燃料电池制造技术

一种燃料电池，其通过堆叠阴极层、电解质层和阳极层来形成，并且包括：阴极层和阳极层中之一的表面定义为第一主面和另一层的表面定义为第二主面的平板状燃料电池单元主体；接触第一主面的第一集电体；和接触第二主面的第二集电体。将第二集电体设定为比第一集电体更易压缩变形。当沿燃料电池单元主体的厚度方向观察时，第二集电体的对应于第二主面的第二区域的边界的至少一部分设定为位于第一集电体的对应于第一主面的第一区域的边界的内侧和除了上述边界部分之外的第二区域的其他边界设定为位于第一区域的边界的内侧或者位于第一区域的边界上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃料电池
本专利技术涉及燃料电池。
技术介绍
已经开发出燃料电池作为发电装置。例如，已知采用固体氧化物作为电解质的固体氧化物燃料电池(下文中，该电池可以称为S0FC或者简称为〃燃料电池)。例如，SOFC具有由各自包括板状固体电解质体以及设置在电解质体的各面上的阳极和阴极的大量堆叠的燃料电池单元主体形成的堆(燃料电池堆)。将燃料气体和氧化剂气体(例如，空气中含有的氧气)分别供给至阳极和阴极，并且通过固体电解质体的媒介引起化学反应发生，由此发电(参见,例如,专利文献I)。 在各燃料电池单元主体中产生的电力借助于与接触燃料电池单元主体接触的导电性集电体输出。 现有技术文献 专利文献 专利文献1:日本专利申请特开N0.2009-99308
技术实现思路
专利技术要解决的问题 然而，此类燃料电池可能引起在燃料电池堆的组装或操作期间应力局部集中在燃料电池单元主体(阳极或阴极)和集电体之间的特定部位(例如，角部形成部分)，导致燃料电池单元主体可能破裂的问题。 鉴于前述情况，本专利技术的目的是提供一种在燃料电池单元主体和集电体之间的局部应力集中降低的燃料电池。 用于解决问题的方案 本专利技术提供一种燃料电池，其包括平板状燃料电池单元主体，所述平板状燃料电池单元主体通过堆叠阴极层、电解质层和阳极层形成，其中所述阴极层和所述阳极层中之一的表面作为第一主面，和另一层的表面作为第二主面；接触所述第一主面的第一集电体；和接触所述第二主面的第二集电体；其中将所述第二集电体设定为所述第二集电体比所述第一集电体更容易压缩变形，和设定为:如沿所述燃料电池单元主体的厚度方向观察时，所述第二集电体的对应于所述第二主面的第二区域的边界的至少一部分位于所述第一集电体的对应于所述第一主面的第一区域的边界的内侧，和所述第二区域的边界的余下部分位于所述第一区域的边界的内侧或者位于所述第一区域的边界上。 如在此使用的，〃第一集电体的对应于第一主面的第一区域〃对应于其中第一集电体接触第一主面的范围，并且当设置多个第一集电体时，是包括邻接的集电体之间的范围的单一连续的区域。这同样适用于第二集电体的第二区域。设定为比第一集电体更容易压缩变形的第二集电体的第二区域的边界的至少一部分位于第一集电体的第一区域的内侦牝和第二区域的边界的余下部分位于第一区域的内侧或者位于第一区域的边界上。因而，当考虑到第一、第二集电体的压缩变形的容易程度确定第一、第二区域的边界时，在第一、第二集电体和燃料电池单元主体之间的局部应力集中可以降低，并且可以抑制燃料电池单元主体的破裂。特别地，在应力很可能集中的部位(例如，燃料电池单元主体的周边部或角部)降低应力，因此抑制燃料电池单元主体的破裂。 (I)第一区域可以具有包括倒角的角部的第一矩形形状的边界，和第二区域可以具有包括倒角的角部的第二矩形形状的边界。 当第一或第二区域具有倒角的角部时，在第一或第二集电体的对应于燃料电池单元主体的区域的角部(在所述角部应力最可能集中)的应力可以有效地降低。 (2)在上述(I)中，沿燃料电池单元主体的厚度方向观察时，第二区域的第二矩形形状的边界的倒角的角部可以位于第一区域的第一矩形形状的边界的倒角的角部的内侧。 当第二区域的倒角部位于第一区域的倒角部的内侧时，在第一或第二集电体的对应于燃料电池单元主体的区域的角部的应力集中可以进一步降低。 (3)在上述(I)或(2)中，第一和第二矩形形状的边界的倒角的角部的至少之一可以具有大致直线形状或大致圆弧形状。当倒角部具有大致直线形状和大致圆弧形状的任一种时，在第一或第二集电体的对应于燃料电池单元主体的区域的角部的应力集中可以有效地降低。 (4)燃料电池可以包括多个第一集电体和多个第二集电体，其中第一区域的边界可以由多个第一集电体规定，和第二区域的边界可以由多个第二集电体规定。 燃料电池可以包括多个第一集电体和多个第二集电体。在该情况下，第一区域和第二区域分别由多个集电体(第一单元集电体和第二单元集电体)限定。即，第一区域由多个第一单元集电体规定，而第二区域由多个第二单元集电体规定。即使在该情况下，当第二区域的边界的至少一部分位于第一区域的内侧时，也降低局部应力集中。 (5)第一主面可以为阴极层的表面；第二主面可以为阳极层的表面；接触第一主面的第一集电体可以含有致密的不锈钢；接触第二主面的第二集电体可以含有多孔镍。 第一和第二集电体的压缩变形的容易程度可以通过由致密的不锈钢形成第一集电体和由多孔镍形成第二集电体来设定。即，第一或第二集电体的压缩变形的容易程度可以通过形成集电体的材料的类型来设定。 (6)第一主面可以为阴极层的表面；第二主面可以为阳极层的表面；接触第一主面的第一集电体可以含有致密的不锈钢；接触第二主面的第二集电体可以通过镍和云母的复合体形成。 第一和第二集电体的压缩变形的容易程度可以通过由致密的不锈钢形成第一集电体以及由镍和云母的复合体形成第二集电体来设定。 专利技术的效果 根据本专利技术，可以提供在燃料电池单元主体和集电体之间的局部应力集中降低的燃料电池。具体地，可以解决当集电体接触燃料电池单元主体的阴极或阳极时可能引起的问题；即，应力很可能局部集中在例如燃料电池的周边部或角部的问题。因此，可以减少燃料电池单元主体的破裂。 【附图说明】 图1为根据第一实施方案的固体氧化物燃料电池10的透视图。 图2为固体氧化物燃料电池10的示意性截面图。 图3为燃料电池40的截面图。 图4为设置在互连器41上的集电体45的平面图。 图5为设置在互连器43上的集电体46的平面图。 图6示出经过C倒角的区域Al和A2。 图7示出经过R倒角的区域Al和A2。 图8示出经过其他倒角的区域Al和A2。 图9示出其他的区域Al和A2。 图10为固体氧化物燃料电池10的区域Al和A2的示意性截面图。 图11为比较例固体氧化物燃料电池1x的区域Al和A2的示意性截面图。 图12为示出倒角量M和应力F之间的关系的实例的图。 图13为示出突出量Ro和应力F之间的关系的实例的图。 图14A示出在形成集电体45G的集电体45的个数变化的情况下集电体45G的外形和区域Al之间的关系。 图14B示出在形成集电体45G的集电体45的个数变化的情况下集电体45G的外形和区域Al之间的关系。 图14C示出在形成集电体45G的集电体45的个数变化的情况下集电体45G的外形和区域Al之间的关系。 图15A示出在形成集电体45G的集电体45的个数变化的情况下集电体45G的外形和区域Al之间的关系。 图15B示出在形成集电体45G的集电体45的个数变化的情况下集电体45G的外形和区域Al之间的关系。 图15C示出在形成集电体45G的集电体45的个数变化的情况下集电体45G的外形和区域Al之间的关系。 图16为根据第二实施方案的固体氧化物燃料电池1a的燃料电池40a的截面图。 图17为根据第二实施方案的集电体46a的透视图。 图18为集电体46a的放大的透视图。 图19为集电构件66的透视图。 图20为间隔件65的透视图。 【具体实施方式】 接下来将参照【附图说明】应用本专利技术的实施方案本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池，其包括：平板状燃料电池单元主体，所述平板状燃料电池单元主体通过堆叠阴极层、电解质层和阳极层形成，其第一主面为所述阴极层和所述阳极层中之一的表面，和其第二主面为另一层的表面；接触所述第一主面的第一集电体；和接触所述第二主面的第二集电体，所述燃料电池的特征在于：将所述第二集电体设定为所述第二集电体比所述第一集电体更容易压缩变形，和设定为：沿所述燃料电池单元主体的厚度方向观察时，所述第二集电体的对应于所述第二主面的第二区域的边界的至少一部分位于所述第一集电体的对应于所述第一主面的第一区域的边界的内侧，和所述第二区域的边界的余下部分位于所述第一区域的边界的内侧或者位于所述第一区域的边界上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.30 JP 2012-0164551.一种燃料电池，其包括: 平板状燃料电池单元主体，所述平板状燃料电池单元主体通过堆叠阴极层、电解质层和阳极层形成，其第一主面为所述阴极层和所述阳极层中之一的表面，和其第二主面为另一层的表面； 接触所述第一主面的第一集电体；和 接触所述第二主面的第二集电体，所述燃料电池的特征在于: 将所述第二集电体设定为所述第二集电体比所述第一集电体更容易压缩变形，和设定为: 沿所述燃料电池单元主体的厚度方向观察时，所述第二集电体的对应于所述第二主面的第二区域的边界的至少一部分位于所述第一集电体的对应于所述第一主面的第一区域的边界的内侧，和所述第二区域的边界的余下部分位于所述第一区域的边界的内侧或者位于所述第一区域的边界上。2.根据权利要求1所述的燃料电池，其中: 所述第一区域具有包括倒角的角部的第一矩形形状的边界，和 所述第二区域具有包括倒角的角部的第二矩形形状的边界。3.根据权利要求2所述的燃料电池，其中: 沿所述燃料电池单...

【专利技术属性】
技术研发人员：八木宏明，堀田信行，石川秀树，上松秀树，石川浩也，
申请(专利权)人：日本特殊陶业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP