JP6063368B2 - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6063368B2 JP6063368B2 JP2013213331A JP2013213331A JP6063368B2 JP 6063368 B2 JP6063368 B2 JP 6063368B2 JP 2013213331 A JP2013213331 A JP 2013213331A JP 2013213331 A JP2013213331 A JP 2013213331A JP 6063368 B2 JP6063368 B2 JP 6063368B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel electrode
- seal
- seal portion
- fuel cell
- fuel
- 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.)
- Active
Links
Images
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)
Description
図1は、本発明の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池(SOFC)の構造体を示す。このSOFCの構造体は、長手方向(x軸方向)を有する平板状の支持基板10の上下面(互いに平行な両側の主面(平面))のそれぞれに、電気的に直列に接続された複数(本例では、4つ)の同形の発電素子部Aが長手方向において所定の間隔をおいて配置された、所謂「横縞型」と呼ばれる構成を有する。
(1/2)・O2+2e−→O2− (於:空気極60) …(1)
H2+O2−→H2O+2e− (於:燃料極20) …(2)
次に、図1に示した「横縞型」のSOFCの構造体の製造方法の一例について図7〜図16を参照しながら簡単に説明する。図7〜図16において、各部材の符号の末尾の「g」は、その部材が「焼成前」であることを表す。
図17に模式的に示すように、上記実施形態では、「インターコネクタ30とシール部35と固体電解質膜40とが連続して接続されてなる緻密層」が、燃料ガスと空気との混合を防止するガスシール機能を発揮している。燃料極20(集電部21)の外側面に形成された凹部21bの周縁部に配置されたシール部35の外側面の一部(周縁部)が固体電解質膜40で覆われている一方で、凹部21bの中央部に配置されたインターコネクタ30の外側面は固体電解質膜40で覆われていない。
以下、シール部35(特に、シール部35の底面)と燃料極集電部21との界面、即ち、緻密層と多孔質層との境界に着目する。図25は、上記還元処理後の本発明の実施形態に係るシール部35と燃料極集電部21とを含む断面(積層方向(膜の厚さ方向)に沿う断面、各要素(各膜)の平面方向に垂直の断面)を電子顕微鏡で拡大して得られた画像の一例をスケッチした図である。
試験Aでは、本実施形態に係る燃料電池の一部である、シール部と燃料極集電部との接合体(以下、「接合体」と呼ぶ。)について、シール部、燃料極集電部の材質、及び、「接合率」の組み合わせが異なる複数のサンプルが作製された。具体的には、表1に示すように、10種類の水準(組み合わせ)が準備された。各水準に対して20個のサンプル(N=20)が作製された。
試験Bでも、試験Aと同様、本実施形態に係る燃料電池の一部である、シール部と燃料極集電部との「接合体」について、シール部の材質、燃料極集電部の材質、「接合率」、及び「接合幅」の組み合わせが異なる複数のサンプルが作製された。具体的には、表2に示すように、10種類の水準(組み合わせ)が準備された。各水準に対して20個のサンプル(N=20)が作製された。各サンプル(接合体)の形状は試験Aのものと同形とされた。各サンプル(接合体、還元処理後)の「接合率」は全て、36〜78%の範囲内となっている。「接合幅」の調整も、「接合率」の調整と同様、燃料極集電部の焼成に使用される粉末(NiO粉末等)の粒径及び比表面積、有機成分(バインダー、造孔材)の量、及び、共焼成温度等を調整することにより達成された。粉末の平均粒径、粉末の比表面積、有機成分の量(重量)、焼成温度、並びに焼成時間のそれぞれの調整範囲は、上述した試験Aの場合と同じである。還元処理の条件も、上述した試験Aの場合と同じである。
Claims (4)
- ガス流路が内部に形成された支持基板と、
前記支持基板の主面における互いに離れた複数の箇所にそれぞれ設けられ、少なくとも燃料極、固体電解質、及び空気極が積層されてなる複数の発電素子部と、
1組又は複数組の隣り合う前記発電素子部の間にそれぞれ設けられ、隣り合う前記発電素子部の一方の燃料極と他方の空気極とを電気的に接続する1つ又は複数の電気的接続部と、
1組又は複数組の隣り合う前記発電素子部の間にそれぞれ設けられ、前記燃料極に供給される第1のガスと前記空気極に供給される第2のガスとの混合を防止する緻密な構成材料からなるガスシール部と、
を備えた燃料電池において、
前記支持基板の主面における前記複数の箇所に、前記支持基板の材料からなる底壁と、前記支持基板の材料からなる側壁と、を有する第1凹部がそれぞれ形成され、
前記各第1凹部に、対応する前記発電素子部の前記燃料極がそれぞれ埋設され、
前記各電気的接続部は、緻密な材料で構成された第1部分と、前記第1部分と接続され且つ多孔質の材料で構成された第2部分とで構成され、前記第1部分は、前記隣り合う発電素子部の一方の燃料極と前記第2部分とに接続され、前記第2部分は、前記隣り合う発電素子部の他方の空気極と前記第1部分とに接続され、
前記ガスシール部における前記埋設された各燃料極の外側面を覆う部分では、前記ガスシール部は、前記発電素子部の一部としての緻密な前記固体電解質と、前記固体電解質と接続されるとともに前記固体電解質と同じ又は異なる緻密な構成材料からなる第1シール部と、前記第1シール部と接続されるとともに前記第1シール部とは異なる電気絶縁性を有する緻密な構成材料からなる第2シール部と、前記第2シール部と接続された前記電気的接続部の第1部分と、を含み、前記第1シール部と前記電気的接続部の第1部分とは接触しないように構成され、
前記燃料電池が還元雰囲気で熱処理が施された還元体である状態において、緻密な材料で構成された前記第2シール部と多孔質の材料で構成された前記燃料極とを含む断面における前記第2シール部と前記燃料極との界面に対応する線である境界線の長さに対する、前記境界線上において前記第2シール部と前記燃料極とが接触している複数の部分の長さの合計の割合である接合率が36〜78%であり、
前記境界線は、前記断面についての拡大率が5000倍の画像で認識される前記界面に対応する線であり、
前記境界線の長さは、前記画像で認識される範囲内の前記界面に対応する線の長さであり、
前記境界線は、
前記画像において、前記燃料極に含まれる複数の気孔のうち前記第2シール部に面して存在する複数の気孔が抽出され、前記抽出された複数の気孔のそれぞれについて、前記画像において、気孔内に対応する領域内で最も前記第2シール部側の点が認識され、前記認識された複数の点と統計的手法とを用いて得られる、前記認識された複数の点のそれぞれの近傍を通る近似線であり、
