JPH04169071A - Solid electrolyte type fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は固体電解質型燃料電池のセル構成に係り、特
に内部抵抗が低く、抵抗分極の少ない高性能の燃料電池
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a cell structure of a solid oxide fuel cell, and particularly to a high-performance fuel cell with low internal resistance and little resistance polarization.
ジルコニア等の酸化物固体電解質を用いる燃料電池は、
その作動温度が８００〜１１００℃と高温であるため、
発電効率が高い上に触媒が不要であり、また電解質が固
体であるため取扱い容易であるなどの特長を有し、第三
世代の燃料電池として期待されている。Fuel cells using oxide solid electrolytes such as zirconia are
Because its operating temperature is as high as 800-1100℃,
It has high power generation efficiency, does not require a catalyst, and is easy to handle because the electrolyte is solid, so it is expected to be used as a third-generation fuel cell.
しかしながら、固体電解質型燃料電池は、セラミックス
が主要な構成材料であるために、熱的に破損しやすく、
またガスの適切なシール方法がないため実現が困難であ
った。そのため、燃料電池として特殊な形状である円筒
型のものが考え出され、上記二つの問題を解決し、電池
の運転試験に成功しているが、電池単位体積あたりの発
電密度が低く経済的に有利なものが得られる見通しはま
だない。However, solid oxide fuel cells are prone to thermal damage because their main constituent material is ceramics.
Furthermore, it has been difficult to realize this because there is no appropriate gas sealing method. Therefore, a cylindrical fuel cell with a special shape was devised, which solved the above two problems and successfully conducted battery operation tests, but the power generation density per unit volume of the battery was low and it was not economically viable. There is no prospect of anything favorable yet.
発電密度を高めるためには平板型にすることが必要であ
る。第８図は従来の平板型の燃料電池を示す分解斜視図
である。この型の燃料電池においては単セル２１ （固
体電解質板２１Ａと電極２１８．２ＩＣとからなる）と
ガスセパレータ２２（インクコネクタ層２２Ａと溝付板
２２８．２２Ｃとからなる）とが交互に積層され、ガス
セパレータの立体的に直角交差した溝にはそれぞれ異な
った反応ガスが流される。In order to increase the power generation density, it is necessary to use a flat plate type. FIG. 8 is an exploded perspective view showing a conventional flat plate type fuel cell. In this type of fuel cell, a single cell 21 (consisting of a solid electrolyte plate 21A and an electrode 218.2IC) and a gas separator 22 (consisting of an ink connector layer 22A and a grooved plate 228.22C) are alternately stacked. , different reaction gases flow through the three-dimensionally intersecting grooves of the gas separator at right angles.
しかしながら上述のような従来の燃料電池においては、
溝付板と電極との重合部で接触面の粗さや平坦性の低さ
、熱変形などにより、接触抵抗が大きく、セルの抵抗分
極を増大させていた。However, in conventional fuel cells as mentioned above,
The roughness of the contact surface, low flatness, thermal deformation, etc. at the overlapping part between the grooved plate and the electrode resulted in high contact resistance and increased resistance polarization of the cell.
この発明は上述の点に鑑みてなされ、その目的は電池部
材の重合面の接触抵抗を小さくすることによりミ特性に
優れる固体電解質型燃料電池を提供することにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and its object is to provide a solid oxide fuel cell having excellent micro characteristics by reducing the contact resistance of the polymerization surfaces of cell members.
上述の目的はこの発明によれば
１）ガスセパレータ１２と単セル１１を交互に配してな
り、
ガスセパレータは一主面にリブを有するカソード基材５
と、インクコネクタ６と、一主面にリブを存するアノー
ド基材４とを順次積層したもので、ここにアノード基材
はリブを有する面に導電層９が設けられ、
単セルはアノードｌと固体電解質体３と、カソード２を
順次積層したもので、ガスセパレータを配する際にはガ
スセパレータのアノード基材と単セルのアノードとが面
接触するものであること、または
２）ガスセパレータ１２Ａと単セルＩＩＡを交互に配し
てなり、
ガスセパレータは一主面にリブを有するカソード基材５
と、インタコネクタ６と、一主面にリブを有するアノー
ド基材４とを順次積層したもので、ここにカソード基材
はリブを有する面に導電層１゜が設けられ、
単セルはアノードｌと、固体電解質体３と、カソード２
を順次積層したもので、ガスセパレータ１２を配する際
にはガスセパレータのカソード基材と単セルのカソード
とが面接触するものである、とすることにより達成され
る。According to the present invention, the above object is achieved by: 1) Gas separators 12 and single cells 11 are arranged alternately, and the gas separator is a cathode base material 5 having ribs on one main surface.
