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JPH0551153B2 - - Google Patents
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JPH0551153B2 - - Google Patents

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JPH0551153B2
JPH0551153B2 JP61227299A JP22729986A JPH0551153B2 JP H0551153 B2 JPH0551153 B2 JP H0551153B2 JP 61227299 A JP61227299 A JP 61227299A JP 22729986 A JP22729986 A JP 22729986A JP H0551153 B2 JPH0551153 B2 JP H0551153B2
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JP
Japan
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electrode
oxygen electrode
fixed
base tube
interconnector
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Joji Ichinari
Tadashi Gengo
Takashi Saotome
Masayasu Sakai
Hiroshi Notomi
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • HELECTRICITY
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    • YGENERAL 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
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、固体電解質燃料電池及びその製造方
法の改良に関する。
[従来の技術] 従来、固体電解質燃料電池としては、例えば第
4図に示す如く内部空気、外部燃料供給方式のも
のが知られている。
図中の1は、基体管としての多孔質セラミツク
チユーブである。このチユーブ1上には、酸素極
2が固着されている。この酸素極2上には、イン
タコネクタ3が固着されている。このインタコネ
クタ3上には、保持材4が固着されている。前記
インタコネクタ3の一部及び酸素極2上には、電
解質材5が固着されている。この電解質材5上に
は、燃料極6が固着されている。
こうした構造の燃料電池は、従来第5図に示す
溶射装置により製造されていた。図中の11は、
回転トラバース装置12の一構成要素とする溶射
ブースである。前記回転トラバース装置12は、
主としてトーチ駆動部13とこの上方の基体管回
転部14とから構成されている。前記トーチ駆動
部13の上方には、前記基体管回転部14に取付
けられた基体管15の溶射を行う溶射ガン16が
設けられている。前記溶射ブース11の近くに
は、粉末供給装置17、制御装置18及び電源1
9が設けられている。即ち、従来は、基体管15
の設計形状に応じて回転トラバース装置12のト
ーチ駆動部13及び基体管回転部14を制御しな
がら、第4図に示す燃料電池を製造していた。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、従来技術によれば、特にインタ
コネクタ4を固着させる場合、その構造上片側の
みに熱負荷を受けるため、製造途中に多孔質セラ
ミツクチユーブ1に応力(熱応力、曲げ応力)が
発生し、前記チユーブ1あるいは酸素極2、電解
質材5の内存欠陥(クラツク)が生じる。しかる
に、この欠点は初期の段階では大きな問題となら
ないが、長期運転あるいは運転・停止の繰返しに
よりクラツクが進展し燃料電池の破損、性能低下
等もたらす。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、基
体管や酸素極、電解質材にクラツクが発生するの
を抑制し得る固体電解質燃料電池及びその製造方
法を提供することを目的とする。
[問題点を解決するための手段] 本願第1の発明は、基体管と、この基体管の全
周上に固着された酸素極と、この酸素極の円周方
