JPH1125999A - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents
固体電解質型燃料電池Info
- Publication number
- JPH1125999A JPH1125999A JP9173844A JP17384497A JPH1125999A JP H1125999 A JPH1125999 A JP H1125999A JP 9173844 A JP9173844 A JP 9173844A JP 17384497 A JP17384497 A JP 17384497A JP H1125999 A JPH1125999 A JP H1125999A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductive member
- fuel
- fuel cell
- electrode
- interconnector
- 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.)
- Pending
Links
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)
Abstract
(57)【要約】
【課題】導電部材の電気抵抗が小さく、導電部材と燃料
極等との電気的導通が良好な燃料電池を提供する。 【解決手段】円筒状の固体電解質３の片面に空気極２
を、他面に燃料極４を形成してなり、空気極２または燃
料極４に電気的に接続されるインターコネクタ５を有す
る複数の燃料電池セル１と、該燃料電池セル１のインタ
ーコネクタ５と他の燃料電池セル１の空気極２または燃
料極４とを電気的に接続する導電部材１０とを具備して
なる燃料電池において、導電部材１０がＮｉを主成分と
する金属繊維の集合体からなる導電シートを複数回折り
畳んで形成してなるものである。
極等との電気的導通が良好な燃料電池を提供する。 【解決手段】円筒状の固体電解質３の片面に空気極２
を、他面に燃料極４を形成してなり、空気極２または燃
料極４に電気的に接続されるインターコネクタ５を有す
る複数の燃料電池セル１と、該燃料電池セル１のインタ
ーコネクタ５と他の燃料電池セル１の空気極２または燃
料極４とを電気的に接続する導電部材１０とを具備して
なる燃料電池において、導電部材１０がＮｉを主成分と
する金属繊維の集合体からなる導電シートを複数回折り
畳んで形成してなるものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解質型燃料
電池に係わり、特に、複数の燃料電池セルを電気的に接
続する際の導電部材を改良した固体電解質型燃料電池に
関する。
電池に係わり、特に、複数の燃料電池セルを電気的に接
続する際の導電部材を改良した固体電解質型燃料電池に
関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来の円筒型の固体電解質型燃料
電池セルを示すもので、円筒型燃料電池セル１は、例え
ば、ＬａＭｎＯ3 系材料からなる円筒状の空気極２の表
面にＹ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ2 からなる固体電解質３を被
覆し、この固体電解質３の表面にＮｉ−ジルコニア系の
燃料極４が被覆されており、ＬａＣｒＯ3 系よりなるイ
ンターコネクタ５の緻密質な膜が空気極２に接続され、
外部に露出している。
電池セルを示すもので、円筒型燃料電池セル１は、例え
ば、ＬａＭｎＯ3 系材料からなる円筒状の空気極２の表
面にＹ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ2 からなる固体電解質３を被
覆し、この固体電解質３の表面にＮｉ−ジルコニア系の
燃料極４が被覆されており、ＬａＣｒＯ3 系よりなるイ
ンターコネクタ５の緻密質な膜が空気極２に接続され、
外部に露出している。
【０００３】そして、燃料電池セル１は、図５に示すよ
うに、上下左右方向の燃料電池セル１同士が導電部材１
０を介して電気的に接続されている。即ち、左右方向に
隣接する燃料電池セル１の燃料極４同士が導電部材１０
により電気的に接続されている。
うに、上下左右方向の燃料電池セル１同士が導電部材１
０を介して電気的に接続されている。即ち、左右方向に
隣接する燃料電池セル１の燃料極４同士が導電部材１０
により電気的に接続されている。
【０００４】また、図５における上下方向の燃料電池セ
ル１同士は、一方の燃料電池セル１の燃料極４と、他方
の燃料電池セル１のインターコネクタ５との間に、Ｎｉ
を主成分とする金属繊維の集合体による一枚の導電シー
トからなる導電部材１０が配置され、この導電部材１０
により、一方の燃料電池セル１の燃料極４と、他方の燃
料電池セル１のインターコネクタ５とが電気的に導通し
ている。図示しないが、集電材−インターコネクタ、集
電材−燃料極もＮｉ金属繊維からなる導電部材１０によ
り接続されている。
ル１同士は、一方の燃料電池セル１の燃料極４と、他方
の燃料電池セル１のインターコネクタ５との間に、Ｎｉ
を主成分とする金属繊維の集合体による一枚の導電シー
トからなる導電部材１０が配置され、この導電部材１０
により、一方の燃料電池セル１の燃料極４と、他方の燃
料電池セル１のインターコネクタ５とが電気的に導通し
ている。図示しないが、集電材−インターコネクタ、集
電材−燃料極もＮｉ金属繊維からなる導電部材１０によ
り接続されている。
【０００５】導電部材１０を設ける理由は、燃料電池セ
ル１相互間の電気的な導通と燃料電池セル１相互間の機
械的な応力緩和にある。このため、導電部材１０はガス
の透過性があり、弾力性のある金属繊維の集合体が用い
られている。また導電部材１０の金属繊維の材料として
は、雰囲気が水素雰囲気から発電によって生じた水蒸気
を含む雰囲気まで安定であるという理由から、Ｎｉ金属
が利用されている。
ル１相互間の電気的な導通と燃料電池セル１相互間の機
械的な応力緩和にある。このため、導電部材１０はガス
の透過性があり、弾力性のある金属繊維の集合体が用い
られている。また導電部材１０の金属繊維の材料として
は、雰囲気が水素雰囲気から発電によって生じた水蒸気
を含む雰囲気まで安定であるという理由から、Ｎｉ金属
が利用されている。
【０００６】燃料電池は、図５に示したような燃料電池
セル１同士が電気的に接続されたスタックを作製し、こ
れらを複数組合せるとともに、その集合体の両端（正極
側および負極側）に集電部材を配置して構成される。
セル１同士が電気的に接続されたスタックを作製し、こ
れらを複数組合せるとともに、その集合体の両端（正極
側および負極側）に集電部材を配置して構成される。
【０００７】燃料電池は、図４に示したように、燃料電
池セル１の空気極２側に酸素を含有するガス、たとえば
空気６を流し、燃料極４側に燃料、例えば水素７を流し
ながら、１０００℃近傍の温度で発電する。
池セル１の空気極２側に酸素を含有するガス、たとえば
空気６を流し、燃料極４側に燃料、例えば水素７を流し
ながら、１０００℃近傍の温度で発電する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】Ｎｉ金属繊維からなる
導電部材１０は、セル１間の電気的な導通を行うことが
一つの役割であるため、導電部材１０の電気抵抗による
損失は小さい方がよく、本来なら緻密質であることが望
まれる。一方、発電時においては燃料極４に十分な水素
ガスを効率よく供給しなければならず、導電部材１０は
水素ガスが十分に透過できるように、ポーラスであるこ
とが望まれる。このように相反する要求のため、スタッ
ク化した場合には、セル１の性能を十分に発揮できない
という問題があった。
導電部材１０は、セル１間の電気的な導通を行うことが
一つの役割であるため、導電部材１０の電気抵抗による
損失は小さい方がよく、本来なら緻密質であることが望
まれる。一方、発電時においては燃料極４に十分な水素
ガスを効率よく供給しなければならず、導電部材１０は
水素ガスが十分に透過できるように、ポーラスであるこ
とが望まれる。このように相反する要求のため、スタッ
ク化した場合には、セル１の性能を十分に発揮できない
という問題があった。
【０００９】また、導電部材１０は、インターコネクタ
５、燃料極４および集電材と接触するが、これらの界面
では圧接しただけであり、導電部材１０は一枚の導電シ
ートから形成されていたので接触界面での電気的な導通
が弱く、スタック化した場合にセル１の性能を十分に発
揮できず、また、セル１の間に機械的な力が作用した場
合には、導電部材１０によるセル１の間の応力緩和のた
めのクッション性が不足していた。
５、燃料極４および集電材と接触するが、これらの界面
では圧接しただけであり、導電部材１０は一枚の導電シ
ートから形成されていたので接触界面での電気的な導通
が弱く、スタック化した場合にセル１の性能を十分に発
揮できず、また、セル１の間に機械的な力が作用した場
合には、導電部材１０によるセル１の間の応力緩和のた
めのクッション性が不足していた。
【００１０】本発明は、導電部材の電気抵抗が小さく、
導電部材と燃料極等との電気的導通が良好であるととも
に、セル間の応力緩和のためのクッション性を充分付与
できる固体電解質型燃料電池を提供することを目的とす
る。
導電部材と燃料極等との電気的導通が良好であるととも
に、セル間の応力緩和のためのクッション性を充分付与
できる固体電解質型燃料電池を提供することを目的とす
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の固体電解質型燃
料電池は、円筒状の固体電解質の片面に空気極を、他面
に燃料極を形成してなり、前記空気極または前記燃料極
に電気的に接続されるインターコネクタを有する複数の
燃料電池セルと、該燃料電池セルのインターコネクタと
他の燃料電池セルの前記空気極または前記燃料極とを電
気的に接続する導電部材とを具備してなる固体電解質型
燃料電池において、前記導電部材がＮｉを主成分とする
金属繊維の集合体からなる導電シートを複数回折り畳ん
で形成してなるものである。
料電池は、円筒状の固体電解質の片面に空気極を、他面
に燃料極を形成してなり、前記空気極または前記燃料極
に電気的に接続されるインターコネクタを有する複数の
燃料電池セルと、該燃料電池セルのインターコネクタと
他の燃料電池セルの前記空気極または前記燃料極とを電
