燃料电池的结构体制造技术

内部形成有燃料气体流路（11）的、具有长度方向的平板状的支承基板（10）的上下表面，分别在长度方向、相距规定的间隔设置电气串联连接的多个发电元件部（A）。支承基板（10）的上下表面，在长度方向相距规定的间隔分别形成多个凹部（12）。各凹部（12）为周向封闭的四个侧壁和底壁所划分的长方体状凹陷。即，支承基板（10）中分别形成包围各凹部（12）的框体。在各凹部（12）埋设有对应的发电元件部（A）的燃料极（20），在各燃料极（20）的外侧面所形成的凹部（21b）埋设有对应的连接体（30）这样，提供一种“横条型”的燃料电池的结构体，当支承基板受到外力时支承基板不容易变形、且燃料极和电连接部之间的电子传导性较高。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及燃料电池的结构体。
技术介绍
以往，已知有具有“内部形成有气体流路的不具有电子传导性的多孔质的支承基板”、“相互分离地分别设置在所述支承基板的表面中多处的、由燃料极、固体电解质和空气极层叠的多个发电元件部”和“分别设置在I组或多组的相邻所述发电元件部之间的、电连接相邻的所述发电元件部的一方所述发电元件部的内侧电极和另一方所述发电元件部的外侧电极的具有电子传导性的I个或多个电连接部”的固体氧化物形燃料电池的结构体(例如，参照日本专利特开平8-106916号公报、日本专利特开2008-226789号公报)。这样的构成也称为“横条型”。以下，关注支承基板的形状。日本专利特开平8-106916号公报记载的“横条型”的固体氧化物形燃料电池的结构体中，支承基板呈圆筒状。圆筒状的支承基板的表面(圆筒面)中，用于埋设燃料极的多个“环状沟”在轴向的多处分别形成(参照图3)。从而，支承基板中形成有“环状沟”的部分的外径变小。由此，该结构体为，在对支承基板施加弯曲方向或扭转方向的外力时，容易变形的结构。又，日本专利特开2008-226789号公报记载的“横条型”的固体氧化物形燃料电池的结构体中，支承基板呈具有长度方向的平板状。平板状的支承基板的主面(平面)中，形成有用于埋设燃料极等的“沿长度方向且在长度方向开放的长沟”(参照图3(b))。从而，支承基板中形成“长沟”的部分的厚度减小。另，“长沟”具有在与长度方向垂直的宽度方向的两端部的沿长度方向延伸的侧壁，且在长度方向的两端部不具有沿宽度方向延伸的侧壁。即，“长沟”不具有周向封闭侧壁。从而，支承基板中不形成包围“长沟”的框体。由此，该结构体也可称为，尤其当支承基板被施加扭转方向的外力时容易变形的结构。由此，希望在“横条型”的燃料电池的结构体中，当支承基板受到外力时，抑制支承基板的变形。进一步的，在上述的燃料电池的结构体中，提高燃料电池的发电输出是重要的。作为提高发电输出的一个方法，例如，考虑有提高内侧电极和电连接部之间的电子传导性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种“横条型”的燃料电池的结构体，在支承基板受到外力的时候也不容易变形，且内侧电极和电连接部之间的电子传导性高。本专利技术涉及的燃料电池的结构体包括:内部形成气体流路的不具有电子传导性的平板状的多孔质的支承基板；在所述平板状的支承基板的主面中相互分离的多处分别设置的“至少内侧电极、固体电解质、和外侧电极层叠形成的多个发电元件部”;分别设置在I组或多组的相邻所述发电元件部之间的、使相邻的所述发电元件部的一方所述发电元件部的内侧电极和另一方所述发电元件部的外侧电极电连接的具有电子传导性的I个或多个电连接部。即，该结构体为“横条型”的燃料电池的结构体。本专利技术涉及的燃料电池的结构体的特征为，所述各电连接部由:由致密材料构成的第I部分；和与所述第I部分连接的且由多孔质材料构成的第2部分所构成。所述平板状的支承基板的主面的所述多处分别形成有第I凹部，其具有由所述支承基部的材料构成的底壁和围绕整周的由所述支承基板的材料构成的周向封闭的侧壁，所述各第I凹部中分别埋设有各对应的所述发电元件部的内侧电极(的整体)，形成于所述被埋设的各内侧电极的外侧面的第2凹部中，分别埋设有对应的所述电连接部的所述第I部分(的整体或一部分)。所述各第2凹部具有:由所述内侧电极的材料构成的底壁，和包括所述内侧电极材料构成的部分的周向封闭的侧壁。这样，本专利技术涉及的“横条型”的燃料电池的结构体中，用于埋设内侧电极的各第I凹部具有周向封闭的侧壁。换言之，支承基板中分别形成有包围各第I凹部的框体。从而，该结构体可成为，在支承基板受到外力时，不容易变形的结构。进一步的，电连接部的第I部分埋设于形成在内侧电极的外侧面的第2凹部中。从而，相比采用在埋设于第I凹部的内部电极的外侧平面上层叠有(接触)电连接部的第I部分的构成的情况，内部电极和电连接部之间的界面面积变大。从而，可提高内部电极和电连接部之间的电子传导性。结果，可提高燃料电池的发电输出。此时，埋设有对应的所述电连接部的第I部分的所述各第2凹部，具有:所述内侧电极材料构成的底壁、围绕整周的由所述内侧电极材料构成的周向封闭的侧壁。这样，内部电极和电连接部的界面面积可进一步增大。从而，内部电极和电连接部之间的电子传导性可进一步提闻。此处，所述第I凹部的平面形状(从与支承基板的主面垂直的方向看出的形状)为，例如，长方形、正方形、圆形、椭圆形、长圆形。又，所述支承基板具有长度方向，且，所述多个第I凹部最好沿长度方向隔开规定的间隔配置。又，所述内侧电极和所述外侧电极也可分别是空气极和燃料极，也可是燃料极和空气极。又，所述第I凹部中所述底壁的平面部和所述侧壁的平面部所成的角度可以是90°，例如也可是90 135°。或者，所述第I凹部中所述底壁的平面部和所述侧壁的平面部的相交部分为圆弧状时，圆弧的半径相对于所述第I凹部的深度的比例为，例如，0.01 I。又，从与所述支承基板的主面垂直方向看出时，所述第I凹部的周围存在角部时，所述角部为半径为0.05 1.0mm的圆弧状。上述本专利技术涉及的燃料电池的结构体最好为如下构成:所述平板状的支承基板的相互平行的两侧主面分别形成有所述多个第I凹部，所述支承基板的两侧主面的所述各第I凹部中，分别埋设有对应的所述发电元件部的内侧电极，形成于被埋设的各内侧电极的外侧面的所述第2凹部中，分别埋设有对应的所述电连接部的所述第I部分，所述支承基板的两侧主面分别设有所述多个发电元件部。这样，相比仅在所述支承基板的单侧的主面设置所述多个发电元件部的情况，结构体中发电元件部的个数可增多，燃料电池的发电输出也得到提闻。又，在上述本专利技术涉及的燃料电池的结构体中，所述内侧电极的所述第2凹部以外的外侧面、所述致密材料构成的所述电连接部的第I部分的外侧面和所述支承基板的所述主面最好构成为同一平面。这样，用于对相邻的发电元件部之间进行气体密封的“不具有电子传导性的致密层”被设置为覆盖内侧电极的外侧面、所述电连接部的第I部分的外侧面上的一部分和支承基板的主面时，该致密层可平坦化。从而，相比该致密层形成有阶差的情况，可抑制支承基板受到外力时等由于应力集中导致的该致密层处产生裂纹，抑制该致密层的气体密封功能的下降。又，上述“不具有电子传导性的致密层”为，覆盖相邻发电元件部间内侧电极的外侧面、所述电连接部的第I部分的外侧面上的一部分和支承基板的主面的，从发电元件部内的致密固体电解质层延伸的层。附图说明 图1是显示本专利技术涉及的燃料电池的结构体的立体图。 图2是对应于图1所示的燃料电池的结构体的2-2线的截面图。 图3是显示埋设于图1所示的支承基板的凹部的燃料极和连接体的状态的俯视图。 图4是用于说明图1所示的燃料电池的结构体的工作状态的图。 图5是用于说明图1所示的燃料电池的结构体的工作状态中电流的流动的图。 图6是显示图1所示的支承基板的立体图。 图7是图1所示的燃料电池的结构体的制造过程中第I阶段中对应于图2的截面图。图8是图1所示的燃料电池的结构体的制造过程中第2阶段中对应于图2的截面图。图9是图1所示的燃料电池的结构体的制造过程中第3阶段中对应于图2的截面图。图10是图1所示的燃料电池的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.15 JP 2010-160505;2011.04.14 JP 2011-090361.一种燃料电池的结构体，其特征在于，包括: 内部形成有气体流路的平板状的多孔质的支承基板； 多个发电元件部，其分别设置在所述平板状的支承基板的主面中相互分离的多处，每个所述发电元件部至少由内侧电极、固体电解质和外侧电极层叠构成；和 I个或多个电连接部，其分别设置在I组或多组相邻的所述发电元件部之间，使相邻的所述发电元件部的一方所述发电元件部的内侧电极和另一方所述发电元件部的外侧电极电连接， 所述各电连接部由:由致密材料构成的第I部分、和与所述第I部分连接且由多孔质材料构成的第2部分构成， 所述平板状的支承基板的主面的所述多处分别形成有第I凹部，该第I凹部具有:由所述支承基板的材料构成的底壁，和遍及整周的、由所述支承基板的材料构成的周向封闭的侧壁， 所述各第I凹部中分别埋设有对应的所述发电元件部的内侧电极， 所述被埋设的各内侧电极的外侧面分别形成有第2凹部，该第2凹部具有:由所述内侧电极的材料构成的底壁、和包括所述内侧电极材料构成部分的周向封闭的侧壁，...

【专利技术属性】
技术研发人员：大森诚，吉冈邦彦，龙崇，铃木宪次，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：
国别省市：