电化学装置、能量系统和固体氧化物型燃料电池制造方法及图纸

本发明专利技术提供兼具耐久性和高性能、同时抑制成本、且可靠性优异的电化学装置等。电化学装置具有至少一个金属部件，且金属部件为含有多于0.10质量%且1.0质量%以下的Ti的Fe‑Cr系合金。

Electrochemical device, energy system and solid oxide fuel cell

The invention provides an electrochemical device and the like with durability, high performance, simultaneously inhibiting cost and excellent reliability. The electrochemical device has at least one metal part, which is an Fe \u2011 Cr alloy containing more than 0.10% by mass and less than 1.0% by mass of Ti.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电化学装置、能量系统和固体氧化物型燃料电池
本专利技术涉及具有金属部件的电化学装置等。
技术介绍
就以往的金属支撑型的固体氧化物型燃料电池(SOFC)而言，在互连器或隔板等的材料使用金属的情况下，使用了与SOFC的电极材料或电解质材料等热膨胀系数接近的如Crofer22APU的Fe-Cr系合金。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特表2008-529244号公报。
技术实现思路
专利技术所要解决的课题然而，如现有技术所示，在使用以往的如Crofer22APU的金属材料的情况下，Cr成分由金属材料挥发，毒害燃料电池的电极材料等的其他构成要素，存在着难以确保装置的耐久性的课题。需说明的是，上述的SOFC、通过电解水而产生氢的固体氧化物型电解单元(以下记为“SOEC”)和利用固体氧化物的氧传感器等，其基本结构是共同的。即，具有金属基板、电极层和电解质层的电化学元件可用于SOFC、SOEC和氧传感器。并且，上述的课题共同存在于上述的电化学元件、SOFC、SOEC和氧传感器中。本专利技术是鉴于上述课题而完成的专利技术，其目的在于提供兼具耐久性和高性能、同时抑制成本、且可靠性优异的电化学装置等。用于解决课题的手段用于达成上述目的电化学装置的特征构成在于以下的方面：具有至少一个金属部件，前述金属部件为含有多于0.10质量%且1.0质量%以下的Ti的Fe-Cr系合金。Ti在钢材中容易与碳反应形成稳定的碳化物。根据上述的特征构成，由于电化学装置具有至少一个金属部件，且金属部件为含有多于0.10质量%且1.0质量%以下的Ti的Fe-Cr系合金，因此可得到提高Fe-Cr系合金的耐氧化性和高温强度的效果，所以在高温下长时间使用时也可以抑制Cr由金属部件的挥发，且可以实现耐久性优异的电化学装置。需说明的是，Ti的含量优选为0.15质量%以上、进一步优选为0.20质量%以上。这是由于：通过添加Ti可以更加增大Fe-Cr系合金的耐氧化性和高温强度的提高效果。另外，Ti的含量优选为0.90质量%以下、进一步优选为0.80质量%以下。原因在于：通过添加Ti可以更加降低Fe-Cr系合金的成本增加。本专利技术所涉及的电化学装置的另外的特征构成在于以下的方面：前述金属部件含有0.10质量%以上且1.0质量%以下的Cu。Cu具有降低接触电阻(电阻)的效果。根据上述的特征构成，由于金属部件含有0.10质量%以上且1.0质量%以下的Cu，因此使作为电化学装置的电阻值抑制为低水平，可以实现高性能的电化学装置。需说明的是，Cu的含量更优选为0.20质量%以上、进一步优选为0.30质量%以上。这是由于：通过在Fe-Cr系合金中添加Cu可以更加增大接触电阻降低效果。另外，Cu的含量更优选为0.90质量%以下、进一步优选为0.70质量%以下。这是由于：通过在Fe-Cr系合金中添加Cu可以更加降低成本增加。本专利技术所涉及的电化学装置的另外的特征构成在于以下的方面：前述金属部件含有18质量%以上且25质量%以下的Cr。根据上述的特征构成，由于可以使例如SOFC的电极层的材料或电解质层的材料中所含的氧化锆系材料或二氧化铈系材料的热膨胀系数与Fe-Cr系合金的热膨胀系数接近，因此即使在高温下使用电化学装置的情况下或实施热循环的情况下，也可以抑制电极层或电解质层破裂或剥离，且可以实现可靠性高的电化学装置。需说明的是，Cr的含量更优选为20质量%以上。这是由于：可以使Fe-Cr系合金的热膨胀系数与氧化锆系材料或二氧化铈系材料的热膨胀系数更加接近。