気的に接続する導電部材とを具備してなる固体電解質型
燃料電池において、前記導電部材がＮｉを主成分とする
金属繊維の集合体からなる導電シートを複数回折り畳ん
で形成してなるものである。
【００１２】ここで、空気極または燃料極に当接する導
電部材の一方の端面に、空気極または燃料極の外面形状
に合致する凹部を形成するとともに、インターコネクタ
に当接する導電部材の他方の端面に、インターコネクタ
の外面形状に合致する凹部を形成してなることが望まし
い。また、導電部材の厚みが１〜８ｍｍであることが望
ましい。さらに、導電シートの厚みが３ｍｍ以下である
ことが望ましい。
電部材の一方の端面に、空気極または燃料極の外面形状
に合致する凹部を形成するとともに、インターコネクタ
に当接する導電部材の他方の端面に、インターコネクタ
の外面形状に合致する凹部を形成してなることが望まし
い。また、導電部材の厚みが１〜８ｍｍであることが望
ましい。さらに、導電シートの厚みが３ｍｍ以下である
ことが望ましい。
【００１３】
【作用】燃料電池セルをスタック化する上で最も重要な
ことはセル間を電気的な損失がなく接合することであ
る。そのために接合部材にはそれ自身の抵抗が小さいこ
とと接合の界面において接触抵抗が小さいことが要求さ
れる。それ自身の抵抗が小さいためには、抵抗率の小さ
い緻密質な部材を用いるべきである。しかしながら燃料
電池セルでは燃料ガスがその性能を大きく左右するので
そのガスを遮断してはならない。また、セル間の応力緩
和のため十分なクッション性を持たなくてはならない。
ことはセル間を電気的な損失がなく接合することであ
る。そのために接合部材にはそれ自身の抵抗が小さいこ
とと接合の界面において接触抵抗が小さいことが要求さ
れる。それ自身の抵抗が小さいためには、抵抗率の小さ
い緻密質な部材を用いるべきである。しかしながら燃料
電池セルでは燃料ガスがその性能を大きく左右するので
そのガスを遮断してはならない。また、セル間の応力緩
和のため十分なクッション性を持たなくてはならない。
【００１４】本発明の固体電解質型燃料電池では、導電
部材が一枚の導電シートを折り畳むことにより形成され
ているので、セル間の応力緩和のため十分なクッション
性を有することができ、セル相互間に機械的な応力が作
用した場合でもその応力を緩和することができる。ま
た、導電部材は一枚の導電シートから形成されているた
めに、導電部材間に電気的な損失を抑制できる。さら
に、上記のように十分なクッション性を有するため、燃
料極やインターコネクタとの接触する面では、これら燃
料極やインターコネクタが導電部材を圧接し、接触面積
を大きくすることができ、電気的な導通を向上すること
ができる。
部材が一枚の導電シートを折り畳むことにより形成され
ているので、セル間の応力緩和のため十分なクッション
性を有することができ、セル相互間に機械的な応力が作
用した場合でもその応力を緩和することができる。ま
た、導電部材は一枚の導電シートから形成されているた
めに、導電部材間に電気的な損失を抑制できる。さら
に、上記のように十分なクッション性を有するため、燃
料極やインターコネクタとの接触する面では、これら燃
料極やインターコネクタが導電部材を圧接し、接触面積
を大きくすることができ、電気的な導通を向上すること
ができる。
【００１５】さらに、導電部材が一枚の導電シートを折
り畳むことにより形成されているので、燃料極やインタ
ーコネクタと接触する端面に、これらの外面形状に合わ
せて凹部を形成することにより、より接触面積を大きく
し、これにより、接触抵抗の低減が可能となる。
り畳むことにより形成されているので、燃料極やインタ
ーコネクタと接触する端面に、これらの外面形状に合わ
せて凹部を形成することにより、より接触面積を大きく
し、これにより、接触抵抗の低減が可能となる。
【００１６】また、導電部材の厚みを１〜８ｍｍとする
ことにより、セルの反りや熱応力等の機械的、熱的応力
を充分に吸収するクッション性を有することができる。
ことにより、セルの反りや熱応力等の機械的、熱的応力
を充分に吸収するクッション性を有することができる。
【００１７】さらに、導電シートの厚みを３ｍｍ以下と
することにより、折り畳んだ導電シート同士の接触を向
上することができ、接触抵抗の低減が可能となる。
することにより、折り畳んだ導電シート同士の接触を向
上することができ、接触抵抗の低減が可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明の固体電解質型燃料電池
は、図５に示したように、複数の燃料電池セル１が電気
的に導通して構成されている。燃料電池セル１は、図４
に示したように、円筒状の固体電解質３の内面に空気極
２が、外面に燃料極４が形成されており、空気極２に電
気的に接続されたインターコネクタ５が、燃料極４と導
通せずに、外部に露出している。
は、図５に示したように、複数の燃料電池セル１が電気
的に導通して構成されている。燃料電池セル１は、図４
に示したように、円筒状の固体電解質３の内面に空気極
２が、外面に燃料極４が形成されており、空気極２に電
気的に接続されたインターコネクタ５が、燃料極４と導
通せずに、外部に露出している。
