(57)【要約】【課題】モバイル型電子機器用電源、電動自転車用電源等への応用に適した小型の円筒構造固体酸化物燃料電池集合体を提供する。【解決手段】個体酸化物から成る多孔質空気極管と、多孔質空気極管の外面に形成された電解質層と、電解質層の外面に形成された多孔質燃料極と、多孔質空気極管の外面に取り付けられたインタコネクタとを備える円筒構造固体酸化物燃料電池の集合体であって、円筒構造固体酸化物燃料電池が直列に且つ所定ピッチで折り返されつつ複数接続されて形成された、蛇行しつつ積層された単一の電池列から成る。【選択図】  図１
2004296364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
個体酸化物から成る多孔質空気極管と、多孔質空気極管の外面に形成された電解質層と、電解質層の外面に形成された多孔質燃料極と、多孔質空気極管の外面に取り付けられたインタコネクタとを備える円筒構造固体酸化物燃料電池の集合体であって、円筒構造固体酸化物燃料電池が直列に且つ所定ピッチで折り返されつつ複数接続されて形成された、蛇行しつつ積層された単一の電池列から成ることを特徴とする円筒構造固体酸化物燃料電池集合体。
【請求項２】
電池列を形成するする複数の電池が多孔質空気極管の延在方向に見て直交格子状に配設され、電池列の延在方向に互いに隣接する二つの円筒構造固体酸化物燃料電池の一方のインタコネクタが導電材を介して他方の多孔質燃料極に接続され、電池列の折り返し部において、電池列の延在方向に互いに隣接する二つの円筒構造固体酸化物燃料電池を接続する導電材の、インタコネクタに当接する部位の厚みが多孔質燃料極に当接する部位の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の円筒構造固体酸化物燃料電池集合体
【請求項３】
電池列の互いに隣接する層間に絶縁材が介挿されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の円筒構造固体酸化物燃料電池集合体
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、個体酸化物から成る多孔質空気極管と、多孔質空気極管の外面に形成された電解質層と、電解質層の外面に形成された多孔質燃料極と、多孔質空気極管の外面に取り付けられたインタコネクタとを備える円筒構造固体酸化物燃料電池の集合体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
個体酸化物から成る多孔質空気極管と、多孔質空気極管の外面に形成された電解質層と、電解質層の外面に形成された多孔質燃料極と、多孔質空気極管の外面に取り付けられたインタコネクタとを備える円筒構造固体酸化物燃料電池の集合体であって、直列に接続された複数の円筒構造固体酸化物燃料電池により構成される電池列が複数並列に接続されて電池集合体が形成されるとともに、前記電池集合体が所定ピッチで折り返されて形成された円筒構造固体酸化物燃料電池集合体が特許文献１に開示されている。
特許文献１の円筒構造固体酸化物燃料電池集合体は、高電圧大電流の発電を可能とするものである。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−０５６８８１号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
セル構成材料にセラミックスや金属を用い、高温で作動する円筒構造固体酸化物燃料電池には、水素のみならず一酸化炭素をも燃料として利用できる、高温で作動するので白金触媒のような高価な貴金属触媒を使用しなくても電極反応が速やかに進行する等の利点があり、小型化によりモバイル型電子機器用電源、電動自転車用電源等への広い応用が可能になるものと期待されている。
特許文献１の円筒構造固体酸化物燃料電池集合体は、複数の電池列から成る電池集合体を折り返しているので小型化になじまず、モバイル型電子機器用電源、電動自転車用電源等への応用に適さないという問題がある。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、モバイル型電子機器用電源、電動自転車用電源等への応用に適した小型の円筒構造固体酸化物燃料電池集合体を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明においては、個体酸化物から成る多孔質空気極管と、多孔質空気極管の外面に形成された電解質層と、電解質層の外面に形成された多孔質燃料極と、多孔質空気極管の外面に取り付けられたインタコネクタとを備える円筒構造固体酸化物燃料電池の集合体であって、円筒構造固体酸化物燃料電池が直列に且つ所定ピッチで折り返されつつ複数接続されて形成された、蛇行しつつ積層された単一の電池列から成ることを特徴とする円筒構造固体酸化物燃料電池集合体を提供する。
本発明においては、円筒構造固体酸化物燃料電池を、直列に且つ所定ピッチで折り返しつつ複数接続し、蛇行しつつ積層された単一の電池列を形成するので、当該単一の電池列から成る円筒構造固体酸化物燃料電池集合体は小型である。
本発明に係る円筒構造固体酸化物燃料電池集合体は、高電圧低電流の発電が可能なので、モバイル型電子機器用電源、電動自転車用電源等への応用に適している。
【０００６】
本発明の好ましい態様においては、電池列を形成する複数の電池が多孔質空気極管の延在方向に見て直交格子状に配設され、電池列の延在方向に互いに隣接する二つの円筒構造固体酸化物燃料電池の一方のインタコネクタが導電材を介して他方の多孔質燃料極に接続され、電池列の折り返し部において、電池列の延在方向に互いに隣接する二つの円筒構造固体酸化物燃料電池を接続する導電材の、インタコネクタに当接する部位の厚みが多孔質燃料極に当接する部位の厚みよりも小さい。
インタコネクタは多孔質燃料極の外周面よりも径方向外方へ突出しているので、電池列を形成する複数の電池を多孔質空気極管の延在方向に見て直交格子状に配設する場合には、電池列の折り返し部においては、電池列の延在方向に互いに隣接する二つの円筒構造固体酸化物燃料電池の一方のインタコネクタは、他方の多孔質燃料極の外周面よりも、電池列の外方へ突出することになる。この場合、前記二つの円筒構造固体酸化物燃料電池を接続する導電材の、インタコネクタに当接する部位の厚みを、多孔質燃料極に当接する部位の厚みよりも小さくし、多孔質空気極管の延在方向に見て、前記導電材を電池列の外周と平行に延在させるのが好ましい。孔質空気極管の延在方向に見て、前記導電材を含む電池列の周形状が正方形或いは長方形となるので、発電システム組立時に周辺機器との組み付けが容易になる。
【０００７】
本発明の好ましい態様においては、電池列の互いに隣接する層間に絶縁材が介挿されている。
電池列の互いに隣接する層間に絶縁材を介挿することにより、発電中の円筒構造固体酸化物燃料電池の伸縮に起因する、電池列の互いに隣接する層の相互干渉が防止され、当該相互干渉による短絡の発生が防止される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例に係る円筒構造固体酸化物燃料電池集合体を説明する。
図１に示すように、円筒構造固体酸化物燃料電池１は、何れも個体酸化物から成る、多孔質空気極管１ａと、多孔質空気極管１の外面に形成された電解質層１ｂと、電解質層１ｂの外面に形成された多孔質燃料極１ｃと、多孔質空気極管１ａの外面に取り付けられたインタコネクタ１ｄとを備えている。
多孔質空気極管１ａ内を空気が流れ、多孔質燃料極１ｃの外側をＨ２、ＣＯ等の燃料が流れる。高温条件下で燃料と空気中の酸素とが電気化学反応し、多孔質空気極管１ａひいてはインタコネクタ１ｄを正極とし、多孔質燃料極１ｃを負極とする起電力が発生する。
【０００９】
円筒構造固体酸化物燃料電池１が、導電材２を介して直列に且つ所定ピッチで折り返されつつ複数接続され、蛇行しつつ積層された単一の電池列３を形成している。
【００１０】
電池列３を構成する複数の円筒構造固体酸化物燃料電池１は、多孔質空気極管１ａの延在方向に見て直交格子状に配設されている。電池列３の延在方向に互いに隣接する二つの円筒構造固体酸化物燃料電池１の一方のインタコネクタ１ｄが導電材２を介して他方の多孔質燃料極１ｃに接続されている。電池列３の折り返し部において、電池列３の延在方向に互いに隣接する二つの円筒構造固体酸化物燃料電池１を接続する導電材２の、インタコネクタ１ｄに当接する部位の厚みｔは多孔質燃料極１ｃに当接する部位の厚みｔ′よりも小さな値に設定されている。
【００１１】
電池列３の互いに隣接する層間に絶縁板４材が介挿されている。
電池列３の折り返し部に対峙して配設された一対の絶縁板５が、電池列３を挟持している。電池列３と絶縁板５とに、絶縁テープ６が巻き付けられている。
電池列３、絶縁板４、５、絶縁テープ６により、円筒構造固体酸化物燃料電池集合体７が形成されている。
【００１２】
円筒構造固体酸化物燃料電池１を、直列に且つ所定ピッチで折り返しつつ複数接続し、蛇行しつつ積層された単一の電池列３を形成するので、当該単一の電池列３から成る円筒構造固体酸化物燃料電池集合体４は小型である。円筒構造固体酸化物燃料電池集合体４は直列に接続された複数の円筒構造固体酸化物燃料電池１から成るので、高電圧低電流の発電が可能であり、モバイル型電子機器用電源、電動自転車用電源等への応用に適している。
【００１３】
インタコネクタ１ｄは多孔質燃料極１ｃの外周面よりも径方向外方へ突出しているので、電池列３を形成する複数の円筒構造固体酸化物燃料電池１を、多孔質空気極管１ａの延在方向に見て直交格子状に配設する場合には、電池列３の折り返し部においては、電池列３の延在方向に互いに隣接する二つの円筒構造固体酸化物燃料電池１の一方のインタコネクタ１ｄは、他方の多孔質燃料極１ｃの外周面よりも、電池列３の外方へ突出することになる。この場合、前記二つの円筒構造固体酸化物燃料電池１を接続する導電材２の、インタコネクタ１ｄに当接する部位の厚みｔを、多孔質燃料極１ｃに当接する部位の厚みｔ′よりも小さくし、多孔質空気極管１ｃの延在方向に見て、前記導電材２を電池列３の外周と平行に延在させるのが好ましい。孔質空気極管１ｃの延在方向に見て、前記導電材２を含む電池列３の外周形状が正方形或いは長方形となるので、発電システム組立時に、円筒構造固体酸化物燃料電池集合体４と周辺機器との組み付けが容易になる。
【００１４】
電池列３の互いに隣接する層間に絶縁板４を介挿することにより、発電中の円筒構造固体酸化物燃料電池１の伸縮に起因する、電池列３の互いに隣接する層の相互干渉が防止され、当該相互干渉による短絡の発生が防止される。
【００１５】
【発明の効果】
上記説明から分かるように、本発明においては、円筒構造固体酸化物燃料電池を、直列に且つ所定ピッチで折り返しつつ複数接続し、蛇行しつつ積層された単一の電池列を形成するので、当該単一の電池列から成る円筒構造固体酸化物燃料電池集合体は小型である。本発明に係る円筒構造固体酸化物燃料電池集合体は、高電圧低電流の発電が可能なので、モバイル型電子機器用電源、電動自転車用電源等への応用に適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る円筒構造固体酸化物燃料電池集合体の断面図である。
【符号の説明】
１  円筒構造固体酸化物燃料電池
１ａ  多孔質空気極管
１ｂ  電解質層
１ｃ  多孔質燃料極
１ｄ  インタコネクタ
２  導電材
３  電池列
４、５  絶縁板
６  絶縁テープ
７  円筒構造固体酸化物燃料電池集合体
【図１】
2004296364.tif 000003