JP4736068B2 - Solid oxide fuel cell - Google Patents
Solid oxide fuel cell Download PDFInfo
- Publication number
- JP4736068B2 JP4736068B2 JP2009148667A JP2009148667A JP4736068B2 JP 4736068 B2 JP4736068 B2 JP 4736068B2 JP 2009148667 A JP2009148667 A JP 2009148667A JP 2009148667 A JP2009148667 A JP 2009148667A JP 4736068 B2 JP4736068 B2 JP 4736068B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- air electrode
- solid electrolyte
- electrode
- interconnector
- fuel cell
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
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)
Description
本発明は、固体酸化物形燃料電池に関する。 The present invention relates to a solid oxide fuel cell.
固体酸化物形燃料電池に用いる固体電解質としては、高い酸素イオン伝導性や高い強度とともに、長時間、少なくとも40000時間までその高い酸素イオン伝導性および高強度を安定に維持することが重要である。 As a solid electrolyte used in a solid oxide fuel cell, it is important to stably maintain high oxygen ion conductivity and high strength for a long period of time, at least 40,000 hours, in addition to high oxygen ion conductivity and high strength.
従来、固体酸化物形燃料電池の固体電解質として、ジルコニア系材料やランタンガレート系材料、セリア系材料が一般的に使用されている。例えば特許文献1では、イットリア及びスカンジアを固溶させたジルコニアを用いることにより、ガス透過性がなく、かつ酸素イオン伝導性の高い固体電解質を得ている。
Conventionally, zirconia-based materials, lanthanum gallate-based materials, and ceria-based materials are generally used as solid electrolytes in solid oxide fuel cells. For example, in
しかし本発明者らの実験により、燃料極とインターコネクタの間に露出する固体電解質が100時間以上の長期の発電において粉末化してしまい、発電性能の低下やセルの破損が生じ得るという問題があることが分かった。本発明では、固体電解質の粉末化を抑制することを目的とする。 However, as a result of experiments by the present inventors, there is a problem that the solid electrolyte exposed between the fuel electrode and the interconnector may be pulverized during long-term power generation of 100 hours or more, resulting in a decrease in power generation performance or cell damage. I understood that. An object of the present invention is to suppress pulverization of a solid electrolyte.
本発明では、ガス透過性を有すると共に支持体として機能する空気極と、前記空気極の一側面を覆うように配置される気密性を備えた固体電解質と、ガス透過性を有し、前記固体電解質が前記空気極と接する面とは反対側の面を覆うように配置される燃料極と、前記空気極の一側面に前記固体電解質と隣接して接触するように配置され、前記空気極側の酸化雰囲気と前記燃料極側の還元雰囲気を遮断可能なように気密性を備えるとともに、前記空気極と電気的に接続されたインターコネクタと、を備える固体酸化物形燃料電池であって、前記燃料極が前記インターコネクタを介して前記空気極と電気的に接続することがないように前記固体電解質が露出した露出部を設けるように配置され、前記固体電解質が露出した前記露出部に対応した位置において前記露出部よりも内側に存在する前記空気極が前記固体電解質と接触しないように、前記露出部と対向する前記空気極の全域を覆うように非酸素イオン伝導体からなる遮蔽体を配置したことを特徴とする。また本発明では、ガス透過性を有する空気極と、前記空気極の一側面を覆うように配置される気密性を備えた固体電解質と、ガス透過性を有し、前記固体電解質が前記空気極と接する面とは反対側の面を覆うように配置される燃料極と、前記空気極の他側面側に当接する支持体と、前記支持体の前記空気極と接する面に前記固体電解質と隣接して接触するように配置され、前記空気極側の酸化雰囲気と前記燃料極側の還元雰囲気を遮断可能なように気密性を備えるとともに、前記空気極と電気的に接続されたインターコネクタと、を備える固体酸化物形燃料電池であって、前記外側電極である燃料極が前記インターコネクタを介して前記空気極と電気的に接続することがないように前記固体電解質が露出した露出部を設けるように配置され、前記固体電解質が露出した前記露出部に対応した位置において前記インターコネクタが入り込み、前記空気極が前記燃料極に対応する領域にのみ形成されるように構成されてなることを特徴とする。 In the present invention, has an air electrode which functions as a support as well as have a gas permeability, and a solid electrolyte provided with a tightness that is disposed so as to cover the one side surface of the air electrode, a gas-permeable, said A fuel electrode disposed so as to cover a surface opposite to a surface in contact with the air electrode, a solid electrolyte disposed adjacent to the one side surface of the air electrode, and the air electrode; A solid oxide fuel cell comprising an interconnector electrically connected to the air electrode and having airtightness so that the oxidizing atmosphere on the side and the reducing atmosphere on the fuel electrode side can be shut off, The fuel electrode is arranged to provide an exposed portion where the solid electrolyte is exposed