固体氧化物型燃料电池装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种固体氧化物型燃料电池（SOFC）装置，在SOFC装置（1）的构成燃料电池模块（2）的燃料电池单电池单元（16）中，集电帽（86a）隔着作为银密封部的密封材料（96）而与内侧电极层（90）连接。另外，密封材料（96）的上端面（96a）上被玻璃涂层（30）（致密体）包覆，该玻璃涂层（30）被设置为填充内侧电极层（90）及电解质层（94）与集电帽（86a）之间。如此，燃料电池单电池单元（16）具备：作为银密封部的密封材料（96），隔离燃料气体侧和氧化剂气体侧；及玻璃涂层（30），形成为覆盖该密封材料（96）的位于燃料气体侧的部位及位于氧化剂气体侧的部位中至少任意一方的至少一部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供一种固体氧化物型燃料电池（SOFC）装置，在SOFC装置（1）的构成燃料电池模块（2）的燃料电池单电池单元（16）中，集电帽（86a）隔着作为银密封部的密封材料（96）而与内侧电极层（90）连接。另外，密封材料（96）的上端面（96a）上被玻璃涂层（30）（致密体）包覆，该玻璃涂层（30）被设置为填充内侧电极层（90）及电解质层（94）与集电帽（86a）之间。如此，燃料电池单电池单元（16）具备：作为银密封部的密封材料（96），隔离燃料气体侧和氧化剂气体侧；及玻璃涂层（30），形成为覆盖该密封材料（96）的位于燃料气体侧的部位及位于氧化剂气体侧的部位中至少任意一方的至少一部分。【专利说明】固体氧化物型燃料电池装置
本专利技术涉及一种通过燃料气体和氧化剂气体进行发电的固体氧化物型燃料电池>J-U ρ?α装直。
技术介绍
固体氧化物型燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell:以下也称为“SOFC”)是将氧离子导电性固体电解质用作电解质，在其两侧安装电极，在一侧供给燃料气体，在另一侧供给氧化剂气体(空气、氧等)，并在较高的温度下发生发电反应从而进行发电的燃料电池装置。具体而言，SOFC通常具备燃料电池单电池集合体(燃料电池电堆)，其具有多个在燃料极(正极)层和空气极(负极)层之间夹持固体电解质层而构成的管状燃料电池单电池，燃料气体和氧化剂气体(空气、氧等)从该燃料电池单电池的一端侧流向另一端侧，由此进行工作。其构成为从SOFC的外部供给原料气体即被重整气体(城市煤气等)，将该被重整气体导入收纳有重整催化剂的重整器，在被重整为富氢的燃料气体后，将其供给至燃料电池单电池集合体。另外，SOFC构成为在起动工序中，经由在重整器中对燃料气体进行重整的多个工序，即部分氧化重整(Partial Oxidation Reforming:Ρ0Χ)反应工序、自热重整(AutoThermal Reforming:ATR)反应工序及水蒸气重整(Steam Reforming:SR)反应工序,而转入发电工序。在SOFC中，通过依次执行上述工序，从而能够使重整器、燃料电池电堆等升温至动作温度。在上述SOFC中，通常应隔离燃料`气体侧和氧化剂气体侧，设置有用于隔绝上述的燃料气体流路和氧化剂气体流路的气封。作为该气封研讨了各种物质，例如从致密性(非透气性)优异且在SOFC的燃料电池单电池的通常运行时温度(500°C~700°C左右)下极难因氧化等而产生变性的观点出发，优选使用银(Ag)或以银为主成分的密封材料。另外，这种银密封材料可以通过在设置对象部位上使焊料烧结而形成，银在此时的烧结温度(1000°C左右)下也不会被氧化。然而，例如像非专利文献I记载的那样，当银被置于还原气氛及氧化气氛时，则在升温至500°C左右的状态下，可能会在银块体整体的大范围内生成空穴(孔隙)。该空穴是由扩散在银中的氢和氧结合而生成的水(水蒸气)所诱发的，由于主要沿银的晶界形成，因此会因它们连接而生成龟裂以及引起其发展。如此，银随时间而变性时，该部分膨胀或胀满(即发生“膨胀多孔化”)，同时燃料气体及氧化剂气体泄漏(leak)，由于两者混合而生成水从而消耗这些气体，因此有可能导致发电效率显著下降。非专利文献1:P.Singh et al.，JMEPEG, 2004，13.pp.287-294如此，虽然在SOFC中作为用于隔离燃料气体侧和氧化剂气体侧的气封而使用银密封材料可能存在阻碍因素，但是如上所述，由于银原本所具有的优异特性，如果可能，则还是期望使用银密封材料。