, an ink connector 6 , and an anode base material 4 having ribs on one main surface are laminated in sequence, the anode base material is provided with a conductive layer 9 on the surface having ribs, and the single cell has an anode l and an anode base material 4 having ribs on one main surface. The solid electrolyte body 3 and the cathode 2 are sequentially laminated, and when the gas separator is arranged, the anode base material of the gas separator and the anode of the single cell are in surface contact, or 2) gas separator 12A and single cells IIA are arranged alternately, and the gas separator has a cathode base material 5 having ribs on one main surface.
, an interconnector 6, and an anode base material 4 having ribs on one main surface are laminated in sequence, where the cathode base material is provided with a conductive layer 1° on the surface having ribs, and the single cell is an anode l. , solid electrolyte body 3, and cathode 2
This is achieved by sequentially laminating the gas separator 12 so that the cathode base material of the gas separator and the cathode of the single cell come into surface contact when disposing the gas separator 12.
セルの組立てはアノード基材またはカソード基材である
電極基材のリブを有する面を介して重合により行われる
。導電層は重合面の接触抵抗を小さくする。電極基材の
リブのない平坦面は単セル又はインタコネクタを一体に
積層する。Assembly of the cell is carried out by polymerization via the ribbed surface of the electrode substrate, which is the anode substrate or the cathode substrate. The conductive layer reduces the contact resistance of the polymerized surfaces. The rib-free, flat surface of the electrode substrate allows single cells or interconnectors to be laminated together.
（実施例１）
次にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図は、請求項１で定義された発明の実施例に係る固体電
解質型燃料電池を示す縦切断面図である。固体電解質体
３に、アノード１とカソード２の積層された単セル１１
とガスセパレータ１２とが交互に配されてセルスタック
が形成され、このスタックに図示しないガスマニホルド
よす燃料ガスと酸化側ガスとが供給される。ガスセパレ
ータ１２は、アノード基材４、インタコネクタ６とカソ
ード基材５とを一体化したものである。(Example 1) Next, an example of the present invention will be described based on the drawings. 1st
The figure is a longitudinal sectional view showing a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the invention as defined in claim 1. A single cell 11 in which an anode 1 and a cathode 2 are stacked on a solid electrolyte body 3
and gas separators 12 are arranged alternately to form a cell stack, and a gas manifold (not shown), fuel gas, and oxidizing gas are supplied to this stack. The gas separator 12 is made by integrating an anode base material 4, an interconnector 6, and a cathode base material 5.
このような固体電解質型燃料電池は以下のようにして調
製される。イツトリア°で安定化したジルコニアを用い
固体電解質体（１００〜１ｓｏｏ−厚）３が形成される
。固体電解質体３の一つの主面にニッケル−ジルコニア
（Ｎｔ −Ｚｒ０１）サーメットが１００−厚に溶射
され多孔質のアノード１が形成される。Such a solid oxide fuel cell is prepared as follows. A solid electrolyte body (100 to 1 soo thick) 3 is formed using zirconia stabilized in yttrium. Nickel-zirconia (Nt-Zr01) cermet is thermally sprayed to a thickness of 100 mm on one main surface of the solid electrolyte body 3 to form a porous anode 1.
固体電解質体３の他の主面にランタンマンガナイト （
ＬａＭｎＯｚ）がスパッタリングされ５０〜１００ ｔ
ｎａ厚の多孔質なカソード２が形成される。ガスセパレ
ータ１２は、ランタンマンガナイト （ＬａＭｎＯｘ）
の溝付板であるカソード基材５に、インクコネクタ６
としてのランタンクロマイト （ＬａＣｒＯｓ）が溶射
され、さらにニッケルージルコニア （Ｎｉ ＺｒＯ
□）サーメットの溝付板を貼着して焼成し一体化する。Lanthanum manganite (
LaMnOz) was sputtered at 50-100 t.
A porous cathode 2 with a thickness of na is formed. The gas separator 12 is made of lanthanum manganite (LaMnOx)
An ink connector 6 is attached to the cathode base material 5, which is a grooved plate.
Lanthanum chromite (LaCrOs) was thermally sprayed as well as nickel-zirconia (NiZrO).
□) Attach a grooved cermet plate and bake to integrate.
ランタンクロマイトは電子電導性があり、酸化雰囲気に
おいても酸化されず安定である。さらに、ランタンクロ
マイトはイツトリアで安定化したジルコニアに近似した
熱ＩＩ１ｇｅ率を示す。Lanthanum chromite has electronic conductivity and is stable without being oxidized even in an oxidizing atmosphere. Furthermore, lanthanum chromite exhibits a thermal II1ge rate similar to that of ittria-stabilized zirconia.
ニッケルペーストをニッケルージルコニアサーメットの
溝付板のリブの上面に塗布して、ニッケル層 （５０〜
２００μ厚）を設け、アノード基材４が得られる。Apply nickel paste to the top surface of the ribs of the grooved plate of nickel-zirconia cermet, and apply the nickel layer (50~
200 μm thick) to obtain an anode substrate 4.
カソード２に到達した酸素ガスは還元され酸素イオンと
なって固体電解質体３の中を拡散する。The oxygen gas that has reached the cathode 2 is reduced, becomes oxygen ions, and diffuses within the solid electrolyte body 3.
アノード１の表面で酸素イオンは酸化されると共に水素
ガスと反応して水゛蒸気となる。このとき水素ガスと酸
素ガスから水蒸菓を生成する反応の自由エネルギ変化が
電気エネルギに変換され、アノード１に負電圧、カソー
ド２に正電圧が発生する。Oxygen ions are oxidized on the surface of the anode 1 and react with hydrogen gas to form water vapor. At this time, the change in free energy of the reaction that produces steamed confectionery from hydrogen gas and oxygen gas is converted into electrical energy, and a negative voltage is generated at the anode 1 and a positive voltage is generated at the cathode 2.
単セルの正負の電圧はガスセパレータ１２によって直列
に接続される０反応を終了した燃料ガスと酸化剤ガスと
は図示しない燃料ガス排出孔と酸化剤ガス排出孔とによ
って排気される。The positive and negative voltages of the single cell are connected in series by the gas separator 12, and the fuel gas and oxidizing gas that have completed the zero reaction are exhausted through a fuel gas exhaust hole and an oxidizing gas exhaust hole (not shown).
第７図は、請求項１で定義された発明の実施例に係る燃
料電池につきその電流電圧特性５２を従来の特性５３と
対比して示す線図である。ニッケル層９を形成したセル
は、従来のセルに比べ、抵抗分掻が減少し良い性能を示
している。FIG. 7 is a diagram showing the current-voltage characteristics 52 of the fuel cell according to the embodiment of the invention defined in claim 1 in comparison with the conventional characteristics 53. The cell formed with the nickel layer 9 exhibits better performance with reduced resistance splitting than the conventional cell.
（実施例２）
第２図は請求項１で定義された発明の異なる実施例に係
る固体電解質型燃料電池を示す縦切断面図である。アノ
ードｌと固体電解質体３とカソード２の単セルが一体に
積層されたアノード基材４とインクコネクタ６を一体に
形成したカソード基材５とが、交互に配されて燃料電池
スタックが構成される。(Embodiment 2) FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing a solid oxide fuel cell according to a different embodiment of the invention defined in claim 1. A fuel cell stack is constructed by alternately disposing an anode base material 4 in which a single cell of an anode L, a solid electrolyte body 3, and a cathode 2 are stacked together, and a cathode base material 5 in which an ink connector 6 is integrally formed. Ru.
このような電池は次のようにして調製される。Such a battery is prepared as follows.
厚さ２日の溝付板がＮｉ−Ｚｒ０ｔサーメフトを用いて
形成される。溝付板の平坦な主面にＮｉ−Ｚｒ０ｚサー
メツトをプラズマ溶射し、厚さ１００ ＃の多孔質アノ
ード１が形成される。アノードｌの上にイツトリア安定
化ジルコニアをプラズマ溶射し、厚さ３０μｍの緻密質
な固体電解質体３が形成される。読いてランタンストロ
ンチウムマンガナイトＬａ （Ｓｒ）ＭｎＯｓをプラズ
マ溶射し、厚さ８０ｎの多孔質なカソード２が形成され
る。一方、厚さ２Ｎの溝付板がＬａ （Ｓｒ） −Ｍｎ
Ｏ，をを用いて形成されカソード基材５となる。A 2 day thick grooved plate is formed using Ni-Zr0t thermeft. A porous anode 1 having a thickness of 100 # is formed by plasma spraying Ni-Zr0z cermet onto the flat main surface of the grooved plate. Ittria-stabilized zirconia is plasma sprayed onto the anode 1 to form a dense solid electrolyte body 3 with a thickness of 30 μm. A porous cathode 2 having a thickness of 80 nm is formed by plasma spraying lanthanum strontium manganite La (Sr)MnOs. On the other hand, a grooved plate with a thickness of 2N is La (Sr) -Mn
The cathode base material 5 is formed using O.
このカソード基材５の平坦な主面にランタンクロマイト
ＬａＣｒ０ ！をプラズマ溶射し、厚さ４０ｍｍの緻密
質なインクコネクタ６が形成される。Lanthanum chromite LaCr0 is applied to the flat main surface of this cathode base material 5! A dense ink connector 6 with a thickness of 40 mm is formed by plasma spraying.
次に、アノード１と固体電解質体３とカソード２が一体
に積層されたＸｉ ＺｒＯ！サーメットの溝付板とイ
ンタコネクタ６を形成した力、ソード基材５とを個別に
焼結する。Next, an Xi ZrO! The cermet grooved plate, the force forming the interconnector 6, and the sword base material 5 are individually sintered.
なおＬａ（Ｓｒ）ＭｎＯｓを用いたカソード基材５は必
ずしも多孔質である必要はないがＬａ（Ｓｒ）ＭｎＯｓ
は還元性雰囲気では還元されるので緻密質にした場合に
おいてもＬａＣｒＯｓを用いたインタコネクタ６は必要
である。Note that the cathode base material 5 using La(Sr)MnOs does not necessarily have to be porous;
is reduced in a reducing atmosphere, so the interconnector 6 using LaCrOs is necessary even in the case of a dense structure.
ニッケルペーストがニッケルージルコニアサーメットか
らなる溝付板のリブの上面に塗布されて、ニッケル層９
が設けられアノード基材４となる。Nickel paste is applied to the top surface of the ribs of the grooved plate made of nickel-zirconia cermet to form a nickel layer 9.
is provided to form the anode base material 4.
（実施例３）
第３図は請求項１で定義された発明のさらに興なる実施
例に係る固体電解質型燃料電池を示す縦切断面図である
。(Embodiment 3) FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a solid oxide fuel cell according to a further embodiment of the invention defined in claim 1.
このような電池は次のようにして調製される。Such a battery is prepared as follows.
厚さ２ｍの溝付板がランタンストロンチウムマンガナイ
トＬａ （Ｓｒ）ＭｎＯ、を用いて形成される。これは
カソード基材５となる。カソード基材５の平坦な主面に
Ｌａ（Ｓｒ）ＭｎＯｓをプラズマ溶射し、厚さ８０１Ｈ
ｍの多孔質なカソード２が形成される。カソード２の上
にイツトリア安定化ジルコニアをプラズマ溶射し、厚さ
３０ｍの緻密質な固体電解質体３が形成される、読いて
Ｘｉ ＺｒＯ茸サーすントをプラズマ溶射し、厚さ１
００μｍの多孔質アノード１が形成される。A 2 m thick grooved plate is formed using lanthanum strontium manganite La (Sr)MnO. This becomes the cathode base material 5. La(Sr)MnOs was plasma sprayed on the flat main surface of the cathode base material 5 to a thickness of 801H.
m porous cathode 2 is formed. A dense solid electrolyte body 3 with a thickness of 30 m is formed by plasma-spraying ittria-stabilized zirconia on the cathode 2.
A porous anode 1 of 00 μm is formed.
一方、厚さ２謹の溝付板がＮ１−ＺｒＱｘサーメットを
用いて形成される。またＮｉ Ｚｒ０ｚからなる溝付
板の平坦な主面にランタンクロマイトＬａＣｒＯ３をプ
ラズマ溶射し、厚さ４０μの緻密質なインタコネクタ６
が形成される。On the other hand, a grooved plate with a thickness of 2 mm is formed using N1-ZrQx cermet. In addition, lanthanum chromite LaCrO3 was plasma-sprayed onto the flat main surface of the grooved plate made of NiZr0z to form a dense interconnector 6 with a thickness of 40μ.
is formed.
次に、アノード１と固体電解質体３とカソード２の形成
されたカソード基材５とインクコネクタ６を形成した溝
付板とを個別に焼結する。Next, the anode 1, the solid electrolyte body 3, the cathode base material 5 on which the cathode 2 is formed, and the grooved plate on which the ink connector 6 is formed are individually sintered.
ニッケルペーストがＮｉ −Ｚｒ０ｚからなる溝付板の
リブの上面に塗布されて、厚さ５０〜２００μのニッケ
ル層９が形成されアノード基材４となる。A nickel paste is applied to the upper surface of the ribs of the grooved plate made of Ni-Zr0z to form a nickel layer 9 with a thickness of 50 to 200 microns, forming the anode substrate 4.
（実施例４）
第４図は、請求項２で定義された発明の実施例に係る固
体電解質型燃料電池を示す縦切断面図である。固体電解
質体３に、アノード１とカソード２の積層された単セル
ＩＬＡ とガスセパレータ１２４とが交互に配されてセ
ルスタックが形成され、このスタックに図示しないガス
マニホルドより燃料ガスと酸化剤ガスとが供給される。(Embodiment 4) FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the invention defined in claim 2. A cell stack is formed by alternately disposing unit cells ILA each having an anode 1 and a cathode 2 and a gas separator 124 on the solid electrolyte body 3, and a fuel gas and an oxidizing gas are supplied to this stack from a gas manifold (not shown). is supplied.
ガスセパレータ１２Ａは、アノード基材４、インタコネ
クタ６とカソード基材５とを一体化したものである。The gas separator 12A is made by integrating an anode base material 4, an interconnector 6, and a cathode base material 5.