so as not to be electrically connected to the air electrode via the interconnector, and corresponds to the exposed portion where the solid electrolyte is exposed. Place As the air electrode present inside than the exposed portion is not in contact with the solid electrolyte in was placed a shielding body made of non-oxygen ion conductor so as to cover the entire area of the air electrode that faces the exposed portion It is characterized by that. In the present invention, an air electrode having gas permeability, a solid electrolyte having airtightness arranged so as to cover one side surface of the air electrode, gas permeability, and the solid electrolyte being the air electrode A fuel electrode disposed so as to cover a surface opposite to the surface in contact with the surface, a support that contacts the other side of the air electrode, and a surface of the support that contacts the air electrode adjacent to the solid electrolyte And an interconnector electrically connected to the air electrode and having airtightness so that the oxidizing atmosphere on the air electrode side and the reducing atmosphere on the fuel electrode side can be blocked. The exposed portion where the solid electrolyte is exposed is provided so that the fuel electrode as the outer electrode is not electrically connected to the air electrode via the interconnector. Arranged as Serial at a position where the solid electrolyte corresponding to the exposed portion exposed the interconnector enters the air electrode is characterized by comprising configured to be formed only in a region corresponding to the fuel electrode.
このように構成された固体酸化物形燃料電池においては、発電に際し固体電解質と空気極との接触部において酸素イオンが発生するが、外部に露出した固体電解質表面に酸素イオンが到達する経路が遮蔽体によって遮断されるため、外部に露出した固体電解質表面において酸素イオン過剰となり粉末化が生じる現象を防止することができる。そのため、固体電解質の気密性を長期間保つことができ、より確実に耐久性の高い固体酸化物形燃料電池を提供することができる。
尚、ここでいう非酸素イオン伝導体とは、少なくとも発電時のセル温度において、固体電解質の酸素イオン伝導率に比べて低い酸素イオン伝導率を有する材質をいう。
In the solid oxide fuel cell thus configured, oxygen ions are generated at the contact portion between the solid electrolyte and the air electrode during power generation, but the path through which oxygen ions reach the surface of the solid electrolyte exposed to the outside is shielded. Since it is blocked by the body, it is possible to prevent a phenomenon in which oxygen ions become excessive on the surface of the solid electrolyte exposed to the outside and cause powdering. Therefore, the airtightness of the solid electrolyte can be maintained for a long time, and a solid oxide fuel cell with higher durability can be provided more reliably.
The term “non-oxygen ion conductor” as used herein refers to a material having a lower oxygen ion conductivity than that of the solid electrolyte at least at the cell temperature during power generation.
本発明において好ましくは、前記遮蔽体は、前記インターコネクタの一部であることを特徴とする。 In the present invention, preferably, the shield is a part of the interconnector.
このように構成された固体酸化物形燃料電池においては、従来から存在するインターコネクタの形状を変更するだけで容易に遮蔽体を構成でき、外部に露出した固体電解質表面に酸素イオンが到達する経路を遮断することができる。 In the solid oxide fuel cell configured as described above, a shield can be easily configured simply by changing the shape of an existing interconnector, and a path through which oxygen ions reach the surface of the solid electrolyte exposed to the outside. Can be cut off.
本発明によれば、長期の発電において粉末化を生じず、それによって発電性能及び耐久性の高い固体酸化物形燃料電池を提供することが可能になった。 According to the present invention, it has become possible to provide a solid oxide fuel cell that does not cause pulverization in long-term power generation, and thereby has high power generation performance and durability.
