JP3456378B2 - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解質型燃料
電池に関する。
電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料に含有される化学エネルギーを、電
気化学的な手段によって、直接、電気エネルギーに変換
するものとして、固体電解質型燃料電池がある。
気化学的な手段によって、直接、電気エネルギーに変換
するものとして、固体電解質型燃料電池がある。
【０００３】図５は、例えば三つのセルを積層して構成
された固体電解質型燃料電池のセルスタックの断面図で
ある。
された固体電解質型燃料電池のセルスタックの断面図で
ある。
【０００４】すなわち、セル１ａは固体電解質型燃料電
池の反応を起こさせて電気を発生させる最小単位であ
り、発電部である三層膜２ａとそれを両側から挟む一対
のセパレータ３ａ，３ｂから構成され、このうち、三層
膜２ａは、空気極４ａ、固体電解質膜５ａ及び燃料極６
ａからなっている。そして、このようなセル１ａを複数
個積層したものをセルスタック７ａと呼んでいる。
池の反応を起こさせて電気を発生させる最小単位であ
り、発電部である三層膜２ａとそれを両側から挟む一対
のセパレータ３ａ，３ｂから構成され、このうち、三層
膜２ａは、空気極４ａ、固体電解質膜５ａ及び燃料極６
ａからなっている。そして、このようなセル１ａを複数
個積層したものをセルスタック７ａと呼んでいる。
【０００５】固体電解質膜５ａは矩形状をしており、そ
の材料としては、例えばイットリア安定化ジルコニア
（ＹＳＺ）が用いられる。また、空気極４ａの材料とし
て、例えばランタンマンガナイト（ＬａＭｎＯ3 ）が用
いられ、燃料極６ａの材料として、例えばニッケル（Ｎ
ｉ）とイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）を混合し
たサーメットが用いられる。
の材料としては、例えばイットリア安定化ジルコニア
（ＹＳＺ）が用いられる。また、空気極４ａの材料とし
て、例えばランタンマンガナイト（ＬａＭｎＯ3 ）が用
いられ、燃料極６ａの材料として、例えばニッケル（Ｎ
ｉ）とイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）を混合し
たサーメットが用いられる。
【０００６】セパレータ３ａ，３ｂには、例えばランタ
ンクロマイト（ＬａＣｒＯ3 ）が用いられる。そして、
ガス流路である溝８ａを通じて三層膜２ａの空気極４ａ
に空気が供給され、また同じくガス流路である溝８ｂを
通じて燃料極６ａには燃料ガスが供給されるとともに、
隣接するセル１ａ同士が電気的に導通されている。な
お、図５に示したセル１ａにおけるガスの流れ方は、三
層膜２ａの両面において空気ガス、燃料ガスがそれぞれ
流れるタイプである。
ンクロマイト（ＬａＣｒＯ3 ）が用いられる。そして、
ガス流路である溝８ａを通じて三層膜２ａの空気極４ａ
に空気が供給され、また同じくガス流路である溝８ｂを
通じて燃料極６ａには燃料ガスが供給されるとともに、
隣接するセル１ａ同士が電気的に導通されている。な
お、図５に示したセル１ａにおけるガスの流れ方は、三
層膜２ａの両面において空気ガス、燃料ガスがそれぞれ
流れるタイプである。
【０００７】また、固体電解質型燃料電池には、図６に
示す他の例がある。図６において、空気極、固体電解質
膜、燃料極からなる三層膜２ｂの空気極（図示せず）側
にセパレータ３ｃを接合したものをセル１ｂとしてい
る。このセル１ｂは複数個積み重ねられており、一方の
セル１ｂの燃料極（図示せず）側とその燃料極の上に位
置する他方のセル１ｂのセパレータ３ｃ側との間には、
燃料ガス流路を備えた導電性フェルト層１４が介在され
ている。このタイプのものは、三層膜２ｂの空気極と接
合されたセパレ−タ３ｃに空気が供給され、燃料極側の
導電性フェルト層１４に燃料ガスが供給される。そし
て、導電性フェルト層１４によりセル１ｂの燃料極とそ
の燃料極の上に位置するセパレータ３ｃが電気的に導通
されて、セルスタック７ｂが構成されている。なお、セ
パレータ３ｃの外周縁部や導電性フェルト層１４の燃料
ガス流路に沿う外周側面には、ガラス、またはセラミッ
