孔質セラミックス体前駆体を、押出成形により作製することを特徴とする前記請求項37又は38に記載のリアクタースタックの製造方法。
- 前記板状体前駆体を、押出成形により作製することを特徴とする前記請求項37〜39のいずれかに記載のリアクタースタックの製造方法。
- 前記請求項23〜40のいずれかに記載のリアクタースタックの製造方法において、
前記多孔質セラミックスに球状の造孔材を加えた原材料を用いて板状体前駆体を形成し、前記板状体前駆体を焼成することにより、気孔を有する焼結体である前記板状体を製造することを特徴とするリアクタースタックの製造方法。 - 前記球状の造孔材の前記原材料に対する体積比が、60〜90体積%であることを特徴とする前記請求項41に記載のリアクタースタックの製造方法。
- 前記板状体前駆体の焼成温度が、1300℃以上であることを特徴とする前記請求項41又は42に記載のリアクタースタックの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006324228A JP5240700B2 (ja) | 2006-06-30 | 2006-11-30 | 燃料電池スタック及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006181615 | 2006-06-30 | ||
JP2006181615 | 2006-06-30 | ||
JP2006324228A JP5240700B2 (ja) | 2006-06-30 | 2006-11-30 | 燃料電池スタック及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008034340A true JP2008034340A (ja) | 2008-02-14 |
JP5240700B2 JP5240700B2 (ja) | 2013-07-17 |
Family
ID=39123520
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006324228A Expired - Fee Related JP5240700B2 (ja) | 2006-06-30 | 2006-11-30 | 燃料電池スタック及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5240700B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009135048A (ja) * | 2007-11-30 | 2009-06-18 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 電気化学リアクタースタック及びその製造方法 |
JP2012059707A (ja) * | 2010-09-10 | 2012-03-22 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | 固体酸化物燃料電池モジュール |
WO2013012009A1 (ja) * | 2011-07-21 | 2013-01-24 | 株式会社村田製作所 | 固体酸化物形燃料電池用電気的接続材、固体酸化物形燃料電池、固体酸化物形燃料電池モジュール及び固体酸化物形燃料電池の製造方法 |
JP2013241644A (ja) * | 2012-05-18 | 2013-12-05 | Toshiba Corp | 電気化学セルおよび水素製造装置 |
WO2014016303A1 (fr) * | 2012-07-24 | 2014-01-30 | Dcns | Système de fixation d'une pile thermique dans une section d'alimentation d'un engin sous marin |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH046752A (ja) * | 1990-04-24 | 1992-01-10 | Yoshida Kogyo Kk <Ykk> | 固体電解質燃料電池 |
JPH0562694A (ja) * | 1991-09-05 | 1993-03-12 | Fuji Electric Co Ltd | 固体電解質型燃料電池 |
JP2002329511A (ja) * | 2001-05-01 | 2002-11-15 | Nissan Motor Co Ltd | 固体電解質型燃料電池用スタック及び固体電解質型燃料電池 |
JP2004288608A (ja) * | 2003-03-05 | 2004-10-14 | Toto Ltd | 筒状固体酸化物型燃料電池セルの集合体 |
JP2004335277A (ja) * | 2003-05-08 | 2004-11-25 | Toho Gas Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池 |
-
2006
- 2006-11-30 JP JP2006324228A patent/JP5240700B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH046752A (ja) * | 1990-04-24 | 1992-01-10 | Yoshida Kogyo Kk <Ykk> | 固体電解質燃料電池 |
JPH0562694A (ja) * | 1991-09-05 | 1993-03-12 | Fuji Electric Co Ltd | 固体電解質型燃料電池 |
JP2002329511A (ja) * | 2001-05-01 | 2002-11-15 | Nissan Motor Co Ltd | 固体電解質型燃料電池用スタック及び固体電解質型燃料電池 |
JP2004288608A (ja) * | 2003-03-05 | 2004-10-14 | Toto Ltd | 筒状固体酸化物型燃料電池セルの集合体 |
JP2004335277A (ja) * | 2003-05-08 | 2004-11-25 | Toho Gas Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池 |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009135048A (ja) * | 2007-11-30 | 2009-06-18 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 電気化学リアクタースタック及びその製造方法 |
JP2012059707A (ja) * | 2010-09-10 | 2012-03-22 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | 固体酸化物燃料電池モジュール |
EP2736109A4 (en) * | 2011-07-21 | 2015-09-30 | Murata Manufacturing Co | ELECTRICAL CONNECTION MATERIAL FOR SOLID OXYGEN FUEL CELL, SOLID OXIDE FUEL CELL, SOLID OXIDE FUEL CELL MODULE, AND METHOD FOR MANUFACTURING SOLID OXIDE FUEL CELL |
CN103703599A (zh) * | 2011-07-21 | 2014-04-02 | 株式会社村田制作所 | 固体氧化物燃料电池用电连接材料、固体氧化物燃料电池、固体氧化物燃料电池模块以及固体氧化物燃料电池的制造方法 |
JPWO2013012009A1 (ja) * | 2011-07-21 | 2015-02-23 | 株式会社村田製作所 | 固体酸化物形燃料電池用電気的接続材、固体酸化物形燃料電池、固体酸化物形燃料電池モジュール及び固体酸化物形燃料電池の製造方法 |
JP5679060B2 (ja) * | 2011-07-21 | 2015-03-04 | 株式会社村田製作所 | 固体酸化物形燃料電池用電気的接続材、固体酸化物形燃料電池、固体酸化物形燃料電池モジュール及び固体酸化物形燃料電池の製造方法 |
WO2013012009A1 (ja) * | 2011-07-21 | 2013-01-24 | 株式会社村田製作所 | 固体酸化物形燃料電池用電気的接続材、固体酸化物形燃料電池、固体酸化物形燃料電池モジュール及び固体酸化物形燃料電池の製造方法 |
CN103703599B (zh) * | 2011-07-21 | 2016-03-16 | 株式会社村田制作所 | 固体氧化物燃料电池用电连接材料、固体氧化物燃料电池、固体氧化物燃料电池模块以及固体氧化物燃料电池的制造方法 |
US9368808B2 (en) | 2011-07-21 | 2016-06-14 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Electrical connection material for solid oxide fuel cell, solid oxide fuel cell, solid oxide fuel cell module, and method for manufacturing solid oxide fuel cell |
US9653739B2 (en) | 2011-07-21 | 2017-05-16 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Electrical connection material for solid oxide fuel cell, solid oxide fuel cell, solid oxide fuel cell module, and method for manufacturing solid oxide fuel cell |
JP2013241644A (ja) * | 2012-05-18 | 2013-12-05 | Toshiba Corp | 電気化学セルおよび水素製造装置 |
WO2014016303A1 (fr) * | 2012-07-24 | 2014-01-30 | Dcns | Système de fixation d'une pile thermique dans une section d'alimentation d'un engin sous marin |
FR2993945A1 (fr) * | 2012-07-24 | 2014-01-31 | Dcns | Systeme de fixation d'une pile thermique dans une section d'alimentation d'un engin sous marin |
US10199620B2 (en) | 2012-07-24 | 2019-02-05 | Dcns | System for attaching a thermal battery to a power section of an underwater craft |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5240700B2 (ja) | 2013-07-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6601488B2 (ja) | プロトン伝導体、燃料電池用固体電解質層、セル構造体およびそれを備える燃料電池 | |
US8894944B2 (en) | Membrane with a stable nanosized microstructure and method for producing same | |
KR101386431B1 (ko) | 모든 세라믹스 고체 산화물 연료전지 및 이의 제조방법 | |
JP5198758B2 (ja) | 電気化学リアクタースタック及び電気化学リアクターシステム | |
EP2495791B1 (en) | Fuel cell, cell stack, fuel cell module, and fuel cell device | |
US7655346B2 (en) | Electrode material and fuel cell | |
US8460432B2 (en) | Cheap thin film oxygen membranes | |
JP2014510014A (ja) | 低pO2雰囲気中で得られるセラミックデバイスのための焼結添加剤 | |
JP2016157693A (ja) | 固体酸化物形燃料電池単セル及び固体酸化物形燃料電池スタック | |
JP5240700B2 (ja) | 燃料電池スタック及びその製造方法 | |
JP5214956B2 (ja) | 電気化学リアクタースタック及びその製造方法 | |
JP6275561B2 (ja) | 接合体、接合体の製造方法、固体酸化物形燃料電池、及び水電解装置 | |
US20060257714A1 (en) | Electrode material and fuel cell | |
JP2004253376A (ja) | 燃料電池セル及びその製法並びに燃料電池 | |
EP2030668A1 (en) | Robust mixed conducting membrane structure | |
WO2018021424A1 (ja) | 電気化学セルスタック | |
JP4828104B2 (ja) | 燃料電池セル | |
JP5935220B2 (ja) | 電気化学リアクターセル | |
JP4866122B2 (ja) | セラミック直管孔筒状支持体および固体酸化物型燃料電池用膜エレメント | |
JP6118694B2 (ja) | 燃料電池用アノードおよび燃料電池単セル | |
JP2017157553A (ja) | 燃料電池 | |
JPWO2013062023A1 (ja) | セラミック焼結体および高温用部材ならびに電気化学素子 | |
JP4480377B2 (ja) | 燃料電池セル及び燃料電池 | |
WO2020261935A1 (ja) | 燃料極-固体電解質層複合体、燃料極-固体電解質層複合部材、燃料電池、および、燃料電池の製造方法 | |
CN114597462A (zh) | 对称型固体氧化物电池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090604 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20090604 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120821 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121019 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121211 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130206 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130226 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130326 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160412 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 5240700 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |