JP3200219B2 - 固体電解質型燃料電池の集電構造 - Google Patents
固体電解質型燃料電池の集電構造Info
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- Y02E60/50—Fuel cells
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は固体電解質を使用した
燃料電池に関し、特に単セルが導電性フェルトを介して
電気的に接続されている燃料電池の集電構造に関するも
のである。
燃料電池に関し、特に単セルが導電性フェルトを介して
電気的に接続されている燃料電池の集電構造に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】固体電解質型燃料電池は、イットリア安
定化ジルコニア（ＹＳＺ）やカルシア安定化ジルコニア
（ＣＳＺ）などの固体電解質を挟んで、例えばペロブス
カイト型ランタン系複合酸化物からなる空気電極（陽
極）とニッケルなどを主体とする燃料電極（陰極）とを
設け、固体電解質を介した燃料ガスと空気との電気化学
的反応により起電力を得るものである。この種の燃料電
池では燃料ガス流路と空気流路とを気密状態に分離する
必要があるので、従来、例えば固体電解質を筒状に形成
し、その内周面および外周面に前記各電極を設けること
が行われている。また単セルで得られる電力が少ないの
で、従来では複数の単セルを直列に接続しスタックを構
成したり、複数の単セルを直並列に接続してモジュール
を構成することにより、所要の電力を得ている。
定化ジルコニア（ＹＳＺ）やカルシア安定化ジルコニア
（ＣＳＺ）などの固体電解質を挟んで、例えばペロブス
カイト型ランタン系複合酸化物からなる空気電極（陽
極）とニッケルなどを主体とする燃料電極（陰極）とを
設け、固体電解質を介した燃料ガスと空気との電気化学
的反応により起電力を得るものである。この種の燃料電
池では燃料ガス流路と空気流路とを気密状態に分離する
必要があるので、従来、例えば固体電解質を筒状に形成
し、その内周面および外周面に前記各電極を設けること
が行われている。また単セルで得られる電力が少ないの
で、従来では複数の単セルを直列に接続しスタックを構
成したり、複数の単セルを直並列に接続してモジュール
を構成することにより、所要の電力を得ている。
【０００３】図４は９本の円筒型単セル１によって構成
したモジュールの断面図であって、ここに示す各単セル
１は、円筒型の固体電解質２の内周面に空気電極３を形
成するとともに、固体電解質２の外周面に一部切欠いた
状態で燃料電極４を形成し、さらに空気電極３に導通し
たインターコネクタ５を、燃料電極４を切欠いてある部
分に突設した構成である。これらの単セル１は例えばニ
ッケルから構成される一対の集電板７，８の間に３列３
行のマトリックス状に配列されており、図４の上下方向
に並ぶ各列の単セル１は、そのインターコネクタ５が隣
接する単セル１の燃料電極４の外周面に例えばニッケル
から構成される導電性フェルト６を介して電気的に接続
されており、さらに図３の左右方向に並ぶ各行の単セル
１は、その燃料電極４同士が導電性フェルト６を介して
電気的に接続されている。
したモジュールの断面図であって、ここに示す各単セル
１は、円筒型の固体電解質２の内周面に空気電極３を形
成するとともに、固体電解質２の外周面に一部切欠いた
状態で燃料電極４を形成し、さらに空気電極３に導通し
たインターコネクタ５を、燃料電極４を切欠いてある部
分に突設した構成である。これらの単セル１は例えばニ
ッケルから構成される一対の集電板７，８の間に３列３
行のマトリックス状に配列されており、図４の上下方向
に並ぶ各列の単セル１は、そのインターコネクタ５が隣
接する単セル１の燃料電極４の外周面に例えばニッケル
から構成される導電性フェルト６を介して電気的に接続
されており、さらに図３の左右方向に並ぶ各行の単セル
１は、その燃料電極４同士が導電性フェルト６を介して
電気的に接続されている。
【０００４】また、このモジュールの陽極側電力取り出
し端である３つの単セル１のインターコネクタ５には集
電板７が導電性フェルト６を介して電気的に接続されて
おり、このモジュールの陰極側電力取り出し端である３
つの単セル１の空気電極３にも集電板８が導電性フェル
ト６を介して電気的に接続されている。さらに、各集電
板７，８には電力取り出し用の例えばニッケルから構成
される棒状のリード９，１０が取り付けられている。そ
して、各単セル１の中心部が空気流路となり、また各単
セル１の外周部が燃料ガス流路となっていて、これらの
各流路に空気や燃料ガスを流すことにより、各集電板
７，８を介してリード９，１０から電力を取り出すこと
ができる。
し端である３つの単セル１のインターコネクタ５には集
電板７が導電性フェルト６を介して電気的に接続されて
おり、このモジュールの陰極側電力取り出し端である３
つの単セル１の空気電極３にも集電板８が導電性フェル
ト６を介して電気的に接続されている。さらに、各集電
板７，８には電力取り出し用の例えばニッケルから構成
される棒状のリード９，１０が取り付けられている。そ
して、各単セル１の中心部が空気流路となり、また各単
セル１の外周部が燃料ガス流路となっていて、これらの
各流路に空気や燃料ガスを流すことにより、各集電板
７，８を介してリード９，１０から電力を取り出すこと
ができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、モジュ
ール内における固体電解質２を介した燃料ガスと空気と
の酸化還元反応は約１０００℃の温度下で行われるた
め、発電中に導電性フェルト６の細い繊維同士が互いに
焼結して結合し、導電性フェルト６はその空隙部が減少
して収縮してしまうとともに、その弾性が低下してしま
うという不都合が生じる。このため、導電性フェルト６
により接続されている単セル１同士および単セル１と集
電板７，８間の接触状態が悪くなり、この間の電気抵抗
が大きくなってリード９，１０から充分な電力が取り出
せないという不都合が生じる。
ール内における固体電解質２を介した燃料ガスと空気と
の酸化還元反応は約１０００℃の温度下で行われるた
め、発電中に導電性フェルト６の細い繊維同士が互いに
焼結して結合し、導電性フェルト６はその空隙部が減少
して収縮してしまうとともに、その弾性が低下してしま
うという不都合が生じる。このため、導電性フェルト６
により接続されている単セル１同士および単セル１と集
電板７，８間の接触状態が悪くなり、この間の電気抵抗
が大きくなってリード９，１０から充分な電力が取り出
せないという不都合が生じる。
【０００６】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、単セルで発生した起電力を導電性フェルトを介し
て集電手段側に充分に取り出すことのできる固体電解質
型燃料電池の集電構造を提供することを目的とするもの
である。
ので、単セルで発生した起電力を導電性フェルトを介し
て集電手段側に充分に取り出すことのできる固体電解質
型燃料電池の集電構造を提供することを目的とするもの
である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するために、固体電解質を一対の電極で挟みつけて
形成された１または２以上の単セルが、一対の集電手段
の間に配置されるとともに、それらの単セル同士もしく
は単セルと集電手段とが導電性フェルトを介して電気的
に接続されている固体電解質型燃料電池の集電構造にお
いて、前記集電手段が前記導電性フェルトを圧縮する方
向に前記単セルおよび導電性フェルトを常時挟み付ける
ように、前記集電手段を弾性的に押圧する部材を備えて
いることを特徴とするものである。
達成するために、固体電解質を一対の電極で挟みつけて
形成された１または２以上の単セルが、一対の集電手段
の間に配置されるとともに、それらの単セル同士もしく
は単セルと集電手段とが導電性フェルトを介して電気的
に接続されている固体電解質型燃料電池の集電構造にお
いて、前記集電手段が前記導電性フェルトを圧縮する方
向に前記単セルおよび導電性フェルトを常時挟み付ける
ように、前記集電手段を弾性的に押圧する部材を備えて
いることを特徴とするものである。
【０００８】
【作用】一対の集電手段間に導電性フェルトを介して電
気的に接続された１または２以上の単セルが、この弾性
付勢された集電手段により両側から常時押圧されている
ため、発電中に導電性フェルトが焼結し収縮しても、こ
れらの単セルや導電性フェルトは集電手段間に挾圧さ
れ、導電性フェルトを介した単セルや集電手段との電気
的接続は良好な状態に維持される。
気的に接続された１または２以上の単セルが、この弾性
付勢された集電手段により両側から常時押圧されている
ため、発電中に導電性フェルトが焼結し収縮しても、こ
れらの単セルや導電性フェルトは集電手段間に挾圧さ
れ、導電性フェルトを介した単セルや集電手段との電気
的接続は良好な状態に維持される。
【０００９】
【実施例】つぎにこの発明の実施例を図面を参照して説
明する。図１はこの発明の一実施例である固体電解質型
燃料電池のモジュールの断面図であり、このモジュール
の基本的構成は図４に示すモジュールとほぼ同一であ
る。
明する。図１はこの発明の一実施例である固体電解質型
燃料電池のモジュールの断面図であり、このモジュール
の基本的構成は図４に示すモジュールとほぼ同一であ
る。
【００１０】すなわち、このモジュールでは、円筒型の
固体電解質２の内外面にそれぞれ空気電極３と燃料電極
４とが形成され、空気電極３からインターコネクタ５が
突出して設けられている複数の単セル１のうち、図１に
おいて上下に隣接する単セル１の互いの燃料電極４とイ
ンターコネクタ５とが導電性フェルト６を介して電気的
に接続されるとともに、左右に隣接する単セル１の燃料
電極４同士も導電性フェルト６を介して電気的に接続さ
れている。また、上段の単セル１のインターコネクタ５
と集電板７とが導電性フェルト６を介して電気的に接続
されるとともに、下段の単セル１の燃料電極４と集電板
８とが導電性フェルト６を介して電気的に接続されてお
り、これらの集電板７，８には電力を取り出すための棒
状のリード９，１０が接続されている。
固体電解質２の内外面にそれぞれ空気電極３と燃料電極
４とが形成され、空気電極３からインターコネクタ５が
突出して設けられている複数の単セル１のうち、図１に
おいて上下に隣接する単セル１の互いの燃料電極４とイ
ンターコネクタ５とが導電性フェルト６を介して電気的
に接続されるとともに、左右に隣接する単セル１の燃料
電極４同士も導電性フェルト６を介して電気的に接続さ
れている。また、上段の単セル１のインターコネクタ５
と集電板７とが導電性フェルト６を介して電気的に接続
されるとともに、下段の単セル１の燃料電極４と集電板
８とが導電性フェルト６を介して電気的に接続されてお
り、これらの集電板７，８には電力を取り出すための棒
状のリード９，１０が接続されている。
【００１１】そして、各単セル１の中心部側の空気流路
１１に空気を流すと、空気電極３中を通過した酸素ガス
が酸素イオンとなって固体電解質２を通って燃料電極４
側に達し、これと各単セル１の外周部側の燃料ガス流路
中に流される燃料ガス中の水素ガスとが電気化学的に反
応して、単セル１の空気電極３側と燃料電極４側とに起
電力が発生する。そして、各単セル１で発生したこの起
電力は導電性フェルト６を介して一対の集電板７，８に
集められ、リード９，１０により外部に取り出される。
１１に空気を流すと、空気電極３中を通過した酸素ガス
が酸素イオンとなって固体電解質２を通って燃料電極４
側に達し、これと各単セル１の外周部側の燃料ガス流路
中に流される燃料ガス中の水素ガスとが電気化学的に反
応して、単セル１の空気電極３側と燃料電極４側とに起
電力が発生する。そして、各単セル１で発生したこの起
電力は導電性フェルト６を介して一対の集電板７，８に
集められ、リード９，１０により外部に取り出される。
【００１２】さて、上記一対の集電板７，８はリード
９，１０とともに単セル１側に移動可能となっていると
ともに、集電板７，８はこの集電板７，８とこの固体電
解質型燃料電池の固定部、例えばモジュールを覆うセル
ケース１３との間に配置された絶縁性の圧縮バネ１４に
よって単セル１側に所定圧で常時弾性付勢されている。
なお、圧縮バネ１４は発電時の単セル１の温度（約１０
００℃）に強度的に充分に耐え、かつ必要なバネ力を発
生させる必要があるため、ニッケル、ニッケルサーメッ
トまたはセラミックス等の耐熱性に優れた素材から形成
されているが、ニッケル等の導電性材料から形成されて
いる場合は、圧縮バネ１４と集電板７，８間に絶縁材を
介装する。
９，１０とともに単セル１側に移動可能となっていると
ともに、集電板７，８はこの集電板７，８とこの固体電
解質型燃料電池の固定部、例えばモジュールを覆うセル
ケース１３との間に配置された絶縁性の圧縮バネ１４に
よって単セル１側に所定圧で常時弾性付勢されている。
なお、圧縮バネ１４は発電時の単セル１の温度（約１０
００℃）に強度的に充分に耐え、かつ必要なバネ力を発
生させる必要があるため、ニッケル、ニッケルサーメッ
トまたはセラミックス等の耐熱性に優れた素材から形成
されているが、ニッケル等の導電性材料から形成されて
いる場合は、圧縮バネ１４と集電板７，８間に絶縁材を
介装する。
【００１３】したがって、発電中に導電性フェルト６が
焼結することにより、収縮しかつ弾性が下して単セル１
間および単セル１と集電板７，８間の電気的接続が不充
分となっても、上下方向に位置決めされている単セル１
同士は、圧縮バネ１４に弾性付勢されている集電板７，
８によって所定圧で押圧されるため、単セル１間および
単セル１と集電板７，８間の導電性フェルト６が圧縮さ
れて密着し、この導電性フェルト６を介して、単セル１
同士および単セル１と集電板７，８とは充分に良好な状
態で電気的に接続される。このため導電性フェルト６に