クとガラスの複合材料等からなるシール材が用いられ
る。このシール材は燃料ガスが燃料電池の外に漏れるの
を防止する機能も有している。
示す他の例がある。図６において、空気極、固体電解質
膜、燃料極からなる三層膜２ｂの空気極（図示せず）側
にセパレータ３ｃを接合したものをセル１ｂとしてい
る。このセル１ｂは複数個積み重ねられており、一方の
セル１ｂの燃料極（図示せず）側とその燃料極の上に位
置する他方のセル１ｂのセパレータ３ｃ側との間には、
燃料ガス流路を備えた導電性フェルト層１４が介在され
ている。このタイプのものは、三層膜２ｂの空気極と接
合されたセパレ−タ３ｃに空気が供給され、燃料極側の
導電性フェルト層１４に燃料ガスが供給される。そし
て、導電性フェルト層１４によりセル１ｂの燃料極とそ
の燃料極の上に位置するセパレータ３ｃが電気的に導通
されて、セルスタック７ｂが構成されている。なお、セ
パレータ３ｃの外周縁部や導電性フェルト層１４の燃料
ガス流路に沿う外周側面には、ガラス、またはセラミッ
クとガラスの複合材料等からなるシール材が用いられ
る。このシール材は燃料ガスが燃料電池の外に漏れるの
を防止する機能も有している。
【０００８】このような平板型の固体電解質型燃料電池
の利点として、単位体積当たりの出力が大きいことがあ
げられる。これは三層膜の厚みを薄くすることにより、
単位厚み当たりのセルの数を多くすることができ、さら
に電流がセル平面に対し垂直方向に流れるので、内部抵
抗を小さくできるからである。
の利点として、単位体積当たりの出力が大きいことがあ
げられる。これは三層膜の厚みを薄くすることにより、
単位厚み当たりのセルの数を多くすることができ、さら
に電流がセル平面に対し垂直方向に流れるので、内部抵
抗を小さくできるからである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このような固体電解質
型燃料電池の構造では、供給される空気と燃料ガスが互
いに混じらないように、三層膜とセパレータが接合され
る端部においてガス漏れがないことが不可欠である。そ
して、このガスシールのためには、一般にガラス系接合
剤、またはガラス−セラミック系複合接合剤が用いられ
る。
型燃料電池の構造では、供給される空気と燃料ガスが互
いに混じらないように、三層膜とセパレータが接合され
る端部においてガス漏れがないことが不可欠である。そ
して、このガスシールのためには、一般にガラス系接合
剤、またはガラス−セラミック系複合接合剤が用いられ
る。
【００１０】しかしながら、これらの接合剤は、固体電
解質型燃料電池の運転温度（８００℃〜１０００℃）で
はガラスが軟化するため、三層膜とセパレータとの接合
力が弱くなる。そのため、固体電解質型燃料電池の運転
中または昇降温中に、三層膜とセパレータの端部が剥離
してガスシール性能が低下するという問題があった。
解質型燃料電池の運転温度（８００℃〜１０００℃）で
はガラスが軟化するため、三層膜とセパレータとの接合
力が弱くなる。そのため、固体電解質型燃料電池の運転
中または昇降温中に、三層膜とセパレータの端部が剥離
してガスシール性能が低下するという問題があった。
【００１１】そこで、本発明の目的は、固体電解質型燃
料電池の運転中や昇降温中に三層膜とセパレータの端部
が互いに剥離しない接合性と、かつガス漏れを起こさな
いガスシール性能が得られる固体電解質型燃料電池を提
供することにある。
料電池の運転中や昇降温中に三層膜とセパレータの端部
が互いに剥離しない接合性と、かつガス漏れを起こさな
いガスシール性能が得られる固体電解質型燃料電池を提
供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、固体電解質膜
の一方の面に燃料極が形成され、他方の面に空気極が形
成された三層膜とセパレータとが交互に積み重ねられ、
前記三層膜と前記セパレータの端部の間にガラス系接合
剤とセラミック系接合剤が積み重ね方向と直交する方向
に距離をおいて並置して介在され、前記三層膜と前記セ
パレータとが接合されていることを特徴とする。
の一方の面に燃料極が形成され、他方の面に空気極が形
成された三層膜とセパレータとが交互に積み重ねられ、
前記三層膜と前記セパレータの端部の間にガラス系接合
剤とセラミック系接合剤が積み重ね方向と直交する方向
に距離をおいて並置して介在され、前記三層膜と前記セ
パレータとが接合されていることを特徴とする。
【００１３】また、本発明は、上記した構成において、
前記セパレータの端部に、燃料ガスまたは空気の流路に
沿って、前記ガラス系接合剤と前記セラミック系接合剤
を隔てる溝が形成され、前記ガラス系接合剤または前記
セラミック系接合剤の一方が前記溝を挟んで外側に、他
方が前記溝を挟んで内側にそれぞれ並置して介在されて
いる。
前記セパレータの端部に、燃料ガスまたは空気の流路に
沿って、前記ガラス系接合剤と前記セラミック系接合剤
を隔てる溝が形成され、前記ガラス系接合剤または前記
セラミック系接合剤の一方が前記溝を挟んで外側に、他
方が前記溝を挟んで内側にそれぞれ並置して介在されて
いる。
【００１４】本発明はこのような構成により、ガラス系
接合剤はガスシールのためであり、セラミック系接合剤
は接合のためであり、それぞれ別個に作用する。したが
って、三層膜とセパレータの端部が剥離することがな
く、かつ優れたガスシール性能が得られる。
接合剤はガスシールのためであり、セラミック系接合剤
は接合のためであり、それぞれ別個に作用する。したが
って、三層膜とセパレータの端部が剥離することがな
く、かつ優れたガスシール性能が得られる。
【００１５】また、本発明において、セパレータの端部
に溝が形成され、この溝にてガラス系接合剤とセラミッ
ク系接合剤を隔てているため、ガラス系接合剤とセラミ
ック系接合剤とが混じるのを防げる。したがって、ガラ
ス系接合剤のガスシール作用とセラミック系接合剤の接
合作用が効果的に働く。
に溝が形成され、この溝にてガラス系接合剤とセラミッ
ク系接合剤を隔てているため、ガラス系接合剤とセラミ
ック系接合剤とが混じるのを防げる。したがって、ガラ
ス系接合剤のガスシール作用とセラミック系接合剤の接
合作用が効果的に働く。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を実施例をも
とに説明する。
とに説明する。
【００１７】（実施例１）図１はセルの部分断面図を示
している。
している。
【００１８】始めに、固体電解質膜５ｂとして、Ｙ2 Ｏ
3 を８モル％含有する安定化ＺｒＯ2 からなる寸法１２
０ｍｍ×１２０ｍｍ×０．３ｍｍの薄板を準備した。
3 を８モル％含有する安定化ＺｒＯ2 からなる寸法１２
０ｍｍ×１２０ｍｍ×０．３ｍｍの薄板を準備した。
【００１９】次に、燃料極６ｂの材料として、ＮｉＯ
と、Ｙ2 Ｏ3 を８モル％含有する安定化ＺｒＯ2 の粉末
を準備し、また、空気極４ｂの材料として（Ｌａ，Ｓ
ｒ）ＭｎＯ3 の粉末を準備した。これらの電極用材料粉
末を有機系バインダー及び有機系溶剤を用いて燃料極及
び空気極の電極ペーストを作製した。
と、Ｙ2 Ｏ3 を８モル％含有する安定化ＺｒＯ2 の粉末
を準備し、また、空気極４ｂの材料として（Ｌａ，Ｓ
ｒ）ＭｎＯ3 の粉末を準備した。これらの電極用材料粉
末を有機系バインダー及び有機系溶剤を用いて燃料極及
び空気極の電極ペーストを作製した。
【００２０】そして、スクリーン印刷法により、前記固
体電解質膜５ｂの薄板の一方の面に燃料極ペーストを塗
布し、また、他方の面に空気極ペーストを塗布し、これ
を焼き付けて燃料極６ｂ及び空気極４ｂを形成して三層
膜２ｂを得た。
体電解質膜５ｂの薄板の一方の面に燃料極ペーストを塗
布し、また、他方の面に空気極ペーストを塗布し、これ
を焼き付けて燃料極６ｂ及び空気極４ｂを形成して三層
膜２ｂを得た。
【００２１】一方、セパレータ３ｃには（Ｌａ，Ｓｒ）
ＣｒＯ3 系セラミックを用い、このセパレータ３ｃの一
方の面に、空気の流路となる溝８ａを形成した。さら
に、セパレ−タ３ｃが三層膜２ｂの空気極４ｂ側と接す
る端部に、空気の流路方向に沿って一本の溝９を形成し
た。この溝９は三層膜２ｂとセパレータ３ｃを接合する
時の熱処理や燃料電池の運転中に、ガラス系接合剤とセ
ラミック系接合剤が混じらないように隔てる役目を果た
す。
ＣｒＯ3 系セラミックを用い、このセパレータ３ｃの一
方の面に、空気の流路となる溝８ａを形成した。さら
に、セパレ−タ３ｃが三層膜２ｂの空気極４ｂ側と接す