前記燃料電池が還元雰囲気で熱処理が施された還元体である状態において、前記境界線上において前記第2シール部と前記燃料極とが接触している前記複数の部分の長さの平均である接合幅が0.3〜3.3μmである、
燃料電池。 - 請求項1に記載の燃料電池において、
前記埋設された各燃料極の外側面に、前記燃料極の材料からなる底壁と、前記燃料極の材料からなる側壁と、を有する第2凹部がそれぞれ形成され、
前記各第2凹部に、対応する前記電気的接続部の前記第1部分、及び、対応する前記第2シール部がそれぞれ埋設され、
前記各第2凹部において、
前記電気的接続部の第1部分が、前記第2凹部における中央部に埋設され、
前記第2シール部が、前記第2凹部における前記中央部の周囲に位置する周縁部にて、
前記第2凹部の側壁の全周、及び、前記電気的接続部の第1部分の外周の側壁の全周と接触するように埋設され、
前記各第2凹部において、
前記第2シール部の外側面の周縁部の全周が前記第1シール部で覆われている、燃料電池。 - 請求項2に記載の燃料電池において、
前記各第2凹部において、
前記電気的接続部の第1部分の底面における中央部が前記燃料極と接触し、前記電気的接続部の第1部分の底面における前記中央部の周囲に位置する周縁部が前記第2シール部と接触している、燃料電池。 - 請求項2に記載の燃料電池において、
前記各第2凹部において、
前記電気的接続部の第1部分の底面における中央部が、前記電気的接続部の第1部分より導電率が大きい導電材料で構成された中間層を介して前記燃料極と接触し、前記電気的接続部の第1部分の底面における前記中央部の周囲に位置する周縁部が前記第2シール部と接触している、燃料電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013213331A JP6063368B2 (ja) | 2013-10-11 | 2013-10-11 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013213331A JP6063368B2 (ja) | 2013-10-11 | 2013-10-11 | 燃料電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015076339A JP2015076339A (ja) | 2015-04-20 |
JP6063368B2 true JP6063368B2 (ja) | 2017-01-18 |
Family
ID=53001022
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013213331A Active JP6063368B2 (ja) | 2013-10-11 | 2013-10-11 | 燃料電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6063368B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6063598B1 (ja) * | 2015-07-13 | 2017-01-18 | 日本碍子株式会社 | 燃料電池 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4688522B2 (ja) * | 2005-02-23 | 2011-05-25 | 京セラ株式会社 | 燃料電池セル及びこれを用いた燃料電池セルスタック、燃料電池 |
JP4955831B1 (ja) * | 2010-12-24 | 2012-06-20 | 日本碍子株式会社 | 固体酸化物形燃料電池の発電部間を電気的に接続する接合体 |
JP5116184B1 (ja) * | 2011-10-25 | 2013-01-09 | 日本碍子株式会社 | 燃料電池の構造体 |
JP5202746B1 (ja) * | 2012-04-06 | 2013-06-05 | 日本碍子株式会社 | 固体酸化物形燃料電池 |
-
2013
- 2013-10-11 JP JP2013213331A patent/JP6063368B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015076339A (ja) | 2015-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4850980B1 (ja) | 燃料電池の構造体 | |
JP5116184B1 (ja) | 燃料電池の構造体 | |
JP6169930B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池セル | |
JP5646780B2 (ja) | 燃料電池 | |
JP5066630B1 (ja) | 燃料電池の構造体 | |
JP5108987B1 (ja) | 燃料電池の構造体 | |
JP4824137B1 (ja) | 燃料電池の構造体 | |
JP5600819B1 (ja) | 燃料電池 | |
JP5642855B1 (ja) | 燃料電池 | |
JP5613808B1 (ja) | 燃料電池 | |
JP5701444B1 (ja) | 燃料電池 | |
JP6063368B2 (ja) | 燃料電池 | |
JP6169932B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池セル | |
JP5714738B1 (ja) | 燃料電池 | |
JP5417551B2 (ja) | 燃料電池の構造体 | |
JP5752297B1 (ja) | 燃料電池 | |
JP5687319B1 (ja) | 燃料電池 | |
JP5062786B1 (ja) | 燃料電池の構造体 | |
JP5122676B1 (ja) | 燃料電池の構造体 | |
JP5621029B1 (ja) | 燃料電池 | |
JP5824499B2 (ja) | 燃料電池 | |
JP5732180B1 (ja) | 燃料電池 | |
JP5923139B2 (ja) | 燃料電池 | |
JP5895026B2 (ja) | 燃料電池 | |
JP5923140B2 (ja) | 燃料電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150127 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20150428 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20150430 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20150602 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20161027 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20161216 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6063368 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |