(57)【要約】【課題】優れた気密性と接合性など、密封部材として必要な条件を満たす固体酸化物燃料電池用の密封部材及びそれを採用した固体酸化物燃料電池を提供する。【解決手段】本発明による固体酸化物燃料電池用の密封部材１００は、ガラスシート１００ａと、ガラスシート１００ａの両面に形成されたマイカ（ｍｉｃａ）層１００ｂと、を含む構成であり、密封部材１００をガラスシート１００ａ及びマイカ（ｍｉｃａ）層１００ｂで形成することにより、優れた気密性と接合性、適切な流動特性、高い電気比抵抗を実現することができるという長所がある。【選択図】図１
2012146649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスシートと、
前記ガラスシートの両面に形成されたマイカ（ｍｉｃａ）層と、
を含むことを特徴とする固体酸化物燃料電池用の密封部材。
【請求項２】
前記ガラスシートにはＺｎＯが含有されることを特徴とする請求項１に記載の固体酸化物燃料電池用の密封部材。
【請求項３】
前記ガラスシートはテープキャスティング工程により形成されることを特徴とする請求項１に記載の固体酸化物燃料電池用の密封部材。
【請求項４】
燃料極、電解質及び空気極が平板状に積層形成され、二つ以上が備えられて所定間隔で平行に互いに対向する平板状単位電池と、
多数の前記平板状単位電池の間にそれぞれ配置され、前記平板状単位電池に気体が供給される気体通路が形成されたセパレータと、
ガラスシート及び前記ガラスシートの両面に形成されたマイカ（ｍｉｃａ）層で構成され、前記平板状単位電池の縁と前記セパレータの縁との間に備えられて、前記平板状単位電池と前記セパレータを密封させる密封部材と、
を含むことを特徴とする、密封部材を採用した固体酸化物燃料電池。
【請求項５】
前記ガラスシートにはＺｎＯが含有されることを特徴とする請求項４に記載の密封部材を採用した固体酸化物燃料電池。
【請求項６】
前記ガラスシートはテープキャスティング工程により形成されることを特徴とする請求項４に記載の密封部材を採用した固体酸化物燃料電池。
【請求項７】
燃料極、電解質及び空気極が管状に積層形成された管状単位電池と、
前記管状単位電池の一端に結合され、前記管状単位電池の内部に気体を供給するマニホールドと、
ガラスシート及び前記ガラスシートの両面に形成されたマイカ（ｍｉｃａ）層で構成され、前記管状単位電池の一端と前記マニホールドとの間に備えられて、前記管状単位電池と前記マニホールドを密封させる密封部材と、
を含むことを特徴とする、密封部材を採用した固体酸化物燃料電池。
【請求項８】
前記ガラスシートにはＺｎＯが含有されることを特徴とする請求項７に記載の密封部材を採用した固体酸化物燃料電池。
【請求項９】
前記ガラスシートはテープキャスティング工程により形成されることを特徴とする請求項７に記載の密封部材を採用した固体酸化物燃料電池。
【請求項１０】
前記管状単位電池は、円筒状または偏平管状であることを特徴とする請求項７に記載の密封部材を採用した固体酸化物燃料電池。
【請求項１１】
前記管状単位電池は、管状に形成され、前記燃料極、前記電解質及び前記空気極を内部で支持する金属支持体を含むことを特徴とする請求項７に記載の密封部材を採用した固体酸化物燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体酸化物燃料電池用の密封部材及びそれを採用した固体酸化物燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池とは、燃料（水素、ＬＮＧ、ＬＰＧなど）と酸素（空気）の化学エネルギーを電気化学的反応によって電気及び熱に直接変換させる装置である。既存の発電技術が燃料燃焼、蒸気発生、タービン駆動、発電機駆動などの過程を経ることとは異なって、燃料電池は、燃料燃焼やタービン駆動の過程がないため、効率が高いだけでなく、環境問題を誘発しない新しい概念の発電技術である。このような燃料電池は、ＳＯＸとＮＯＸなどの大気汚染物質を殆ど排出せず、二酸化炭素の発生も少ないため無公害発電が可能であり、低騷音、無振動などの長所を有する。
【０００３】
燃料電池は、リン酸型燃料電池（ＰＡＦＣ）、アルカリ型燃料電池（ＡＦＣ）、高分子電解質型燃料電池（ＰＥＭＦＣ）、直接メタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）、固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）など、多様な種類があるが、このうち固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）は、活性化分極に基づいた過電圧が低く、非可逆的損失が少ないため発電効率が高い。また、電極での反応速度が速いため電極触媒として高い貴金属を必要としない。従って、固体酸化物燃料電池は、今後の水素経済社会への進入のために必須の発電技術である。
【０００４】
図１０は、固体酸化物燃料電池の発電原理を図示した概念図である。
【０００５】
図１０を参照して、固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ；ｓｏｌｉｄ  ｏｘｉｄｅ  ｆｕｅｌ  ｃｅｌｌ）の基本的な発電原理を説明すると、燃料が水素（Ｈ２）または一酸化炭素（ＣＯ）である場合、燃料極１と空気極２では下記のような電極反応が行われる。
【０００６】
燃料極：ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→Ｈ２＋ＣＯ２
２Ｈ２＋２Ｏ２−→４ｅ−＋２Ｈ２Ｏ
空気極：Ｏ２＋４ｅ−→２Ｏ２−
全反応：Ｈ２＋ＣＯ＋Ｏ２→ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ
【０００７】
即ち、燃料極１で生成された電子（ｅ−）は、外部回路４を介して空気極２に伝達され、同時に空気極２で発生した酸素イオン（Ｏ２−）は、電解質３を介して燃料極１に伝達される。また、燃料極１では、水素（Ｈ２）が酸素イオン（Ｏ２−）と結合されて電子（ｅ−）及び水（Ｈ２Ｏ）が生成される。結局、固体酸化物燃料電池の全反応は、水素（Ｈ２）または一酸化炭素（ＣＯ）が燃料極１に供給され、酸素が空気極２に供給されると、最終的に二酸化炭素（ＣＯ２）と水（Ｈ２Ｏ）が生成される。
【０００８】
上述のように、固体酸化物燃料電池は、電気エネルギーを生成するために空気または水素などの供給を受けなければならない。しかし、供給された空気または水素が漏れたり、固体酸化物燃料電池の内部で空気と水素が互いに混合されると、発電効率が急激に低下し、水素の酸化反応による急激な発電または爆発によって固体酸化物燃料電池が損傷される可能性がある。従って、固体酸化物燃料電池は、空気または水素が漏れたり、空気と水素が互いに混合されることを防止するために、密封部材を利用する。
【０００９】
ここで、密封部材は、具体的に次のような条件を満たさなければならない。
【００１０】
第一、密封部材は、作動温度で空気や水素などの気体が漏れることを防止するために、優れた気密性と接合性を有しなければならない。
【００１１】
第二、密封部材は、接合工程や作動中に固体酸化物燃料電池の構成要素間の熱応力によって生じるクラック及び破壊を防止し、急な作動停止による熱衝撃を最小化するために、固体酸化物燃料電池の構成要素と近似した熱膨張係数を有しなければならない。
【００１２】
第三、密封部材は、作動温度で構造的に安定し、流下することを防止するために、適切な流動特性を有しなければならない。即ち、粘度が低すぎる場合（１０９ｄＰａ・ｓ以下）は、構造が不安定であるため変形が発生し、粘度が高すぎる場合（１０１５ｄＰａ・ｓ以上）は、気密性と接合性が低下する可能性があるため、密封部材は、１０９ｄＰａ・ｓ〜１０１５ｄＰａ・ｓの粘度を有することが好ましい。
【００１３】
第四、密封部材は、高温の酸化／還元雰囲気で高い電気絶縁性を有しなければならない。もし、密封部材に電流が流れると、短絡（ｓｈｏｒｔ）が発生する可能性がある。従って、密封部材は、２ＫΩ・ｃｍ以上の高い電気比抵抗を有することが好ましい。
【００１４】
第五、密封部材は、高温の酸化／還元雰囲気で分解または蒸発されず、化学的に安定していなければならないだけでなく、経済的に安価で、製造及び接合工程が簡単でなければならない。
【００１５】