【００１９】そして、図５における左右方向に隣接する
燃料電池セル１の燃料極４同士が導電部材１０により電
気的に接続されている。
燃料電池セル１の燃料極４同士が導電部材１０により電
気的に接続されている。
【００２０】一方、図５における上下方向の燃料電池セ
ル１同士は、図１に示すように、上側の燃料電池セル１
の燃料極４と、下側の燃料電池セル１のインターコネク
タ５との間に、Ｎｉを主成分とする金属繊維の集合体か
らなる導電シートを複数回折り畳んで形成してなる導電
部材１０が配置され、この導電部材１０により、上側の
燃料電池セル１の燃料極４と、下側の燃料電池セル１の
インターコネクタ５とが電気的に導通している。この導
電部材１０は、嵩密度が０．４４〜２．２１ｇ／ｃｍ3
とされている。
ル１同士は、図１に示すように、上側の燃料電池セル１
の燃料極４と、下側の燃料電池セル１のインターコネク
タ５との間に、Ｎｉを主成分とする金属繊維の集合体か
らなる導電シートを複数回折り畳んで形成してなる導電
部材１０が配置され、この導電部材１０により、上側の
燃料電池セル１の燃料極４と、下側の燃料電池セル１の
インターコネクタ５とが電気的に導通している。この導
電部材１０は、嵩密度が０．４４〜２．２１ｇ／ｃｍ3
とされている。
【００２１】このように、Ｎｉを主成分とする金属繊維
の集合体からなる導電部材１０の嵩密度を０．４４〜
２．２１ｇ／ｃｍ3 としたのは、嵩密度が０．４４ｇ／
ｃｍ3よりも小さい場合には導電部材１０の電気抵抗が
大きく、燃料電池セルをスタック化した場合に十分な出
力が得られない。嵩密度が２．２１ｇ／ｃｍ3 を越える
と燃料ガスの透過性が悪くなり、接触している燃料極に
燃料ガスを供給できず、十分な発電性能が得られない。
また、弾力性も低下し、セル間の応力を吸収することが
できなくなる。導電部材１０の嵩密度は、導電部材１０
の電気抵抗を小さくし、燃料ガスの透過性を向上すると
いう観点から、導電部材１０の嵩密度は特に０．４４〜
１．３３ｇ／ｃｍ3 であることが望ましい。
の集合体からなる導電部材１０の嵩密度を０．４４〜
２．２１ｇ／ｃｍ3 としたのは、嵩密度が０．４４ｇ／
ｃｍ3よりも小さい場合には導電部材１０の電気抵抗が
大きく、燃料電池セルをスタック化した場合に十分な出
力が得られない。嵩密度が２．２１ｇ／ｃｍ3 を越える
と燃料ガスの透過性が悪くなり、接触している燃料極に
燃料ガスを供給できず、十分な発電性能が得られない。
また、弾力性も低下し、セル間の応力を吸収することが
できなくなる。導電部材１０の嵩密度は、導電部材１０
の電気抵抗を小さくし、燃料ガスの透過性を向上すると
いう観点から、導電部材１０の嵩密度は特に０．４４〜
１．３３ｇ／ｃｍ3 であることが望ましい。
【００２２】ここで、導電部材１０の嵩密度は０．４４
〜２．２１ｇ／ｃｍ3 である場合には、導電部材１０が
Ｎｉ金属である場合の比重の５〜２５％である。つま
り、導電部材１０がＮｉ金属の塊からなる場合の比重を
ρ1 、導電部材１０が金属繊維の集合体からなる場合の
嵩密度をρ2 とした時、ρ2 ／ρ1 が５〜２５％である
ことを意味する。導電部材１０の嵩密度を０．４４〜
２．２１ｇ／ｃｍ3 と高くするためには、Ｎｉ金属繊維
の集合体（フェルト等）をプレス機により所定圧力によ
り押圧することにより達成できる。ちなみに、Ｎｉ金属
である場合の比重は８．８４５であり、通常のＮｉフェ
ルトの嵩密度は０．３５ｇ／ｃｍ3 であり、導電部材１
０の嵩密度は、導電部材１０がＮｉ金属である場合の比
重の４％程度である。金属繊維は、Ｎｉを主成分とし、
Ｆｅ、ＣｏおよびＣｒのうち少なくとも一種を含有して
も良い。
〜２．２１ｇ／ｃｍ3 である場合には、導電部材１０が
Ｎｉ金属である場合の比重の５〜２５％である。つま
り、導電部材１０がＮｉ金属の塊からなる場合の比重を
ρ1 、導電部材１０が金属繊維の集合体からなる場合の
嵩密度をρ2 とした時、ρ2 ／ρ1 が５〜２５％である
ことを意味する。導電部材１０の嵩密度を０．４４〜
２．２１ｇ／ｃｍ3 と高くするためには、Ｎｉ金属繊維
の集合体（フェルト等）をプレス機により所定圧力によ
り押圧することにより達成できる。ちなみに、Ｎｉ金属
である場合の比重は８．８４５であり、通常のＮｉフェ
ルトの嵩密度は０．３５ｇ／ｃｍ3 であり、導電部材１
０の嵩密度は、導電部材１０がＮｉ金属である場合の比
重の４％程度である。金属繊維は、Ｎｉを主成分とし、
Ｆｅ、ＣｏおよびＣｒのうち少なくとも一種を含有して
も良い。
【００２３】導電部材１０は、図２に示すように、導電
シート２１を６回折り返したものであり、折り返し部２
３が６か所形成されている。燃料極４に当接する導電部
材１０の上側の端面には、上側のセル１の燃料極４の外
面形状に合致する凹部２４が形成され、下側のセル１の
インターコネクタ５に当接する導電部材１０の下側の端
面には、インターコネクタ５の外面形状に合致する凹部
２５が形成されており、これらの凹部２４、２５によ
り、導電部材１０と、上側のセル１の燃料極４、下側の
セル１のインターコネクタ５との接触抵抗を小さくでき
る。
シート２１を６回折り返したものであり、折り返し部２
３が６か所形成されている。燃料極４に当接する導電部
材１０の上側の端面には、上側のセル１の燃料極４の外
面形状に合致する凹部２４が形成され、下側のセル１の
インターコネクタ５に当接する導電部材１０の下側の端
面には、インターコネクタ５の外面形状に合致する凹部
２５が形成されており、これらの凹部２４、２５によ
り、導電部材１０と、上側のセル１の燃料極４、下側の
セル１のインターコネクタ５との接触抵抗を小さくでき
る。
【００２４】また、導電部材１０の厚みｔは１〜８ｍｍ
であることが望ましい。導電部材１０の厚みｔが１ｍｍ
以下になるとセルの反り及び熱応力を吸収できず、機械
的、熱的応力に対するクッション性が不足し、発電性能
が劣化する。強いてはセルの破壊を招く可能性もある。
また８ｍｍより厚くなると、導電部材自信の抵抗が大き
くなり、スタックとしての性能が悪くなる。特に導電部
材の厚みｔは２〜５ｍｍが望ましい。尚、導電部材１０
の厚みｔは、図１の場合には、要するに上側のセル１の
燃料極４と下側のセル１のインターコネクタ５との間隔
を意味する。
であることが望ましい。導電部材１０の厚みｔが１ｍｍ
以下になるとセルの反り及び熱応力を吸収できず、機械
的、熱的応力に対するクッション性が不足し、発電性能
が劣化する。強いてはセルの破壊を招く可能性もある。
また８ｍｍより厚くなると、導電部材自信の抵抗が大き
くなり、スタックとしての性能が悪くなる。特に導電部
材の厚みｔは２〜５ｍｍが望ましい。尚、導電部材１０
の厚みｔは、図１の場合には、要するに上側のセル１の
燃料極４と下側のセル１のインターコネクタ５との間隔
を意味する。
【００２５】さらに、導電シートの厚みが３ｍｍ以下で
あることが望ましい。これは、導電シートの厚みが３ｍ
ｍよりも厚くなると折り畳んだ面の接触が悪くなる。特
に１〜３ｍｍが望ましい。
あることが望ましい。これは、導電シートの厚みが３ｍ
ｍよりも厚くなると折り畳んだ面の接触が悪くなる。特
に１〜３ｍｍが望ましい。
【００２６】導電部材１０は、折り返し部２３を２〜８
か所形成するように二つ折りから八つ折りすることが望
ましい。折り返さない場合には効果が現れず、八つ折り
以上になると、一つの導電部材１０の寸法精度を保つこ
とが困難になり、そのため、電気的なショートを引き起
こす原因にもなる。特に３つ折りから６つ折りが望まし
い。尚、図２は６つ折りの導電部材１０である。
か所形成するように二つ折りから八つ折りすることが望
ましい。折り返さない場合には効果が現れず、八つ折り
以上になると、一つの導電部材１０の寸法精度を保つこ
とが困難になり、そのため、電気的なショートを引き起
こす原因にもなる。特に３つ折りから６つ折りが望まし
い。尚、図２は６つ折りの導電部材１０である。
【００２７】本発明の固体電解質型燃料電池では、導電
部材１０を、Ｎｉを主成分とする金属繊維の集合体から
なる導電シート２１を６回折り畳んで形成したので、折
り畳まない従来の導電部材よりもクッション性が高く、
さらに一枚の導電シート２１から形成されるので電圧の
ロスが少なく、１０００℃という高温でも、燃料電池セ
ル１間の接合が良好である。また、セル１間の機械的、
熱的応力を吸収することもできる。また一枚の導電シー
ト２１から形成されているので、界面の接触抵抗を少な
くするためにセル１やインターコネクタの外面形状に合
わせて凹部２４、２５を形成することができ、しかもそ
れ自身の損失が増えることなく良好な接合が行える。
部材１０を、Ｎｉを主成分とする金属繊維の集合体から
なる導電シート２１を６回折り畳んで形成したので、折
り畳まない従来の導電部材よりもクッション性が高く、
さらに一枚の導電シート２１から形成されるので電圧の
ロスが少なく、１０００℃という高温でも、燃料電池セ
ル１間の接合が良好である。また、セル１間の機械的、
熱的応力を吸収することもできる。また一枚の導電シー
ト２１から形成されているので、界面の接触抵抗を少な
くするためにセル１やインターコネクタの外面形状に合
わせて凹部２４、２５を形成することができ、しかもそ
れ自身の損失が増えることなく良好な接合が行える。
【００２８】
【実施例】先ず、Ｌａ0.9 Ｓｒ0.1 ＭｎＯ3 からなる空
気極の外面に、純度が９９．９％以上で平均粒径が０．
５μｍのＺｒＯ2 （１０モル％Ｙ2 Ｏ3 含有）を有する
ペーストを塗布し、１５００℃で３時間焼成して固体電
解質を形成した。この固体電解質表面を研磨し、内部の
空気極を露出させ、この露出部分に０．５μｍのＬａ
0.9 Ｓｒ0.1 ＣｒＯ3 からなる溶液を塗布した後、乾燥
し、大気中１８００℃で１０時間熱処理してインターコ
ネクタを作製した。そして、固体電解質の表面に、イン
ターコネクタと電気的に導通しないように、Ｎｉ８０重
量％とＺｒＯ2２０重量％とからなる溶液をスクリーン
印刷法より塗布した後、乾燥し大気中１２００℃で２時
間熱処理して燃料極を作製し、図４に示したような燃料
電池セルを作製した。
気極の外面に、純度が９９．９％以上で平均粒径が０．
５μｍのＺｒＯ2 （１０モル％Ｙ2 Ｏ3 含有）を有する
ペーストを塗布し、１５００℃で３時間焼成して固体電
解質を形成した。この固体電解質表面を研磨し、内部の
空気極を露出させ、この露出部分に０．５μｍのＬａ
0.9 Ｓｒ0.1 ＣｒＯ3 からなる溶液を塗布した後、乾燥
し、大気中１８００℃で１０時間熱処理してインターコ
