JPH06223846A - 固体電解質型燃料電池スタックの接合方法 - Google Patents
固体電解質型燃料電池スタックの接合方法Info
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- JPH06223846A JPH06223846A JP5012623A JP1262393A JPH06223846A JP H06223846 A JPH06223846 A JP H06223846A JP 5012623 A JP5012623 A JP 5012623A JP 1262393 A JP1262393 A JP 1262393A JP H06223846 A JPH06223846 A JP H06223846A
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- slurry
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- 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
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- Y02E60/50—Fuel cells
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- Fuel Cell (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】接合面の電気的接触抵抗を小さくすることがで
きる、固体電解質型燃料電池スタックの接合方法を提供
する。 【構成】単セルの空気側電極膜４のインターコネクタと
の接合面に、０．１〜１０μｍに粉砕した、空気極材で
あるＬａ（Ｓｒ）Ｍｎ3 の粉末と、エタノールとトルエ
ンとの混合液の１対１混合スラリを塗布し、他方インタ
ーコネクタ６の前記空気側電極膜４との接合面に、０．
１〜１０μｍに粉砕したインターコネクタ材であるＬａ
（Ｃａ）ＣｒＯ3 の粉末と、エタノールとトルエンとの
混合液の１対１混合スラリをそれぞれ塗布し、適度に乾
燥させたのち、両接合面間に、電気伝導性の多孔質セラ
ミックス８を介在して積層し、その後、この積層体を１
５００℃で１時間、１〜５ｋｇ／ｃｍ2 の圧力でプレス
して接合体を得る。
きる、固体電解質型燃料電池スタックの接合方法を提供
する。 【構成】単セルの空気側電極膜４のインターコネクタと
の接合面に、０．１〜１０μｍに粉砕した、空気極材で
あるＬａ（Ｓｒ）Ｍｎ3 の粉末と、エタノールとトルエ
ンとの混合液の１対１混合スラリを塗布し、他方インタ
ーコネクタ６の前記空気側電極膜４との接合面に、０．
１〜１０μｍに粉砕したインターコネクタ材であるＬａ
（Ｃａ）ＣｒＯ3 の粉末と、エタノールとトルエンとの
混合液の１対１混合スラリをそれぞれ塗布し、適度に乾
燥させたのち、両接合面間に、電気伝導性の多孔質セラ
ミックス８を介在して積層し、その後、この積層体を１
５００℃で１時間、１〜５ｋｇ／ｃｍ2 の圧力でプレス
して接合体を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体電解質型燃料電池
スタックの接合方法に係り、特に接合面の電気的接触抵
抗を小さくすることができる、固体電解質型燃料電池ス
タックの接合方法に関する。
スタックの接合方法に係り、特に接合面の電気的接触抵
抗を小さくすることができる、固体電解質型燃料電池ス
タックの接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体電解質型燃料電池を構成する各単セ
ルは、インターコネクタを介して電気的に接続されてお
り、インターコネクタは、一般にランタンクロマイト系
のセラミックス、耐熱合金等によって構成されている。
従って、単セルの電極膜とインターコネクタとの接続
は、セラミックス同志またはセラミックスと金属との接
続となる。
ルは、インターコネクタを介して電気的に接続されてお
り、インターコネクタは、一般にランタンクロマイト系
のセラミックス、耐熱合金等によって構成されている。
従って、単セルの電極膜とインターコネクタとの接続
は、セラミックス同志またはセラミックスと金属との接
続となる。
【０００３】しかしながら、単セルの電極材およびイン
ターコネクタ材は変形能が低く、このような変形能の低
い構成材料同志の接合は、たとえ接合面に多少の圧力を
加えたとしても十分な接触面積が得られず、接合面の電
気的接触抵抗が大きくなってしまうという問題がある。
ターコネクタ材は変形能が低く、このような変形能の低
い構成材料同志の接合は、たとえ接合面に多少の圧力を
加えたとしても十分な接触面積が得られず、接合面の電
気的接触抵抗が大きくなってしまうという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の問題点を解決し、電気が流れるのに十分な接
触面積を確保して接合面の電気的接触抵抗を小さくする
ことができる、固体電解質型燃料電池スタックの接合方
法を提供することにある。
従来技術の問題点を解決し、電気が流れるのに十分な接
触面積を確保して接合面の電気的接触抵抗を小さくする
ことができる、固体電解質型燃料電池スタックの接合方
法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、単セルをインターコネクタを介して電気的に
接続する固体電解質型燃料電池スタックの接合方法にお
いて、前記単セルの電極膜の、インターコネクタとの接
合面に、該電極膜を構成する電極材のスラリを塗布する
とともに、前記インターコネクタの、前記単セルの電極
膜との接合面に、該インターコネクタを構成するインタ
ーコネクタ材のスラリを塗布し、前記両接合面間に、接
合条件下で前記電極およびインターコネクタの構成材料
よりも変形し易い、電気伝導性の多孔質セラミックスを
介在して接合することを特徴とする。
本発明は、単セルをインターコネクタを介して電気的に
接続する固体電解質型燃料電池スタックの接合方法にお
いて、前記単セルの電極膜の、インターコネクタとの接
合面に、該電極膜を構成する電極材のスラリを塗布する
とともに、前記インターコネクタの、前記単セルの電極
膜との接合面に、該インターコネクタを構成するインタ
ーコネクタ材のスラリを塗布し、前記両接合面間に、接
合条件下で前記電極およびインターコネクタの構成材料
よりも変形し易い、電気伝導性の多孔質セラミックスを
介在して接合することを特徴とする。
【０００６】
【作用】単セル電極膜の、インターコネクタとの接合面
に、該電極膜を構成する電極材のスラリを塗布するとと
もに、インターコネクタの、前記単セル電極膜との接合
面に、該インターコネクタを構成するインターコネクタ
材のスラリを塗布することにより、前記電極膜またはイ
ンターコネクタとスラリは、接合時の焼結処理によって
電気的に確実に接続される。また、それぞれ構成材料の
スラリが塗布された単セルの電極膜とインターコネクタ
の接合面との間に、接合条件下で前記電極膜およびイン
ターコネクタの構成材料よりも変形し易い、電気伝導性
の多孔質セラミックスを介在して接合することにより、
前記両スラリが単セル電極面およびインターコネクタを
投錨効果によって前記多孔質セラミックスに確実に接続
するので、広い接触面積を持った、電気的接触抵抗の小
さい接合体が得られる。
に、該電極膜を構成する電極材のスラリを塗布するとと
もに、インターコネクタの、前記単セル電極膜との接合
面に、該インターコネクタを構成するインターコネクタ
材のスラリを塗布することにより、前記電極膜またはイ
ンターコネクタとスラリは、接合時の焼結処理によって
電気的に確実に接続される。また、それぞれ構成材料の
スラリが塗布された単セルの電極膜とインターコネクタ
の接合面との間に、接合条件下で前記電極膜およびイン
ターコネクタの構成材料よりも変形し易い、電気伝導性
の多孔質セラミックスを介在して接合することにより、
前記両スラリが単セル電極面およびインターコネクタを
投錨効果によって前記多孔質セラミックスに確実に接続
するので、広い接触面積を持った、電気的接触抵抗の小
さい接合体が得られる。
【０００７】本発明において単セルとは、固体電解質膜
の両面に燃料極膜および酸素極膜がそれぞれ積層され
た、固体電解質型燃料電池スタックを構成する電池の最
少単位をいう。またインターコネクタとは、固体電解質
型燃料電池スタックの前記単セル相互間に配置され、該
単セルを電気的に直列または並列に接続する接合部材で
ある。
の両面に燃料極膜および酸素極膜がそれぞれ積層され
た、固体電解質型燃料電池スタックを構成する電池の最
少単位をいう。またインターコネクタとは、固体電解質
型燃料電池スタックの前記単セル相互間に配置され、該
単セルを電気的に直列または並列に接続する接合部材で
ある。
【０００８】本発明において電気伝導性の多孔質セラミ
ックスとは、単セルの電極材料とほぼ同様の組成を有
し、前記電極材料よりも電気伝導度が大きく、接合条件
下で電極材およびインターコネクタ材よりも変形し易い
セラミックスであり、例えばＮｉ−ＺｒＯ2 −ＳｉＯ2
からなるＮｉサーメットがあげられる。この電気伝導性
の多孔質セラミックスは、単セルの電極面とインターコ
ネクタとに挟持されて集電板としても作用する。
ックスとは、単セルの電極材料とほぼ同様の組成を有
し、前記電極材料よりも電気伝導度が大きく、接合条件
下で電極材およびインターコネクタ材よりも変形し易い
セラミックスであり、例えばＮｉ−ＺｒＯ2 −ＳｉＯ2
からなるＮｉサーメットがあげられる。この電気伝導性
の多孔質セラミックスは、単セルの電極面とインターコ
ネクタとに挟持されて集電板としても作用する。
【０００９】電極材スラリおよびインターコネクタ材ス
ラリとは、例えば０．１〜１０μｍに粉砕した電極材ま
たはインターコネクタ材の粉末をそれぞれエタノールお
よびトルエンとの混合液と混合したものであり、混合割
合は使用目的によって任意に選択される。また、このよ
うなスラリにはバインダーを添加することが好ましく、