以下に本発明を実施するための最良の形態を説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below.
本発明で利用できる固体電解質3は、結晶構造が立方晶または菱面体を含むジルコニア系材料であることが好ましい。立方晶を含むジルコニア系材料として例えば、イットリアで安定化されたジルコニア、スカンジアで安定化されたジルコニア、カルシアで安定化されたジルコニアなどを好的に利用できる。菱面体を含むジルコニア系材料として例えば、スカンジアで安定化されたジルコニアなどを好的に利用できる。
The
立方晶あるいは菱面体を含むジルコニア系材料は化学安定性に優れるとともに、高い酸素イオン伝導性を有するため、好ましい。 A zirconia-based material containing a cubic or rhombohedron is preferable because it has excellent chemical stability and high oxygen ion conductivity.
また本発明で利用できる固体電解質3は、最も好ましくは、イットリア及び/またはスカンジアで安定化されたジルコニア系材料である。
The
イットリア及び/またはスカンジアで安定化されたジルコニア系材料は特に酸素イオン伝導性が高いため、特に発電性能の高い固体酸化物形燃料電池を提供することが可能になる。 Since the zirconia-based material stabilized with yttria and / or scandia has particularly high oxygen ion conductivity, it becomes possible to provide a solid oxide fuel cell with particularly high power generation performance.
本発明で利用できる固体酸化物形燃料電池について、以下に説明する。 The solid oxide fuel cell that can be used in the present invention will be described below.
固体酸化物形燃料電池である、従来の円筒縦縞型の固体酸化物形燃料電池を図6に示す。空気極1上に固体電解質3、さらに固体電解質3の上にインターコネクタ2と接触しないように燃料極4が構成されている。発電に際して、空気極1と固体電解質3の界面で、空気極1内部を流れてきた電子と外部の酸素が反応し、式(1)に示すように酸素イオンを生じる。この酸素イオンが固体電解質3を通って燃料極4に達し、燃料中の水素や一酸化炭素と酸素イオンが反応して水あるいは二酸化炭素と電子を生成する。これらの反応は(2)、(3)式で示される。
O2+4e-→2O2- …(1)
H2+O2-→H2O+2e- …(2)
CO+O2-→CO2+2e- …(3)
A conventional cylindrical vertical stripe type solid oxide fuel cell, which is a solid oxide fuel cell, is shown in FIG. A
O 2 + 4e - → 2O 2- ... (1)
H 2 + O 2− → H 2 O + 2e − (2)
CO + O 2- → CO 2 + 2e - ... (3)
本発明で利用できる固体酸化物形燃料電池とは、例えば、図6に示すような円筒縦縞型、図7に示すような円筒横縞型、図8に示すような扁平円筒型などを挙げることができる。 Examples of the solid oxide fuel cell that can be used in the present invention include a cylindrical vertical stripe type as shown in FIG. 6, a cylindrical horizontal stripe type as shown in FIG. 7, a flat cylindrical type as shown in FIG. it can.