ネクタを作製した。そして、固体電解質の表面に、イン
ターコネクタと電気的に導通しないように、Ｎｉ８０重
量％とＺｒＯ2２０重量％とからなる溶液をスクリーン
印刷法より塗布した後、乾燥し大気中１２００℃で２時
間熱処理して燃料極を作製し、図４に示したような燃料
電池セルを作製した。
【００２９】このようにして作製された燃料電池セルの
空気極側に空気を、燃料極側に燃料利用率６０％になる
ように水素を流しながら１０００℃で発電を行い、２４
時間後の出力を測定したところ、５０Ｗであり、実質的
に発電する部分の面積、即ち、空気極と燃料極で挟んだ
部分の単位面積当たりの出力は、０．３Ｗ／ｃｍ2 であ
った。
空気極側に空気を、燃料極側に燃料利用率６０％になる
ように水素を流しながら１０００℃で発電を行い、２４
時間後の出力を測定したところ、５０Ｗであり、実質的
に発電する部分の面積、即ち、空気極と燃料極で挟んだ
部分の単位面積当たりの出力は、０．３Ｗ／ｃｍ2 であ
った。
【００３０】また、複数の上記した燃料電池セルを、そ
のインターコネクタと隣接する燃料電池セルの燃料極と
の間の距離、および燃料極同士の距離を５ｍｍとし、こ
の間に、平均径２０μｍのＮｉからなる金属繊維からな
り、表１に示すようなシート厚を有し、嵩密度が０．８
８ｇ／ｃｍ3 の導電シートを用い、この導電シートを表
１に示した数の折り返し部を形成するように折り畳んで
形成した、幅１０ｍｍ、長さ５０ｃｍ、厚み５ｍｍの導
電部材を配置し、図３（ａ）に示すような２個の燃料電
池セルを直列に接続したスタック（表中では２直と記
す）、図３（ｂ）に示すように４個の燃料電池セルを直
列と並列に接続したスタック（表中では２直２平と記
す）を作製した。尚、導電部材の燃料極と当接する側の
端面は、図１および図２に示すように、燃料極の外面形
状に合致する凹部が形成されており、インターコネクタ
と当接する側の端面は、インターコネクタの外面形状と
合致す凹部が形成されている。
のインターコネクタと隣接する燃料電池セルの燃料極と
の間の距離、および燃料極同士の距離を５ｍｍとし、こ
の間に、平均径２０μｍのＮｉからなる金属繊維からな
り、表１に示すようなシート厚を有し、嵩密度が０．８
８ｇ／ｃｍ3 の導電シートを用い、この導電シートを表
１に示した数の折り返し部を形成するように折り畳んで
形成した、幅１０ｍｍ、長さ５０ｃｍ、厚み５ｍｍの導
電部材を配置し、図３（ａ）に示すような２個の燃料電
池セルを直列に接続したスタック（表中では２直と記
す）、図３（ｂ）に示すように４個の燃料電池セルを直
列と並列に接続したスタック（表中では２直２平と記
す）を作製した。尚、導電部材の燃料極と当接する側の
端面は、図１および図２に示すように、燃料極の外面形
状に合致する凹部が形成されており、インターコネクタ
と当接する側の端面は、インターコネクタの外面形状と
合致す凹部が形成されている。
【００３１】次に、電流取り出し用のＮｉ金属板と電圧
端子をスタックに取り付け、炉内に投入し、１０００℃
まで昇温し、セル内部に空気を、セル外部に燃料利用率
６０％となるように水素を流しながら発電を行いスタッ
クの発電出力を測定した。
端子をスタックに取り付け、炉内に投入し、１０００℃
まで昇温し、セル内部に空気を、セル外部に燃料利用率
６０％となるように水素を流しながら発電を行いスタッ
クの発電出力を測定した。
【００３２】その後、スタックの単位面積当たりの出力
を、上記燃料電池セル一本の場合の単位面積当たりの出
力と比較し、性能の評価を行った。スタックの単位面積
当たりの出力が、燃料電池セル一本の場合の単位面積当
たりの出力の８０％以上である場合が、導電部材での性
能劣化がないものと判断した。これらの結果を表１に示
す。
を、上記燃料電池セル一本の場合の単位面積当たりの出
力と比較し、性能の評価を行った。スタックの単位面積
当たりの出力が、燃料電池セル一本の場合の単位面積当
たりの出力の８０％以上である場合が、導電部材での性
能劣化がないものと判断した。これらの結果を表１に示
す。
【００３３】
【表１】
【００３４】この表１から、導電部材が一枚の導電シー
トである従来の場合の出力比が６０％である（試料Ｎo.
１）のに対して、導電部材を、Ｎｉを主成分とする金属
繊維の集合体からなる導電シートを複数回折り畳んで形
成した本発明の試料では、出力比が８０％以上であり、
導電部材による性能劣化が小さいことが判る。
トである従来の場合の出力比が６０％である（試料Ｎo.
１）のに対して、導電部材を、Ｎｉを主成分とする金属
繊維の集合体からなる導電シートを複数回折り畳んで形
成した本発明の試料では、出力比が８０％以上であり、
導電部材による性能劣化が小さいことが判る。
【００３５】
【発明の効果】本発明の固体電解質型燃料電池では、導
電部材を、Ｎｉを主成分とする金属繊維の集合体からな
る導電シートを複数回折り畳んで形成したので、一枚の
導電シートを折り畳むことによりクッション性を向上さ
せ、セル間に生じる応力を緩和することができ、かつ一
枚の導電シートから形成されているために、電気的な損
失を押さえることができ、さらに薄い導電シートの複合
体であるために、セルとの接触面において、セルの形状
に合わせて接合でき、接触抵抗の低減が可能となる。従
