JP3266927B2 - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents
固体電解質型燃料電池Info
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- JP3266927B2 JP3266927B2 JP06834492A JP6834492A JP3266927B2 JP 3266927 B2 JP3266927 B2 JP 3266927B2 JP 06834492 A JP06834492 A JP 06834492A JP 6834492 A JP6834492 A JP 6834492A JP 3266927 B2 JP3266927 B2 JP 3266927B2
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
- H01M8/2425—High-temperature cells with solid electrolytes
- H01M8/2432—Grouping of unit cells of planar configuration
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- 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
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体電解質型燃料電池
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術と課題】固体電解質型燃料電池の一種類と
して平板タイプのものが考えられる。このタイプの燃料
電池としては、図７に示すように、燃料極５２と空気極
５３を表裏面に設けた固体電解質５１と、燃料極５２及
び空気極５３に燃料ガス及び空気（酸素）を均等に供給
すると共に電極に発生した電荷の径路となる多孔質の導
電性ディストリビュータ５５，５８とを積み重ねた単セ
ル６０を、インタコネクタ６２，６３を介して積層体構
造にしたものである。
して平板タイプのものが考えられる。このタイプの燃料
電池としては、図７に示すように、燃料極５２と空気極
５３を表裏面に設けた固体電解質５１と、燃料極５２及
び空気極５３に燃料ガス及び空気（酸素）を均等に供給
すると共に電極に発生した電荷の径路となる多孔質の導
電性ディストリビュータ５５，５８とを積み重ねた単セ
ル６０を、インタコネクタ６２，６３を介して積層体構
造にしたものである。
【０００３】ところで、この燃料電池は、導電性ディス
トリビュータ５５，５８が多孔質であることを利用し
て、燃料ガス１４はインタコネクタ６３の燃料ガス供給
用貫通孔６３ａからスペーサ５９の貫通孔５９ａ、固体
電解質５１の貫通孔５１ａの順に通ってディストリビュ
ータ５５に導かれ、燃料極５２に燃料ガスを供給する。
一方、空気１５は、インタコネクタ６２の空気供給用貫
通孔６２ｂ、スペーサ５６の貫通孔５６ａ、固体電解質
５１の貫通孔５１ｂの順に通ってディストリビュータ５
８に導かれ、空気極５３に空気を供給する。なお、６２
ａは燃料ガス排出用貫通孔、６３ｂは空気排出用貫通孔
である。しかしながら、導電性ディストリビュータ５
５，５８には燃料ガス、空気を供給、排出する貫通孔が
形成されていないため、燃料極５２、空気極５３に燃料
ガス、空気を全体に均等に供給するためのガス圧を高め
なければならないという問題がある。また、燃料効率が
ガスの供給口と排出口とで異なるため、単セル間に温度
差が生じ、長期間の連続運転中に単セル間の熱応力によ
って積層体に割れやひび等が発生する心配もある。
トリビュータ５５，５８が多孔質であることを利用し
て、燃料ガス１４はインタコネクタ６３の燃料ガス供給
用貫通孔６３ａからスペーサ５９の貫通孔５９ａ、固体
電解質５１の貫通孔５１ａの順に通ってディストリビュ
ータ５５に導かれ、燃料極５２に燃料ガスを供給する。
一方、空気１５は、インタコネクタ６２の空気供給用貫
通孔６２ｂ、スペーサ５６の貫通孔５６ａ、固体電解質
５１の貫通孔５１ｂの順に通ってディストリビュータ５
８に導かれ、空気極５３に空気を供給する。なお、６２