例えば重量基準で５％のポリビニルブチラール等が使用
される。
ラリとは、例えば０．１〜１０μｍに粉砕した電極材ま
たはインターコネクタ材の粉末をそれぞれエタノールお
よびトルエンとの混合液と混合したものであり、混合割
合は使用目的によって任意に選択される。また、このよ
うなスラリにはバインダーを添加することが好ましく、
例えば重量基準で５％のポリビニルブチラール等が使用
される。
【００１０】本発明において、単セルの電極膜とインタ
ーコネクタとの接合は、該単セルの電極膜とインターコ
ネクタとの間に電気伝導性の多孔質セラミックスを介し
て積層し、この積層体を、例えば１４００〜１５００℃
で１〜１０時間、１〜５ｋｇ／ｃｍ2 の圧力でプレスす
ることによって行われる。本発明において、単セルの電
極膜とインターコネクタの接合面とにそれぞれ構成材料
スラリを塗布しないで接合しても、前記多孔性セラミッ
クスの変形能が高いので十分な接合面積が得られ、接合
面の電気的接触抵抗は従来技術に較べて非常に小さくな
る。
ーコネクタとの接合は、該単セルの電極膜とインターコ
ネクタとの間に電気伝導性の多孔質セラミックスを介し
て積層し、この積層体を、例えば１４００〜１５００℃
で１〜１０時間、１〜５ｋｇ／ｃｍ2 の圧力でプレスす
ることによって行われる。本発明において、単セルの電
極膜とインターコネクタの接合面とにそれぞれ構成材料
スラリを塗布しないで接合しても、前記多孔性セラミッ
クスの変形能が高いので十分な接合面積が得られ、接合
面の電気的接触抵抗は従来技術に較べて非常に小さくな
る。
【００１１】
【実施例】次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明する。図１は、本発明が適用される平板型高温固体電
解質型燃料電池の説明図である。図において、例えばＹ
ＳＺからなる固体電解質膜３の両面にＮｉ−ＹＳＺ（ニ
ッケル系イットリウム安定化ジルコニア）からなる燃料
側電極膜５およびＬａ（Ｓｒ）ＭｎＯ3 からなる空気側
電極膜４がそれぞれ積層された単セル１は、接合材であ
る電気伝導性の多孔質セラミックス８、およびガスセパ
レータ７のインターコネクタ６を介して接続され、隣接
する単セル相互の空気側電極膜４と燃料側電極膜５との
接続は、ガスセパレータ７に設けられた、例えばＬａ
（Ｃａ）ＣｒＯ3 からなるインターコネクタ６を介して
次のように行われる。すなわち、前記空気側電極膜４の
インターコネクタ６との接合面に、０．１〜１０μｍに
粉砕した、空気極材であるＬａ（Ｓｒ）ＭｎＯ3 の粉末
と、エタノールとトルエンとの混合液を１対１に混合し
たスラリを塗布し、他方、前記インターコネクタ６の前
記空気側電極膜４との接合面に、０．１〜１０μｍに粉
砕したインターコネクタ材であるＬａ（Ｃａ）ＣｒＯ3
粉末と、エタノールとトルエンとの混合液を１対１に混
合したスラリを塗布し、スラリを適度に乾燥させたの
ち、前記両接合面間に、例えばＬａ（Ｓｒ）ＭｎＯ3 か
らなる多孔質セラミックスを介在して積層し、その後、
この積層体を１５００℃で１時間、１ｋｇ／ｃｍ2 〜５
ｋｇ／ｃｍ2の圧力でプレスして接合体を得た。燃料側
電極膜５とインターコネクタ６との接合は、多孔質セラ
ミックス８としてニッケルサーメットを用いて、前記空
気側電極膜４の場合と同様にして接合体を完成させた。
明する。図１は、本発明が適用される平板型高温固体電
解質型燃料電池の説明図である。図において、例えばＹ
ＳＺからなる固体電解質膜３の両面にＮｉ−ＹＳＺ（ニ
ッケル系イットリウム安定化ジルコニア）からなる燃料
側電極膜５およびＬａ（Ｓｒ）ＭｎＯ3 からなる空気側
電極膜４がそれぞれ積層された単セル１は、接合材であ
る電気伝導性の多孔質セラミックス８、およびガスセパ
レータ７のインターコネクタ６を介して接続され、隣接
する単セル相互の空気側電極膜４と燃料側電極膜５との
接続は、ガスセパレータ７に設けられた、例えばＬａ
（Ｃａ）ＣｒＯ3 からなるインターコネクタ６を介して
次のように行われる。すなわち、前記空気側電極膜４の
インターコネクタ６との接合面に、０．１〜１０μｍに
粉砕した、空気極材であるＬａ（Ｓｒ）ＭｎＯ3 の粉末
と、エタノールとトルエンとの混合液を１対１に混合し
たスラリを塗布し、他方、前記インターコネクタ６の前
記空気側電極膜４との接合面に、０．１〜１０μｍに粉
砕したインターコネクタ材であるＬａ（Ｃａ）ＣｒＯ3
粉末と、エタノールとトルエンとの混合液を１対１に混
合したスラリを塗布し、スラリを適度に乾燥させたの
ち、前記両接合面間に、例えばＬａ（Ｓｒ）ＭｎＯ3 か
らなる多孔質セラミックスを介在して積層し、その後、
この積層体を１５００℃で１時間、１ｋｇ／ｃｍ2 〜５
ｋｇ／ｃｍ2の圧力でプレスして接合体を得た。燃料側
電極膜５とインターコネクタ６との接合は、多孔質セラ
ミックス８としてニッケルサーメットを用いて、前記空
気側電極膜４の場合と同様にして接合体を完成させた。
【００１２】図２は、空気側電極膜４とインターコネク
タ６との接合面を模式的に示した拡大図であり、図２ａ