って、本発明の固体電解質型燃料電池では、燃料電池セ
ルの性能を十分発揮させることができる。
電部材を、Ｎｉを主成分とする金属繊維の集合体からな
る導電シートを複数回折り畳んで形成したので、一枚の
導電シートを折り畳むことによりクッション性を向上さ
せ、セル間に生じる応力を緩和することができ、かつ一
枚の導電シートから形成されているために、電気的な損
失を押さえることができ、さらに薄い導電シートの複合
体であるために、セルとの接触面において、セルの形状
に合わせて接合でき、接触抵抗の低減が可能となる。従
って、本発明の固体電解質型燃料電池では、燃料電池セ
ルの性能を十分発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の固体電解質型燃料電池のセルを導電部
材により接続した状態を示す説明図である。
材により接続した状態を示す説明図である。
【図２】図１の固体電解質型燃料電池の導電部材を示す
説明図である。
説明図である。
【図３】実施例における燃料電池の２直スタック（ａ）
および２直２平スタック（ｂ）を説明するための模式図
である。
および２直２平スタック（ｂ）を説明するための模式図
である。
【図４】従来の固体電解質型燃料電池セルを示す斜視図
である。
である。
【図５】図４の燃料電池セルを９個接続したスタックを
示す説明図である。
示す説明図である。
１・・・燃料電池セル ２・・・空気極 ３・・・固体電解質 ４・・・燃料極 ５・・・インイターコネクタ １０・・・導電部材
Claims (4)
- 【請求項１】円筒状の固体電解質の片面に空気極を、他
面に燃料極を形成してなり、前記空気極または前記燃料
極に電気的に接続されるインターコネクタを有する複数
の燃料電池セルと、該燃料電池セルのインターコネクタ
と他の燃料電池セルの前記空気極または前記燃料極とを
電気的に接続する導電部材とを具備してなる固体電解質
型燃料電池において、前記導電部材がＮｉを主成分とす
る金属繊維の集合体からなる導電シートを複数回折り畳
んで形成してなることを特徴とする固体電解質型燃料電
池。 - 【請求項２】空気極または燃料極に当接する導電部材の
一方の端面に、前記空気極または前記燃料極の外面形状
に合致する凹部を形成するとともに、インターコネクタ
に当接する導電部材の他方の端面に、前記インターコネ
クタの外面形状に合致する凹部を形成してなることを特
徴とする請求項１記載の固体電解質型燃料電池。 - 【請求項３】導電部材の厚みが１〜８ｍｍであることを
特徴とする請求項１または２記載の固体電解質型燃料電
池。 - 【請求項４】導電シートの厚みが３ｍｍ以下であること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の固体電
解質型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9173844A JPH1125999A (ja) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9173844A JPH1125999A (ja) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 固体電解質型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1125999A true JPH1125999A (ja) | 1999-01-29 |
Family
ID=15968216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9173844A Pending JPH1125999A (ja) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1125999A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006017777A2 (en) * | 2004-08-06 | 2006-02-16 | Evogy, Inc. | Tubular solid oxide fuel cells |
| WO2006046287A1 (ja) * | 2004-10-27 | 2006-05-04 | Toto Ltd. | 固体酸化物形燃料電池スタック用導電性部材 |
| JP2008047461A (ja) * | 2006-08-18 | 2008-02-28 | Toto Ltd | 集電部材貼付装置およびそれを用いて作製された燃料電池セル体 |
| JP2009187887A (ja) * | 2008-02-08 | 2009-08-20 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 燃料極集電体及び固体電解質形燃料電池 |
| JP2011151000A (ja) * | 2010-01-21 | 2011-08-04 | Samsung Sdi Co Ltd | 燃料電池モジュール |
| JP2017033631A (ja) * | 2015-07-28 | 2017-02-09 | アイシン精機株式会社 | 固体酸化物形燃料電池スタック、固体酸化物形燃料電池モジュールおよび固体酸化物形燃料電池システム |