ａは燃料ガス排出用貫通孔、６３ｂは空気排出用貫通孔
である。しかしながら、導電性ディストリビュータ５
５，５８には燃料ガス、空気を供給、排出する貫通孔が
形成されていないため、燃料極５２、空気極５３に燃料
ガス、空気を全体に均等に供給するためのガス圧を高め
なければならないという問題がある。また、燃料効率が
ガスの供給口と排出口とで異なるため、単セル間に温度
差が生じ、長期間の連続運転中に単セル間の熱応力によ
って積層体に割れやひび等が発生する心配もある。
【０００４】さらに、燃料電池を長期間連続運転する
と、燃料ガスに含まれている炭素成分が燃料極に付着し
て発電出力が低下するという問題点もあった。
と、燃料ガスに含まれている炭素成分が燃料極に付着し
て発電出力が低下するという問題点もあった。
【０００５】そこで、本発明の課題は、発電効率が高
く、かつ、単セル間の温度分布も均一な固体電解質型燃
料電池を提供することにある。さらに、本発明の課題
は、長期間連続運転しても炭素成分が電極に付着しない
固体電解質型燃料電池を提供することにある。
く、かつ、単セル間の温度分布も均一な固体電解質型燃
料電池を提供することにある。さらに、本発明の課題
は、長期間連続運転しても炭素成分が電極に付着しない
固体電解質型燃料電池を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段と作用】以上の課題を解決
するため、本発明に係る固体電解質型燃料電池は、燃料
極と空気極とを表裏面に設けた固体電解質と、前記固体
電解質の燃料極側及び空気極側に配設した導電性ディス
トリビュータとを積み重ねた単セルが、インタコネクタ
を介して積層体をなし、前記単セルの固体電解質と導電
性ディストリビュータ、及び前記インタコネクタが、縁
部に積層方向に連通するガス供給用孔及びガス排出用孔
を有し、該孔が積層方向のガス直通路をなすと共に、該
孔と前記ディストリビュータとで前記積層体の内部マニ
ホルドを構成したことを特徴とする。
するため、本発明に係る固体電解質型燃料電池は、燃料
極と空気極とを表裏面に設けた固体電解質と、前記固体
電解質の燃料極側及び空気極側に配設した導電性ディス
トリビュータとを積み重ねた単セルが、インタコネクタ
を介して積層体をなし、前記単セルの固体電解質と導電
性ディストリビュータ、及び前記インタコネクタが、縁
部に積層方向に連通するガス供給用孔及びガス排出用孔
を有し、該孔が積層方向のガス直通路をなすと共に、該
孔と前記ディストリビュータとで前記積層体の内部マニ
ホルドを構成したことを特徴とする。
【０００７】以上の構成により、単セルの固体電解質と
導電性ディストリビュータ、及び前記インタコネクタの
縁部に積層方向に連通するガス供給用孔及びガス排出用
孔を設け、該孔を積層方向のガス直通路としたため、ガ
ス供給用孔により各単セルに未反応ガスが均等に配分さ
れる。そして、反応後のガスは、ガス排出用孔により排
出される。従って、各単セルの燃料極並びに空気極に供
給されるガスが均一にゆきわたり、各単セル間での燃焼
効率の差がなくなる。これにより、燃料電池全体として
の発電効率が高くなり、温度分布も均一になる。
導電性ディストリビュータ、及び前記インタコネクタの
縁部に積層方向に連通するガス供給用孔及びガス排出用
孔を設け、該孔を積層方向のガス直通路としたため、ガ
ス供給用孔により各単セルに未反応ガスが均等に配分さ
れる。そして、反応後のガスは、ガス排出用孔により排
出される。従って、各単セルの燃料極並びに空気極に供
給されるガスが均一にゆきわたり、各単セル間での燃焼
効率の差がなくなる。これにより、燃料電池全体として
の発電効率が高くなり、温度分布も均一になる。
【０００８】さらに、本発明に係る固体電解質型燃料電
池は、ガス供給用孔及びガス排出用孔に連通するガス管
の全てが積層体の一方の端部に配設されていることを特
徴とする。これにより、積層体の他方の端部のガス配管
エリアが不要となり、燃料電池が小型となる。
池は、ガス供給用孔及びガス排出用孔に連通するガス管
の全てが積層体の一方の端部に配設されていることを特
徴とする。これにより、積層体の他方の端部のガス配管
エリアが不要となり、燃料電池が小型となる。
【０００９】また、本発明に係る固体電解質型燃料電池
は、単セルとインタコネクタからなる積層体の端部にガ