このように、密封部材は、固体酸化物燃料電池を安定して駆動させるために、多様な条件を満たさなければならない。しかし、前記条件を全て満たす密封部材は、未だに存在しないため、固体酸化物燃料電池の実用化が困難であるという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、上記のような問題点を解決するために導き出されたものであって、本発明の目的は、優れた気密性と接合性など、密封部材として必要な条件を満たす固体酸化物燃料電池用の密封部材及びそれを採用した固体酸化物燃料電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の好ましい実施例による固体酸化物燃料電池用の密封部材は、ガラスシートと、前記ガラスシートの両面に形成されたマイカ（ｍｉｃａ）層と、を含んで構成される。
【００１８】
ここで、前記ガラスシートにはＺｎＯが含有されることを特徴とする。
【００１９】
また、前記ガラスシートはテープキャスティング工程により形成されることを特徴とする。
【００２０】
本発明の好ましい実施例による密封部材を採用した平板状固体酸化物燃料電池は、燃料極、電解質及び空気極が平板状に積層形成され、二つ以上が備えられて所定間隔で平行に互いに対向する平板状単位電池と、多数の前記平板状単位電池の間にそれぞれ配置され、前記平板状単位電池に気体が供給される気体通路が形成されたセパレータと、ガラスシート及び前記ガラスシートの両面に形成されたマイカ（ｍｉｃａ）層で構成され、前記平板状単位電池の縁と前記セパレータの縁との間に備えられて、前記平板状単位電池と前記セパレータを密封させる密封部材と、を含んで構成される。
【００２１】
ここで、前記ガラスシートにはＺｎＯが含有されることを特徴とする。
【００２２】
また、前記ガラスシートはテープキャスティング工程により形成されることを特徴とする。
【００２３】
本発明の好ましい実施例による密封部材を採用した管状固体酸化物燃料電池は、燃料極、電解質及び空気極が管状に積層形成された管状単位電池と、前記管状単位電池の一端に結合され、前記管状単位電池の内部に気体を供給するマニホールドと、ガラスシート及び前記ガラスシートの両面に形成されたマイカ（ｍｉｃａ）層で構成され、前記管状単位電池の一端と前記マニホールドとの間に備えられて、前記管状単位電池と前記マニホールドを密封させる密封部材と、を含んで構成される。
【００２４】
ここで、前記ガラスシートにはＺｎＯが含有されることを特徴とする。
【００２５】
また、前記ガラスシートはテープキャスティング工程により形成されることを特徴とする。
【００２６】
また、前記管状単位電池は、円筒状または偏平管状であることを特徴とする。
【００２７】
また、前記管状単位電池は、管状に形成され、前記燃料極、前記電解質及び前記空気極を内部で支持する金属支持体を含むことを特徴とする。
【００２８】
本発明の特徴及び利点は、添付図面に基づいた以下の詳細な説明によってさらに明らかになるであろう。
【００２９】
本発明の詳細な説明に先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に用いられた用語や単語は、通常的かつ辞書的な意味に解釈されてはならず、発明者が自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に従って本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されるべきである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によると、密封部材をガラスシート及びマイカ（ｍｉｃａ）層で形成することにより、優れた気密性と接合性、適切な流動特性、高い電気比抵抗を実現することができるという長所がある。
【００３１】
また、本発明によると、密封部材をガラスシート及びマイカ層で形成することにより、経済的に安価で、接合工程を簡素化することができるという効果がある。
【００３２】
更に、本発明によると、密封部材の熱膨張係数と固体酸化物燃料電池の構成要素の熱膨張係数を近似するように調節することにより、熱応力によるクラック及び破壊を防止し、急な作動停止による熱衝撃を最小化することができるという長所がある。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の好ましい実施例による固体酸化物燃料電池用の密封部材の断面図である。
【図２】本発明の好ましい実施例による密封部材を採用した平板状固体酸化物燃料電池の分解斜視図である。
【図３】本発明の好ましい実施例による密封部材を採用した平板状固体酸化物燃料電池の主要部分を拡大した断面図である。
【図４】本発明の好ましい実施例による密封部材を採用した管状固体酸化物燃料電池の平面図である。
【図５】本発明の好ましい実施例による密封部材を採用した管状固体酸化物燃料電池の主要部分を拡大した縦断面図である。
【図６】本発明の好ましい実施例による密封部材を採用した管状固体酸化物燃料電池の主要部分を拡大した縦断面図である。
【図７】本発明の好ましい実施例による密封部材を採用した管状固体酸化物燃料電池の主要部分を拡大した横断面図である。
【図８】本発明の好ましい実施例による密封部材を採用した管状固体酸化物燃料電池の主要部分を拡大した横断面図である。
【図９】本発明の好ましい実施例による密封部材を採用した管状固体酸化物燃料電池の主要部分を拡大した横断面図である。
【図１０】固体酸化物燃料電池の発電原理を図示した概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は、添付図面に係る以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、本発明を説明するにあたり、係わる公知技術についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にする可能性があると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。
【００３５】
以下、添付の図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
【００３６】
（固体酸化物燃料電池用の密封部材）
図１は、本発明の好ましい実施例による固体酸化物燃料電池用の密封部材の断面図である。
【００３７】
図１に図示されたように、本実施例による固体酸化物燃料電池用の密封部材１００は、ガラスシート１００ａ及びガラスシート１００ａの両面に形成されたマイカ（ｍｉｃａ）層１００ｂを含む構成である。
【００３８】
前記ガラスシート１００ａは、密封部材１００の支持体の機能を遂行するものであり、ＢａＯ−ＳｉＯ２−ＺｎＯ系ガラスで形成することが好ましい。ここで、ガラス形成材であるＳｉＯ２は、熱膨張係数が小さいため、相対的に熱膨張係数が大きいＢａＯを含ませることにより、ガラスシート１００ａの熱膨張係数を適切に実現することができる。また、ＺｎＯは、表面張力を大きくし、ガラスの化学的耐久性を向上させる特性を有する。特に、ＺｎＯを含むガラスシート１００ａは、結晶化されながら様々な種類の結晶相を生成させる。従って、ＢａＯとＺｎＯを含むガラス粉末を１０００℃〜１１００℃で熱処理すると、ＢａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８、ＺｎＢａ２Ｓｉ２Ｏ７、Ｚｎ２ＳｉＯ４などの様々な結晶相からなる結晶化ガラスに転換させることができる。一方、ＢａＯとＺｎＯを含むガラスシート１００ａの熱膨張係数は、固体酸化物燃料電池の構成要素の熱膨張係数と近似する１０×１０−６／℃〜１１×１０−６／℃の値を有する。従って、ガラスシート１００ａを含む密封部材１００は、固体酸化物燃料電池の構成要素間の熱応力によるクラック及び破壊を防止することができ、作動が急に停止する場合にも熱衝撃を最小化することができる。また、ガラスシート１００ａは、２ＫΩ・ｃｍ以上の高い電気比抵抗を有するため、固体酸化物燃料電池の内部で短絡（ｓｈｏｒｔ）が発生することを防止することができる。一方、ガラスシート１００ａは、テープキャスティング工程により形成されることが好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００３９】