は、本実施例方法により接合した場合、図２ｂは従来方
法により接合した場合を示す図である。図２ａにおい
て、本実施例方法によって接合した接合体は、空気側電
極膜４およびインターコネクタ６の、凹凸を有する接合
面９間に多孔質セラミックス８が満たされており、広い
接合面で良好に接合されていることが分かる。一方、図
２ｂに示した従来の接合方法による接合体は、空気側電
極膜４とインターコネクタ６との接合面間に空間部１０
が残っており、電気的接触抵抗が大きくなることが容易
に推測される。
タ６との接合面を模式的に示した拡大図であり、図２ａ
は、本実施例方法により接合した場合、図２ｂは従来方
法により接合した場合を示す図である。図２ａにおい
て、本実施例方法によって接合した接合体は、空気側電
極膜４およびインターコネクタ６の、凹凸を有する接合
面９間に多孔質セラミックス８が満たされており、広い
接合面で良好に接合されていることが分かる。一方、図
２ｂに示した従来の接合方法による接合体は、空気側電
極膜４とインターコネクタ６との接合面間に空間部１０
が残っており、電気的接触抵抗が大きくなることが容易
に推測される。
【００１３】表１に本実施例と従来例とによって得られ
た接合体の、接合部分の接触抵抗を比較して示す。
た接合体の、接合部分の接触抵抗を比較して示す。
【００１４】
【表１】 註） ＬＳＭ：Ｌａ（Ｓｒ）ＭｎＯ3 （空気側電極膜） ＬＣＣ：Ｌａ（Ｃａ）ＣｒＯ3 （インターコネクタ） 多孔質：多孔質セラミックス Ni YSZ：燃料側電極膜 （ＡＩＲ、Ｈ2 ）：接触抵抗測定時の雰囲気 本実施例によれば、電極膜４、５およびインターコネク
タ６の接合面にそれぞれ、電極材スラリおよびインター
コネクタ材スラリを塗布し、両接合面間に多孔質セラミ
ックス８を介在して接合したことにより、前記スラリと
電極膜４、５、およびスラリとインターコネクタ６とが
それぞれ焼結によって電気的に確実に接続されるととも
に、前記両スラリが単セル電極膜およびインターコネク
タを多孔質セラミックス８に投錨効果によって電気的に
確実に接続し、しかも前記多孔質セラミックス８が電極
膜４、５およびインターコネクタ６表面の凹凸を吸収す
るように変形して接触面積を広くするので、接合面にお
ける電気的接触抵抗を著しく低減することができる。
タ６の接合面にそれぞれ、電極材スラリおよびインター
コネクタ材スラリを塗布し、両接合面間に多孔質セラミ
ックス８を介在して接合したことにより、前記スラリと
電極膜４、５、およびスラリとインターコネクタ６とが
それぞれ焼結によって電気的に確実に接続されるととも
に、前記両スラリが単セル電極膜およびインターコネク
タを多孔質セラミックス８に投錨効果によって電気的に
確実に接続し、しかも前記多孔質セラミックス８が電極
膜４、５およびインターコネクタ６表面の凹凸を吸収す
るように変形して接触面積を広くするので、接合面にお
ける電気的接触抵抗を著しく低減することができる。
【００１５】本実施例において、電気伝導性の多孔質セ
ラミックス８は集電板としても作用する。
ラミックス８は集電板としても作用する。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、電極膜およびインター
コネクタの接合面にそれぞれ、電極材スラリおよびイン
ターコネクタ材スラリを塗布し、両接合面間に多孔質セ
ラミックスを介在して接合することにより、接合面にお
ける電気的接触抵抗を著しく低減することができる。
コネクタの接合面にそれぞれ、電極材スラリおよびイン
ターコネクタ材スラリを塗布し、両接合面間に多孔質セ
ラミックスを介在して接合することにより、接合面にお
ける電気的接触抵抗を著しく低減することができる。
【図１】本発明が適用される平板型高温固体電解質型燃
料電池の説明図。
料電池の説明図。
【図２】空気側電極膜とインターコネクタとの接合部分
を示す拡大模式図。
を示す拡大模式図。
１…単セル、３…固体電解質膜、４…空気側電極膜、５
…燃料側電極膜、６…インターコネクタ、７…ガスセパ
レータ、８…多孔質セラミックス（接合材）、９…接合
面、１０…空間部。
…燃料側電極膜、６…インターコネクタ、７…ガスセパ
レータ、８…多孔質セラミックス（接合材）、９…接合
面、１０…空間部。
Claims (1)
- 【請求項１】 単セルをインターコネクタを介して電気
的に接続する固体電解質型燃料電池スタックの接合方法
において、前記単セルの電極膜の、インターコネクタと
の接合面に、該電極膜を構成する電極材のスラリを塗布
するとともに、前記インターコネクタの、前記単セルの
電極膜との接合面に、該インターコネクタを構成するイ
ンターコネクタ材のスラリを塗布し、前記両接合面間
に、接合条件下で前記電極およびインターコネクタの構
成材料よりも変形し易い、電気伝導性の多孔質セラミッ
クスを介在して接合することを特徴とする固体電解質型