ス改質部を設けたことを特徴とする。これにより、電極
に供給されるガスがガス改質部の触媒体（例えば、Ｎｉ
等）によって改質され、ガスに含まれる炭素成分が化学
変化して燃料電池を長期間連続運転しても炭素成分が電
極に付着しなくなる。
は、単セルとインタコネクタからなる積層体の端部にガ
ス改質部を設けたことを特徴とする。これにより、電極
に供給されるガスがガス改質部の触媒体（例えば、Ｎｉ
等）によって改質され、ガスに含まれる炭素成分が化学
変化して燃料電池を長期間連続運転しても炭素成分が電
極に付着しなくなる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明に係る固体電解質型燃料電池の
一実施例を添付図面を参照して説明する。
一実施例を添付図面を参照して説明する。
【００１１】図１は固体電解質型燃料電池の単セルの構
成を示す分解斜視図、図２及び図３は図１のＸ−Ｘ’及
びＹ−Ｙ’の垂直断面図である。固体電解質１は円盤形
状を有し、その縁部には燃料ガスの直通路の一部を構成
する燃料ガス供給用貫通孔１ａ及び燃料ガス排出用貫通
孔１ｂ、空気の直通路の一部を構成する空気供給用貫通
孔１ｃ、空気排出用貫通孔１ｄを設けている。固体電解
質１の材料にはイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）
等が用いられる。燃料極２は貫通孔１ｃ，１ｄと固体電
解質１の縁部を残して、貫通孔１ａ，１ｂを含むように
固体電解質１の上面に形成されている。空気極３は貫通
孔１ａ，１ｂと固体電解質１の縁部を残して、貫通孔１
ｃ，１ｄを含むように固体電解質１の下面に形成されて
いる。燃料極２は例えばＮｉ・ＹＳＺサーメット材料等
を、空気極３は例えば酸化物導電材料等をペースト状に
して印刷等の方法によって形成される。
成を示す分解斜視図、図２及び図３は図１のＸ−Ｘ’及
びＹ−Ｙ’の垂直断面図である。固体電解質１は円盤形
状を有し、その縁部には燃料ガスの直通路の一部を構成
する燃料ガス供給用貫通孔１ａ及び燃料ガス排出用貫通
孔１ｂ、空気の直通路の一部を構成する空気供給用貫通
孔１ｃ、空気排出用貫通孔１ｄを設けている。固体電解
質１の材料にはイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）
等が用いられる。燃料極２は貫通孔１ｃ，１ｄと固体電
解質１の縁部を残して、貫通孔１ａ，１ｂを含むように
固体電解質１の上面に形成されている。空気極３は貫通
孔１ａ，１ｂと固体電解質１の縁部を残して、貫通孔１
ｃ，１ｄを含むように固体電解質１の下面に形成されて
いる。燃料極２は例えばＮｉ・ＹＳＺサーメット材料等
を、空気極３は例えば酸化物導電材料等をペースト状に
して印刷等の方法によって形成される。
【００１２】燃料極２側及び空気極３側のそれぞれに配
置された導電性ディストリビュータ５及び８は略円盤形
状を有し、その外周にはスペーサ６，９が設けられてい
る。ディストリビュータ５，８は導電性の多孔質材料か
らなり、燃料極２や空気極３の全面に均等に燃料ガスや
空気がゆきわたるように働く。ディストリビュータ５に
は固体電解質１に設けた貫通孔１ａ，１ｂに連通する位
置に、それぞれ燃料ガス供給用貫通孔５ａ，燃料ガス排
出用貫通孔５ｂを設けている。ディストリビュータ８に
は固体電解質１に設けた貫通孔１ｃ，１ｄに連通する位
置に、それぞれ空気供給用貫通孔８ｃ、空気排出用貫通
孔８ｄを設けている。スペーサ６，９は絶縁性材料から
なり、空気や燃料ガスを外気から遮断する。スペーサ６
には固体電解質１に設けた貫通孔１ｃ，１ｄに連通する
位置に、それぞれ空気供給用貫通孔６ｃ、空気排出用貫
通孔６ｄを設けている。スペーサ９には固体電解質１に
設けた貫通孔１ａ，１ｂに連通する位置に、それぞれ燃
料ガス供給用貫通孔９ａ、燃料ガス排出用貫通孔９ｂを
設けている。
置された導電性ディストリビュータ５及び８は略円盤形
状を有し、その外周にはスペーサ６，９が設けられてい
る。ディストリビュータ５，８は導電性の多孔質材料か
らなり、燃料極２や空気極３の全面に均等に燃料ガスや
空気がゆきわたるように働く。ディストリビュータ５に
は固体電解質１に設けた貫通孔１ａ，１ｂに連通する位
置に、それぞれ燃料ガス供給用貫通孔５ａ，燃料ガス排
出用貫通孔５ｂを設けている。ディストリビュータ８に