本発明で利用できるインターコネクタ2は、空気極1と電気的に接続されており、酸化雰囲気と還元雰囲気どちらにおいても安定であり、電子伝導性が高く、気密性に優れているものが好ましい。インターコネクタ2材料には、例えば、(La,A)CrO3、(A:アルカリ金属)、La(Cr,Mg)O3、(B,Ca)TiO3、(B:希土類元素)などが用いられる。
The
本発明で利用できる燃料極4は、ガス透過性が高く、電子伝導性が高いものが好ましい。この観点からNi合金やCo合金、Ni−Co合金、Ni/イットリア安定化ジルコニア、Ni/スカンジア安定化ジルコニア、Ni/カルシア安定化ジルコニア、Ni/セリア系材料などが用いられる。また、燃料極4は複数の層から形成されていてもかまわない。例えば、Ni/イットリア安定化ジルコニアなどのコンポジット材料の割合を傾斜させたものを挙げることができる。燃料極4を傾斜構造とすることにより、より高い発電性能を得ることができる。
The
本発明で利用できる空気極1は、触媒機能と支持機能の両方を備えた1層から形成されていも良いし、支持機能を備えた支持体12上に形成されていても良い。さらに、複数の層から形成されていてもかまわない。
The
空気極1が触媒機能と支持機能の両方を備えた1層からなる場合、発電効率に優れる利点がある。この場合、空気極1は、ガス透過性が高く、電子伝導性及び酸素イオン伝導性が高いものが好ましく、(La1−xSrx)yMnO3などの電子伝導体とジルコニア系材料またはセリア系材料またはランタンガレート系材料などの酸素イオン伝導体とのコンポジットや、(La1−xSrx)y(Co1−zFez)O3などの混合導電体が用いられる。また、空気極1を支持体12上に形成される場合、空気極1に支持機能をもたせる必要がないので製造が容易な利点がある。この場合の支持体12は、ガス透過性が良く、熱膨張係数が空気極1の熱膨張係数と近いものが好ましい。(CaO)x(ZrO2)1−xまたは(La1−xSrx)yMnO3などの多孔体を用いることができる。支持体12上に形成される空気極1としては、ガス透過性が高く、電子伝導性及び酸素イオン伝導性が高いものが好ましい。この観点から、(La1−xSrx)yMnO3などの電子伝導体とジルコニア系材料またはセリア系材料またはランタンガレート系材料などの酸素イオン伝導体とのコンポジットや、(La1−xSrx)y(Co1−zFez)O3などの混合導電体が用いられる。さらに、空気極1を複数の層から形成することにより、より高い発電性能を得ることができる。例えば、(La1−xSrx)yMnO3とジルコニア系材料のコンポジットの割合を傾斜させたものを挙げることができる。
When the
本発明で利用できる固体電解質3は、酸素イオン伝導性が高いこと、気密性に優れること、機械的強度に優れること、材料安定性に優れることが好ましい。ジルコニア系材料、ランタンガレート系材料、セリア系材料などが用いられる。また、固体電解質3は複数の層から形成されていてもかまわない。例えば、イットリアで安定化されたジルコニアとスカンジアで安定化されたジルコニアの2層構造や、スカンジアで安定化されたジルコニアと、イットリアで安定化されたジルコニアと、スカンジアで安定化されたジルコニアの3層構造を挙げることができる。多層構造とすることにより、高い発電性能と焼結性を向上させることができる。
The
ジルコニア系材料には酸素イオン伝導性及び/または焼結性を向上させるために、CeO2、Pr2O3、Nd2O3、Pm2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3、Tb2O3、Dy2O3、Ho2O3、Er2O3、Tm2O3、Yb2O3、Lu2O3、PbO、Bi2O3、MnO2、Fe2O3などが固溶されていても良い。2種類以上固溶させたものであっても良い。 In order to improve oxygen ion conductivity and / or sinterability, zirconia-based materials include CeO 2 , Pr 2 O 3 , Nd 2 O 3 , Pm 2 O 3 , Sm 2 O 3 , Eu 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Tb 2 O 3 , Dy 2 O 3 , Ho 2 O 3 , Er 2 O 3 , Tm 2 O 3 , Yb 2 O 3 , Lu 2 O 3 , PbO, Bi 2 O 3 , MnO 2 , Fe 2 O 3 or the like may be dissolved. Two or more types may be dissolved.
ジルコニアは室温では蛍石型面心立方晶が歪んだ単斜晶の構造をもつが、約1170℃で正方晶に、約2370℃で立方晶に相変態し、相変態に伴って体積が変化するため、固体酸化物形燃料電池に用いる場合、サーマルサイクルによって固体電解質3にクラックが生じるおそれがある。そこで固体酸化物形燃料電池の固体電解質3には、価数が2+の金属あるいは価数が3+をとりうる金属の酸化物を固溶させて正方晶や立方晶を室温まで安定に存在させたものを用いている。酸化物の固溶量によって、正方晶や立方晶、菱面体などの結晶構造をもつ安定化ジルコニアが得られる。一般的にはイットリアを固溶させたジルコニアや、スカンジアを固溶させたジルコニアが用いられる。
Zirconia has a monoclinic structure in which fluorite-type face-centered cubic crystals are distorted at room temperature, but it transforms into tetragonal crystals at about 1170 ° C and to cubic crystals at about 2370 ° C, and the volume changes with the phase transformation. Therefore, when used in a solid oxide fuel cell, cracks may occur in the
本発明者らは、固体電解質3を構成する材料であって従来安定とされてきた立方晶や菱面体のジルコニア系材料が、長期の発電によって粉末化することを観察した。さらに詳細な検討により、インターコネクタ2と燃料極4との間に形成される、固体電解質3の露出部5の下方に、前記固体電解質3と前記空気極1との接触面が無い構造にすることにより、粉末化を抑制できることを見出した。
The present inventors have observed that a cubic or rhombohedral zirconia-based material that is a material constituting the
露出部5の下方に前記固体電解質3と前記空気極1との接触面が無い構造にすることによって粉末化を抑制できる理由として、以下のことが考えられる。
The following can be considered as reasons why powdering can be suppressed by adopting a structure having no contact surface between the
図9は、図6に示す円筒縦縞型の固体酸化物形燃料電池のインターコネクタ2近傍の部分を拡大した断面図であり、空気極1が1層からなる従来の構造を示す図である。
図10は、図9とは別の従来例であって、円筒縦縞型の固体酸化物形燃料電池のインターコネクタ2近傍の部分を拡大した断面図であり、空気極1が導電性の支持体12上に形成された従来の構造を示す図である。
FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of a portion in the vicinity of the
FIG. 10 is a conventional example different from FIG. 9, and is an enlarged cross-sectional view of a portion in the vicinity of the
固体電解質3として用いられるジルコニア系材料は、ジルコニアにイットリアやスカンジアを固溶させることにより酸素イオンを欠損させて、酸素イオン伝導性を向上させるとともに、立方晶を室温まで安定にしている。ここで図9又は図10に示したように、前記露出部5の下方に固体電解質3と空気極1との接触面が存在する場合、当該接触面において発生した酸素イオンが固体電解質3中に移動するが、前記露出部5の上方は燃料極4と接していないため、この酸素イオンは消費されず、固体電解質3内に残留してしまう。その結果、前記露出部5部分における固体電解質3表面は酸素イオン過剰となり、結晶構造が不安定になると考えられる。また、燃料ガス中に含まれる水蒸気や発電時に生成した水蒸気が、前記露出部5部分における固体電解質3表面に吸着することも、結晶構造を不安定化させる要因のひとつとして考えられる。これらの要因が重なった結果、固体電解質3の結晶構造が変化し、粉末化が生じると考えられる。そこで、露出部5の下方に前記固体電解質3と前記空気極1との接触面、すなわち、酸素イオンの発生源が無い構造にすることによって、露出部5に酸素イオンが供給されないため、粉末化を抑制することができると考えられる。このような現象を本発明者らはジルコニア系材料の固体電解質3で観察したが、他の材料からなる固体電解質3でも同様の現象が起こると考えられる。
The zirconia-based material used as the
固体電解質3が粉末化することによって、固体電解質3が薄膜化したり、孔が形成されて気密性や強度が低下する。気密性が低下した結果、空気極1と燃料ガスが反応して空気極1が還元膨張をおこし、最悪の場合固体酸化物形燃料電池が破損する。本発明者らの実験では、固体電解質3の膜厚が数μm以下になると固体酸化物燃料電池が破損する状況が観察された。走査型電子顕微鏡観察による分析を行ったところ空気極1の微構造が変化しており、還元膨張が起こったことが分かった。さらに、粉末化によって酸素イオン伝導性が低下し、固体酸化物形燃料電池の出力が低下することが推測される。
When the
ここでいう膜厚とは、固体酸化物形燃料電池の破断面を走査型電子顕微鏡日立ハイテクノロジーズ製S−4100によって観察したものである。 The term “film thickness” as used herein refers to a fracture surface of a solid oxide fuel cell observed with a scanning electron microscope S-4100 manufactured by Hitachi High-Technologies.
以下に本発明の実施例を説明する。なお、当然のことであるが本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below. Of course, the present invention is not limited to the following examples.