技术实现思路
于是，本专利技术是鉴于上述课题而进行的，其目的在于提供一种固体氧化物型燃料电池装置，即使在作为用于隔离发生氧化反应一侧和发生还原反应一侧的气封而使用银材料时，也可以抑制其劣化、变性等，由此，可以防止燃料气体和氧化剂气体的泄漏及接触从而较闻地保持发电效率及输出。为了解决上述课题，本专利技术的固体氧化物型燃料电池(SOFC )装置是通过燃料气体和氧化剂气体进行发电的固体氧化物型燃料电池装置，其特征在于，具备燃料电池单电池集合体，其具有多个燃料电池单电池，该燃料电池单电池具有被供给燃料气体的燃料极层、被供给氧化剂气体的空气极层、及设置在燃料极层和空气极层之间的固体电解质层，燃料电池单电池具有:银密封部，隔离燃料气体侧和氧化剂气体侧；及致密体，形成为覆盖该银密封部的位于燃料气体侧的部位及位于氧化剂气体侧的部位中至少任意一方的至少一部分。在如此构成的SOFC装置中，由于燃料电池单电池具有用于隔离燃料气体侧和氧化剂气体侧的银密封部，因此该部位的致密性(非透气性)提高，并且在燃料电池单电池的运行时也极难产生因氧化等而引起的变性，而且，在进行烧结形成时也能防止因氧化而引起的性状劣化。而且，由于该银密封部的位于燃料气体侧的部位及位于氧化剂气体侧的部位中至少任意一方的至少一部分被致密体覆盖(涂覆)，因此至少可抑制氢原子(H)、氧原子(O)及水蒸气(H2O)的任意一种侵入银密封部的内部。由此，可以防止如下情况，即在银密封部内因水蒸气而产生空穴、龟裂等这样的银发生变性的情况，以及因其而导致燃料气体与氧化剂气体接触从而生成水，其结果，上述气体被消耗从而发电效率进而输出下降(明确而言，因银密封部的膨胀多孔化而引起的输出下降)。或者，即便在银密封部的内部会产生一些空穴等，也由于致密体作为阻碍燃料气体与氧化剂气体接触的阻隔材料而发挥作用，因此也能够据此抑制上述气体被消耗而导致发电效率及输出下降(因银密封部的膨胀多孔化而引起的输出下降)。在此，作为银密封部的材料，可以使用银、以银为主成分的合金、在银或以银为主成分的合金中添加少量(几个质量％)金属氧化物的材料。另外，作为致密体的材料可以使用玻璃、陶瓷等的无机材料，更优选致密体为玻璃。在此，“玻璃”是指包括非晶玻璃、晶化玻璃及非晶和结晶混合存在的玻璃的概念。另外，“非晶玻璃”是指如下概念，不仅包括显现玻化(具有玻化温度Tg)的非晶(狭义的玻璃)，还包括不显现玻化的非晶玻璃。由于玻璃通常能够在银密封部的构成材料即银的熔点以下软化或熔融，因此通过将玻璃用作致密体，从而与玻璃以外的物质相比，可以更加切实地覆盖银密封部，提高该部分的密封性及银密封部的封闭性。而且，由于玻璃通常在燃料电池单电池的运行温度下的形状稳定性优异，因此在该方面也能进一步提高银密封部的密封性及银密封部的封闭性。其结果，可以更加切实地抑制隔着银密封的燃料气体与氧化剂气体的接触，更加有效地防止因银密封部的膨胀多孔化而引起的输出下降。另外，还适宜具备设置在多个燃料电池单电池之间的隔壁部，银密封部填充在燃料电池单电池和隔壁部之间，致密体横跨燃料电池单电池、银密封部及隔壁部而形成。如果如此构成，则由于包括燃料电池单电池与银密封部的边界以及银密封部与隔壁部的边界的银密封部周边的较大范围被致密体覆盖，因此该范围的密闭性提高，其结果，银密封部的封闭性也进一步提高。由此，可以更加进一步抑制隔着银密封部的燃料气体与氧化剂气体的接触，进一步防止因银密封部的膨胀多孔化而引起的输出下降。而且，还优选具有被燃料电池单电池、银密封部及隔壁部包围而划分形成的凹部，致密体形成为覆盖该凹部的内壁。据此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固体氧化物型燃料电池装置，是通过燃料气体和氧化剂气体进行发电的固体氧化物型燃料电池装置，其特征在于，具备燃料电池单电池集合体，其具有多个燃料电池单电池，该燃料电池单电池具有被供给所述燃料气体的燃料极层、被供给所述氧化剂气体的空气极层、及设置在该燃料极层和该空气极层之间的固体电解质层，所述燃料电池单电池具有：银密封部，隔离燃料气体侧和氧化剂气体侧；及致密体，形成为覆盖该银密封部的位于所述燃料气体侧的部位及位于所述氧化剂气体侧的部位中至少任意一方的至少一部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：柿沼保夫，川上晃，西愿修一郎，安藤茂，小林千寻，太田真登，渡边直树，井坂畅夫，高桥悠也，岛津惠美，
申请(专利权)人：TOTO株式会社，
类型：发明
国别省市：无