は固体電解質１に設けた貫通孔１ｃ，１ｄに連通する位
置に、それぞれ空気供給用貫通孔８ｃ、空気排出用貫通
孔８ｄを設けている。スペーサ６，９は絶縁性材料から
なり、空気や燃料ガスを外気から遮断する。スペーサ６
には固体電解質１に設けた貫通孔１ｃ，１ｄに連通する
位置に、それぞれ空気供給用貫通孔６ｃ、空気排出用貫
通孔６ｄを設けている。スペーサ９には固体電解質１に
設けた貫通孔１ａ，１ｂに連通する位置に、それぞれ燃
料ガス供給用貫通孔９ａ、燃料ガス排出用貫通孔９ｂを
設けている。
【００１３】固体電解質１の上下にディストリビュータ
５，８を配設して積み重ね、円盤状単セル１０とする。
さらに、この単セル１０を間に挟んで上下にインタコネ
クタ２２が配設されている。上側のインタコネクタ２２
には、ディストリビュータ５に設けている貫通孔５ａ，
５ｂにそれぞれ連通する燃料ガス供給用貫通孔２２ａ及
び燃料ガス排出用貫通孔２２ｂと、スペーサ６に設けて
いる貫通孔６ｃ，６ｄにそれぞれ連通する空気供給用貫
通孔２２ｃ及び空気排出用貫通孔２２ｄとが設けられて
いる。下側のインタコネクタ２２には、ディストリビュ
ータ８に設けている貫通孔８ｃ，８ｄにそれぞれ連通す
る空気供給用貫通孔２２ｃ及び空気排出用貫通孔２２ｄ
と、スペーサ９に設けている貫通孔９ａ，９ｂにそれぞ
れ連通する燃料ガス供給用貫通孔２２ａ及び燃料ガス排
出用貫通孔２２ｂとが設けられている。
５，８を配設して積み重ね、円盤状単セル１０とする。
さらに、この単セル１０を間に挟んで上下にインタコネ
クタ２２が配設されている。上側のインタコネクタ２２
には、ディストリビュータ５に設けている貫通孔５ａ，
５ｂにそれぞれ連通する燃料ガス供給用貫通孔２２ａ及
び燃料ガス排出用貫通孔２２ｂと、スペーサ６に設けて
いる貫通孔６ｃ，６ｄにそれぞれ連通する空気供給用貫
通孔２２ｃ及び空気排出用貫通孔２２ｄとが設けられて
いる。下側のインタコネクタ２２には、ディストリビュ
ータ８に設けている貫通孔８ｃ，８ｄにそれぞれ連通す
る空気供給用貫通孔２２ｃ及び空気排出用貫通孔２２ｄ
と、スペーサ９に設けている貫通孔９ａ，９ｂにそれぞ
れ連通する燃料ガス供給用貫通孔２２ａ及び燃料ガス排
出用貫通孔２２ｂとが設けられている。
【００１４】インタコネクタ２２に挟まれた単セル１０
において、貫通孔２２ａ，５ａ，１ａ，９ａ，２２ａは
積層方向に連通して燃料ガス供給直通路をなし、貫通孔
２２ｂ，５ｂ，１ｂ，９ｂ，２２ｂは積層方向に連通し
て燃料ガス排出直通路をなし、貫通孔２２ｃ，６ｃ，１
ｃ，８ｃ，２２ｃは積層方向に連通して空気供給直通路
をなし、貫通孔２２ｄ，６ｄ，１ｄ，８ｄ，２２ｄは積
層方向に連通して空気排出直通路をなしている。
において、貫通孔２２ａ，５ａ，１ａ，９ａ，２２ａは
積層方向に連通して燃料ガス供給直通路をなし、貫通孔
２２ｂ，５ｂ，１ｂ，９ｂ，２２ｂは積層方向に連通し
て燃料ガス排出直通路をなし、貫通孔２２ｃ，６ｃ，１
ｃ，８ｃ，２２ｃは積層方向に連通して空気供給直通路
をなし、貫通孔２２ｄ，６ｄ，１ｄ，８ｄ，２２ｄは積
層方向に連通して空気排出直通路をなしている。
【００１５】次に、この構成の単セル１０の動作につい
て説明する。燃料ガス１４が上側のインタコネクタ２２
の貫通孔２２ａからディストリビュータ５の貫通孔５ａ
に導かれ、その一部がディストリビュータ５によって燃
料極２に均等に供給される。ディストリビュータ５の貫
通孔５ａを通過し、固体電解質１の貫通孔１ａ、スペー
サ９の貫通孔９ａ、下側のインタコネクタ２２の貫通孔
２２ａを通って隣接の単セルに向かう。
て説明する。燃料ガス１４が上側のインタコネクタ２２
の貫通孔２２ａからディストリビュータ５の貫通孔５ａ
に導かれ、その一部がディストリビュータ５によって燃
料極２に均等に供給される。ディストリビュータ５の貫
通孔５ａを通過し、固体電解質１の貫通孔１ａ、スペー
サ９の貫通孔９ａ、下側のインタコネクタ２２の貫通孔
２２ａを通って隣接の単セルに向かう。
【００１６】一方、空気１５は上側のインタコネクタ２
２の貫通孔２２ｃからスペーサ６の貫通孔６ｃ、固体電
解質１の貫通孔１ｃを通って、ディストリビュータ８の
貫通孔８ｃに導かれる。空気１５の一部はディストリビ
ュータ８によって空気極３に均等に供給され、残りの空
気１５はディストリビュータ８の貫通孔８ｃを通過し、