-
1997
- 1997-06-30 JP JP9173844A patent/JPH1125999A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006017777A2 (en) * | 2004-08-06 | 2006-02-16 | Evogy, Inc. | Tubular solid oxide fuel cells |
| WO2006017777A3 (en) * | 2004-08-06 | 2006-04-06 | Evogy Inc | Tubular solid oxide fuel cells |
| WO2006046287A1 (ja) * | 2004-10-27 | 2006-05-04 | Toto Ltd. | 固体酸化物形燃料電池スタック用導電性部材 |
| US7811717B2 (en) | 2004-10-27 | 2010-10-12 | Toto Ltd. | Electrically conductive member for solid oxide fuel-stack |
| JP2008047461A (ja) * | 2006-08-18 | 2008-02-28 | Toto Ltd | 集電部材貼付装置およびそれを用いて作製された燃料電池セル体 |
| JP2009187887A (ja) * | 2008-02-08 | 2009-08-20 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 燃料極集電体及び固体電解質形燃料電池 |
| JP2011151000A (ja) * | 2010-01-21 | 2011-08-04 | Samsung Sdi Co Ltd | 燃料電池モジュール |
| US9147887B2 (en) | 2010-01-21 | 2015-09-29 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Fuel cell module |
| JP2017033631A (ja) * | 2015-07-28 | 2017-02-09 | アイシン精機株式会社 | 固体酸化物形燃料電池スタック、固体酸化物形燃料電池モジュールおよび固体酸化物形燃料電池システム |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2004500685A (ja) | 有効表面積の増加のためにネイル集電体を用いた平面燃料電池 | |
| JP2002343376A (ja) | 平板形固体酸化物燃料電池の積層構造 | |
| JP4683742B2 (ja) | 燃料電池 | |
| KR102247129B1 (ko) | 전기 화학 반응 단위 및 전기 화학 반응 셀 스택 | |
| JPH1125999A (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
| KR20120037175A (ko) | 연료 전지 및 그 제조 방법 | |
| JPH08180885A (ja) | 空気極の集電効率を向上させた固体電解質型燃料電池 | |
| JP5711927B2 (ja) | 固体酸化物型燃料電池 | |
| JP3297609B2 (ja) | 燃料電池スタックの製造方法 | |
| JPH0479163A (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
| JP2000058101A (ja) | 円筒型セルタイプ固体電解質型燃料電池 | |
| JP4663137B2 (ja) | 燃料電池 | |
| JP2799877B2 (ja) | 円筒型固体電解質燃料電池 | |
| JP7112443B2 (ja) | 電気化学反応セルスタック | |
| JPH0722058A (ja) | 平板状固体電解質燃料電池 | |
| JP2799880B2 (ja) | 燃料電池用接続具および燃料電池の構造 | |
| JPH0845516A (ja) | 線径の異なるメッシュを用いた平板型固体電解質燃料電池 | |
| JP7237043B2 (ja) | 電気化学反応セルスタック | |
| JP7210509B2 (ja) | 電気化学反応セルスタック | |
| JP3301558B2 (ja) | 平板状固体電解質燃料電池 | |
| JP6573719B2 (ja) | 電気化学反応単位、電気化学反応セルスタック、および、電気化学反応単位の製造方法 | |
| JP6902511B2 (ja) | 電気化学反応セルスタック | |
| JP2933227B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池モジュール | |
| JP2927816B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池スタック | |
| JPH09147884A (ja) | 平板型固体電解質燃料電池 |