(実施例1)
図1は、本発明の一実施形態に係る円筒縦縞型の固体酸化物形燃料電池のインターコネクタ2近傍の部分を拡大した断面図であり、実施例1の形態を示す図である。固体電解質3の露出部5の下方にある空気極1上に、非酸素イオン伝導体からなる遮蔽体6が配置されている。これにより、露出部5の下方には固体電解質3と空気極1との接触面が無いため、露出部5への酸素イオン供給が抑制され、粉末化が生じるのを抑制することができる。
Example 1
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of a portion in the vicinity of an
(実施例2)
図2は、本発明の一実施形態に係る固体酸化物形燃料電池のインターコネクタ2近傍の部分を拡大した断面図であり、実施例2の形態を示す図である。固体電解質3の露出部5の下方にある空気極1上に、非酸素イオン伝導体からなる遮蔽体6が配置されている。図1と異なり、被覆率が100%以上であるため確実に固体電解質3の粉末化を抑制することができ、耐久性がより高い利点がある。ここで「被覆率」とは、露出部5の下方における空気極1の全域の面積に対して、それを覆う遮蔽体6の面積の割合を意味する。
尚、以下に示す実施例3においても、被覆率を100%以上とすることで同様の効果を得ることができる。
(Example 2)
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a portion in the vicinity of the
In Example 3 shown below, the same effect can be obtained by setting the coverage to 100% or more.
(実施例3)
図3は、本発明の一実施形態に係る円筒縦縞型の固体酸化物形燃料電池のインターコネクタ2近傍の部分を拡大した断面図であり、実施例3の形態を示す図である。露出部5を上方に持つ固体電解質3の下方にはインターコネクタ2の一部が配置され、これが遮蔽体として機能する。遮蔽体をインターコネクタ2の一部とすることにより、容易に遮蔽体を作製することができる利点がある。
ここで、図7に示したようなインターコネクタ2の形成方法としては、スラリーコート法やスクリーン印刷法、シート成形法等が挙げられる。
また、インターコネクタ2は複数の層から形成されていてもかまわない。相互接続部22であるランタンクロマイトと空気極1との間に、相互接続部22よりも幅広の緻密層21がある構造を挙げることができる。ランタンクロマイトの焼結には液相が関与するが、緻密層21をもうけることで液相が多孔質の空気極1に移動することを抑制することができる。この場合、本発明では相互接続部22と緻密層21を合わせてインターコネクタ2と呼ぶこととする。相互接続部22と緻密層21を有するインターコネクタ2の場合、相互接続部22の材料として例えば、(La,A)CrO3、(A:アルカリ金属)、La(Cr,Mg)O3、(B,Ca)TiO3、(B:希土類元素)など、緻密層21の材料として例えば、(La1−xAx)yMnO3(但し、A=CaまたはSrのいずれか)で表されるランタンマンガナイトなどを挙げることができる。
(Example 3)
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a portion in the vicinity of the
Here, examples of the method for forming the
The
(参考例)
図4は、参考例に係る円筒縦縞型の固体酸化物形燃料電池のインターコネクタ2近傍の部分を拡大した断面図である。空気極1は支持体12上に設けられており、且つ、前記燃料極4の下方にのみ設けられている。従って、露出部5を上方に持つ前記固体電解質3の下方には、空気極1が存在せず、固体電解質3と空気極1との接触面が無いため、露出部5への酸素イオン供給が抑制され、粉末化が生じるのを抑制することができる。
( Reference example )
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a portion in the vicinity of the
(実施例5)
図5は、本発明の一実施形態に係る円筒縦縞型の固体酸化物形燃料電池のインターコネクタ2近傍の部分を拡大した断面図であり、実施例5の形態を示す図である。空気極1は支持体12上に形成されており、露出部5を上方に持つ前記固体電解質3の下方には、前記インターコネクタ2を介して前記支持体12が配置されている。
この構造においても、空気極1は燃料極4の下方にのみ存在するため、露出部5を上方に持つ前記固体電解質3の下方には、固体電解質3と空気極1との接触面が無い。従って露出部5への酸素イオン供給が抑制され、粉末化が生じるのを抑制することができる。
(Example 5)
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a portion in the vicinity of the
Also in this structure, since the
図6及び図9〜9に示す構造の円筒縦縞型の固体酸化物形燃料電池は、空気極1の成形、固体電解質3の製膜、燃料極4の成膜、インターコネクタ2の成膜、一回以上の焼成を含む工程で作製されたものであり、空気極1の成形方法としては押出成形法や鋳込み成形法、プレス成形法などが、固体電解質3の成膜方法としてはスラリーコート法や溶射法などが、燃料極4の成膜方法としてはスラリーコート法やスクリーン印刷法、シート成形法などが挙げられる。
A cylindrical vertical stripe type solid oxide fuel cell having the structure shown in FIGS. 6 and 9 to 9 is formed of an
1…空気極
12…支持体
2…インターコネクタ
21…緻密層
22…相互接続部
3…固体電解質
4…燃料極
5…露出部
6…遮蔽体
1 ...