下側のインタコネクタ２２の貫通孔２２ｃを通って隣接
の単セルに向かう。単セル１０内は高温（８００〜１０
５０℃）に保持されており、ディストリビュータ８によ
って空気極３に供給された空気１５と燃料極２に供給さ
れた燃料ガス１４とが固体電解質１を介して化学反応を
起こし、単セル１０の厚み方向（図１中矢印ａで示す方
向）に電流が流れる。この電流は導電性ディストリビュ
ータ５，８を介して上下両側に備わっているインタコネ
クタ２２から取り出される。
２の貫通孔２２ｃからスペーサ６の貫通孔６ｃ、固体電
解質１の貫通孔１ｃを通って、ディストリビュータ８の
貫通孔８ｃに導かれる。空気１５の一部はディストリビ
ュータ８によって空気極３に均等に供給され、残りの空
気１５はディストリビュータ８の貫通孔８ｃを通過し、
下側のインタコネクタ２２の貫通孔２２ｃを通って隣接
の単セルに向かう。単セル１０内は高温（８００〜１０
５０℃）に保持されており、ディストリビュータ８によ
って空気極３に供給された空気１５と燃料極２に供給さ
れた燃料ガス１４とが固体電解質１を介して化学反応を
起こし、単セル１０の厚み方向（図１中矢印ａで示す方
向）に電流が流れる。この電流は導電性ディストリビュ
ータ５，８を介して上下両側に備わっているインタコネ
クタ２２から取り出される。
【００１７】反応後の燃料ガス１４はディストリビュー
タ５の貫通孔５ｂを通って、上側のインタコネクタ２２
の貫通孔２２ｂから排出される。反応後の空気１５はデ
ィストリビュータ８の貫通孔８ｄ、固体電解質１の貫通
孔１ｄ、スペーサ６の貫通孔６ｄを通って、上側のイン
タコネクタ２２の貫通孔２２ｄから排出される。
タ５の貫通孔５ｂを通って、上側のインタコネクタ２２
の貫通孔２２ｂから排出される。反応後の空気１５はデ
ィストリビュータ８の貫通孔８ｄ、固体電解質１の貫通
孔１ｄ、スペーサ６の貫通孔６ｄを通って、上側のイン
タコネクタ２２の貫通孔２２ｄから排出される。
【００１８】また、図４は燃料ガス改質装置３３の外観
を示す斜視図である。Ｎｉ等の触媒体３４は略円盤形状
を有し、その外周にはスペーサ３５が設けられている。
触媒体３４は導電性の多孔質体材料に触媒物質を含浸し
作られ、燃料ガス１４が十分に接触するようにする。ス
ペーサ３５は、導電材料からなり、燃料ガス１４を外気
から遮断し、電流を上部インタコネクタ２２に通すよう
に働く。スペーサ３５には単セルに接続するため、イン
タコネクタ２２に設けた貫通孔２２ｃ，２２ｄに連通す
る位置に貫通孔３５ｃ，３５ｄを、貫通孔２２ｂに連通
する位置に貫通孔３５ｂを設けている。
を示す斜視図である。Ｎｉ等の触媒体３４は略円盤形状
を有し、その外周にはスペーサ３５が設けられている。
触媒体３４は導電性の多孔質体材料に触媒物質を含浸し
作られ、燃料ガス１４が十分に接触するようにする。ス
ペーサ３５は、導電材料からなり、燃料ガス１４を外気
から遮断し、電流を上部インタコネクタ２２に通すよう
に働く。スペーサ３５には単セルに接続するため、イン
タコネクタ２２に設けた貫通孔２２ｃ，２２ｄに連通す
る位置に貫通孔３５ｃ，３５ｄを、貫通孔２２ｂに連通
する位置に貫通孔３５ｂを設けている。
【００１９】このガス改質装置３３と前述の動作をする
４個の単セル１０をインタコネクタ２２を介して積層し
た燃料電池４０を図５に示す。最下部のインタコネクタ
２３は貫通孔を有さない円盤状のものである。また、最
下部の単セル１０の固体電解質２５は縁部に空気供給用
貫通孔２５ｃと空気排出用貫通孔２５ｄのみを設けてい
る（図６参照）。上側のインタコネクタ２２には燃料ガ
ス供給管１６ａ，燃料ガス排出管１６ｂ及び空気供給管
１７ａ，空気排出管１７ｂがそれぞれ燃料ガス用貫通孔
２２ａ，２２ｂ及び空気用貫通孔２２ｃ，２２ｄに連通
している。インタコネクタ２２と単セル１０の燃料ガス
直通路はディストリビュータ５と共に、この燃料電池４
０の燃料ガス内部マニホルドをなしている。同様に、イ
ンタコネクタ２２と単セル１０の空気直通路も、ディス
トリビュータ８と共に空気内部マニホルドをなしてい
る。
４個の単セル１０をインタコネクタ２２を介して積層し
た燃料電池４０を図５に示す。最下部のインタコネクタ
２３は貫通孔を有さない円盤状のものである。また、最
下部の単セル１０の固体電解質２５は縁部に空気供給用
貫通孔２５ｃと空気排出用貫通孔２５ｄのみを設けてい
る（図６参照）。上側のインタコネクタ２２には燃料ガ
ス供給管１６ａ，燃料ガス排出管１６ｂ及び空気供給管
１７ａ，空気排出管１７ｂがそれぞれ燃料ガス用貫通孔
２２ａ，２２ｂ及び空気用貫通孔２２ｃ，２２ｄに連通
している。インタコネクタ２２と単セル１０の燃料ガス
直通路はディストリビュータ５と共に、この燃料電池４
０の燃料ガス内部マニホルドをなしている。同様に、イ
ンタコネクタ２２と単セル１０の空気直通路も、ディス
トリビュータ８と共に空気内部マニホルドをなしてい
る。
【００２０】燃料ガス１４は、燃料ガス供給管１６ａか
ら触媒体３４に流れガス改質され、燃料ガス１４に含ま
れる炭素成分が化学変化してから、各単セル１０の燃料
ガス直通路を下に向かって流れる。各単セル１０では、
燃料ガス供給直通路からディストリビュータ５を通って
燃料ガス排出直通路に流れ、燃料ガス排出管１６ｂから
排気される。同様に、空気１５は、空気供給管１７ａか
ら各単セル１０の空気供給直通路を下に向かって流れ
る。各単セル１０では、空気供給直通路からディストリ
ビュータ８を通って空気排出直通路に流れ、空気排出管
１７ｂから排気される。この燃料電池４０内は高温に保
持されており、燃料ガス１４と空気１５とは各単セル１
０の固体電解質１を介して化学反応が起き、図中矢印ａ
方向に流れる。この電流は上下両側に備わっているイン
タコネクタ２２，２３から取り出される。
ら触媒体３４に流れガス改質され、燃料ガス１４に含ま
れる炭素成分が化学変化してから、各単セル１０の燃料
ガス直通路を下に向かって流れる。各単セル１０では、
燃料ガス供給直通路からディストリビュータ５を通って
燃料ガス排出直通路に流れ、燃料ガス排出管１６ｂから
排気される。同様に、空気１５は、空気供給管１７ａか
ら各単セル１０の空気供給直通路を下に向かって流れ
る。各単セル１０では、空気供給直通路からディストリ
ビュータ８を通って空気排出直通路に流れ、空気排出管
１７ｂから排気される。この燃料電池４０内は高温に保
持されており、燃料ガス１４と空気１５とは各単セル１
０の固体電解質１を介して化学反応が起き、図中矢印ａ
方向に流れる。この電流は上下両側に備わっているイン
タコネクタ２２，２３から取り出される。
【００２１】こうして得られた燃料電池４０は、燃料ガ
ス供給直通路、燃料ガス排出直通路、空気供給直通路、
空気排出直通路を設けているので、未反応の燃料ガス１
４と空気１５はそれぞれ供給直通路により各単セル１０
に均等に配分され、各単セル１０での燃焼効率が等しく
なる。従って、発電効率が高く、かつ、単セル間の温度
分布も均一な燃料電池４０が得られる。
ス供給直通路、燃料ガス排出直通路、空気供給直通路、
空気排出直通路を設けているので、未反応の燃料ガス１
４と空気１５はそれぞれ供給直通路により各単セル１０
に均等に配分され、各単セル１０での燃焼効率が等しく
なる。従って、発電効率が高く、かつ、単セル間の温度
分布も均一な燃料電池４０が得られる。
【００２２】また、全てのガス管１６ａ，１６ｂ，１７
ａ，１７ｂを燃料電池４０の上部に配設しているので、
上部の配管密度がアップすると共に、下部の配管が不要
となり、その分燃料電池４０が小型にできる。また、こ
れにより燃料電池４０の設置をより簡便にし、ガス配
管、マッフル部分及び電力取り出し等システム全体のコ
ンパクト化にも寄与する。
ａ，１７ｂを燃料電池４０の上部に配設しているので、
上部の配管密度がアップすると共に、下部の配管が不要
となり、その分燃料電池４０が小型にできる。また、こ
れにより燃料電池４０の設置をより簡便にし、ガス配
管、マッフル部分及び電力取り出し等システム全体のコ
ンパクト化にも寄与する。
【００２３】さらに、端部にガス改質装置３３を設けて
いるので、燃料極２に供給される燃料ガス１４がガス改
質装置３３によって改質され、燃料電池４０を長期間連
続運転しても燃料ガス１４に含まれる炭素成分が燃料極
２に付着しなくなる。従って、燃料電池４０の発電出力
の低下がなくなる。
いるので、燃料極２に供給される燃料ガス１４がガス改
質装置３３によって改質され、燃料電池４０を長期間連
続運転しても燃料ガス１４に含まれる炭素成分が燃料極
２に付着しなくなる。従って、燃料電池４０の発電出力
の低下がなくなる。
【００２４】なお、本発明に係る固体電解質型燃料電池
