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公開番号2025069776
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-01
出願番号2023179707
出願日2023-10-18
発明の名称固体酸化物形燃料電池及び固体酸化物形燃料電池の製造方法
出願人日産自動車株式会社
代理人弁理士法人後藤特許事務所
主分類H01M 8/0273 20160101AFI20250423BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】ガラスシール材が流動してシール性が損なわれることを防止する。
【解決手段】固体酸化物形燃料電池100は、多孔質の金属支持体2と、金属支持体2に積層された第1電極層3と、第1電極層3に積層された電解質層4と、電解質層4に積層された第2電極層5と、を有する電池セル10と、電池セル10を保持するフレーム6と、を備える。電池セル10の端面8とフレーム6とは、ガラスシール材7で接合されている。フレーム6は、ガラスシール材7と接触する内周フレーム面6bの濡れ性が、ガラスシール材7よりも外側に位置する外周フレーム面6cの濡れ性よりも良い。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
多孔質の金属支持体と、
前記金属支持体に積層された第１電極層と、
前記第１電極層に積層された電解質層と、
前記電解質層に積層された第２電極層と、
を有する電池セルと、
前記電池セルを保持するフレームと、
を備え、
前記電池セルの端面と前記フレームとは、ガラスシール材で接合されており、
前記フレームは、前記ガラスシール材と接触する内周フレーム面の濡れ性が、前記ガラスシール材よりも外側に位置する外周フレーム面の濡れ性よりも良い、
固体酸化物形燃料電池。
続きを表示（約 770 文字）【請求項２】
請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池であって、
前記電池セルの前記端面の濡れ性は、前記内周フレーム面の濡れ性よりも良い、
固体酸化物形燃料電池。
【請求項３】
請求項２に記載の固体酸化物形燃料電池であって、
前記ガラスシール材は、前記電池セルの前記端面に浸透している、
固体酸化物形燃料電池。
【請求項４】
請求項３に記載の固体酸化物形燃料電池であって、
前記金属支持体は、酸化物材料で被覆されている、
固体酸化物形燃料電池。
【請求項５】
請求項４に記載の固体酸化物形燃料電池であって、
前記金属支持体と前記酸化物材料との熱膨張係数差は、１０％以内である、
固体酸化物形燃料電池。
【請求項６】
請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池であって、
前記内周フレーム面の表面粗さは、前記電池セルから離れるに従って連続的に大きくなる、
固体酸化物形燃料電池。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか１つに記載の固体酸化物形燃料電池を製造するための製造方法であって、
前記外周フレーム面に、粗面化処理、酸化被膜除去処理、材料付加処理、のいずれか１つを施すことで前記外周フレーム面の濡れ性を低減させる、
固体酸化物形燃料電池の製造方法。
【請求項８】
請求項１から５のいずれか１つに記載の固体酸化物形燃料電池を製造するための製造方法であって、
前記内周フレーム面に、平滑化処理、酸化物層形成処理、材料付加処理、のいずれか１つを施すことで前記内周フレーム面の濡れ性を向上させる、
固体酸化物形燃料電池の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体酸化物形燃料電池及び固体酸化物形燃料電池の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
固体酸化物形燃料電池は、電解質として固体材料を使用した燃料電池である。固体酸化物形燃料電池は、通常、電解質層と、アノード電極と、カソード電極とを有する。アノード電極及びカソード電極は、電解質層を挟むように設けられる。発電時には、アノード電極にアノードガスが供給され、カソード電極にカソードガスが供給される。アノード電極及び／又はカソード電極の外側には、支持材として、金属支持層が設けられる場合がある。金属支持層は、外部からのガスを電極に供給できるようにするため、ガス透過性を有している必要がある。そこで、金属支持層は、通常、多孔質材料により形成される。
【０００３】
金属支持層は多孔質であるので、供給されたガスが金属支持層の端部から漏洩する可能性がある。その結果、両電極間でガスが混ざり合う可能性がある。効率のよい発電を実現するためには、両電極間でガスが分離されるように、端部におけるガスの漏洩を防止する必要がある。
【０００４】
上記に関連して、特許文献１には、燃料電池セルと、燃料電池セルの周囲に設けられるフレームと、を備え、燃料電池セルとフレームとが、ガラスを含有するシール材（ガラスシール材）を介して接合された固体酸化物形燃料電池が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１６－２０７６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術によれば、ガラスシール材によってガスの漏洩が防止される。しかしながら、固体酸化物形燃料電池は、運転時に高温になる場合がある。その結果、ガラスシール材が軟化して流されると、シール性が損なわれる可能性がある。
【０００７】
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであり、ガラスシール材が流動してシール性が損なわれることを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様によれば、固体酸化物形燃料電池は、多孔質の金属支持体と、金属支持体に積層された第１電極層と、第１電極層に積層された電解質層と、電解質層に積層された第２電極層と、を有する電池セルと、電池セルを保持するフレームと、を備える。電池セルの端面とフレームとは、ガラスシール材で接合されている。フレームは、ガラスシール材と接触する内周フレーム面の濡れ性が、ガラスシール材よりも外側に位置する外周フレーム面の濡れ性よりも良い。
【発明の効果】
【０００９】
上記態様によれば、固体酸化物形燃料電池が高温になってガラスシール材が軟化しても、ガラスシール材は、外周フレーム面よりも濡れ性の良い内周フレーム面に引き付けられる。つまり、ガラスシール材が電池セルから離れる方向に流動することを防止できる。よって、ガラスシール材が流動してシール性が損なわれることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、本発明の第１実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の上面図である。
図２は、図１におけるＩＩ－ＩＩ線に沿う概略断面図である。
図３は、フレームの上面図である。
図４は、固体酸化物形燃料電池の製造手順を示すフローチャートである。
図５は、本発明の第２実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の概略断面図である。
図６は、本発明の第３実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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