燃料电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种燃料电池。
【背景技术】
[0002] 对燃料极和空气极之间间隔有固体氧化物电解质形成的燃料电池单体（W下有时 仅称"电池单体"）供给氨等可燃性气体和含氧的氧化性气体进行发电的固体氧化物型燃料 电池（W下称为"S0FC")被广泛知晓。该种S0FC由于是高温作业，通过与利用燃料气体的 改质及余热的燃气轮机发电相结合，发电效率高，并且利用纯氨气之外的燃料气体也能够 发电，因而作为下一代燃料电池而备受期待。
[0003] 在S0FC中为不使燃料气体和氧化气体相混合，因而需要密封，W往主要使用的是 玻璃类的密封材料。
[0004] 专利文献1中提出了使电池单体与支持该电池单体的支撑体之间的热膨胀率相 匹配、且具有气体密封性的玻璃或金属等的粘合材料。
[0005] 此外，专利文献2中提出了将电池单体从支撑体的电池单体插入口插入，用玻璃 浆料等填充其缝隙然后加热的方法。
[0006] 专利文献3中提出了由膨胀石墨构成的耐热性密封垫(密封复合体)。
[0007] 使密封材料的热膨胀率与燃料电池单体的热膨胀率及支撑体的热膨胀率完全一 致是困难的，使用玻璃密封材料的话，由于运转停止时的常温状体和运转时的高温(例如 80(TC )状态之间的热循环，则有可能造成密封破坏，气体泄漏，使电极发生劣化。此外还会 造成电池单体和支撑体之间的热膨胀收缩缓和不充分，导致电池单体破损。特别是近年来 被大量开发的家庭用固定式燃料电池，比起大容量发电型燃料电池由于增加了启动停止的 次数，上述问题更加明显。
[0008] 此外，该里W S0FC为例进行说明，但上述问题不仅限于S0FC，在由于启动/停止而 产生温度变化，或因放置环境而产生温度变化的燃料电池中，是普遍成立的问题。
[0009] 现有技术文献
[0010] 专利文献
[0011] 专利文献1 ;特开2010-205534号公报
[0012] 专利文献2 ;特开2011-71131号公报
[0013] 专利文献3 ;特开2012-31967号公报
【发明内容】
[0014] 本发明鉴于W上情况，目的在于提供一种具有耐温度变化的密封结构的燃料电 池。
[0015] 为达到W上目的，本发明的燃料电池包括燃料电池单体、保持部件W及密封材料， 所述电池单体具有中间隔着电解质形成的接触第一气体的第一极和接触第二气体的第二 极，并且具有第一圆周面，该第一圆周面为弯曲为圆形且在整个一周上相连接的曲面；所 述保持部件具有第二圆周面，该第二圆周面由弯曲为圆形且在整个一周上相连接的曲面形 成，与所述第一圆周面在整个一周上相对，用于保持所述燃料电池单体；所述圆环形状的密 封材料介于所述第一圆周面和所述第二圆周面之间，在该第一圆周面和该第二圆周面中的 至少一个面上不固定，在热膨胀收缩时在与该至少一个面之间的滑动自如，用于将所述第 一气体的流路和所述第二气体的流路相隔离。
[0016] 本发明的燃料电池具有能够隔离第一气体的流路和第二气体的流路的圆环形的 密封材料，该密封材料在第一圆周面和第二圆周面中的至少一个面上不固定，在热膨胀收 缩时在与该至少一个面之间的滑动自如，因此，即使热膨胀率不同，因热膨胀收缩时的尺寸 变化而引起的变形由于滑动而得到缓和，防止了密封的破损及电池单体的损坏，能够维持 良好的密封性。
[0017] 该里，在上述本发明的燃料电池单体中，上述密封材料优选形成为与保持部件的 第二圆周面部分的材料为同一材料，至少在第一圆周面上不固定，至少在与第一圆周面之 间的滑动自如。
[0018] 密封材料形成为与第二圆周面部分的材料为同一材料的话，就不会发生与保持部 件之间的因温度变化而引起的变形。此外，由于与在第一圆周面之间，在热膨胀收缩滑动， 变形也会得到缓和。