は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲
内で種々に変形することができる。特に、燃料電池の形
状は円盤状に必ずしも限定するものではなく、矩形盤状
等任意の形状であってもよい。
は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲
内で種々に変形することができる。特に、燃料電池の形
状は円盤状に必ずしも限定するものではなく、矩形盤状
等任意の形状であってもよい。
【００２５】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、単セル
の固体電解質と導電性ディストリビュータ、及びインタ
コネクタの縁部に設けたガス供給用孔とガス排出用孔を
ガス直通路としたので、ガス供給用孔により各単セルに
未反応ガスが均等に配分され、反応後のガスはガス排出
用孔により排出される。従って、各単セルの燃料極及び
空気極に供給される未反応ガスが均一にゆきわたり各セ
ル間での燃焼効率の差をなくすことができる。この結
果、発電効率が高く、かつ、単セル間の温度分布も均一
な固体電解質型燃料電池が得られる。
の固体電解質と導電性ディストリビュータ、及びインタ
コネクタの縁部に設けたガス供給用孔とガス排出用孔を
ガス直通路としたので、ガス供給用孔により各単セルに
未反応ガスが均等に配分され、反応後のガスはガス排出
用孔により排出される。従って、各単セルの燃料極及び
空気極に供給される未反応ガスが均一にゆきわたり各セ
ル間での燃焼効率の差をなくすことができる。この結
果、発電効率が高く、かつ、単セル間の温度分布も均一
な固体電解質型燃料電池が得られる。
【００２６】また、ガス管の全てを積層体の一方の端部
に配設したので、積層体の他方の端部のガス配管が不要
となり、燃料電池を小型にできる。また、これにより積
層体の設置をより簡便にし、ガス配管、マッフル部分及
び電力取り出し等システム全体のコンパクト化にも寄与
する。
に配設したので、積層体の他方の端部のガス配管が不要
となり、燃料電池を小型にできる。また、これにより積
層体の設置をより簡便にし、ガス配管、マッフル部分及
び電力取り出し等システム全体のコンパクト化にも寄与
する。
【００２７】さらに、積層体の端部にガス改質部を設け
たので、電極に供給されるガスがガス改質部によって改
質され、燃料電池を長期間連続運転してもガスに含まれ
る炭素成分が電極に付着しなくてすみ、燃料電池の発電
出力の低下がなくなる。
たので、電極に供給されるガスがガス改質部によって改
質され、燃料電池を長期間連続運転してもガスに含まれ
る炭素成分が電極に付着しなくてすみ、燃料電池の発電
出力の低下がなくなる。
【図１】本発明に係る固体電解質型燃料電池の一実施例
に使用される、インタコネクタを備えた単セルの分解斜
視図。
に使用される、インタコネクタを備えた単セルの分解斜
視図。
【図２】図１のＸ−Ｘ’の垂直断面図
【図３】図１のＹ−Ｙ’の垂直断面図。
【図４】ガス改質装置を示す斜視図。
【図５】燃料電池の外観を示す斜視図。
【図６】図５に示した燃料電池に使用される固体電解質
の平面図。
の平面図。
【図７】従来のインタコネクタを備えた単セルの分解斜
視図。
視図。
１…固体電解質 ２…燃料極 ３…空気極 ５，８…導電性ディストリビュータ １０…単セル １ａ，５ａ，９ａ，２２ａ…燃料ガス供給用貫通孔 １ｂ，５ｂ，９ｂ，２２ｂ…燃料ガス排出用貫通孔 １ｃ，６ｃ，８ｃ，２２ｃ…空気供給用貫通孔 １ｄ，６ｄ，８ｄ，２２ｄ…空気排出用貫通孔 １６ａ，１６ｂ…燃料ガス管 １７ａ，１７ｂ…空気管 ２２…インタコネクタ ２５…固体電解質 ２５ｃ…空気供給用貫通孔 ２５ｄ…空気排出用貫通孔 ３３…ガス改質装置 ４０…燃料電池
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−103984（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−304870（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−225771（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−17958（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−193371（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 8/00 - 8/24
