JP4633531B2 - 固体酸化物形燃料電池スタックの電気的接合構造及び接合方法 - Google Patents
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Description
(2)スピネル(MgAl2O4及びNiAl2O4)。(3)フォルステライト。(4)ジルコン酸カルシウム。
(5)NiAl2O4をAモル%、MgAl2O4をBモル%、MgOを(100−A−B)モル%としたとき、2≦A≦35、且つ、8≦(A+B)≦45を満たす組成比の混合物を焼成してなる材料。
(6)NiOをXモル%、MgAl2O4をYモル%、MgOを(100−X−Y)モル%としたとき、2≦X≦35、且つ、8≦Y≦45を満たす組成比の混合物を焼成してなる材料。
(1)イットリア安定化ジルコニア〔YSZ:(Y2O3)X(ZrO2)1-X(式中x=0.05〜0.15〕。
(2)スカンジア安定化ジルコニア〔(Sc2O3)X(ZrO2)1-X(式中x=0.05〜0.15)〕。
(3)イットリアドープセリア〔(Y2O3)X(CeO2)1-X(式中x=0.02〜0.4)〕。
(4)ガドリアドープセリア〔(Gd2O3)X(CeO2)1-X(式中x=0.02〜0.4)〕。
本発明で対象とするSOFCスタックは、前述のように、内部に一端から他端に燃料が流通する燃料流路を有する絶縁基板を用いて構成される。絶縁基板上にセルを配置したSOFCとしては、絶縁基板上に複数個のセルを配置して隣接するセルを電気的に直列に接続する、いわゆる横縞方式のSOFCも考えられている。図7はその形式のSOFCスタックを斜視図として示す図である。中空扁平状の絶縁基板11の上に複数個のセル12が横縞状に配置される。隣接するセル間はインターコネクタで電気的に直列に接続されるが、図示は省略している。燃料は、図7中矢印(→)で示すとおり、絶縁基板11内の断面矩形状の空間すなわち燃料流通部13をセル12の配列方向と平行に流通する。
本発明は、以上のように、内部に一端から他端に燃料が流通する燃料流路を有する絶縁基板を用い、その外部面にSOFCセルを配置したSOFCスタックの複数個を併置してなるSOFCスタック間の電気的接合構造及び電気的接合方法である。図8〜11はその電気的接合構造及び電気的接合方法を説明する図である。
(2) Ag−Cu−Zn系合金(例えばAg=44.0〜46.0%、Cu=29.0〜31.0%、Zn=23.0〜27.0%:745〜845℃)
(3) Ag−Cu−Zn−Cd系合金(例えばAg=34.0〜36.0%、Cu=25.0〜27.0%、Zn=19.0〜23.0%、Cd=17.0〜19.0%:700〜845℃)
(4) Ag−Cu−Zn−Sn系合金(例えばAg=33.0〜35.0%、Cu=35.0〜37.0%、Zn=25.0〜29.0%、Sn=2.5〜3.5%:730〜820℃)
(5)Ag−Cu−Zn−Ni系合金(例えばAg=39.0〜41.0%、Cu=29.0〜31.0%、Zn=26.0〜30.0%、Ni=1.5〜2.5%:780〜900℃)
2 燃料極
3 電解質
4 空気極
5、6 中空部
11 絶縁基板(支持基体)
12 セル
13 中空部
14 燃料極
15 電解質
16 空気極
17、18 インターコネクタ
21 絶縁基板11への燃料供給用マニホールド
22 マニホールドと絶縁基板11とを接合する材料
23 SOFCスタック間に介在させる小片(スペーサ)
24 導電材料(金属または合金)
25 保護層
26 燃料供給管
27 ガラス接合材
31 SOFCセル
32 ガス通過孔
33 SOFCスタック
34 燃料ガスタンク
35 セル支持板
36 セル挿入孔
37 ガラス
43 集電部材
43a 集電片
43b 基部
45 Agペースト
Claims (10)
- 内部に一端から他端に燃料が流通する燃料流路を有する平板状の絶縁基板を有し、その外面に順次、燃料極、電解質、空気極を積層してなる固体酸化物形燃料電池を配置した固体酸化物形燃料電池スタックの複数個を、間隔を置いて並置してなる固体酸化物形燃料電池スタック間の電気的接合構造であって、
隣接する前記固体酸化物形燃料電池スタック間に前記絶縁基板と同組成またはそれに近い熱膨張率を持つ小片をスペーサとして挟み、該スペーサの外面に隣接する前記固体酸化物形燃料電池スタック間を電気的に接合する金属または合金を配してなることを特徴とする固体酸化物形燃料電池スタック間の電気的接合構造。 - 内部に一端から他端に燃料が流通する燃料流路を有する平板状の絶縁基板を有し、その外面に順次、燃料極、電解質、空気極を積層してなる固体酸化物形燃料電池の複数個を燃料の流れ方向に間隔を置いて横縞状に配置した固体酸化物形燃料電池スタックの複数個を、間隔を置いて並置してなる固体酸化物形燃料電池スタック間の電気的接合構造であって、
