JPH04262372A - 固体電解質燃料電池装置 - Google Patents
固体電解質燃料電池装置Info
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は固体電解質燃料電池装置
に関するもので、さらに詳しく言えば、容易に固体電解
質燃料電池の高出力密度化を図ることができる構造に関
するものである。
に関するもので、さらに詳しく言えば、容易に固体電解
質燃料電池の高出力密度化を図ることができる構造に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】固体電解質燃料電池としては、リン酸型
燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池と類似した構造の平板
型、米国のアルゴンヌ国立研究所によって提案されたモ
ノリシック型、日本の電子技術総合研究所によって開発
中の円筒多素子型、米国のウェスティングハウス社によ
って提案された円筒単素子型が知られているが、現在は
高温におけるガスシールの容易さ、スタック構成の容易
さの点でウェスティングハウス社の円筒単素子型が注目
されている。
燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池と類似した構造の平板
型、米国のアルゴンヌ国立研究所によって提案されたモ
ノリシック型、日本の電子技術総合研究所によって開発
中の円筒多素子型、米国のウェスティングハウス社によ
って提案された円筒単素子型が知られているが、現在は
高温におけるガスシールの容易さ、スタック構成の容易
さの点でウェスティングハウス社の円筒単素子型が注目
されている。
【０００３】一方、このような固体電解質燃料電池の高
出力化を図るため、図１０のようにハニカム構造にして
空気用マニホールド７と燃料用マニホールド８とを設け
ることが提案されている。
出力化を図るため、図１０のようにハニカム構造にして
空気用マニホールド７と燃料用マニホールド８とを設け
ることが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなハニカム
構造にすることは、空気極、燃料極、固体電解質膜の形
成や空気用マニホールド、燃料用マニホールドの製作が
困難であるという問題があった。
構造にすることは、空気極、燃料極、固体電解質膜の形
成や空気用マニホールド、燃料用マニホールドの製作が
困難であるという問題があった。
【０００５】また、上記のようなハニカム構造にするこ
とは、高電圧化が困難であるという問題があった。
とは、高電圧化が困難であるという問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
、本発明は、中空の多角柱状燃料極と前記燃料極の表面
に設けられたインターコネクター部および固体電解質膜
と前記固体電解質膜の表面に設けられた空気極とを有す
る発電部構成体と、中空の多角柱状基材管と前記基材管
の表面に設けられた空気極とを有する導電部構成体とか
らなり、前記発電部構成体表面の空気極と前記導電部構
成体表面の空気極との間に金属酸化物を介在させて発電
部構成体と導電部構成体とを接合するとともに、前記発
電部構成体のインターコネクター部を他の発電部構成体
表面の空気極に接合したことを特徴とするものである。
、本発明は、中空の多角柱状燃料極と前記燃料極の表面
に設けられたインターコネクター部および固体電解質膜
と前記固体電解質膜の表面に設けられた空気極とを有す
る発電部構成体と、中空の多角柱状基材管と前記基材管
の表面に設けられた空気極とを有する導電部構成体とか
らなり、前記発電部構成体表面の空気極と前記導電部構
成体表面の空気極との間に金属酸化物を介在させて発電
部構成体と導電部構成体とを接合するとともに、前記発
電部構成体のインターコネクター部を他の発電部構成体
表面の空気極に接合したことを特徴とするものである。
【０００７】
【作用】上記のように、本発明は、導電部構成体表面の
空気極を介して複数の発電部構成体表面の空気極同士を
接合することができ、インターコネクター部を介して発
電部構成体の多角柱状燃料極と他の発電部構成体表面の
空気極とを接合することができるので、複数の固体電解
質燃料電池を直、並列に接続することができる。
空気極を介して複数の発電部構成体表面の空気極同士を
接合することができ、インターコネクター部を介して発
電部構成体の多角柱状燃料極と他の発電部構成体表面の
空気極とを接合することができるので、複数の固体電解
質燃料電池を直、並列に接続することができる。
【０００８】
【実施例】図１は、本発明の固体電解質燃料電池装置に
使用する発電部構成体Ａの斜視図で、中空の多角柱状燃