る端部に、空気の流路方向に沿って一本の溝９を形成し
た。この溝９は三層膜２ｂとセパレータ３ｃを接合する
時の熱処理や燃料電池の運転中に、ガラス系接合剤とセ
ラミック系接合剤が混じらないように隔てる役目を果た
す。
【００２２】続いて、三層膜２ｂとセパレータ３ｃとを
接合した。すなわち、三層膜２ｂの空気極４ｂとセパレ
−タ３ｃの導電部１０を接合するため、ペロブスカイト
系の導電性酸化物１１を導電部１０にスクリーン印刷し
た。また、三層膜２ｂとセパレータ３ｃの端部を接合す
るため、セパレータ３ｃの端部にあらかじめ形成してお
いた溝９を挟んで、その内側にペロブスカイト系のセラ
ミック接合剤１３をスクリーン印刷し、溝９を挟んでそ
の外側に熱処理して形成した板状のアルミ珪酸ガラス系
接合剤１２を貼り付けた。そして、セパレータ３ｃの空
気を流す溝８ａを有する面と三層膜２ｂの空気極４ｂ側
とが互いに接するようにして、三層膜２ｂとセパレータ
３ｃに荷重を加えながら熱処理して接合し、セル１ｂを
作製した。なお、ガラス系接合剤１２を溝９の外側に配
置する場合は、この箇所が熱応力によるそりで三層膜２
ｂと剥離しないように、この断面図に示すガラス系接合
剤１２の幅は、ガスシールに影響しない範囲で狭くする
ことが好ましい。
接合した。すなわち、三層膜２ｂの空気極４ｂとセパレ
−タ３ｃの導電部１０を接合するため、ペロブスカイト
系の導電性酸化物１１を導電部１０にスクリーン印刷し
た。また、三層膜２ｂとセパレータ３ｃの端部を接合す
るため、セパレータ３ｃの端部にあらかじめ形成してお
いた溝９を挟んで、その内側にペロブスカイト系のセラ
ミック接合剤１３をスクリーン印刷し、溝９を挟んでそ
の外側に熱処理して形成した板状のアルミ珪酸ガラス系
接合剤１２を貼り付けた。そして、セパレータ３ｃの空
気を流す溝８ａを有する面と三層膜２ｂの空気極４ｂ側
とが互いに接するようにして、三層膜２ｂとセパレータ
３ｃに荷重を加えながら熱処理して接合し、セル１ｂを
作製した。なお、ガラス系接合剤１２を溝９の外側に配
置する場合は、この箇所が熱応力によるそりで三層膜２
ｂと剥離しないように、この断面図に示すガラス系接合
剤１２の幅は、ガスシールに影響しない範囲で狭くする
ことが好ましい。
【００２３】次に、図示しないが、このセル１ｂを複数
個積み重ね、隣り合うセルとセルを導電性フェルト層を
介して接合した。すなわち、一方のセルのセパレータの
下面と他方のセルの燃料極表面を導電性フェルト層を介
して接合した。この導電性フェルト層は、燃料極とセパ
レータの間を導通させて燃料極に発生した電荷を効率良
く集電する機能も有している。
個積み重ね、隣り合うセルとセルを導電性フェルト層を
介して接合した。すなわち、一方のセルのセパレータの
下面と他方のセルの燃料極表面を導電性フェルト層を介
して接合した。この導電性フェルト層は、燃料極とセパ
レータの間を導通させて燃料極に発生した電荷を効率良
く集電する機能も有している。
【００２４】以上のようにしてセルスタック（図示せ
ず）を構成し、固体電解質型燃料電池とした。そして、
この固体電解質型燃料電池を運転し、運転中の発電特性
により、図１示す三層膜２ｂとセパレータ３ｃの端部に
おけるガス漏れの有無を確認し、また、運転後に目視に
より、三層膜２ｂとセパレータ３ｃの端部の剥離の有無
を確認した。
ず）を構成し、固体電解質型燃料電池とした。そして、
この固体電解質型燃料電池を運転し、運転中の発電特性
により、図１示す三層膜２ｂとセパレータ３ｃの端部に
おけるガス漏れの有無を確認し、また、運転後に目視に
より、三層膜２ｂとセパレータ３ｃの端部の剥離の有無
を確認した。
【００２５】（実施例２）図２はこの実施例２のセルの
部分断面図を示し、実施例１と同様にして、空気極４
ｂ、固体電解質膜５ｂ、燃料極６ｂからなる三層膜２ｂ
とセパレータ３ｃを準備した。そして、三層膜２ｂの空
気極４ｂとセパレ−タ３ｃの導電部１０を接合するた
め、実施例１と同じ導電性酸化物１１を導電部１０にス
クリーン印刷した。また、三層膜２ｂとセパレータ３ｃ
の端部を接合するため、セパレータ３ｃの端部にあらか
じめ形成しておいた溝９の外側に、実施例１と同じセラ
ミック系接合剤１３をスクリーン印刷し、溝９を挟んで
その内側に実施例１と同じ板状のガラス系接合剤１２を