燃料電池スタックの接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5012623A JP2774227B2 (ja) | 1993-01-28 | 1993-01-28 | 固体電解質型燃料電池スタックの接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5012623A JP2774227B2 (ja) | 1993-01-28 | 1993-01-28 | 固体電解質型燃料電池スタックの接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06223846A true JPH06223846A (ja) | 1994-08-12 |
| JP2774227B2 JP2774227B2 (ja) | 1998-07-09 |
Family
ID=11810509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5012623A Expired - Fee Related JP2774227B2 (ja) | 1993-01-28 | 1993-01-28 | 固体電解質型燃料電池スタックの接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2774227B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6444340B1 (en) | 1997-09-05 | 2002-09-03 | Ceramic Fuel Cells Limited | Electrical conductivity in a fuel cell assembly |
| DE10211042A1 (de) * | 2002-03-13 | 2003-10-02 | Andreas Schubert | Bipolarplatte für einen Brennstoffzellenstapel unter Einsatz pulvermetallurgischer Verfahren und Materialien |
| DE10232075A1 (de) * | 2002-07-15 | 2004-02-05 | Bayerische Motoren Werke Ag | Verfahren zum Zusammenfügen von Einzel-Brennstoffzellen zu einem Block oder -Stack sowie derartiger Brennstoffzellen-Block |
| JP2005216619A (ja) * | 2004-01-28 | 2005-08-11 | Kyocera Corp | 燃料電池セル及び燃料電池 |
| JP2008081804A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Kyocera Corp | 耐熱性合金部材及び燃料電池用集電部材並びに燃料電池セルスタック、燃料電池 |
-
1993
- 1993-01-28 JP JP5012623A patent/JP2774227B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6444340B1 (en) | 1997-09-05 | 2002-09-03 | Ceramic Fuel Cells Limited | Electrical conductivity in a fuel cell assembly |
| DE10211042A1 (de) * | 2002-03-13 | 2003-10-02 | Andreas Schubert | Bipolarplatte für einen Brennstoffzellenstapel unter Einsatz pulvermetallurgischer Verfahren und Materialien |
| DE10232075A1 (de) * | 2002-07-15 | 2004-02-05 | Bayerische Motoren Werke Ag | Verfahren zum Zusammenfügen von Einzel-Brennstoffzellen zu einem Block oder -Stack sowie derartiger Brennstoffzellen-Block |
| JP2005216619A (ja) * | 2004-01-28 | 2005-08-11 | Kyocera Corp | 燃料電池セル及び燃料電池 |
| JP2008081804A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Kyocera Corp | 耐熱性合金部材及び燃料電池用集電部材並びに燃料電池セルスタック、燃料電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2774227B2 (ja) | 1998-07-09 |
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