料極１としての六角柱状燃料極と前記燃料極１の表面に
設けられたインターコネクター部２および固体電解質膜
３と前記固体電解質膜３の表面に設けられた空気極４と
を有している。
使用する発電部構成体Ａの斜視図で、中空の多角柱状燃
料極１としての六角柱状燃料極と前記燃料極１の表面に
設けられたインターコネクター部２および固体電解質膜
３と前記固体電解質膜３の表面に設けられた空気極４と
を有している。
【０００９】図２は、中空の多角柱状燃料極１としての
八角柱状燃料極を用いた発電部構成体Ａの斜視図である
。
八角柱状燃料極を用いた発電部構成体Ａの斜視図である
。
【００１０】図３は、中空の多角柱状燃料極１としての
四角柱状燃料極を用いた発電部構成体Ａの斜視図である
。
四角柱状燃料極を用いた発電部構成体Ａの斜視図である
。
【００１１】図１〜図３に示した各多角柱状燃料極１は
、ニッケルもしくはコバルトに安定化剤としてのイット
リアを添加してなるＮｉ−ＺｒＯ２ サーメットもしく
はＣｏ−ＺｒＯ２ サーメットからなる多孔質管である
。 前記インターコネクター部２は、前記多角柱状燃料極１
の表面の一部にＬａＣｒＯ３ を含むスラリーを塗布ま
たはスプレーした後焼成することにより、また前記固体
電解質膜３は、前記多角柱状燃料極１の表面の他の部分
に安定化剤としてのイットリアを添加したジルコニア粉
末を含むスラリーを塗布またはスプレーした後焼成する
ことによって形成する。前記空気極４は、前記固体電解
質膜３の表面にストロンチウムをドープしたＬａＭｎＯ
３ を含むスラリーを塗布またはスプレーすることによ
って形成する。
、ニッケルもしくはコバルトに安定化剤としてのイット
リアを添加してなるＮｉ−ＺｒＯ２ サーメットもしく
はＣｏ−ＺｒＯ２ サーメットからなる多孔質管である
。 前記インターコネクター部２は、前記多角柱状燃料極１
の表面の一部にＬａＣｒＯ３ を含むスラリーを塗布ま
たはスプレーした後焼成することにより、また前記固体
電解質膜３は、前記多角柱状燃料極１の表面の他の部分
に安定化剤としてのイットリアを添加したジルコニア粉
末を含むスラリーを塗布またはスプレーした後焼成する
ことによって形成する。前記空気極４は、前記固体電解
質膜３の表面にストロンチウムをドープしたＬａＭｎＯ
３ を含むスラリーを塗布またはスプレーすることによ
って形成する。
【００１２】図４は、本発明の固体電解質燃料電池装置
に使用する導電部構成体Ｂの斜視図で、中空の多角柱状
基材管５としての六角柱状基材管と前記基材管５の表面
に設けられた空気極６とを有している。
に使用する導電部構成体Ｂの斜視図で、中空の多角柱状
基材管５としての六角柱状基材管と前記基材管５の表面
に設けられた空気極６とを有している。
【００１３】図５は、中空の多角柱状基材管５としての
四角柱状基材管を用いた導電部構成体Ｂの斜視図である
。
四角柱状基材管を用いた導電部構成体Ｂの斜視図である
。
【００１４】図６は、中空の多角柱状基材管５としての
四角柱状基材管を用いた導電部構成体Ｂの斜視図である
。
四角柱状基材管を用いた導電部構成体Ｂの斜視図である
。
【００１５】図４〜図６に示した各多角柱状基材管５は
、高温時の絶縁性にすぐれたアルミナ製の多孔質管であ
る。前記空気極６は、前記多角柱状基材管５の表面にス
トロンチウムをドープしたＬａＭｎＯ３ を含むスラリ
ーを塗布またはスプレーすることによって形成する。な
お、この空気極６は、発電部構成体Ａを隣接させた場合
の空気極４同士を絶縁する必要性から多角柱状基材管５
の全表面に形成しないようにする。
、高温時の絶縁性にすぐれたアルミナ製の多孔質管であ
る。前記空気極６は、前記多角柱状基材管５の表面にス
トロンチウムをドープしたＬａＭｎＯ３ を含むスラリ
ーを塗布またはスプレーすることによって形成する。な
お、この空気極６は、発電部構成体Ａを隣接させた場合
の空気極４同士を絶縁する必要性から多角柱状基材管５
の全表面に形成しないようにする。
【００１６】図７は、前記発電部構成体Ａとして図１に
示した六角柱状燃料極と導電部構成体Ｂとして図４に示
した六角柱状基材管とから構成される本発明の固体電解
質燃料電池装置の断面図で、第１の発電部構成体Ａ１表
面の空気極４１と第１の導電部構成体Ｂ１表面の空気極
６１−１とは、ストロンチウムをドープしたＬａＭｎＯ
３ を介して接合されるとともに、前記第１の発電部構
成体Ａ１のインターコネクター部２１は第２の発電部構
成体Ａ２表面の空気極４２に接合され、さらにこの空気
極４２はストロンチウムをドープしたＬａＭｎＯ３ を
介して前記第１の導電部構成体Ｂ１表面の空気極６１−
２に接合される。
示した六角柱状燃料極と導電部構成体Ｂとして図４に示
した六角柱状基材管とから構成される本発明の固体電解
質燃料電池装置の断面図で、第１の発電部構成体Ａ１表