貼り付けた。そして、セパレータ３ｃの空気を流す溝８
ａを有する面と三層膜２ｂの空気極４ｂ側とが互いに接
するようにして、三層膜２ｂとセパレータ３ｃに荷重を
加えながら熱処理して接合し、セル１ｂを作製した。そ
して、実施例１と同様にしてセルスタック（図示せず）
を構成し、固体電解質型燃料電池とした。
部分断面図を示し、実施例１と同様にして、空気極４
ｂ、固体電解質膜５ｂ、燃料極６ｂからなる三層膜２ｂ
とセパレータ３ｃを準備した。そして、三層膜２ｂの空
気極４ｂとセパレ−タ３ｃの導電部１０を接合するた
め、実施例１と同じ導電性酸化物１１を導電部１０にス
クリーン印刷した。また、三層膜２ｂとセパレータ３ｃ
の端部を接合するため、セパレータ３ｃの端部にあらか
じめ形成しておいた溝９の外側に、実施例１と同じセラ
ミック系接合剤１３をスクリーン印刷し、溝９を挟んで
その内側に実施例１と同じ板状のガラス系接合剤１２を
貼り付けた。そして、セパレータ３ｃの空気を流す溝８
ａを有する面と三層膜２ｂの空気極４ｂ側とが互いに接
するようにして、三層膜２ｂとセパレータ３ｃに荷重を
加えながら熱処理して接合し、セル１ｂを作製した。そ
して、実施例１と同様にしてセルスタック（図示せず）
を構成し、固体電解質型燃料電池とした。
【００２６】そして、この固体電解質型燃料電池を運転
し、運転中の発電特性により、三層膜２ｂとセパレータ
３ｃの端部におけるガス漏れの有無を確認し、また、運
転後に目視により、三層膜２ｂとセパレータ３ｃの端部
の剥離の有無を確認した。
し、運転中の発電特性により、三層膜２ｂとセパレータ
３ｃの端部におけるガス漏れの有無を確認し、また、運
転後に目視により、三層膜２ｂとセパレータ３ｃの端部
の剥離の有無を確認した。
【００２７】次に、比較のため、三層膜とセパレータの
端部に、ガラス系接合剤またはセラミック系接合剤のい
ずれか一方のみを用いて、三層膜とセパレータの接合を
行った。そのため、この比較例では、実施例１及び２で
セパレータの端部に設けた、ガラス系接合剤とセラミッ
ク系接合剤が混じらないように隔てる溝は形成しなかっ
た。
端部に、ガラス系接合剤またはセラミック系接合剤のい
ずれか一方のみを用いて、三層膜とセパレータの接合を
行った。そのため、この比較例では、実施例１及び２で
セパレータの端部に設けた、ガラス系接合剤とセラミッ
ク系接合剤が混じらないように隔てる溝は形成しなかっ
た。
【００２８】（比較例１）図３はこの比較例１のセルの
部分断面図を示しており、実施例１と同様にして、空気
極４ｂ、固体電解質膜５ｂ、燃料極６ｂからなる三層膜
２ｂとセパレータ３ｃを準備した。そして、三層膜２ｂ
の空気極４ｂとセパレ−タ３ｃの導電部１０を接合する
ため、実施例１と同じ導電性酸化物１１を導電部１０に
スクリーン印刷した。また、三層膜２ｂとセパレータ３
ｃの端部を接合するため、実施例１と同じ板状のガラス
系接合剤１２を貼り付け、三層膜２ｂとセパレータ３ｃ
に荷重を加えながら熱処理して接合し、セル１ｂを作製
した。そして、実施例１と同様にしてセルスタック（図
示せず）を構成し、固体電解質型燃料電池とした。
部分断面図を示しており、実施例１と同様にして、空気
極４ｂ、固体電解質膜５ｂ、燃料極６ｂからなる三層膜
２ｂとセパレータ３ｃを準備した。そして、三層膜２ｂ
の空気極４ｂとセパレ−タ３ｃの導電部１０を接合する
ため、実施例１と同じ導電性酸化物１１を導電部１０に
スクリーン印刷した。また、三層膜２ｂとセパレータ３
ｃの端部を接合するため、実施例１と同じ板状のガラス
系接合剤１２を貼り付け、三層膜２ｂとセパレータ３ｃ
に荷重を加えながら熱処理して接合し、セル１ｂを作製
した。そして、実施例１と同様にしてセルスタック（図
示せず）を構成し、固体電解質型燃料電池とした。
【００２９】続いて、この固体電解質型燃料電池を運転
し、運転中の発電特性により、三層膜２ｂとセパレータ
３ｃの端部におけるガス漏れの有無を確認し、また、運
転後に目視により、三層膜２ｂとセパレータ３ｃの端部
の剥離の有無を確認した。
し、運転中の発電特性により、三層膜２ｂとセパレータ
３ｃの端部におけるガス漏れの有無を確認し、また、運
転後に目視により、三層膜２ｂとセパレータ３ｃの端部
の剥離の有無を確認した。