焼結が生じても、単セル１で発生した起電力を導電性フ
ェルト６を介して集電板７，８側に充分に取り出すこと
ができる。
焼結することにより、収縮しかつ弾性が下して単セル１
間および単セル１と集電板７，８間の電気的接続が不充
分となっても、上下方向に位置決めされている単セル１
同士は、圧縮バネ１４に弾性付勢されている集電板７，
８によって所定圧で押圧されるため、単セル１間および
単セル１と集電板７，８間の導電性フェルト６が圧縮さ
れて密着し、この導電性フェルト６を介して、単セル１
同士および単セル１と集電板７，８とは充分に良好な状
態で電気的に接続される。このため導電性フェルト６に
焼結が生じても、単セル１で発生した起電力を導電性フ
ェルト６を介して集電板７，８側に充分に取り出すこと
ができる。
【００１４】なお、上記実施例においては両方の集電板
７，８を圧縮バネ１４で単セル１側へ加圧したが、例え
ば一方の集電板７を固定して他方の集電板８のみを単セ
ル１側へ圧縮バネ１４で押圧するようにしてもよい。
７，８を圧縮バネ１４で単セル１側へ加圧したが、例え
ば一方の集電板７を固定して他方の集電板８のみを単セ
ル１側へ圧縮バネ１４で押圧するようにしてもよい。
【００１５】また、集電板７，８の単セル１側への押圧
は圧縮バネに限らず、例えばシリンダ内の流体によって
加圧された絶縁性のピストンの一端を集電板７，８に取
り付けて、このピストンによって集電板７，８を所定圧
で単セル１側に弾性付勢するようにしてもよい。
は圧縮バネに限らず、例えばシリンダ内の流体によって
加圧された絶縁性のピストンの一端を集電板７，８に取
り付けて、このピストンによって集電板７，８を所定圧
で単セル１側に弾性付勢するようにしてもよい。
【００１６】さらに対象となる固体電解質型燃料電池は
単セル１が直並列に接続されるモジュールのみでなく、
図２で示されるような単セル１が直列に接続されるスタ
ック（この場合、スタックを複数有している）や、図３
で示されるような単セル１が並列に接続されるものであ
ってもよい。
単セル１が直並列に接続されるモジュールのみでなく、
図２で示されるような単セル１が直列に接続されるスタ
ック（この場合、スタックを複数有している）や、図３
で示されるような単セル１が並列に接続されるものであ
ってもよい。
【００１７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなようにこの発明
によれば、導電性フェルトが焼結して弾性を失い、ある
いは収縮しても、その導電性フェルトを圧縮する方向に
集電手段が単セルおよび導電性フェルトを弾性的に挟み
付けているので、導電性フェルトを介した接触状態が良
好な状態に維持され、その結果、単セルで発生した起電
力を導電性フェルトを介して集電手段側に安定的に取り
出すことができる。
によれば、導電性フェルトが焼結して弾性を失い、ある
いは収縮しても、その導電性フェルトを圧縮する方向に
集電手段が単セルおよび導電性フェルトを弾性的に挟み
付けているので、導電性フェルトを介した接触状態が良
好な状態に維持され、その結果、単セルで発生した起電
力を導電性フェルトを介して集電手段側に安定的に取り
出すことができる。
【図１】この発明の一実施例を示す固体電解質型燃料電
池モジュールの断面図である。
池モジュールの断面図である。
【図２】この発明の別の実施例を示す固体電解質型燃料
電池スタックの断面図である。
電池スタックの断面図である。
【図３】この発明の他の実施例を示す固体電解質型燃料
電池の単セル周りの断面図である。
電池の単セル周りの断面図である。
【図４】従来の固体電解質型燃料電池モジュールの断面
図である。
図である。
１…単セル、 ２…固体電解質、 ３…空気電極、 ４
…燃料電極、 ６…導電性フェルト、 ７…集電板（集
電手段）、 ８…集電板（集電手段）、 １３…セルケ
ース、 １４…圧縮バネ。
…燃料電極、 ６…導電性フェルト、 ７…集電板（集
電手段）、 ８…集電板（集電手段）、 １３…セルケ
ース、 １４…圧縮バネ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 武憲 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式 会社フジクラ内 (56)参考文献 特開 平３−8266（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−218074（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−171562（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−162458（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 8/02 H01M 8/12 H01M 8/24