面の空気極４１と第１の導電部構成体Ｂ１表面の空気極
６１−１とは、ストロンチウムをドープしたＬａＭｎＯ
３ を介して接合されるとともに、前記第１の発電部構
成体Ａ１のインターコネクター部２１は第２の発電部構
成体Ａ２表面の空気極４２に接合され、さらにこの空気
極４２はストロンチウムをドープしたＬａＭｎＯ３ を
介して前記第１の導電部構成体Ｂ１表面の空気極６１−
２に接合される。
【００１７】図８は、前記発電部構成体Ａとして図２に
示した八角柱状燃料極と導電部構成体Ｂとして図５に示
した四角柱状基材管とから構成される本発明の固体電解
質燃料電池装置の断面図で、基本的な構成は図７のもの
と同じである。
示した八角柱状燃料極と導電部構成体Ｂとして図５に示
した四角柱状基材管とから構成される本発明の固体電解
質燃料電池装置の断面図で、基本的な構成は図７のもの
と同じである。
【００１８】図９は、前記発電部構成体Ａとして図３に
示した四角柱状燃料極と導電部構成体Ｂとして図６に示
した四角柱状基材管とから構成される本発明の固体電解
質燃料電池装置の断面図で、基本的な構成は図７のもの
と同じである。
示した四角柱状燃料極と導電部構成体Ｂとして図６に示
した四角柱状基材管とから構成される本発明の固体電解
質燃料電池装置の断面図で、基本的な構成は図７のもの
と同じである。
【００１９】従って、図７〜図９の構成のものにおいて
、第１の導電部構成体Ｂ１表面の空気極６１−１を第２
の導電部構成体Ｂ２表面の空気極６２−２に接合し、こ
れらの空気極６１−１，６２−２を第３の発電部構成体
Ａ３の空気極４３に順次接合すれば、複数の固体電解質
燃料電池が直、並列に接続された構造となり、高出力の
固体電解質燃料電池装置が構成できる。
、第１の導電部構成体Ｂ１表面の空気極６１−１を第２
の導電部構成体Ｂ２表面の空気極６２−２に接合し、こ
れらの空気極６１−１，６２−２を第３の発電部構成体
Ａ３の空気極４３に順次接合すれば、複数の固体電解質
燃料電池が直、並列に接続された構造となり、高出力の
固体電解質燃料電池装置が構成できる。
【００２０】上記実施例において、発電部構成体Ａ、導
電部構成体Ｂの一端が閉塞されたものを用い、これらを
交互に積層すれば図１０のようなハニカム構造の装置が
構成できる。
電部構成体Ｂの一端が閉塞されたものを用い、これらを
交互に積層すれば図１０のようなハニカム構造の装置が
構成できる。
【００２１】さらに、本発明においては、生産性や取扱
いやすさの点から用いる発電部構成体Ａ、導電部構成体
Ｂの口径は２ｍｍ〜１０ｍｍ、長さは５ｃｍ〜３０ｃｍ
とすることが望ましく、また接合による応力集中を緩和
するため、多角柱の頂点部分にアールを設けることが望
ましい。
いやすさの点から用いる発電部構成体Ａ、導電部構成体
Ｂの口径は２ｍｍ〜１０ｍｍ、長さは５ｃｍ〜３０ｃｍ
とすることが望ましく、また接合による応力集中を緩和
するため、多角柱の頂点部分にアールを設けることが望
ましい。
【００２２】こうして得られた固体電解質燃料電池装置
を作動温度である７００℃から１０００℃に昇温し、発
電部構成体Ａの中空部に燃料を、導電部構成体Ｂの中空
部に空気を供給し、インターコネクター部２を介して多
角柱状燃料極１と空気極６とを外部回路に接続すると、
燃料によって多角柱状燃料極１中のニッケルが水蒸気改
質触媒の作用をして水素と一酸化炭素とを生成する。一
方、空気中の酸素は多角柱状基材管５、空気極６中を拡
散し、空気極６で外部回路から電子を取り込んで酸素イ
オンとなり、多角柱状燃料極１と固体電解質膜３との界
面で前記水素および一酸化炭素と反応して水蒸気および
二酸化炭素を生成するとともに、外部回路に電子を放出
する。従って外部回路には空気極６，４を正極、多角柱
状燃料極１に接合されたインターコネクター部２を負極
とした起電力が生じ、電池としての作用がなされること
になる。
を作動温度である７００℃から１０００℃に昇温し、発
電部構成体Ａの中空部に燃料を、導電部構成体Ｂの中空
部に空気を供給し、インターコネクター部２を介して多
角柱状燃料極１と空気極６とを外部回路に接続すると、
燃料によって多角柱状燃料極１中のニッケルが水蒸気改
質触媒の作用をして水素と一酸化炭素とを生成する。一
方、空気中の酸素は多角柱状基材管５、空気極６中を拡
散し、空気極６で外部回路から電子を取り込んで酸素イ
オンとなり、多角柱状燃料極１と固体電解質膜３との界
面で前記水素および一酸化炭素と反応して水蒸気および
二酸化炭素を生成するとともに、外部回路に電子を放出
する。従って外部回路には空気極６，４を正極、多角柱
状燃料極１に接合されたインターコネクター部２を負極
とした起電力が生じ、電池としての作用がなされること
になる。
【００２３】
【発明の効果】上記した如く、本発明は製造が容易な発
電部構成体Ａと導電部構成体Ｂとを順次接合することに