このような固体電解質型燃料電池は以下のようにして調
製される。単セルＩＩＡはイツトリアで安定化したジル
コニアを用いて固体電解質体（１００〜１５００ｕ厚）
３が形成される。固体電解質体３の一つノ主面にニッケ
ルージルコニア （Ｎｉ −ＺｒＯ□）サーメットが１
０Ｏｎ厚に溶射され多孔質のアノード１が形成される。Such a solid oxide fuel cell is prepared as follows. The single cell IIA is a solid electrolyte body (100~1500u thick) using zirconia stabilized with ittria.
3 is formed. There is one nickel-zirconia (Ni-ZrO□) cermet on one main surface of the solid electrolyte body 3.
A porous anode 1 is formed by thermal spraying to a thickness of 0 On.
固体電解質体３の他の主面にランタンマンガナイト （
ＬａＭｎＯ＊）がスパッタリングされ５０〜１００−厚
の多孔質なカソード２が形成される。ガスセパレータ１
２Ａは、ランタンマンガナイト （ＬａＭｎＯ＊）の溝
付板に、インタコネクタ６としてのランタンクロマイト
（ＬａＣｒＯｘ）が溶射して形成し、さらにニッケル
ージルコニア （Ｎｉ −ＺｒＯｚ）サーメットの溝付
板であるアノード基材４を形成する。Lanthanum manganite (
LaMnO*) is sputtered to form a porous cathode 2 with a thickness of 50 to 100 mm. Gas separator 1
2A is formed by thermally spraying lanthanum manganite (LaMnO*) grooved plate with lanthanum chromite (LaCrOx) as an interconnector 6, and an anode which is a grooved plate of nickel-zirconia (Ni-ZrOz) cermet. A base material 4 is formed.
さらに、ランタンマンガナイトのペーストをランタンマ
ンガナイトの溝付板のリブの上面に塗布して、ランタン
マンガナイト層ｌＯを形成する。このランタンマンガナ
イト層１０は、カソード２およびランタンマンガナイト
の溝付板と運転中に焼結する。ランタンマンガナイトの
溝付板とこれに焼結したランタンマンガナイト層はカソ
ード基材５となる。ランタンマンガナイトは焼結して５
０〜２００μ厚となる。このようにしてガスセパレータ
１２Ａが形成される。Further, a lanthanum manganite paste is applied to the upper surface of the ribs of the lanthanum manganite grooved plate to form a lanthanum manganite layer IO. This lanthanum manganite layer 10 sinters with the cathode 2 and the lanthanum manganite grooved plate during operation. A grooved plate of lanthanum manganite and a lanthanum manganite layer sintered thereon serve as a cathode base material 5. Lanthanum manganite is sintered and 5
The thickness is 0 to 200μ. In this way, the gas separator 12A is formed.
第７１！Ｉは、請求項２で定義された発明の実施例に係
る燃料電池につきその電流電圧特性５１を従来の特性５
３と対比して示す線図である。ランタンマンガナイト１
０を形成したセルは、従来のセルに比べ、濃度分極と抵
抗分極が減少し良い性能を示している。71st! I is the current-voltage characteristic 51 of the fuel cell according to the embodiment of the invention defined in claim 2 compared to the conventional characteristic 5.
3 is a diagram shown in comparison with FIG. Lantern Manganite 1
The cell in which 0 was formed has reduced concentration polarization and resistance polarization and exhibits good performance compared to conventional cells.
（実施例５）
第５図は請求項２で定義された発明の興なる実施例に係
る固体電解質型燃料電池を示す縦切断面図である。アノ
ードｌと固体電解質体３とカソード２の単セルＩＩＡが
形成されたアノード基材４とインタコネクタ６を形成し
たカソード基材５とが、交互に配されて燃料電池が構成
される。(Embodiment 5) FIG. 5 is a vertical cross-sectional view showing a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the invention defined in claim 2. An anode base material 4 on which an anode 1, a solid electrolyte body 3, and a single cell IIA of a cathode 2 are formed, and a cathode base material 5 on which an interconnector 6 is formed are arranged alternately to constitute a fuel cell.
このような電池は次のようにして調製される。Such a battery is prepared as follows.
厚さ２Ｎの溝付板であるアノード基材４がＮｉ −Ｚｒ
Ｏ□サーメットを用いて形成される。アノード基材４の
平坦な主面にＮｉ Ｚｒ０ｚサーメントをプラズマ溶
射し、厚さ１００μｍの多孔質なアノード１が形成され
る。アノード１の上にイツトリア安定化ジルコニアをプ
ラズマ溶射し、厚さ３０ｉｔｍの緻密質な固体電解質体
３が形成される０ｗＥいてランタンストロンチウムマン
ガナイトＬａ（Ｓｒ）ＭｎＯｓをプラズマ溶射し、厚さ
８０μｍの多孔質なカソード２が形成される。一方、厚
さ２請の溝付板がＬａ（Ｓｒ）ＭｎＯｚをを用いて形成
される。この溝付板の平坦な主面にランタンクロマイト
ＬａＣｒ０．をプラズマ溶射し、厚さ４０μの緻密質な
インタコネクタ６が形成される。The anode base material 4, which is a grooved plate with a thickness of 2N, is made of Ni-Zr.
It is formed using O□ cermet. A porous anode 1 having a thickness of 100 μm is formed by plasma spraying Ni Zr0z ceramic onto the flat main surface of the anode base material 4 . On the anode 1, yttoria-stabilized zirconia is plasma-sprayed to form a dense solid electrolyte body 3 with a thickness of 30 itm. Lanthanum strontium manganite La(Sr)MnOs is plasma-sprayed on the anode 1 and porous 80 μm thick. A high quality cathode 2 is formed. On the other hand, a grooved plate having a thickness of 2 lines is formed using La(Sr)MnOz. The flat main surface of this grooved plate is coated with lanthanum chromite LaCr0. A dense interconnector 6 with a thickness of 40 μm is formed by plasma spraying.
次に、アノード１と固体電解質体３とカソード２の形成
されたアノード基材４とインタコネクタ６を形成したラ
ンタンマンガナイト溝付板とを個別に焼結する。Next, the anode base material 4 on which the anode 1, the solid electrolyte body 3, and the cathode 2 are formed, and the lanthanum manganite grooved plate on which the interconnector 6 is formed are individually sintered.
なおＬａ（Ｓｒ）Ｍａｒｓを用いた溝付板は必ずしも多
孔質である必要はないがＬａ（ＳｒンＭｎ０ｙは還元性
雰囲気では還元されるので緻密質にしておいた場合にお
いてもＬａＣｒＯ２を用いたインタコネクタ６は必要で
ある。Note that the grooved plate using La(Sr)Mars does not necessarily have to be porous, but La(Sr) and Mn0y are reduced in a reducing atmosphere, so even if the grooved plate is made dense, it is not necessary to be porous. Connector 6 is necessary.
ランタンマンガナイトのペーストがランタンマンガナイ
ト溝付板のリブの上面に塗布されて、ランタンマンガナ
イト層１０が形成される。このランタンマンガナイト層
１０はカソード２およびランタンマンガナイト溝付板と
運転中に焼結する。A paste of lanthanum manganite is applied to the top surface of the ribs of the lanthanum manganite grooved plate to form a lanthanum manganite layer 10. This lanthanum manganite layer 10 sinters with the cathode 2 and the lanthanum manganite grooved plate during operation.
（実施例６）
第６図は請求項２で定義された発明のさらに異なる実施
例に係る固体電解質型燃料電池を示す縦切断面図である
。カソード２と固体電解質体３とアノード１の単セルＩ
ＩＡが形成されたカソード基材５とインタコネクタ６を
形成したアノード基材４とが、交互に配されて燃料電池
が構成される。(Embodiment 6) FIG. 6 is a vertical sectional view showing a solid oxide fuel cell according to still another embodiment of the invention defined in claim 2. Single cell I with cathode 2, solid electrolyte body 3 and anode 1
A fuel cell is constructed by alternately disposing a cathode base material 5 on which an IA is formed and an anode base material 4 on which an interconnector 6 is formed.
このような電池は次のようにして調製される。Such a battery is prepared as follows.
厚さ’１ｍの溝付板がランタンストロンチウムマンガナ
イトＬａ（Ｓｒ）ＭｎＯｓを用いて形成される。溝付板
の平坦な主面にしａ（Ｓｒ）ＭｎＯ，をプラズマ溶射し
、厚さ８０μｍの多孔質なカソード２が形成される。カ
ソード２の上にイツトリア安定化ジルコニアをプラズマ
溶射し、厚さ３０μｍの緻密質な固体電解質体３が形成
される。続いてＮｉ Ｚｒ０ｔサーメツトをプラズマ
溶射し、厚さ１００ ｔｎａの多孔質なアノードｌが形
成される。一方、厚さ２鶴の溝付板がＮｉ −Ｚｒ０ｔ
サーメントを用いて形成される。この溝付板の平坦な主
面にランタンクロマイトＬａＣｒＯ３をプラズマ溶射し
、厚さ４０μｍの緻密質なインタコネクタ６が形成され
る。A grooved plate with a thickness of 1 m is formed using lanthanum strontium manganite La(Sr)MnOs. A(Sr)MnO is plasma sprayed onto the flat main surface of the grooved plate to form a porous cathode 2 with a thickness of 80 μm. Ittria-stabilized zirconia is plasma sprayed onto the cathode 2 to form a dense solid electrolyte body 3 with a thickness of 30 μm. Subsequently, NiZrOt cermet is plasma sprayed to form a porous anode 1 with a thickness of 100 tna. On the other hand, the grooved plate with a thickness of 2 mm is Ni-Zr0t.