【００３０】（比較例２）図４はこの比較例２のセルの
部分断面図を示しており、実施例１と同様にして、空気
極４ｂ、固体電解質膜５ｂ、燃料極６ｂからなる三層膜
２ｂとセパレータ３ｃを準備した。そして、三層膜２ｂ
の空気極４ｂとセパレ−タ３ｃの導電部１０を接合する
ため、実施例１と同じ導電性酸化物１１を導電部１０に
スクリーン印刷した。また、三層膜２ｂとセパレータ３
ｃの端部の接合に、実施例１と同じセラミック系接合剤
１３をスクリーン印刷し、三層膜２ｂとセパレータ３ｃ
に荷重を加えながら熱処理して接合し、セル１ｂを作製
した。そして、実施例１と同様にしてセルスタック（図
示せず）を構成し、固体電解質型燃料電池とした。
部分断面図を示しており、実施例１と同様にして、空気
極４ｂ、固体電解質膜５ｂ、燃料極６ｂからなる三層膜
２ｂとセパレータ３ｃを準備した。そして、三層膜２ｂ
の空気極４ｂとセパレ−タ３ｃの導電部１０を接合する
ため、実施例１と同じ導電性酸化物１１を導電部１０に
スクリーン印刷した。また、三層膜２ｂとセパレータ３
ｃの端部の接合に、実施例１と同じセラミック系接合剤
１３をスクリーン印刷し、三層膜２ｂとセパレータ３ｃ
に荷重を加えながら熱処理して接合し、セル１ｂを作製
した。そして、実施例１と同様にしてセルスタック（図
示せず）を構成し、固体電解質型燃料電池とした。
【００３１】続いて、この固体電解質型燃料電池を運転
し、運転中の発電特性により、三層膜２ｂとセパレータ
３ｃの端部におけるガス漏れの有無を確認し、また、運
転後に目視により、三層膜２ｂとセパレータ３ｃの端部
の剥離の有無を確認した。
し、運転中の発電特性により、三層膜２ｂとセパレータ
３ｃの端部におけるガス漏れの有無を確認し、また、運
転後に目視により、三層膜２ｂとセパレータ３ｃの端部
の剥離の有無を確認した。
【００３２】表１に、実施例１、２及び比較例１、２に
ついて、三層膜とセパレータの端部における剥離とガス
漏れの有無を確認した結果を示す。
ついて、三層膜とセパレータの端部における剥離とガス
漏れの有無を確認した結果を示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】表１からわかるように、実施例１及び２で
は、ガラス系接合剤とセラミック系接合剤を、三層膜と
セパレータの端部の間に積み重ね方向と直交する方向に
距離をおいて並置して介在させ接合しているために、ガ
ラス系接合剤のガスシール作用とセラミック系接合剤の
接合作用がそれぞれ別個に働く。その結果、セラミック
系接合剤の接合作用により三層膜とセパレータの端部が
剥離せず、かつ、ガラス系接合剤のガスシール作用でガ
ス漏れも発生しなかった。なお、本実施例では、セパレ
ータの端部にガラス系接合剤とセラミック系接合剤を隔
てる溝を形成したが、ガラス系接合剤とセラミック系接
合剤が混じらないように積み重ね方向と直交する方向に
距離をおいて並置し介在させて接合すれば、溝を形成し
なくとも本実施例と同様の効果が得られる。
は、ガラス系接合剤とセラミック系接合剤を、三層膜と
セパレータの端部の間に積み重ね方向と直交する方向に
距離をおいて並置して介在させ接合しているために、ガ
ラス系接合剤のガスシール作用とセラミック系接合剤の
接合作用がそれぞれ別個に働く。その結果、セラミック
系接合剤の接合作用により三層膜とセパレータの端部が
剥離せず、かつ、ガラス系接合剤のガスシール作用でガ
ス漏れも発生しなかった。なお、本実施例では、セパレ
ータの端部にガラス系接合剤とセラミック系接合剤を隔
てる溝を形成したが、ガラス系接合剤とセラミック系接
合剤が混じらないように積み重ね方向と直交する方向に
距離をおいて並置し介在させて接合すれば、溝を形成し
なくとも本実施例と同様の効果が得られる。
【００３５】これに対して、比較例１では、三層膜とセ
パレータの端部をガラス系接合剤を用いて接合している
ので、接合力が弱い。そのため、三層膜とセパレータの
端部で剥離が起こり、そのためガス漏れも発生した。ま
た、比較例２では、セラミック系接合剤を用いているた
め接合力はあるが、ガラス系接合剤を用いていないため
ガスシール性が弱く、ガス漏れが発生した。
パレータの端部をガラス系接合剤を用いて接合している
ので、接合力が弱い。そのため、三層膜とセパレータの
端部で剥離が起こり、そのためガス漏れも発生した。ま
た、比較例２では、セラミック系接合剤を用いているた
め接合力はあるが、ガラス系接合剤を用いていないため
ガスシール性が弱く、ガス漏れが発生した。
【００３６】なお、本発明に係る固体電解質型燃料電池
は、前記実施形態に限定されるものではない。すなわ
ち、本実施例では三層膜の空気極側とセパレータの端部
の間にガラス系接合剤とセラミック系接合剤を積み重ね
方向と直交する方向に距離をおいて並置して介在させ接
合したが、これを三層膜の燃料極側とセパレータの端部
を接合するのに、ガラス系接合剤とセラミック系接合剤
を積み重ね方向と直交する方向に距離をおいて並置して
介在させ、三層膜とセパレータを接合しても同様の効果
が得られる。
は、前記実施形態に限定されるものではない。すなわ
ち、本実施例では三層膜の空気極側とセパレータの端部
の間にガラス系接合剤とセラミック系接合剤を積み重ね
方向と直交する方向に距離をおいて並置して介在させ接
合したが、これを三層膜の燃料極側とセパレータの端部
を接合するのに、ガラス系接合剤とセラミック系接合剤
を積み重ね方向と直交する方向に距離をおいて並置して
介在させ、三層膜とセパレータを接合しても同様の効果
が得られる。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、固体電解質型燃料電池
の運転中や昇降温中に、三層膜とセパレータの端部が剥
離せず、かつガス漏れしないガスシール性能が得られる
ため、発電特性に優れ安定した固体電解型燃料電池を得
ることができる。
の運転中や昇降温中に、三層膜とセパレータの端部が剥
離せず、かつガス漏れしないガスシール性能が得られる
ため、発電特性に優れ安定した固体電解型燃料電池を得
ることができる。
【図１】 実施例１の三層膜とセパレータの接合状態を
示す部分断面図である。
示す部分断面図である。
【図２】 実施例２の三層膜とセパレータの接合状態を
示す部分断面図である。
示す部分断面図である。
【図３】 比較例１の三層膜とセパレータの接合状態を
示す部分断面図である。
示す部分断面図である。
【図４】 比較例２の三層膜とセパレータの接合状態を
示す部分断面図である。
示す部分断面図である。
【図５】 平板型の固体電解質型燃料電池のセルスタッ
クを示す断面図である。
クを示す断面図である。
【図６】 平板型の固体電解質型燃料電池のセルスタッ
クを示す斜視図である。
クを示す斜視図である。
１ａ，１ｂ セル
２ａ，２ｂ 三層膜
３ａ，３ｂ，３ｃ セパレータ
４ａ，４ｂ 空気極
５ａ，５ｂ 固体電解質膜
６ａ，６ｂ 燃料極
９ 溝
１２ ガラス系接合剤
１３ セラミック系接合剤
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平７−45295（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−71167（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−49160（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 8/02
H01M 8/12
Claims (2)
- 【請求項１】 固体電解質膜の一方の面に燃料極が形成
され、他方の面に空気極が形成された三層膜とセパレー
タとが交互に積み重ねられ、前記三層膜と前記セパレー
タの端部の間にガラス系接合剤とセラミック系接合剤が
積み重ね方向と直交する方向に距離をおいて並置して介
在され、前記三層膜と前記セパレータとが接合されてい
ることを特徴とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項２】 前記セパレータの端部に、燃料ガスまた
は空気の流路に沿って、前記ガラス系接合剤と前記セラ
ミック系接合剤を隔てる溝が形成され、前記ガラス系接
合剤または前記セラミック系接合剤の一方が前記溝を挟
んで外側に、他方が前記溝を挟んで内側にそれぞれ並置
して介在されていることを特徴とする請求項１記載の固
体電解質型燃料電池。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22506297A JP3456378B2 (ja) | 1997-08-21 | 1997-08-21 | 固体電解質型燃料電池 |
| DE19832838A DE19832838C2 (de) | 1997-08-21 | 1998-07-21 | Festelektrolyt-Brennstoffzelle und daraus gebildeter Brennstoffzellenstapel |
| US09/124,569 US6096451A (en) | 1997-08-21 | 1998-07-29 | Solid-electrolyte fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22506297A JP3456378B2 (ja) | 1997-08-21 | 1997-08-21 | 固体電解質型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1167247A JPH1167247A (ja) | 1999-03-09 |
| JP3456378B2 true JP3456378B2 (ja) | 2003-10-14 |
Family
ID=16823448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22506297A Expired - Fee Related JP3456378B2 (ja) | 1997-08-21 | 1997-08-21 | 固体電解質型燃料電池 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6096451A (ja) |
| JP (1) | JP3456378B2 (ja) |
| DE (1) | DE19832838C2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| AU2002344718B2 (en) | 2001-07-13 | 2007-12-13 | Ceramic Fuel Cells Limited | A fuel cell gas separator plate |
| US7067208B2 (en) * | 2002-02-20 | 2006-06-27 | Ion America Corporation | Load matched power generation system including a solid oxide fuel cell and a heat pump and an optional turbine |
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| JP5260937B2 (ja) * | 2007-10-29 | 2013-08-14 | 京セラ株式会社 | 燃料電池セルスタックおよび燃料電池 |
| US7931997B2 (en) * | 2008-03-12 | 2011-04-26 | Bloom Energy Corporation | Multi-material high temperature fuel cell seals |
| CA2724572A1 (en) * | 2008-06-17 | 2009-12-23 | Battelle Memorial Institute | Sofc double seal with dimensional control for superior thermal cycle stability |
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| JP4932960B1 (ja) * | 2010-12-20 | 2012-05-16 | 日本碍子株式会社 | 固体酸化物形燃料電池 |
| JP5890244B2 (ja) * | 2012-05-02 | 2016-03-22 | 日本特殊陶業株式会社 | 接合体及びそれを用いた固体酸化物形燃料電池 |
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