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記空気極の一側面を覆うように配置される気密性を備えた固体電解質と、
ガス透過性を有し、前記固体電解質が前記空気極と接する面とは反対側の面を覆うように配置される燃料極と、
前記空気極の前記一側面に前記固体電解質と隣接して接触するように配置され、前記空気極側の酸化雰囲気と前記燃料極側の還元雰囲気を遮断可能なように気密性を備えるとともに、前記空気極と電気的に接続されたインターコネクタと、
を備える固体酸化物形燃料電池であって、
前記燃料極が前記インターコネクタを介して前記空気極と電気的に接続することがないように前記固体電解質が露出した露出部を設けるように配置され、
前記固体電解質が露出した前記露出部に対応した位置において前記露出部よりも内側に存在する前記空気極が前記固体電解質と接触しないように、前記露出部と対向する前記空気極の全域を覆うように非酸素イオン伝導体からなる遮蔽体を配置したことを特徴とする固体酸化物形燃料電池。 An air electrode having gas permeability and functioning as a support;
An airtight solid electrolyte disposed to cover one side of the air electrode;
A fuel electrode having gas permeability and disposed so as to cover a surface opposite to a surface where the solid electrolyte is in contact with the air electrode;
The air electrode is disposed so as to be adjacent to and contacted with the one side surface of the air electrode, and has airtightness so that the oxidizing atmosphere on the air electrode side and the reducing atmosphere on the fuel electrode side can be shut off. An interconnector electrically connected to the air electrode;
A solid oxide fuel cell comprising:
Arranged to provide an exposed portion where the solid electrolyte is exposed so that the fuel electrode is not electrically connected to the air electrode via the interconnector,
Covering the entire area of the air electrode facing the exposed portion so that the air electrode existing inside the exposed portion does not come into contact with the solid electrolyte at a position corresponding to the exposed portion where the solid electrolyte is exposed. A solid oxide fuel cell, characterized in that a shield made of a non-oxygen ion conductor is disposed on the solid oxide fuel cell.
前記空気極の一側面を覆うように配置される気密性を備えた固体電解質と、
ガス透過性を有し、前記固体電解質が前記空気極と接する面とは反対側の面を覆うように配置される燃料極と、
前記空気極の他側面側に当接する支持体と、
前記支持体の前記空気極と接する面に前記固体電解質と隣接して接触するように配置され、前記空気極側の酸化雰囲気と前記燃料極側の還元雰囲気を遮断可能なように気密性を備えるとともに、前記空気極と電気的に接続されたインターコネクタと、
を備える固体酸化物形燃料電池であって、
前記外側電極である燃料極が前記インターコネクタを介して前記空気極と電気的に接続することがないように前記固体電解質が露出した露出部を設けるように配置され、
前記固体電解質が露出した前記露出部に対応した位置において、前記支持体と前記固体電解質との間に前記インターコネクタが入り込み、固体電解質の露出部が形成された部分に対向する位置における前記支持体の表面全域を前記インターコネクタが覆うことで、前記空気極が前記燃料極に対応する領域にのみ形成されるように構成されてなることを特徴とする固体酸化物形燃料電池。 An air electrode having gas permeability;
An airtight solid electrolyte disposed to cover one side of the air electrode;
A fuel electrode having gas permeability and disposed so as to cover a surface opposite to a surface where the solid electrolyte is in contact with the air electrode;
A support that contacts the other side of the air electrode;
The support is disposed so as to be in contact with the solid electrolyte adjacent to the surface of the support that is in contact with the air electrode, and has airtightness so that the oxidizing atmosphere on the air electrode side and the reducing atmosphere on the fuel electrode side can be shut off. And an interconnector electrically connected to the air electrode,
A solid oxide fuel cell comprising:
The fuel electrode as the outer electrode is disposed so as to provide an exposed portion where the solid electrolyte is exposed so that the fuel electrode is not electrically connected to the air electrode via the interconnector.