Claims (1)
- 【請求項１】 燃料極と空気極とを表裏面に設けた固体
電解質と、前記固体電解質の燃料極側及び空気極側に配
設した導電性ディストリビュータとを積み重ねた単セル
が、インタコネクタを介して積層体をなし、 前記単セルの固体電解質と導電性ディストリビュータ、
及び前記インタコネクタが、縁部に積層方向に連通する
ガス供給用孔とガス排出用孔を有し、該孔が積層方向の
ガス直通路をなすと共に、該孔と前記ディストリビュー
タとで前記積層体の内部マニホルドを構成し、前記ガス
供給用孔と前記ガス排出用孔に連通するガス管の全てが
積層体の一方の端部に配設され、該積層体の端部にガス
改質部を設けたことを特徴とする固体電解質型燃料電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06834492A JP3266927B2 (ja) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | 固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06834492A JP3266927B2 (ja) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | 固体電解質型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05275092A JPH05275092A (ja) | 1993-10-22 |
| JP3266927B2 true JP3266927B2 (ja) | 2002-03-18 |
Family
ID=13371130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06834492A Expired - Fee Related JP3266927B2 (ja) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | 固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3266927B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005222718A (ja) * | 2004-02-03 | 2005-08-18 | Olympus Corp | 燃料電池体 |
| JP2005222719A (ja) * | 2004-02-03 | 2005-08-18 | Olympus Corp | 燃料電池 |
| NL1026861C2 (nl) * | 2004-08-18 | 2006-02-24 | Stichting Energie | SOFC stackconcept. |
| KR100649676B1 (ko) * | 2005-06-10 | 2006-11-27 | 삼성전기주식회사 | 와이어형 소형 개질기 및 이를 구비한 소형 연료전지 |
| JP2007103343A (ja) * | 2005-09-07 | 2007-04-19 | Mitsubishi Materials Corp | 平板積層形燃料電池スタック及び平板積層形燃料電池 |
| JP5246532B2 (ja) * | 2007-08-30 | 2013-07-24 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池 |
-
1992
- 1992-03-26 JP JP06834492A patent/JP3266927B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05275092A (ja) | 1993-10-22 |
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