另外，Cr含量的上限值更优选为23质量%以下。这是由于：可以更加降低Fe-Cr系合金的成本增加。本专利技术所涉及的电化学装置的另外的特征构成在于以下的方面：前述金属部件不含稀土类元素。根据上述的特征构成，通过管控昂贵的元素的使用，可以实现Fe-Cr系合金材料的成本降低，其结果，可以实现低成本的电化学装置，是适合的。本专利技术所涉及的电化学装置的另外的特征构成在于以下的方面：前述金属部件为磁性体。根据上述的特征构成，在对金属部件实施加工的情况下或与其他构成部件接合的情况下等，由于可以使用磁铁固定材料，因此以低成本的手法可以实现电化学装置。本专利技术所涉及的电化学装置的另外的特征构成在于以下的方面：前述金属部件的表面的一部分或全部由金属氧化物膜覆盖。根据上述的特征构成，由于通过金属氧化物被膜可以抑制Cr等的成分由金属部件飞散，因此可以抑制电化学装置的性能降低。本专利技术所涉及的电化学装置的另外的特征构成在于以下的方面：前述金属部件为隔板部件。在此，隔板部件是指用于隔开流路的部件，使得在电化学装置中使用的多种的反应气体不会彼此混合。根据上述的特征构成，抑制Cr的挥发量而确保耐久性，同时通过使与电极材料等的热膨胀系数接近而成为可靠性优异，而且通过使电阻控制为很小而成为高性能的电化学装置，并且通过管控成本高的元素的使用而可以实现低成本的电化学装置。本专利技术所涉及的电化学装置的另外的特征构成在于以下的方面：前述金属部件为歧管部件。在此，歧管部件是指将反应气体供给到进行电化学反应的元件(例如电化学元件)的部件。根据上述的特征构成，抑制Cr的挥发量而确保耐久性，同时通过使与电极材料等的热膨胀系数接近而成为可靠性优异，而且通过使电阻控制为很小而成为高性能的电化学装置，并且通过管控成本高的元素的使用而可以实现低成本的电化学装置。本专利技术所涉及的电化学装置的另外的特征构成在于以下的方面：前述金属部件为互连器部件。在此，互连器部件是指供给连接多个进行电化学反应的元件(例如电化学元件)的部件。根据上述的特征构成，抑制Cr的挥发量而确保耐久性，同时通过使与电极材料等的热膨胀系数接近而成为可靠性优异，而且通过使电阻控制为很小而成为高性能的电化学装置，并且通过管控成本高的元素的使用而可以实现低成本的电化学装置。本专利技术所涉及的电化学装置的另外的特征构成在于以下的方面：前述金属部件为集电部件。在此，集电部件是指与进行电化学反应的元件(例如电化学元件)接触而设置、用于从元件取出电力的部件。根据上述的特征构成，抑制Cr的挥发量而确保耐久性，同时通过使与电极材料等的热膨胀系数接近而可靠性优异，而且通过使电阻抑制为很小而成为高性能的电化学装置，并且通过管控成本高的元素的使用而可以实现低成本的电化学装置。本专利技术所涉及的电化学装置的另外的特征构成在于以下的方面：至少具有电化学元件和改质器，且具有对前述电化学元件供给含有还原性成分的燃料气体的燃料供给部。根据上述的特征构成，由于至少具有电化学元件和改质器，且具有对电化学元件供给含有还原性成分的燃料气体的燃料供给部，所以使用城市燃气等的现有的原燃料供给基础设施，可以实现可以得到来自电化学元件或其模块的电力输出的、耐久性/可靠性和性能优异的电化学装置。另外，由于容易构建将从电化学元件或其模块排出的未利用的燃料气体进行再利用的系统，因此可以实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电化学装置，其是具有至少一个金属部件的电化学装置，且前述金属部件为含有多于0.10质量%且1.0质量%以下的Ti的Fe-Cr系合金。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170331 JP 2017-0731631.电化学装置，其是具有至少一个金属部件的电化学装置，且前述金属部件为含有多于0.10质量%且1.0质量%以下的Ti的Fe-Cr系合金。


2.权利要求1所述的电化学装置，其中，前述金属部件为含有0.10质量%以上且1.0质量%以下的Cu。


3.权利要求1或2所述的电化学装置，其中，前述金属部件为含有18质量%以上且25质量%以下的Cr。


4.权利要求1~3中任一项所述的电化学装置，其中，前述金属部件不含稀土类元素。


5.权利要求1~4中任一项所述的电化学装置，其中，前述金属部件为磁性体。


6.权利要求1~5中任一项所述的电化学装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：越后满秋，大西久男，南和彻，津田裕司，
申请(专利权)人：大阪瓦斯株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP