JP2000048831A - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents
固体電解質型燃料電池Info
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- JP2000048831A JP2000048831A JP10210681A JP21068198A JP2000048831A JP 2000048831 A JP2000048831 A JP 2000048831A JP 10210681 A JP10210681 A JP 10210681A JP 21068198 A JP21068198 A JP 21068198A JP 2000048831 A JP2000048831 A JP 2000048831A
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- 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】 低温作動が可能で、熱サイクル特性に優れ、
かつ高強度な固体電解質型燃料電池を提供すること。 【解決手段】 サーメットからなる多孔質の燃料極５の
基板上にイットリアなどをドープしたジルコニア焼結体
（ＹＳＺ）からなる固体電解質層４の薄膜が形成され固
体電解質層４の上に空気極６が形成されてなる支持膜式
単電池７と、合金セパレータ１とセラミックマニホール
ド２とからなる複合セパレータ３とを備え、空気極６の
上面に対面する合金セパレータ１の下面に複数本の酸化
剤ガス流通溝１ｂが形成され、燃料極５の下面に対面す
るセラミックマニホールド２のほぼ中央部に単電池７を
嵌合収容するためのくぼみ１１が形成され、くぼみ１１
の底部に燃料極５の下面に対向して複数本の燃料ガス流
通溝２ｂが形成され、支持膜式単電池７と複合セパレー
タ３とを交互に積層し、合金セパレータ１とセラミック
マニホールド２との間にガスシールのための材料９を介
在し、セパレータ３と前記各電極５、６との間にそれぞ
れガスシールのための材料を介在して積層体に組み立て
た。
かつ高強度な固体電解質型燃料電池を提供すること。 【解決手段】 サーメットからなる多孔質の燃料極５の
基板上にイットリアなどをドープしたジルコニア焼結体
（ＹＳＺ）からなる固体電解質層４の薄膜が形成され固
体電解質層４の上に空気極６が形成されてなる支持膜式
単電池７と、合金セパレータ１とセラミックマニホール
ド２とからなる複合セパレータ３とを備え、空気極６の
上面に対面する合金セパレータ１の下面に複数本の酸化
剤ガス流通溝１ｂが形成され、燃料極５の下面に対面す
るセラミックマニホールド２のほぼ中央部に単電池７を
嵌合収容するためのくぼみ１１が形成され、くぼみ１１
の底部に燃料極５の下面に対向して複数本の燃料ガス流
通溝２ｂが形成され、支持膜式単電池７と複合セパレー
タ３とを交互に積層し、合金セパレータ１とセラミック
マニホールド２との間にガスシールのための材料９を介
在し、セパレータ３と前記各電極５、６との間にそれぞ
れガスシールのための材料を介在して積層体に組み立て
た。
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
池に関する。
池に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、例えば空気と水素をそれぞれ、酸
化剤ガスおよび燃料ガスとして、燃料が本来持っている
化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する燃料電
池が、省資源、環境保護の観点から注目されており、特
に固体電解質型燃料電池は発電効率が高く、廃熱を有効
に利用できるなど多くの利点を有するため研究、開発が
進んでいる。例えば、特開平７−２９６８２５号に開示
されている。固体電解質型燃料電池は大きく分けて、自
立膜式と支持膜式とに分類される。支持膜式は電極板に
電解質膜を成膜し、該電極板に強度を持たせる構造であ
り、電解質を薄膜化して形成できるので低温作動が可能
となる。
化剤ガスおよび燃料ガスとして、燃料が本来持っている
化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する燃料電
池が、省資源、環境保護の観点から注目されており、特
に固体電解質型燃料電池は発電効率が高く、廃熱を有効
に利用できるなど多くの利点を有するため研究、開発が
進んでいる。例えば、特開平７−２９６８２５号に開示
されている。固体電解質型燃料電池は大きく分けて、自
立膜式と支持膜式とに分類される。支持膜式は電極板に
電解質膜を成膜し、該電極板に強度を持たせる構造であ
り、電解質を薄膜化して形成できるので低温作動が可能
となる。
【０００３】固体電解質型燃料電池は例えば、イットリ
アなどをドープしたジルコニア焼結体（ＹＳＺ）からな
る厚み１００μｍ程度の平板型固体電解質層の両面に、
それぞれ（Ｌａ、Ｓｒ）ＭｎＯ3 の空気極と、Ｎｉ／Ｙ
ＳＺサーメットの燃料極とを配置してなる単電池と、セ
パレータとを交互に積層し、燃料極とセパレータの燃料
ガス流通路側との間にニッケルフェルトやニッケルメッ
シュを介在し、単電池の固体電解質層とセパレータの間
にそれぞれシール剤またはスペーサを介在して積層しス
タック（積層体）に組み立て、各単電池の各電極面にそ
れぞれ燃料ガスと酸化剤ガスとを接触させることにより
起電力を発生するようになっている。このため、電極や
セパレータなど電池部材の積層方法は固体電解質型燃料
電池の電池性能に重要な影響を与えるものである。
アなどをドープしたジルコニア焼結体（ＹＳＺ）からな
る厚み１００μｍ程度の平板型固体電解質層の両面に、
それぞれ（Ｌａ、Ｓｒ）ＭｎＯ3 の空気極と、Ｎｉ／Ｙ
ＳＺサーメットの燃料極とを配置してなる単電池と、セ
パレータとを交互に積層し、燃料極とセパレータの燃料
ガス流通路側との間にニッケルフェルトやニッケルメッ
シュを介在し、単電池の固体電解質層とセパレータの間
にそれぞれシール剤またはスペーサを介在して積層しス
タック（積層体）に組み立て、各単電池の各電極面にそ
れぞれ燃料ガスと酸化剤ガスとを接触させることにより
起電力を発生するようになっている。このため、電極や
セパレータなど電池部材の積層方法は固体電解質型燃料
電池の電池性能に重要な影響を与えるものである。
【０００４】セパレータは燃料極と空気極とにそれぞれ
供給される燃料ガスと酸化剤ガスとを分離してそれらの
クロスリークを防止する作用と、単電池同士を電気的に
直列に接続する作用とを有するものであり、例えば、セ
ラミックマニフォールドに片溝加工したセパレート板を
はめ込んだ複合セパレータが使用されている。
供給される燃料ガスと酸化剤ガスとを分離してそれらの
クロスリークを防止する作用と、単電池同士を電気的に
直列に接続する作用とを有するものであり、例えば、セ
ラミックマニフォールドに片溝加工したセパレート板を
はめ込んだ複合セパレータが使用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】自立膜式電池は９００
〜１０００℃程度の高温が必要である。そのような温度
では、構成材料の長期安定性に悪影響を及ぼす。特にセ
パレータには化学的に安定で、緻密でガスを透過せず、
電気抵抗が小さく、電子伝導性が高く、イオン伝導性が
無視できるほど小さく、他の電池材料と化学的に反応し
にくく、膨張率が他の電池材料、特に固体電解質層とし
て用いられるＹＳＺと同一で、機械的強度が大きいなど
の特性を具備しなければならない。一般にセパレータの
材料としてセラミック例えばランタンクロマイト酸化物
ＬａＣｒＯ3 が広く使用されているが、熱伝導性、機械
的強度に乏しく、積層面内での温度分布の発生に基づく
熱応力により破壊される恐れがある。
〜１０００℃程度の高温が必要である。そのような温度
では、構成材料の長期安定性に悪影響を及ぼす。特にセ
パレータには化学的に安定で、緻密でガスを透過せず、
電気抵抗が小さく、電子伝導性が高く、イオン伝導性が
無視できるほど小さく、他の電池材料と化学的に反応し
にくく、膨張率が他の電池材料、特に固体電解質層とし
て用いられるＹＳＺと同一で、機械的強度が大きいなど
の特性を具備しなければならない。一般にセパレータの
材料としてセラミック例えばランタンクロマイト酸化物
ＬａＣｒＯ3 が広く使用されているが、熱伝導性、機械
的強度に乏しく、積層面内での温度分布の発生に基づく
熱応力により破壊される恐れがある。
【０００６】本発明は上述の点にかんがみてなされたも
ので、低温作動が可能で、熱サイクル特性に優れ、かつ
高強度な固体電解質型燃料電池を提供することを目的と
する。
ので、低温作動が可能で、熱サイクル特性に優れ、かつ
高強度な固体電解質型燃料電池を提供することを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明はサーメットからなる多孔質の燃料極の基板
上にイットリアなどをドープしたジルコニア焼結体（Ｙ
ＳＺ）からなる固体電解質層の薄膜が形成され該固体電
解質層の上に空気極が形成されてなる支持膜式単電池
と、合金セパレータとセラミックマニホールドとからな
る複合セパレータとを備え、前記空気極の上面に対面す
る前記合金セパレータの下面に複数本の酸化剤ガス流通
溝が形成され、且つ前記燃料極の下面に対面する前記セ
ラミックマニホールドのほぼ中央部に前記単電池を嵌合
収容するためのくぼみが形成され、該くぼみの底部に前
記燃料極の下面に対向して複数本の燃料ガス流通溝が形
成され、前記支持膜式単電池と前記複合セパレータとを
交互に積層し、前記合金セパレータと前記セラミックマ
ニホールドとの間にガスシールのための材料を介在し、
セパレータと前記各電極との間にそれぞれガスシールの
ための材料を介在して積層体に組み立てたことを特徴と
する。
め、本発明はサーメットからなる多孔質の燃料極の基板
上にイットリアなどをドープしたジルコニア焼結体（Ｙ
ＳＺ）からなる固体電解質層の薄膜が形成され該固体電
解質層の上に空気極が形成されてなる支持膜式単電池
と、合金セパレータとセラミックマニホールドとからな
る複合セパレータとを備え、前記空気極の上面に対面す
る前記合金セパレータの下面に複数本の酸化剤ガス流通
溝が形成され、且つ前記燃料極の下面に対面する前記セ
ラミックマニホールドのほぼ中央部に前記単電池を嵌合
収容するためのくぼみが形成され、該くぼみの底部に前
記燃料極の下面に対向して複数本の燃料ガス流通溝が形
成され、前記支持膜式単電池と前記複合セパレータとを
交互に積層し、前記合金セパレータと前記セラミックマ
ニホールドとの間にガスシールのための材料を介在し、
セパレータと前記各電極との間にそれぞれガスシールの
ための材料を介在して積層体に組み立てたことを特徴と
する。
【０００８】また、本発明は前記燃料極と前記セラミッ
クマニホールドの燃料ガス流通溝側との間に集電体を介
在することを特徴とする。
クマニホールドの燃料ガス流通溝側との間に集電体を介
在することを特徴とする。
【０００９】また、本発明は前記集電体がニッケルメッ
シュあるいはニッケルフェルトであることを特徴とす
る。
シュあるいはニッケルフェルトであることを特徴とす
る。
【００１０】また、本発明は前記ガスシールのための材
料が金属ガスケットであることを特徴とする。
料が金属ガスケットであることを特徴とする。
【００１１】また、本発明は前記ガスシールのための材
料がガラス系封着剤であることを特徴とする。
料がガラス系封着剤であることを特徴とする。
【００１２】また、本発明は前記サーメットがＮｉ／Ｙ
ＳＺであることを特徴とする。
ＳＺであることを特徴とする。
【００１３】また、本発明は前記サーメットがＮｉ／Ｙ
ＳＺ／ＣｅＯ2 であることを特徴とする。
ＳＺ／ＣｅＯ2 であることを特徴とする。
【００１４】また、本発明は前記空気極が（Ｌａ、Ｓ
ｒ）ＭｎＯ3 を主成分とすることを特徴とする。
ｒ）ＭｎＯ3 を主成分とすることを特徴とする。
【００１５】また、本発明は前記空気極が（Ｌａ、Ｓ
ｒ）ＣｏＯ3 を主成分とすることを特徴とする。
ｒ）ＣｏＯ3 を主成分とすることを特徴とする。
【００１６】また、本発明は前記合金がＦｅ−Ｃｒベー
スのフェライト系合金であることを特徴とする。
スのフェライト系合金であることを特徴とする。
【００１７】また、本発明は前記合金がＮｉ−Ｃｒベー
スの合金であることを特徴とする。
スの合金であることを特徴とする。
【００１８】また、本発明は前記セラミックマニホール
ドがアルミナであることを特徴とする。
ドがアルミナであることを特徴とする。
【００１９】また、本発明は前記セラミックマニホール
ドがＭｇＯ−ＭｇＡｌ2 Ｏ4 であることを特徴とする。
ドがＭｇＯ−ＭｇＡｌ2 Ｏ4 であることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下に本発明を図面に基づいて説
明する。
明する。
【００２１】図２は本発明による固体電解質型燃料電池
に使用する単電池の表面を示す斜視図、図３は同単電池
の裏面を示す斜視図である。
に使用する単電池の表面を示す斜視図、図３は同単電池
の裏面を示す斜視図である。
【００２２】本発明に使用する単電池は、Ｎｉ／ＹＳＺ
サーメットまたはＮｉ／ＹＳＺ／ＣｅＯ2 サーメットか
らなる多孔質の燃料極５の基板上に、イットリアなどを
ドープしたジルコニア焼結体（ＹＳＺ）からなる固体電
解質層４の薄膜が形成され、さらに該固体電解質層４の
上に（Ｌａ、Ｓｒ）ＭｎＯ3 または（Ｌａ、Ｓｒ）Ｃｏ
Ｏ3 からなる空気極６が形成されてなる支持膜式単電池
７である。支持膜式単電池７を使用することにより固体
電解質型燃料電池の作動温度を７００℃程度の低温にす
ることができる。
サーメットまたはＮｉ／ＹＳＺ／ＣｅＯ2 サーメットか
らなる多孔質の燃料極５の基板上に、イットリアなどを
ドープしたジルコニア焼結体（ＹＳＺ）からなる固体電
解質層４の薄膜が形成され、さらに該固体電解質層４の
上に（Ｌａ、Ｓｒ）ＭｎＯ3 または（Ｌａ、Ｓｒ）Ｃｏ
Ｏ3 からなる空気極６が形成されてなる支持膜式単電池
７である。支持膜式単電池７を使用することにより固体
電解質型燃料電池の作動温度を７００℃程度の低温にす
ることができる。
【００２３】図４は本発明の固体電解質型燃料電池に使
用する合金セパレータの上面を示す斜視図、図５は同合
金セパレータの下面を示す斜視図である。
用する合金セパレータの上面を示す斜視図、図５は同合
金セパレータの下面を示す斜視図である。
【００２４】図６は本発明の固体電解質型燃料電池に使
用するセラミックマニホールドの上面を示す斜視図、図
７は同セラミックマニホールドの下面を示す斜視図であ
る。
用するセラミックマニホールドの上面を示す斜視図、図
７は同セラミックマニホールドの下面を示す斜視図であ
る。
【００２５】本発明の固体電解質型燃料電池に使用する
セパレータは、熱伝導性が良好で且つ機械的強度が大き
く熱応力に強いＦｅ−Ｃｒベースのフェライト系合金や
Ｎｉ−Ｃｒベースの合金で作られた合金セパレータ１
と、アルミナまたはＭｇＯ−ＭｇＡｌ2 Ｏ4 から作られ
たセラミックマニホールド２とからなる複合セパレータ
３である。複合セパレータ３は燃料極５と空気極６とに
それぞれ供給される燃料ガスと酸化剤ガスとを分離して
それらのクロスリークを防止する作用と、単電池７同士
を電気的に直列に接続する作用とを有する。
セパレータは、熱伝導性が良好で且つ機械的強度が大き
く熱応力に強いＦｅ−Ｃｒベースのフェライト系合金や
Ｎｉ−Ｃｒベースの合金で作られた合金セパレータ１
と、アルミナまたはＭｇＯ−ＭｇＡｌ2 Ｏ4 から作られ
たセラミックマニホールド２とからなる複合セパレータ
３である。複合セパレータ３は燃料極５と空気極６とに
それぞれ供給される燃料ガスと酸化剤ガスとを分離して
それらのクロスリークを防止する作用と、単電池７同士
を電気的に直列に接続する作用とを有する。
【００２６】合金セパレータ１およびセラミックマニホ
ールド２は平面的に矩形状をなし、それらの四隅にそれ
ぞれガス給排気孔１ａ，２ａが貫通され、これらのガス
給排気孔１ａ，２ａから単電池７の燃料極５および空気
極６の表面にガスが給排気され、さらにこれら電極面の
隅々にガスを均等に分配するため、空気極６の上面に対
面する複合セパレータ３の中の合金セパレータ１の下面
に複数本の酸化剤ガス流通溝１ｂが形成され、燃料極５
の下面に対面するセラミックマニホールド２のほぼ中央
部に四角形のくぼみ１１が形成され、このくぼみ１１の
底部に燃料極５の下面に対向して（図１，６参照）、複
数本の燃料ガス流通溝２ｂが形成されている。
ールド２は平面的に矩形状をなし、それらの四隅にそれ
ぞれガス給排気孔１ａ，２ａが貫通され、これらのガス
給排気孔１ａ，２ａから単電池７の燃料極５および空気
極６の表面にガスが給排気され、さらにこれら電極面の
隅々にガスを均等に分配するため、空気極６の上面に対
面する複合セパレータ３の中の合金セパレータ１の下面
に複数本の酸化剤ガス流通溝１ｂが形成され、燃料極５
の下面に対面するセラミックマニホールド２のほぼ中央
部に四角形のくぼみ１１が形成され、このくぼみ１１の
底部に燃料極５の下面に対向して（図１，６参照）、複
数本の燃料ガス流通溝２ｂが形成されている。
【００２７】合金セパレータ１のガス給排気孔１ａと酸
化剤ガス流通溝１ｂとはガス流通路１ｃにより連通され
ている。また、セラミックマニホールド２のガス給排気
孔２ａと燃料ガス流通溝２ｂとはガス流通路２ｃとガス
流通孔２ｄとにより連通されている。ほぼ四角形のくぼ
み１１はその内部に単電池７を嵌合収容できる形状およ
び大きさを有している。単電池７およびニッケルメッシ
ュ８をくぼみ１１に嵌合させた状態を図１に示す。ま
た、セラミックマニホールド２の燃料ガス流通溝２ｂの
部分に集電孔１０が貫通されている。
化剤ガス流通溝１ｂとはガス流通路１ｃにより連通され
ている。また、セラミックマニホールド２のガス給排気
孔２ａと燃料ガス流通溝２ｂとはガス流通路２ｃとガス
流通孔２ｄとにより連通されている。ほぼ四角形のくぼ
み１１はその内部に単電池７を嵌合収容できる形状およ
び大きさを有している。単電池７およびニッケルメッシ
ュ８をくぼみ１１に嵌合させた状態を図１に示す。ま
た、セラミックマニホールド２の燃料ガス流通溝２ｂの
部分に集電孔１０が貫通されている。
【００２８】図１は本発明による固体電解質型燃料電池
の断面図である。
の断面図である。
【００２９】図１の固体電解質型燃料電池は、支持膜式
単電池７と複合セパレータ３とを交互に積層し、合金セ
パレータ１とセラミックマニホールド２との間に金属ガ
スケットやガラス系封着剤のようなガスシール材料９を
介在し、燃料極５とセラミックマニホールド２の燃料ガ
ス流通溝２ｂ側との間にニッケルフェルトやニッケルメ
ッシュのような集電体８を介在し、セパレータ３と各電
極５，６との間にそれぞれ金属ガスケットのようなガス
シール材料（図示せず）を介在して積層しスタック（積
層体）に組み立て、スタックの上部から垂直方向下向き
に、荷重が掛けられたものである。ただし、図１は固体
電解質型燃料電池スタックの中の一組の単電池７、複合
セパレータ３、ニッケルメッシュ８の積層状態を例示し
たものである。なお、セラミックマニホールド２の集電
孔１０にもニッケルフェルトやニッケルメッシュ８が詰
められる。単電池７は燃料極５がセラミックマニホール
ド２の燃料ガス流通溝２ｂに対面するように、セラミッ
クマニホールド２のくぼみ１１に挿入される。スタック
に積層されたとき、前記ガス給排気孔１ａ，２ａはスタ
ックの上から下まで連続的に接続され、これらのガス給
排気孔１ａ，２ａから前記ガス流通溝１ｂ，１ａを通じ
て複数の単電池７の燃料極５と空気極６の表面にそれぞ
れ吸気および排気される。スタックの単電池７の燃料極
５と空気極６との表面にそれぞれ燃料ガスと酸化剤ガス
が接触すると、スタックの上下間に起電力を発生するよ
うになっている。複合セパレータ３は燃料極５と空気極
６とにそれぞれ供給される燃料ガスと酸化剤ガスとを分
離してそれらのクロスリークを防止する作用と、単電池
７同士を電気的に直列に接続する作用とを有する。
単電池７と複合セパレータ３とを交互に積層し、合金セ
パレータ１とセラミックマニホールド２との間に金属ガ
スケットやガラス系封着剤のようなガスシール材料９を
介在し、燃料極５とセラミックマニホールド２の燃料ガ
ス流通溝２ｂ側との間にニッケルフェルトやニッケルメ
ッシュのような集電体８を介在し、セパレータ３と各電
極５，６との間にそれぞれ金属ガスケットのようなガス
シール材料（図示せず）を介在して積層しスタック（積
層体）に組み立て、スタックの上部から垂直方向下向き
に、荷重が掛けられたものである。ただし、図１は固体
電解質型燃料電池スタックの中の一組の単電池７、複合
セパレータ３、ニッケルメッシュ８の積層状態を例示し
たものである。なお、セラミックマニホールド２の集電
孔１０にもニッケルフェルトやニッケルメッシュ８が詰
められる。単電池７は燃料極５がセラミックマニホール
ド２の燃料ガス流通溝２ｂに対面するように、セラミッ
クマニホールド２のくぼみ１１に挿入される。スタック
に積層されたとき、前記ガス給排気孔１ａ，２ａはスタ
ックの上から下まで連続的に接続され、これらのガス給
排気孔１ａ，２ａから前記ガス流通溝１ｂ，１ａを通じ
て複数の単電池７の燃料極５と空気極６の表面にそれぞ
れ吸気および排気される。スタックの単電池７の燃料極
５と空気極６との表面にそれぞれ燃料ガスと酸化剤ガス
が接触すると、スタックの上下間に起電力を発生するよ
うになっている。複合セパレータ３は燃料極５と空気極
６とにそれぞれ供給される燃料ガスと酸化剤ガスとを分
離してそれらのクロスリークを防止する作用と、単電池
７同士を電気的に直列に接続する作用とを有する。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明ではサーメ
ットからなる多孔質の燃料極の基板上にイットリアなど
をドープしたジルコニア焼結体（ＹＳＺ）からなる固体
電解質層の薄膜が形成され該固体電解質層の上に空気極
が形成されてなる支持膜式単電池と、合金セパレータと
セラミックマニホールドとからなる複合セパレータとを
備え、前記空気極の上面に対面する前記合金セパレータ
の下面に複数本の酸化剤ガス流通溝が形成され、且つ前
記燃料極の下面に対面する前記セラミックマニホールド
のほぼ中央部に前記単電池を嵌合収容するためのくぼみ
が形成され、該くぼみの底部に前記燃料極の下面に対向
して複数本の燃料ガス流通溝が形成され、前記支持膜式
単電池と前記複合セパレータとを交互に積層し、前記合
金セパレータと前記セラミックマニホールドとの間にガ
スシールのための材料を介在し、セパレータと前記各電
極との間にそれぞれガスシールのための材料を介在して
積層体に組み立てたので、低温作動が可能で、熱サイク
ル特性に優れ、かつ高強度な固体電解質型燃料電池を提
供することができる。
ットからなる多孔質の燃料極の基板上にイットリアなど
をドープしたジルコニア焼結体（ＹＳＺ）からなる固体
電解質層の薄膜が形成され該固体電解質層の上に空気極
が形成されてなる支持膜式単電池と、合金セパレータと
セラミックマニホールドとからなる複合セパレータとを
備え、前記空気極の上面に対面する前記合金セパレータ
の下面に複数本の酸化剤ガス流通溝が形成され、且つ前
記燃料極の下面に対面する前記セラミックマニホールド
のほぼ中央部に前記単電池を嵌合収容するためのくぼみ
が形成され、該くぼみの底部に前記燃料極の下面に対向
して複数本の燃料ガス流通溝が形成され、前記支持膜式
単電池と前記複合セパレータとを交互に積層し、前記合
金セパレータと前記セラミックマニホールドとの間にガ
スシールのための材料を介在し、セパレータと前記各電
極との間にそれぞれガスシールのための材料を介在して
積層体に組み立てたので、低温作動が可能で、熱サイク
ル特性に優れ、かつ高強度な固体電解質型燃料電池を提
供することができる。
【図１】本発明による固体電解質型燃料電池の断面図で
ある。
ある。
【図２】本発明による固体電解質型燃料電池に使用する
単電池の表面を示す斜視図である。
単電池の表面を示す斜視図である。
【図３】本発明による固体電解質型燃料電池に使用する
単電池の裏面を示す斜視図するである。
単電池の裏面を示す斜視図するである。
【図４】本発明の固体電解質型燃料電池に使用する合金
セパレータの上面を示す斜視図である。
セパレータの上面を示す斜視図である。
【図５】本発明の固体電解質型燃料電池に使用する合金
セパレータの下面を示す斜視図である。
セパレータの下面を示す斜視図である。
【図６】本発明の固体電解質型燃料電池に使用するセラ
ミックマニホールドの上面を示す斜視図である。
ミックマニホールドの上面を示す斜視図である。
【図７】本発明の固体電解質型燃料電池に使用するセラ
ミックマニホールドの下面を示す斜視図である。
ミックマニホールドの下面を示す斜視図である。
１ 合金セパレータ １ａ ガス給排気孔 １ｂ 酸化剤ガス流通溝 １ｃ ガス流通路 ２ セラミックマニホールド ２ａ ガス給排気孔 ２ｂ 燃料ガス流通溝 ２ｃ ガス流通路 ２ｄ ガス流通孔 ３ 複合セパレータ ４ 固体電解質層 ５ 燃料極 ６ 空気極 ７ 単電池 ８ ニッケルメッシュ ９ ガスケット １０ 集電孔 １１ くぼみ
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 8/24 Ｈ０１Ｍ 8/24 Ｅ
Claims (13)
- 【請求項１】 サーメットからなる多孔質の燃料極の基
板上にイットリアなどをドープしたジルコニア焼結体
（ＹＳＺ）からなる固体電解質層の薄膜が形成され該固
体電解質層の上に空気極が形成されてなる支持膜式単電
池と、合金セパレータとセラミックマニホールドとから
なる複合セパレータとを備え、 前記空気極の上面に対面する前記合金セパレータの下面
に複数本の酸化剤ガス流通溝が形成され、且つ前記燃料
極の下面に対面する前記セラミックマニホールドのほぼ
中央部に前記単電池を嵌合収容するためのくぼみが形成
され、該くぼみの底部に前記燃料極の下面に対向して複
数本の燃料ガス流通溝が形成され、 前記支持膜式単電池と前記複合セパレータとを交互に積
層し、前記合金セパレータと前記セラミックマニホール
ドとの間にガスシールのための材料を介在し、セパレー
タと前記各電極との間にそれぞれガスシールのための材
料を介在して積層体に組み立てたことを特徴とする固体
電解質型燃料電池。 - 【請求項２】 前記燃料極と前記セラミックマニホール
ドの燃料ガス流通溝側との間に集電体を介在することを
特徴とする請求項１に記載の固体電解質型燃料電池。 - 【請求項３】 前記集電体がニッケルメッシュあるいは
ニッケルフェルトであることを特徴とする請求項２に記
載の固体電解質型燃料電池。 - 【請求項４】 前記ガスシールのための材料が金属ガス
ケットであることを特徴とする請求項１に記載の固体電
解質型燃料電池。 - 【請求項５】 前記ガスシールのための材料がガラス系
封着剤であることを特徴とする請求項１に記載の固体電
解質型燃料電池。 - 【請求項６】 前記サーメットがＮｉ／ＹＳＺであるこ
とを特徴とする請求項１に記載の固体電解質型燃料電
池。 - 【請求項７】 前記サーメットがＮｉ／ＹＳＺ／ＣｅＯ
2 であることを特徴とする請求項１に記載の固体電解質
型燃料電池。 - 【請求項８】 前記空気極が（Ｌａ、Ｓｒ）ＭｎＯ3 を
主成分とすることを特徴とする請求項１に記載の固体電
解質型燃料電池。 - 【請求項９】 前記空気極が（Ｌａ、Ｓｒ）ＣｏＯ3 を
主成分とすることを特徴とする請求項１に記載の固体電
解質型燃料電池。 - 【請求項１０】 前記合金セパレータの合金がＦｅ−Ｃ
ｒベースのフェライト系合金であることを特徴とする請
求項１に記載の固体電解質型燃料電池。 - 【請求項１１】 前記合金セパレータの合金がＮｉ−Ｃ
ｒベースの合金であることを特徴とする請求項１に記載
の固体電解質型燃料電池。 - 【請求項１２】前記セラミックマニホールドがアルミナ
であることを特徴とする請求項１に記載の固体電解質型
燃料電池。 - 【請求項１３】 前記セラミックマニホールドがＭｇＯ
−ＭｇＡｌ2 Ｏ4 であることを特徴とする請求項１に記
載の固体電解質型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10210681A JP2000048831A (ja) | 1998-07-27 | 1998-07-27 | 固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10210681A JP2000048831A (ja) | 1998-07-27 | 1998-07-27 | 固体電解質型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000048831A true JP2000048831A (ja) | 2000-02-18 |
Family
ID=16593358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10210681A Withdrawn JP2000048831A (ja) | 1998-07-27 | 1998-07-27 | 固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000048831A (ja) |
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1998
- 1998-07-27 JP JP10210681A patent/JP2000048831A/ja not_active Withdrawn
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