It is formed using cerment. Lanthanum chromite LaCrO3 is plasma sprayed onto the flat main surface of this grooved plate to form a dense interconnector 6 with a thickness of 40 μm.
次に、アノード１と固体電解質体３とカソード２の形成
された溝付板とインクコネクタ６を形成したアノード基
材４とを個別に焼結する。Next, the anode 1, the solid electrolyte body 3, the grooved plate on which the cathode 2 is formed, and the anode base material 4 on which the ink connector 6 is formed are individually sintered.
Ｌａ（Ｓｒ）ＭｎＯｓのペーストがランタンマンガナイ
トの溝付板のリブの上面に塗布されて、厚さ５０〜２０
〇μｍのランタンマンガナイト層１０を形成する。A paste of La(Sr)MnOs was applied to the top surface of the ribs of the grooved plate of lanthanum manganite to a thickness of 50 to 20 mm.
A lanthanum manganite layer 10 of 0 μm is formed.
この発明によれば
１）ガスセパレータと単セルを交互に配してなり、ガス
セパレータは一主面にリブを有するカソード基材と、イ
ンタコネクタと、一主面にリブを有するアノード基材と
を順次積層したもので、ここにアノード基材はリブを有
する面に導電層が設けられ、
単セルはアノードと固体電解質体と、カソードをＩｌＮ
ｌＮ次層１層もので、ガスセパレータを配する際にはガ
スセパレータのアノード基材と単セルのアノードとが面
接触するものであること、または２）ガスセパレータと
単セルを交互に配してなり、ガスセパレータは一主面に
リブを有するカソード基材と、インタコネクタと、一主
面にリブを有するアノード基材とを順次積層したもので
、ここにカソード基材はリブを有する面に導電層が設け
られ、
単セルはアノードと、固体電解質体と、カソードを順次
積層したもので、ガスセパレータを配する際にはガスセ
パレータのカソード基材と単セルのカソードとが面接触
するものであるので、セルの組立てに際し重合面の接触
抵抗が小さくなり、抵抗分極が少なくなって特性に優れ
る固体電解質型燃料電池が得られる。According to the invention, 1) gas separators and single cells are arranged alternately, and the gas separator includes a cathode base material having ribs on one main surface, an interconnector, and an anode base material having ribs on one main surface. The anode base material is provided with a conductive layer on the ribbed surface, and the single cell is made up of an anode, a solid electrolyte body, and a cathode made of IlN.
2) The anode base material of the gas separator and the anode of the single cell should be in surface contact with each other when the gas separator is arranged, or 2) the gas separator and the single cell should be arranged alternately. A gas separator is made by sequentially laminating a cathode base material having ribs on one main surface, an interconnector, and an anode base material having ribs on one main surface, where the cathode base material has a rib on one main surface. A conductive layer is provided on the gas separator, and a single cell is made by laminating an anode, a solid electrolyte body, and a cathode in sequence, and when a gas separator is placed, the cathode base material of the gas separator and the cathode of the single cell come into surface contact. Therefore, when assembling the cell, the contact resistance of the polymerization surface is reduced, resistance polarization is reduced, and a solid oxide fuel cell with excellent characteristics can be obtained.
第１図は請求項１で定義された発明の実施例に係る固体
電解質型燃料電池を示す縦切断面図、第２図は請求項１
で定義された発明の異なる実施例に係る固体電解質型燃
料電池を示す縦切断面図、第３図は請求項１で定義され
た発明のさらに異なる実施例に係る固体電解質型燃料電
池を示す縦切断面図、第４図は請求項２で定義された発
明の実施例に係る固体電解質型燃料電池を示す縦切断面
図、第５図は請求項２で定義された発明の異なる実施例
に係る固体電解質型燃料電池を示す縦切断面図、第６図
は請求項２で定義された発明のさらに異なる実施例に係
る固体電解質型燃料電池を示す縦切断面図、第７図は請
求項１または２で定義された発明の実施例に係る面体電
解質型燃料電池につき、その電流電圧特性を従来の特性
と対比して示す線図、第８図は従来の固体電解質型燃料
電池を示す分解斜視図である。
１ニアノード、２：カソード、３：固体電解質体、４ニ
アノード基材、５：カソード基材、６：インタコネクタ
、７：燃料ガス室、８二酸化荊ガス室、１０：ランタン
マンガナイト層、１１．ＩＩＡ：単セル、１２，１２Ａ
：ガスセパレータ、９：ニッケル層。
□−１１
第２図
１１１３！ｌ！！Ｉｆ
第４図
側品ｉ度（Ａなｍ′）
第７図FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the invention defined in claim 1, and FIG.