向の対称な位置に夫々固着されたインタコネクタ
と、このインタコネクタの一部及び前記酸素極に
固着された電解質材と、この電解質材の上に固着
された燃料極と、前記インタコネクタ上の電解質
材に覆われていない部分に配置され、前記燃料極
と同一材料の保持材とを具備することを要旨とす
る。
本願第2の発明は、基体管の全周上に酸素極を
固着する工程と、前記基体管の円周上に対称な位
置に夫々溶射ガンを配置し、これらの溶射ガンに
よりインタコネクタを前記酸素極の円周方向の対
称な位置に夫々固着する工程と、このインタコネ
クタの一部主び前記酸素極に電解質材を固着する
工程と、この電解質材上に燃料極を固着する工程
と、前記インタコネクタ上の電解質材に覆われて
いない部分に前記燃料極と同一材料の保持材を固
着する工程とを具備することを要旨とする。
[作用] 本発明によれば、基体管(多孔質セラミツクチ
ユーブ)及び酸素極、電解質材に与える応力を従
来と比べ軽減し、クラツクの発生を抑制できる。
[実施例] 以下、本発明の一実施例を第1図及び第2図を
参照して説明する。
第1図は本発明に係る固体電解質燃料電池の説
明図である。図中の21は、基体管としての多孔
質セラミツクチユーブである。このチユーブ21
上には、セラミツク系の酸素極22が固着されて
いる。この酸素極22の円周方向の対称な位置
(180度の位置)には、Ni、Al等からなるインタ
コネクタ23a,23bが固着されている。これ
らのインタコネクタ23a,23bの夫々の一部
及び前記酸素極22には、ジルコニア等からなる
電解質材24が固着されている。この電解質材2
4の上には、Ni等からなる燃料極25が固着さ
れている。前記インタコネクタ23a,23bの
上には、夫々前記燃料極25と同一材料の保持材
26a,26bが固着されている。
上記実施例に係る固体電解質燃料電池は、第1
図に示す如く酸素極22の円周方向の対称な位置
(180度の位置)に夫々インタコネクタ23a,2
3bを設けた構造となつているため、インタコネ
クタ23a,23bを固着させる際、インタコネ
クタ23a,23bが同時に固着される。従つ
て、多孔質セラミツクチユーブ21及び酸素極2
2、電解質材24に与える応力を軽減し、クラツ
クの発生を抑制できる。特に、第1図の如く円周
2分割方向にインタコネクタ23a,23bを配
置した場合は、溶射設備を対向して配置すること
により熱応力をほぼ零まで激減できる。
上記構造の燃料電池は、第2図に示す溶射装置
により製造される。図中の31は、回転トラバー
ス装置32を一構成要素とする溶射ブースであ。
前記回転トラバース装置32は、主としてトーチ
駆動部33この上方の基体管回転部34とから構
成されている。前記トーチ駆動部33の上方に
は、基体回転部34に取付けられた基体管35の
溶射を行う溶射ガン36a,36bが夫々設けら
れている。前記溶射ブース31の近くには、粉末
供給装置37、制御装置38及び電源39が設け
られている。
こうした製造の溶射装置を用いて燃料電池を製
造する場合は、基体管35の設計形状に応じて回
転トラバース装置32のトーチ駆動部33及び基
体管回転部34を制御しながら、基体管35の円
周上の相対する位置に溶射ガン36a,36b配
置して溶射を行う。即ち、まず基体管35上に酸
素極22を固着した後、前記溶射ガン36a,3
6bによりインタコネクタ23a,23bを前記
酸素極22の円周方向の対称な位置に夫々固着す
る。つづいて、インタコネクタ23a,23bの
一部及び前記酸素極22に電解質材24を固着す
る。次いで、この電解質材24上に燃料極25と
同一部材の保持材26a,26bを固着して固体
電解質燃料電池を製造する。従つて、本発明方法
によりインタコネクタ23a,23bを固着すれ
ば、インタコネクタ23a,23bが同時に固着
され、前述した如く多孔質セラミツクチユーブ2
1及び酸素極22、電解質材24に与える応力を
ほぼ零にまで激減し、クラツクの発生を抑制でき
る。
また、セラミツク系酸素極を固着させた基体管
(多孔質セラミツクチユーブ)の長手方向にNi−
Al系インタコネクタを第6図a,b(従来例)の
ように片方だけに固着すべく次の条件で溶射し
た。
プラズマ溶射条件 一次ガス(Ar):50/分 二次ガス(H2):8/分 電流:650A 電圧:65V 粉末送給ガス:3/分 粉末送給量:20g/分 溶射距離:120mm ガン移動速度:10m/分 その結果、溶射開始後1分で基体管が熱応力に
耐えられず折損した。
次に、第7図(本発明)のように対称な位置に
インタコネクタを固着すべく同一条件にて溶射し