より、高出力の固体電解質燃料電池装置が構成できる。
電部構成体Ａと導電部構成体Ｂとを順次接合することに
より、高出力の固体電解質燃料電池装置が構成できる。
【図１】本発明の固体電解質燃料電池装置に使用する発
電部構成体の斜視図である。
電部構成体の斜視図である。
【図２】本発明の固体電解質燃料電池装置に使用する発
電部構成体の斜視図である。
電部構成体の斜視図である。
【図３】本発明の固体電解質燃料電池装置に使用する発
電部構成体の斜視図である。
電部構成体の斜視図である。
【図４】本発明の固体電解質燃料電池装置に使用する導
電部構成体の斜視図である。
電部構成体の斜視図である。
【図５】本発明の固体電解質燃料電池装置に使用する導
電部構成体の斜視図である。
電部構成体の斜視図である。
【図６】本発明の固体電解質燃料電池装置に使用する導
電部構成体の斜視図である。
電部構成体の斜視図である。
【図７】本発明の固体電解質燃料電池装置の断面図であ
る。
る。
【図８】本発明の固体電解質燃料電池装置の断面図であ
る。
る。
【図９】本発明の固体電解質燃料電池装置の断面図であ
る。
る。
【図１０】ハニカム構造の固体電解質燃料電池装置の原
理図である。
理図である。
Ａ 発電部構成体
Ｂ 導電部構成体
１ 多角柱状燃料極
２ インターコネクター部
３ 固体電解質膜
４ 空気極
５ 多角柱状基材管
６ 空気極
Claims (9)
- 【請求項１】 中空の多角柱状燃料極と前記燃料極の
表面に設けられたインターコネクター部および固体電解
質膜と前記固体電解質膜の表面に設けられた空気極とを
有する発電部構成体と、中空の多角柱状基材管と前記基
材管の表面に設けられた空気極とを有する導電部構成体
とからなり、前記発電部構成体表面の空気極と前記導電
部構成体表面の空気極との間に金属酸化物を介在させて
発電部構成体と導電部構成体とを接合するとともに、前
記発電部構成体のインターコネクター部を他の発電部構
成体表面の空気極に接合したことを特徴とする固体電解
質燃料電池装置。 - 【請求項２】 多角柱状燃料極は、Ｎｉ−ＺｒＯ２
サーメット、Ｃｏ−ＺｒＯ２ サーメットであることを
特徴とする請求項第１項記載の固体電解質燃料電池装置
。 - 【請求項３】 インターコネクター部は、ＬａＣｒＯ
３ 、ＣｏＣｒＯ３ またはＬａＣｒＯ３ 、ＣｏＣｒ
Ｏ３ にアルカリ土類金属を添加した物質からなること
を特徴とする請求項第１項記載の固体電解質燃料電池装
置。 - 【請求項４】 固体電解質膜は、安定化剤としてのイ
ットリア、カルシア、スカンジア、イッテルビア、ネオ
ジア、ガドリニアを添加した立方晶ジルコニア、正方晶
ジルコニア、部分安定化ジルコニアの単独物もしくは複
数種の混合物からなることを特徴とする請求項第１項記
載の固体電解質燃料電池装置。 - 【請求項５】 空気極および空気極間に介在させる金
属酸化物は、ストロンチウムもしくはカルシウムドープ
したＬａＭｎＯ３ 、ＬａＣｏＯ３ 、ＣａＭｎＯ３
、ＬａＣｒＯ３ であることを特徴とする請求項第１項
記載の固体電解質燃料電池装置。 - 【請求項６】 多角柱状基材管は、ジルコニア、アル
ミナ、マグネシアであることを特徴とする請求項第１項
記載の固体電解質燃料電池装置。 - 【請求項７】 多角柱状燃料極と多角柱状基材管とが
六角柱であることを特徴とする請求項第１項記載の固体
電解質燃料電池装置。 - 【請求項８】 多角柱状燃料極と多角柱状基材管とが
四角柱であることを特徴とする請求項第１項記載の固体
電解質燃料電池装置。 - 【請求項９】 多角柱状燃料極が八角柱、多角柱状基
材管が四角柱であることを特徴とする請求項第１項記載
の固体電解質燃料電池装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3044368A JPH04262372A (ja) | 1991-02-15 | 1991-02-15 | 固体電解質燃料電池装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3044368A JPH04262372A (ja) | 1991-02-15 | 1991-02-15 | 固体電解質燃料電池装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04262372A true JPH04262372A (ja) | 1992-09-17 |
Family