前記マイカ層１００ｂは、ガラスシート１００ａの両面に形成されて固体酸化物燃料電池の構成要素と接触するものであり、マスコバイト（ｍｕｓｃｏｖｉｔｅ）と呼ばれるＫａ１２（ＡｌＳｉ３Ｏ１０）（Ｆ−ＯＨ）２とフロゴパイト（ｐｈｌｏｇｏｐｉｔｅ）と呼ばれるＫＭｇ３（ＡｌＳｉ３Ｏ１０）（ＯＨ）２などで構成されることができる。ここで、マイカ層１００ｂは、マイカペースト（ｍｉｃａ  ｐａｓｔｅ）をガラスシート１００ａにコーティングすることにより形成することができる。もし、マイカ層１００ｂを用いずにガラスシート１００ａ単独で密封部材１００を構成する場合、ガラスシート１００ａが固体酸化物燃料電池の構成要素と溶融、付着して、急冷または繰り返される加熱／冷却サイクルにより発生する熱応力によって損傷が発生する可能性がある。さらに、固体酸化物燃料電池の作動中、７００℃以上の高温に長期間露出される場合、ガラスシート１００ａの構造が弱くなって気密性が低下するという問題が発生する可能性がある。しかし、本実施例による密封部材１００は、ガラスシート１００ａの両面にマイカ層１００ｂを形成することにより、熱応力を緩和してガラスシート１００ａが損傷されることを防止することができ、高温に長期間露出されても気密性が低下することを防止することができる。さらに、マイカ層１００ｂにより、密封部材１００を固体酸化物燃料電池から着脱することが容易になり、性能低下の問題をいつでも把握することができる。
【００４０】
（密封部材を採用した平板状固体酸化物燃料電池）
図２は、本発明の好ましい実施例による密封部材を採用した平板状固体酸化物燃料電池の分解斜視図であり、図３は、本発明の好ましい実施例による密封部材を採用した平板状固体酸化物燃料電池の主要部分を拡大した断面図である。
【００４１】
図２及び図３に図示されたように、本実施例による平板状固体酸化物燃料電池は、燃料極１１１、電解質１１３及び空気極１１５が平板状に積層形成され、二つ以上が備えられて、所定間隔で平行に互いに対向する平板状単位電池１１０と、多数の平板状単位電池１１０の間にそれぞれ配置され、平板状単位電池１１０に気体が供給される気体通路１２５が形成されたセパレータ１２０と、ガラスシート１００ａ及びガラスシート１００ａの両面に形成されたマイカ層１００ｂで構成され、平板状単位電池１１０の縁とセパレータ１２０の縁との間に備えられて平板状単位電池１１０とセパレータ１２０を密封させる密封部材１００と、を含む構成である。
【００４２】
前記平板状単位電池１１０は、電気エネルギーを生成する機能を遂行するものであり、燃料極１１１、電解質１１３、空気極１１５が平板状に積層形成される。また、平板状単位電池１１０は、二つ以上が備えられ、所定間隔で燃料極１１１と空気極１１５が対向するように平行に配置されて、二つの平板状単位電池１１０の間にはセパレータ１２０が配置される。
【００４３】
ここで、燃料極１１１は、セパレータ１２０の気体通路１２５から燃料の伝達を受けて電極反応により陰極の機能を遂行するものである。この際、燃料極１１１は、酸化ニッケル（ＮｉＯ）とイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）を利用して形成するが、酸化ニッケルが水素により金属ニッケルに還元されて電子伝導性を発揮し、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）は酸化物としてイオン伝導性を発揮する。
【００４４】
また、電解質１１３は、空気極１１５で発生した酸素イオンを燃料極１１１に伝達する機能を遂行するものである。ここで、電解質１１３は、イットリア安定化ジルコニアまたはＳｃＳＺ（Ｓｃａｎｄｉｕｍ  Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ  Ｚｉｒｃｏｎｉａ）、ＧＤＣ、ＬＤＣなどを焼結して形成することができる。この際、イットリア安定化ジルコニアは、４価ジルコニウムイオンの一部が３価のイトリウムイオンに代わっているため、イトリウムイオン二つ当り１個の酸素イオン空孔が内部に発生し、高温で前記空孔を介して酸素イオンが移動するようになる。また、電解質１１３に気孔が生じると、燃料と酸素（空気）が直接反応するクロスオーバー（ｃｒｏｓｓ  ｏｖｅｒ）現象が発生して効率が低下するため、傷が生じないように気を付けなければならない。
【００４５】