FIG. 3 is a vertical cross-sectional view showing a solid oxide fuel cell according to a different embodiment of the invention defined in Claim 1; FIG. A sectional view, FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the invention defined in claim 2, and FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a different embodiment of the invention defined in claim 2. FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a solid oxide fuel cell according to the above solid oxide fuel cell, FIG. A diagram showing the current-voltage characteristics of the face-shaped electrolyte fuel cell according to the embodiment of the invention defined in 1 or 2 in comparison with conventional characteristics, and FIG. 8 is an exploded diagram showing the conventional solid oxide fuel cell. FIG. 1 near node, 2: cathode, 3: solid electrolyte body, 4 near node base material, 5: cathode base material, 6: interconnector, 7: fuel gas chamber, 8 carbon dioxide gas chamber, 10: lanthanum manganite layer, 11. IIA: Single cell, 12,12A
: Gas separator, 9: Nickel layer. □-11 Figure 2 1113! l! ! If Fig. 4 Side item i degree (A m') Fig. 7
Claims (1)
セパレータは一主面にリブを有するカソード基材と、イ
ンタコネクタと、一主面にリブを有するアノード基材と
を順次積層したもので、ここにアノード基材はリブを有
する面に導電層が設けられ、 単セルはアノードと固体電解質体と、カソードを順次積
層したもので、ガスセパレータを配する際にはガスセパ
レータのアノード基材と単セルのアノードとが面接触す
るものであることを特徴とする固体電解質型燃料電池。 ２）ガスセパレータと単セルを交互に配してなり、ガス
セパレータは一主面にリブを有するカソード基材と、イ
ンタコネクタと、一主面にリブを有するアノード基材と
を順次積層したもので、ここにカソード基材はリブを有
する面に導電層が設けられ、 単セルはアノードと、固体電解質体と、カソードを順次
積層したもので、ガスセパレータを配する際にはガスセ
パレータのカソード基材と単セルのカソードとが面接触
するものであることを特徴とする固体電解質型燃料電池
。 ３）請求項１記載の燃料電池において、導電層はニッケ
ル層であることを特徴とする固体電解質型燃料電池。 ４）請求項２記載の燃料電池において、導電層はランタ
ンマンガナイト層であることを特徴とする固体電解質型
燃料電池。 ５）請求項１または２記載の燃料電池において、導電層
は５０〜２００μｍの厚さを有することを特徴とする固
体電解質型燃料電池。[Claims] 1) Gas separators and single cells are arranged alternately, and the gas separator includes a cathode base material having ribs on one main surface, an interconnector, and an anode base material having ribs on one main surface. The anode base material has a conductive layer on its surface with ribs, and the single cell has an anode, a solid electrolyte, and a cathode stacked in sequence. is a solid oxide fuel cell characterized in that an anode base material of a gas separator and an anode of a single cell are in surface contact with each other. 2) Gas separators and single cells are arranged alternately, and the gas separator is made by sequentially laminating a cathode base material having ribs on one main surface, an interconnector, and an anode base material having ribs on one main surface. Here, a conductive layer is provided on the surface of the cathode base material that has ribs, and a single cell is made by laminating an anode, a solid electrolyte body, and a cathode in sequence, and when a gas separator is arranged, the cathode of the gas separator is A solid electrolyte fuel cell characterized in that a base material and a cathode of a single cell are in surface contact. 3) The solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein the conductive layer is a nickel layer. 4) The solid oxide fuel cell according to claim 2, wherein the conductive layer is a lanthanum manganite layer. 5) The solid oxide fuel cell according to claim 1 or 2, wherein the conductive layer has a thickness of 50 to 200 μm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2296590A JPH04169071A (en) | 1990-11-01 | 1990-11-01 | Solid electrolyte type fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2296590A JPH04169071A (en) | 1990-11-01 | 1990-11-01 | Solid electrolyte type fuel cell |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04169071A true JPH04169071A (en) | 1992-06-17 |
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ID=17835518
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2296590A Pending JPH04169071A (en) | 1990-11-01 | 1990-11-01 | Solid electrolyte type fuel cell |
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|---|---|
| JP (1) | JPH04169071A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1328035A1 (en) * | 2002-01-09 | 2003-07-16 | HTceramix S.A. - High Technology Electroceramics | PEN of solid oxide fuel cell |
-
1990
- 1990-11-01 JP JP2296590A patent/JPH04169071A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1328035A1 (en) * | 2002-01-09 | 2003-07-16 | HTceramix S.A. - High Technology Electroceramics | PEN of solid oxide fuel cell |
| WO2003058744A3 (en) * | 2002-01-09 | 2003-10-16 | Htceramix Sa | Sofc pen |
| US7632586B2 (en) | 2002-01-09 | 2009-12-15 | Htceramix S.A. | Solid oxide fuel cell positive electrode—electrolyte—negative electrode |
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