たところ、約10分間の溶射で基体管に損傷はな
く、所定の膜厚のインタコネクタの固着が可能と
なつた。以上により、本発明が従来に比べて優れ
ていることが確認できた。
なお、上記実施例では、インタコネクタが酸素
極の円周上の相対する位置(180度の位置)に設
けた場合について述べたが、これに限らない。例
えば、位相が90度ずれた位置に更に一対のインタ
コネクタを配置(円周方向の4等分の位置)した
場合が挙げられる。また、例えば、位相が90度ず
れた位置に更に一対のインタコネクタを配置(円
周方向の4等分の位置)した場合、あるいは6、
8、10…に分割した方向にインタコネクタを配置
した場合でもよい。
本発明において、インタコネクタが複数ある電
池を集合化するとき、隣接する電池との電気的接
続方法は例えば次の通りである。つまり、まず隣
接する電池のインタコネクタ同士を接続させ、角
電池の正極側を共通に接続する。また、負極側に
ついては燃料極が表面に露出している部分同士を
接続させ、共通に接続する。
そして、電池配列の端部には、各電池のインタ
コネクタを共通に接続する導体と、各電池の燃料
極を共通に接続する導体を相互に電気的に絶縁し
て配置し、それぞれ正電位、負電位の集電体とす
る。
また、本発明に係る溶射装置は第2図のものに
限らず、第3図のものでもよい。この溶射装置
は、第2図のものと比べ、2台の溶射ロボツト4
1a,41bを回転トラバース装置32に新たに
追設し、これらロボツト41a,41bの先端に
夫々溶射ガン42a,42bを設けた構造となつ
ている。
[発明の効果] 以上詳述した如く本発明によれば、基体管や酸
素極、電解質材にクラツクが発生するのを抑制し
得る高信頼性の固体電解質燃料電池及びその製造
方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る固体電解質燃
料電池の説明図、第2図は本発明に係る溶射装置
の説明図、第3図は本発明に係るその他の溶射装
置の説明図、第4図は従来の固体電解質燃料電池
の説明図、第5図は従来の溶射装置の説明図、第
6図は酸素極を固着させた基体管の長手方向にイ
ンタコネクタを片方だけ固着した従来例の説明図
であり、同図aは正面図、同図bは概略的な側面
図、第7図は酸素極を固着させた基体管の長手方
向にインタコネクタを対称となるように固着した
本発明の説明図である。 21……多孔質セラミツクチユーブ、22……
酸素極、23a,23b……インタコネクタ、2
4……電解質材、25……燃料極、26a,26
b……保持材、31……溶射ブース、32……回
転トラバース装置、33……トーチ駆動部、34
……基体管駆動部、36a,36b,42a,4
2b……溶射ガン、41a,41b……溶射ロボ
ツト。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 基体管と、この基体管の全周上に固着された
    酸素極と、この酸素極の円周方向の対称な位置に
    夫々固着されたインタコネクタと、このインタコ
    ネクタの一部及び前記酸素極に固着された電解質
    材と、この電解質材の上に固着された燃料極と、
    前記インタコネクタ上の電解質材に覆われていな
    い部分に配置され、前記燃料極と同一材料の保持
    材とを具備することを特徴とする固体電解質燃料
    電池。 2 基体管の全周上に酸素極を固着する工程と、
    前記基体管の円周上に対称な位置に夫々溶射ガン
    を配置し、これらの溶射ガンによりインタコネク
    タを前記酸素極の円周方向の対称な位置に夫々固
    着する工程と、このインタコネクタの一部及び前
    記酸素極に電解質材を固着する工程と、この電解
    質材上に燃料極を固着する工程と、前記インタコ
    ネクタ上の電解質材に覆われていない部分に前記
    燃料極と同一材料の保持材を固着する工程とを具
    備することを特徴とする固体電解質燃料電池の製
    造方法。
JP61227299A 1986-09-26 1986-09-26 固体電解質燃料電池及びその製造方法 Granted JPS6381768A (ja)

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JPH084011B2 (ja) * 1989-04-17 1996-01-17 東京電力株式会社 固体電解質燃料電池における電解質の薄膜形成方法および固体電解質燃料電池
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