また、空気極１１５は、セパレータ１２０の気体通路１２５から酸素または空気の伝達を受けて電極反応により陽極機能を遂行するものである。ここで、空気極１１５は、電子伝導性の高いランタンストロンチウムマンガナイト（（Ｌａ０．８４  Ｓｒ０．１６）ＭｎＯ３）などを焼結して形成することができる。一方、空気極１１５では、酸素がランタンストロンチウムマンガナイトの触媒作用によって酸素イオンに転換され、電解質１１３を介して燃料極１１１に伝達される。
【００４６】
前記セパレータ１２０は、二つの平板状単位電池１１０の間に配置され、燃料と酸素（空気）とを隔離させる機能を遂行するだけでなく、平板状単位電池１１０を電気的に直列接続させる機能を遂行することができる。ここで、平板状単位電池１１０の空気極１１５に接するセパレータ１２０の一面は酸化雰囲気に置かれ、平板状単位電池１１０の燃料極１１１に接するセパレータ１２０の他面は還元雰囲気に置かれるようになる。また、セパレータ１２０は、平板状単位電池１１０を直列接続させる機能を遂行するために、電子伝導性が高く、イオン伝導性が低いことが好ましい。
【００４７】
前記密封部材１００は、平板状単位電池１１０とセパレータ１２０を密封させる機能を遂行するものであり、平板状単位電池１１０の縁とセパレータ１２０の縁との間に備えられる。ここで、密封部材１００は、上述の実施例のように、ガラスシート１００ａ及びガラスシート１００ａの両面に形成されたマイカ層１００ｂで構成される。ガラスシート１００ａには、ＺｎＯが添加されることができ、テープキャスティング工程によりガラスシート１００ａを形成することができる。ガラスシート１００ａ及びマイカ層１００ｂで構成された密封部材１００を採用することにより、平板状単位電池１１０、セパレータ１２０などの熱膨張係数と密封部材１００の熱膨張係数を近似するようにすることができる。従って、密封部材１００は、急に作動が停止する場合にも、熱衝撃を最小化することができる。また、密封部材１００は、マイカ層１００ｂを含むため、熱応力を緩和してガラスシート１００ａが損傷されることを防止することができ、高温に長期間露出されても密封部材１００の気密性が低下することを防止することができるという長所がある。
【００４８】
一方、図面上、密封部材１００は、セパレータ１２０の気体通路１２５に平行な方向にのみ形成されたが、これに限定されるものではなく、平板状単位電池１１０とセパレータ１２０の縁を完全に取り囲むように備えられることもできる。
【００４９】
（密封部材を採用した管状固体酸化物燃料電池）
図４は、本発明の好ましい実施例による密封部材を採用した管状固体酸化物燃料電池の平面図であり、図５及び図６は、本発明の好ましい実施例による密封部材を採用した管状固体酸化物燃料電池の主要部分を拡大した縦断面図であり、図７から図９は、本発明の好ましい実施例による密封部材を採用した管状固体酸化物燃料電池の主要部分を拡大した横断面図である。
【００５０】
図４から図９に図示されたように、本実施例による管状固体酸化物燃料電池は、燃料極２１１、電解質２１３及び空気極２１５が管状に積層形成された管状単位電池２１０と、管状単位電池２１０の一端に結合され、管状単位電池２１０の内部に気体を供給するマニホールド２２０と、ガラスシート１００ａ及びガラスシート１００ａの両面に形成されたマイカ層１００ｂで構成され、管状単位電池２１０の一端とマニホールド２２０との間に備えられて管状単位電池２１０とマニホールド２２０を密封させる密封部材１００と、を含む構成である。
【００５１】
前記管状単位電池２１０は、電気エネルギーを生成する機能を遂行するものであり、燃料極２１１、電解質２１３、空気極２１５が管状に積層形成される。
【００５２】
ここで、管状単位電池２１０の燃料極２１１、電解質２１３、空気極２１５は、管状に積層されたことを除き、上述の平板状単位電池１１０の燃料極１１１、電解質１１３、空気極１１５とそれぞれ同様であるため、具体的な説明は省略する。
【００５３】
一方、管状単位電池２１０の形状は、管状であれば、特に限定されるものではないが、好ましくは、円筒状（図７参照）または偏平管状（図８参照）であることが好ましい。また、図面上、管状単位電池２１０は、燃料極２１１を支持体として利用する燃料極支持体方式（図５参照）と空気極２１５を支持体として利用する空気極支持体方式（図６参照）で図示されているが、これに限定されるものではない。即ち、管状単位電池２１０は、電解質２１３を支持体として利用する電解質支持体方式であってもよい。さらに、図９に図示されたように、管状に形成された金属支持体２３０を備え、燃料極２１１、電解質２１３及び空気極２１５を内部で支持することができる。
【００５４】
前記マニホールド２２０は、管状単位電池２１０の一端に結合され、管状単位電池２１０の内部に気体を供給する機能を遂行する。即ち、図５に図示されたように、管状単位電池２１０の内側に燃料極２１１が備えられる場合、マニホールド２２０は、燃料を供給し、図６に図示されたように、管状単位電池２１０の内側に空気極２１５が備えられる場合、マニホールド２２０は、空気（酸素）を供給する。一方、マニホールド２２０は、一般的に金属で形成される一方、管状単位電池２１０は、セラミックで形成されるため、両者は異種材質である。従って、マニホールド２２０と管状単位電池２１０を気体が漏れないように完全に密封することが容易ではない。しかし、本実施例では、後述する密封部材１００を採用することにより、マニホールド２２０と管状単位電池２１０を完全に密封することができる。
【００５５】
前記密封部材１００（図５及び図６参照）は、管状単位電池２１０とマニホールド２２０を密封する機能を遂行するものであり、管状単位電池２１０の一端とマニホールド２２０との間に備えられる。ここで、密封部材１００は、上述の実施例と同様に、ガラスシート１００ａ及びガラスシート１００ａの両面に形成されたマイカ層１００ｂで構成される。ガラスシート１００ａには、ＺｎＯが添加されることができ、テープキャスティング工程によりガラスシート１００ａを形成することができる。ガラスシート１００ａ及びマイカ層１００ｂで構成された密封部材１００を採用することにより、管状単位電池２１０、マニホールド２２０などの熱膨張係数と密封部材１００の熱膨張係数を近似するようにすることができる。従って、密封部材１００は、急に作動が停止する場合にも、熱衝撃を最小化することができる。また、密封部材１００は、マイカ層１００ｂを含むため、熱応力を緩和してガラスシート１００ａが損傷されることを防止することができ、高温に長期間露出されても気密性が低下することを防止することができるという長所がある。一方、図４に図示されたように、密封部材１００の気密性を確実に維持するために、管状単位電池２１０と結合されるマニホールドの末端２２５で密封部材１００を完全に取り囲んだ後、ねじ２２７などでマニホールドの末端２２５を締めることにより、密封部材１００を加圧することが好ましい。
【００５６】
以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これは、本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明による固体酸化物燃料電池用の密封部材及びそれを採用した固体酸化物燃料電池は、これに限定されず、該当分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内にての変形や改良が可能であることは明白であろう。本発明の単純な変形乃至変更は、いずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は、添付の特許請求の範囲により明確になるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、優れた気密性と接合性など、密封部材として必要な条件を満たす固体酸化物燃料電池用の密封部材及びそれを採用した固体酸化物燃料電池に適用可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１００  密封部材
１００ａ  ガラスシート
１００ｂ  マイカ層
１１０  平板状単位電池
１１１  燃料極
１１３  電解質
１１５  空気極
１２０  セパレータ
１２５  気体通路
２１０  管状単位電池
２１１  燃料極
２１３  電解質
２１５  空気極
２２０  マニホールド
２２５  マニホールドの末端
２２７  ねじ
２３０  金属支持体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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