Claims (1)
- 【請求項１】 固体電解質を一対の電極で挟みつけて形
成された１または２以上の単セルが、一対の集電手段の
間に配置されるとともに、それらの単セル同士もしくは
単セルと集電手段とが導電性フェルトを介して電気的に
接続されている固体電解質型燃料電池の集電構造におい
て、 前記集電手段が前記導電性フェルトを圧縮する方向に前
記単セルおよび導電性フェルトを常時挟み付けるよう
に、前記集電手段を弾性的に押圧する部材を備えている
ことを特徴とする固体電解質型燃料電池の集電構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01821493A JP3200219B2 (ja) | 1993-01-08 | 1993-01-08 | 固体電解質型燃料電池の集電構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01821493A JP3200219B2 (ja) | 1993-01-08 | 1993-01-08 | 固体電解質型燃料電池の集電構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06203857A JPH06203857A (ja) | 1994-07-22 |
| JP3200219B2 true JP3200219B2 (ja) | 2001-08-20 |
Family
ID=11965401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01821493A Expired - Fee Related JP3200219B2 (ja) | 1993-01-08 | 1993-01-08 | 固体電解質型燃料電池の集電構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3200219B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6001501A (en) * | 1998-02-03 | 1999-12-14 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Connections for solid oxide fuel cells |
| JP2004247131A (ja) * | 2003-02-13 | 2004-09-02 | Toto Ltd | 筒状固体酸化物形燃料電池セルの集合体 |
| 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 |
| JP4492119B2 (ja) | 2003-07-24 | 2010-06-30 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池用集電構造及び固体酸化物形燃料電池スタック |
| JP5024724B2 (ja) * | 2006-06-30 | 2012-09-12 | Ｔｏｔｏ株式会社 | 燃料電池 |
| JP5377835B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2013-12-25 | 東邦瓦斯株式会社 | 燃料電池モジュール |
| JP5088539B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2012-12-05 | Ｔｏｔｏ株式会社 | 固体酸化物形燃料電池 |
| KR100921896B1 (ko) * | 2007-12-28 | 2009-10-13 | 지에스칼텍스 주식회사 | 연료전지의 집전판 설치구조 |
| JP5903564B2 (ja) | 2013-12-13 | 2016-04-13 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 組電池 |
-
1993
- 1993-01-08 JP JP01821493A patent/JP3200219B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06203857A (ja) | 1994-07-22 |
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