ID=12689574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3044368A Pending JPH04262372A (ja) | 1991-02-15 | 1991-02-15 | 固体電解質燃料電池装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04262372A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR950034880A (ko) * | 1994-02-14 | 1995-12-28 | 다니엘 씨. 에이블스 | 전기화학 전지의 전극상에 플라즈마 분무된 상호연결 층을 형성시키는 방법 |
| JPWO2005001980A1 (ja) * | 2003-06-30 | 2006-11-30 | 株式会社ジャパンエナジー | 改質器付き燃料電池 |
| US7217678B2 (en) | 2002-08-22 | 2007-05-15 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Cobalt-substituted chromium oxide compositions, their preparation, and their use as catalysts and catalyst precursors |
| US7504358B2 (en) | 2002-08-22 | 2009-03-17 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Nickel-substituted and mixed nickel-and cobalt-substituted chromium oxide compositions, their preparation, and their use as catalysts and catalysts precursors |
| KR101024823B1 (ko) * | 2008-08-14 | 2011-03-31 | 광주과학기술원 | 각 기둥의 옆면들을 구성하는 복수 개의 단위 셀들을구비하는 미생물 연료전지 구조체, 및 상기 구조체를포함하는 미생물 연료전지 |
| KR101156853B1 (ko) * | 2010-09-10 | 2012-06-20 | 삼성전기주식회사 | 고체산화물 연료전지 |
-
1991
- 1991-02-15 JP JP3044368A patent/JPH04262372A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR950034880A (ko) * | 1994-02-14 | 1995-12-28 | 다니엘 씨. 에이블스 | 전기화학 전지의 전극상에 플라즈마 분무된 상호연결 층을 형성시키는 방법 |
| US7217678B2 (en) | 2002-08-22 | 2007-05-15 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Cobalt-substituted chromium oxide compositions, their preparation, and their use as catalysts and catalyst precursors |
| US7504358B2 (en) | 2002-08-22 | 2009-03-17 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Nickel-substituted and mixed nickel-and cobalt-substituted chromium oxide compositions, their preparation, and their use as catalysts and catalysts precursors |
| JPWO2005001980A1 (ja) * | 2003-06-30 | 2006-11-30 | 株式会社ジャパンエナジー | 改質器付き燃料電池 |
| JP4676882B2 (ja) * | 2003-06-30 | 2011-04-27 | Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 | 改質器付き燃料電池 |
| KR101024823B1 (ko) * | 2008-08-14 | 2011-03-31 | 광주과학기술원 | 각 기둥의 옆면들을 구성하는 복수 개의 단위 셀들을구비하는 미생물 연료전지 구조체, 및 상기 구조체를포함하는 미생물 연료전지 |
| KR101156853B1 (ko) * | 2010-09-10 | 2012-06-20 | 삼성전기주식회사 | 고체산화물 연료전지 |
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