燃料电池及燃料电池堆的制作方法

文档序号:9769347阅读:553来源:国知局
燃料电池及燃料电池堆的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及燃料电池及燃料电池堆。
【背景技术】
[0002]公知有在电解质中使用了固体氧化物的固体氧化物燃料电池(以下,有时也记作“SOFCT’)JOFC例如具有燃料电池单元,该燃料电池单元在板状的固体电解质层的各个面上具有燃料电极和空气电极。通过分别向正负电极(燃料电极和空气电极)供给反应气体(燃料气体(例如,氢)和氧化剂气体(例如,空气中的氧)),并使其隔着固体电解质层发生化学反应,从而产生电力(参照专利文献2)。在燃料电极或空气电极上电连接有集电部。另外,为了将燃料气体与氧化剂气体分离,燃料电池单元接合于分隔件,成为带分隔件的燃料电池单元。通过连续配置两个以上或一个具有燃料电池单元和集电部的燃料电池而构成堆(燃料电池堆)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2010 —165629号公报

【发明内容】

[0006]发明要解决的问题
[0007]在此,反应气体中有时含有Cr、S1、B、S等使燃料电池单元的功能降低的有毒物质。若有毒物质到达电极(空气电极或燃料电极),则阻碍电极中的反应气体的反应,燃料电池单元的输出降低。在该情况下,一般来说,将活性炭等过滤器设置于反应气体的上游,对反应气体中的有毒物质进行捕捉(吸附),能够防止其到达电极。
[0008]但是,有时有毒物质在SOFC的内部(例如,密封件、配管)飞散,并混入反应气体中。在该情况下,难以有效地捕捉(去除)在SOFC的内部飞散的有毒物质。特别是由于将燃料电池单元与分隔件接合起来的部位在燃料电池单元的附近,因此难以有效地去除从该部位飞散的有毒物质。
[0009]本发明的目的在于提供一种燃料电池,该燃料电池能够抑制由有毒物质引起的性能的降低。
[0010]用于解决问题的方案
[0011](I)本发明的一技术方案的燃料电池的特征在于,该燃料电池包括:
[0012]燃料电池单元,其具有固体电解质层、第I电极部以及第2电极部,并通过反应气体的发电反应产生电力,该固体电解质层具有第I主面和第2主面,该第I电极部是空气电极和燃料电极中的一者,配置于所述第I主面,,该第2电极部是所述空气电极和所述燃料电极中的另一者,配置于所述第2主面;
[0013]互连器,其与所述第I电极部相对配置;以及
[0014]集电部,其将所述第I电极部与所述互连器之间电连接;
[0015]所述第I电极部具有:
[0016]内周部,其与所述集电部相连接;以及
[0017]外周部,其配置在比所述集电部靠外周侧的位置,且高度比所述内周部的高度高。
[0018]存在反应气体含有降低第I电极部的特性的有毒物质(Cr、S1、B、S等)的可能性。由于第I电极部具有高度比内周部的高度高的外周部,因此在外周部有毒物质被捕捉,能够抑制内周部中受到有毒物质的损害。其结果,抑制了第I电极部的特性的降低,能够长时间确保燃料电池的特性。
[0019]另外,集电部是与第I电极部相连接并且具有导电性的构件。
[0020](2)也可以是,该燃料电池还包括:
[0021]金属制的分隔件,其接合于所述燃料电池单元,且具有供所述第I电极部暴露的开口部;以及
[0022]密封部,其含有玻璃,用于对所述开口部与所述燃料电池单元之间的界面进行密封。
[0023]为了对燃料电池单元与分隔件之间进行密封,含有玻璃(非晶质玻璃、微晶玻璃等)的密封部配置于燃料电池单元与分隔件之间的接合部分的界面。该玻璃含有S1、B等有毒物质,存在该有毒物质降低第I电极部的特性的可能性。即使在该情况下,由于第I电极部具有高度比内周部的高度高的外周部,因此能够在外周部有毒物质被捕捉,抑制内周部中受到有毒物质的损害。
[0024]另外,燃料电池单元的与分隔件相接合的部位有时是(a)固体电解质层,有时是(b)第I电极部。当在固体电解质层的第I主面的一部分(例如,外周附近)没有配置第I电极部时,能够进行分隔件与固体电解质层之间的接合。
[0025](3)优选的是,所述密封部与所述外周部之间的距离为0.2_?3_。
[0026]若密封部与外周部之间的距离小于0.2mm,则密封部会碰到第I电极部并在毛细管力作用下渗入第I电极部的内部,存在助长受到有毒物质损害的隐患。
[0027]若密封部与外周部之间的距离超过3mm,则自密封部飞散的有毒物质易于向周围扩散,存在捕捉效果变弱的可能性。
[0028](4)优选的是,所述外周部和与所述第I电极部相对配置的互连器之间的距离为0.2mm以上。
[0029]当外周部与该互连器之间的距离小于0.2mm时,反应气体的流动变差,存在燃料电池的输出特性降低的可能性。
[0030](5)也可以是,所述外周部至少配置在向所述第I电极部供给的反应气体的流入侧。
[0031]至少能够有效地抑制自流入侧受到有毒物质的损害。
[0032]另外,反应气体的流入侧是存在供给燃料气体或氧化剂气体的气体供给口的上游侧。
[0033](6)也可以是,所述外周部仅配置在所述第I电极部中的、向所述第I电极部供给的反应气体的流入侧。
[0034]能够有效地抑制自流入侧受到有毒物质的损害。
[0035](7)也可以是,所述外周部配置于所述内周部的整周。
[0036]能够抑制自内周部的整周的任意方向受到有毒物质的损害。
[0037](8)也可以是,该燃料电池还具有与所述第2电极部电连接的第2集电部,
[0038]所述第2电极部具有:
[0039]第2内周部,其与所述第2集电部相连接;以及
[0040]第2外周部,其配置在比所述第2集电部靠外周侧的位置,且高度比所述第2内周部的高度高。
[0041]由于第2电极部具有高度比内周部的高度高的外周部,因此抑制了第2电极部的特性的降低,能够长时间确保燃料电池的特性。
[0042](9)所述第I电极部可以是空气电极。
[0043]能够抑制由空气电极受到有毒物质的损害所引起的燃料电池的性能降低。
[0044](10)优选的是,所述外周部的高度为ΙΟμπι?200μπι。
[0045]通过将外周部的高度设为ΙΟμπι以上,能够抑制内周部受到有毒物质的损害。通过将外周部的高度设为200μπι以下,能够抑制由反应气体的流动的劣化所引起的燃料电池的输出特性的降低。
[0046](11)优选的是,所述外周部的宽度为0.5mm?3mm。
[0047]通过将外周部的宽度设为0.5mm以上,能够抑制内周部受到有毒物质的损害。通过将外周部的宽度设为3mm以下,能够确保有助于发电的内周部的面积。
[0048](12)燃料电池堆的特征在于,该燃料电池堆具有两个以上或一个上述(I)?(11)所述的燃料电池。
[0049]发明的效果
[0050]根据本发明,能够提供一种燃料电池及燃料电池堆,该燃料电池及燃料电池堆抑制了由有毒物质引起的性能的降低。
【附图说明】
[0051 ]图1是表示固体氧化物燃料电池10的立体图。
[0052]图2是固体氧化物燃料电池10的示意剖视图。
[0053]图3是燃料电池单元40的分解剖视图。
[0054]图4是燃料电池单元40的局部放大剖视图。
[0055]图5是带
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