[0019] 此外，上述本发明的燃料电池中，第一圆周面和第二圆周面中形成为凸面的一个 圆周面在圆周方向上形成有绕圆周一圈的槽，密封材料优选为具有接头能够嵌入该槽。
[0020] 采用在凸曲面上形成槽将密封材料嵌入的结构，能够将密封材料和电池单体W及 保持部件分开制造，此外，能够防止嵌入槽后的密封材料的位置偏移。
[0021] 该里，上述燃料电池单体为圆盘形燃料电池单体，优选为具有周缘为圆形的作为 第一极的第一面、周缘为圆形的形成有第二极的第二面、W及连接第一面和第二面的周缘 且绕整个圆周一圈的周面，该周面为第一圆周面，该周面上形成有槽。
[0022] 该种圆盘形的电池单体能够采用在周面上形成槽，密封材料嵌入该槽的结构。
[0023] 此外，优选上述燃料电池单体为圆盘形燃料电池单体，具有周缘为圆形的形成有 第一极的第一面、周缘为圆形的形成有第二极的第二面、W及连接第一面和第二面的周缘 且绕整个圆周一圈的周面，优选形成有被作为第一极的内壁面包围的内部空间，周面上设 置有与内部空间相连的气体流路，其周面为第一圆周面，其周面上比气体流路更靠近第一 面的部分和靠近第二面的部分均形成有槽。
[0024] 本发明也适用于该种结构的电池单体。
[00巧]此外，还优选上述燃料电池单体为圆筒状的燃料电池单体，具有作为第一极的内 周面和形成有第二极的外周面，在至少一端形成有连接内部空间的开口，其内周面为第一 圆周面，上述保持部件具有用于插入上述开口并且形成有气体流路的圆柱形的插入部，该 插入部的外周面为第二圆周面，该插入部的外周面上形成有槽。
[0026] 本发明也同样适用于该种圆筒形的电池单体。
[0027] 如上所述，根据本发明，能够形成一种具有能够经受热循环等温度变化的密封结 构的燃料电池。
【附图说明】
[002引图1是示出作为本发明第一实施方式的燃料电池的一个电池单体单元的结构的 分解立体图。
[0029] 图2是一个电池单体的模式立体图。
[0030] 图3是沿图2所示箭头A-A的截面图。
[0031] 图4是沿图1所示箭头B-B的截面图。
[0032] 图5是密封材料接头部分的模式图。
[0033] 图6是本发明第二实施方式的燃料电池的外观立体图。
[0034] 图7是沿图6所示箭头C-C的截面图。
[00巧]图8是本发明第二实施方式中一个电池单体的侧视图。
[0036] 图9是本发明第H实施方式中燃料电池的外观立体图。
[0037] 图10是沿图9所示箭头D-D的截面图。
[0038] 图11是示出实验结果的图。
【具体实施方式】
[0039] W下，说明本发明的实施方式。
[0040] 图1是作为本发明第一实施方式的燃料电池的一个电池单体单元的结构的分解 立体图。
[0041] 图1中示出了包括电池单体11、密封材料12、电池单体支架13、两张隔离片14A、 14B的单元10。
[0042] 该里，首先说明构成该单元10的一个电池单体11。
[0043] 图2为一个电池单体11的模式立体图。
[0044] 该电池单体11是圆盘形的电池单体，具有周缘是圆形的作为阳极的第一面11a、 同样周缘为圆形的作为阴极的第二面Ub、W及连接第一面11a和第二面1化的周缘并绕整 个圆周一圈的周面11c。该周面11c是弯曲成圆形在整个一周上连接的凸曲面，相当于本发 明中所述的第一圆周面的一个示例。该周面11c中在圆周方向上形成有绕整个圆周一圈的 槽lid。该槽lid中嵌入有密封材料12 (参照图1)。
[0045] 图3是沿图2所示箭头A-A的截面图。
[0046] 该电池单体11是阳极支撑型，具有用阳极活性物质覆盖多孔质陶瓷的微细结构 的支撑体111。
[0047] 图3所示电池单体11包括该支撑体111、层叠在该支撑体111上的、比支撑体111 的厚度薄的电解质112，、W及层叠在该电解质112上的、同样比支撑体111的厚度薄的作为 阴极的对极113构成，具有与支撑体111本身基本相同的形状及大小。
[0048