隣接する前記固体酸化物形燃料電池スタック間に前記絶縁基板と同組成またはそれに近い熱膨張率を持つ小片をスペーサとして挟み、該スペーサの外面に隣接する前記固体酸化物形燃料電池スタック間を電気的に接合する金属または合金を配してなることを特徴とする固体酸化物形燃料電池スタック間の電気的接合構造。 - 請求項1または2の固体酸化物形燃料電池スタック間の電気的接合構造において、前記金属または合金が、前記小片の一方の前記固体酸化物形燃料電池スタックの当接面から他方の前記固体酸化物形燃料電池スタックの当接面に亘って配されていることを特徴とする固体酸化物形燃料電池スタック間の電気的接合構造。
- 前記固体酸化物形燃料電池スタックの基材である前記絶縁基板の構成材料が、(1)Ni若しくはNi酸化物(NiO)と希土類元素酸化物が固溶したZrO2とからなる材料、(2)スピネル、(3)フォルステライト、(4)ジルコン酸カルシウム、(5)NiAl2O4をAモル%、MgAl2O4をBモル%、MgOを(100−A−B)モル%としたとき、2≦A≦35、且つ、8≦(A+B)≦45を満たす組成比の混合物を焼成してなる材料、または(6)NiOをXモル%、MgAl2O4をYモル%、MgOを(100−X−Y)モル%としたとき、2≦X≦35、且つ、8≦Y≦45を満たす組成比の混合物を焼成してなる材料であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項の固体酸化物形燃料電池スタック間の電気的接合構造。
- 前記絶縁基板と同組成またはそれに近い熱膨張率を持つ小片の構成材料が、(1)Ni若しくはNi酸化物(NiO)と希土類元素酸化物が固溶したZrO2とからなる材料、(2)スピネル、(3)フォルステライト、(4)ジルコン酸カルシウム、(5)NiAl2O4をAモル%、MgAl2O4をBモル%、MgOを(100−A−B)モル%としたとき、2≦A≦35、且つ、8≦(A+B)≦45を満たす組成比の混合物を焼成してなる材料、または(6)NiOをXモル%、MgAl2O4をYモル%、MgOを(100−X−Y)モル%としたとき、2≦X≦35、且つ、8≦Y≦45を満たす組成比の混合物を焼成してなる材料であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項の固体酸化物形燃料電池スタック間の電気的接合構造。
- 前記金属または合金が銀または銀合金であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項の固体酸化物形燃料電池スタック間の電気的接合構造。
- 内部に一端から他端に燃料が流通する燃料流路を有する平板状の絶縁基板を有し、その外面に順次、燃料極、電解質、空気極を積層してなる固体酸化物形燃料電池を配置した固体酸化物形燃料電池スタックの複数個を、間隔を置いて並置してなる固体酸化物形燃料電池スタック間の電気的接合方法であって、
隣接する前記固体酸化物形燃料電池スタック間に前記絶縁基板と同組成またはそれに近い熱膨張率を持つ小片をスペーサとして挟み、該スペーサの外面に隣接する前記固体酸化物形燃料電池スタック間を電気的に接合する金属または合金を配することを特徴とする固体酸化物形燃料電池スタック間の電気的接合方法。 - 内部に一端から他端に燃料が流通する燃料流路を有する平板状の絶縁基板を有し、その外面に順次、燃料極、電解質、空気極を積層してなる固体酸化物形燃料電池の複数個を燃料の流れ方向に間隔を置いて横縞状に配置した固体酸化物形燃料電池スタックの複数個を、間隔を置いて並置してなる固体酸化物形燃料電池スタック間の電気的接合方法であって、
隣接する前記固体酸化物形燃料電池スタック間に前記絶縁基板と同組成またはそれに近い熱膨張率を持つ小片をスペーサとして挟み、該スペーサの外面に隣接する前記固体酸化物形燃料電池スタック間を電気的に接合する金属または合金を配することを特徴とする固体酸化物形燃料電池スタック間の電気的接合方法。 - 請求項7または8の固体酸化物形燃料電池スタック間の電気的接合方法において、前記金属または合金を、前記小片の一方の前記固体酸化物形燃料電池スタックの当接面から他方の前記固体酸化物形燃料電池スタックの当接面に亘って塗布することを特徴とする固体酸化物形燃料電池スタック間の電気的接合方法。
- 前記金属または合金が銀または銀合金であることを特徴とする請求項7〜9のいずれか1項の固体酸化物形燃料電池スタック間の電気的接合方法。
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