The support body at a position corresponding to the exposed portion where the solid electrolyte is exposed, and the interconnector is inserted between the support body and the solid electrolyte so as to face a portion where the exposed portion of the solid electrolyte is formed. A solid oxide fuel cell, characterized in that the air electrode is formed only in a region corresponding to the fuel electrode by covering the entire surface of the interconnector with the interconnector .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009148667A JP4736068B2 (en) | 2008-06-24 | 2009-06-23 | Solid oxide fuel cell |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008164201 | 2008-06-24 | ||
| JP2008164201 | 2008-06-24 | ||
| JP2009148667A JP4736068B2 (en) | 2008-06-24 | 2009-06-23 | Solid oxide fuel cell |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010034038A JP2010034038A (en) | 2010-02-12 |
| JP2010034038A5 JP2010034038A5 (en) | 2010-09-24 |
| JP4736068B2 true JP4736068B2 (en) | 2011-07-27 |
Family
ID=41738238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009148667A Expired - Fee Related JP4736068B2 (en) | 2008-06-24 | 2009-06-23 | Solid oxide fuel cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4736068B2 (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6381768A (en) * | 1986-09-26 | 1988-04-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Solid electrolyte fuel cell and manufacture thereof |
| JP3553378B2 (en) * | 1998-02-19 | 2004-08-11 | 三菱重工業株式会社 | Cylindrical solid oxide fuel cell |
-
2009
- 2009-06-23 JP JP2009148667A patent/JP4736068B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2010034038A (en) | 2010-02-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5208518B2 (en) | Method for producing a reversible solid oxide fuel cell | |
| JP4143938B2 (en) | Solid oxide fuel cell and method for producing solid oxide fuel cell | |
| US10446855B2 (en) | Fuel cell system including multilayer interconnect | |
| Priya et al. | Overview on ceramic and nanostructured materials for solid oxide fuel cells (SOFCs) working at different temperatures | |
| JP6486709B2 (en) | Solid oxide fuel cell and method for producing solid oxide fuel cell | |
| EP2244322A1 (en) | Composite oxygen electrode and method for preparing same | |
| US20140017597A1 (en) | Fuel cell | |
| JP5389378B2 (en) | Composite ceramic electrolyte structure, manufacturing method thereof and related article | |
| JP5461238B2 (en) | Solid oxide fuel cell | |
| JP2012028299A (en) | Solid oxide fuel cell and manufacturing method thereof | |
| US10069163B2 (en) | Fuel cell | |
| JP2010198889A (en) | Cell stack of segmented-in-series solid oxide fuel cell and fuel cell | |
| JP4736068B2 (en) | Solid oxide fuel cell | |
| US8617762B2 (en) | Method of processing a ceramic electrolyte, and related articles | |
| JP2025532526A (en) | electrochemical cell | |
| JP2004303712A (en) | Solid oxide fuel cell | |
| JP6134085B1 (en) | Electrochemical cell | |
| KR102147771B1 (en) | Single fuel cell, fuel cell module, power generation system, high-temperature steam electrolysis cell and methods for manufacturing the same | |
| JP4736073B1 (en) | Solid oxide fuel cell | |
| US20250266471A1 (en) | Electrochemical cell and separator-equipped electrochemical cell | |
| JP2007200761A (en) | Fuel cell, cell stack and fuel cell | |
| US20250263851A1 (en) | Electrochemical cell and separator-equipped electrochemical cell | |
| JP7498645B2 (en) | electrode | |
| JP5455266B1 (en) | Fuel cell | |
| JP2008258170A (en) | Solid oxide fuel cell |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100806 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100806 |
|
| A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20100806 |
|
| A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20100901 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101025 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101224 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20101224 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110121 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110315 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110401 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110414 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 4736068 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140513 Year of fee payment: 3 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |