燃料電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種燃料電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)燃料極和空氣極之間間隔有固體氧化物電解質(zhì)形成的燃料電池單體（W下有時(shí) 僅稱"電池單體"）供給氨等可燃性氣體和含氧的氧化性氣體進(jìn)行發(fā)電的固體氧化物型燃料 電池（W下稱為"S0FC")被廣泛知曉。該種S0FC由于是高溫作業(yè)，通過(guò)與利用燃料氣體的 改質(zhì)及余熱的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電相結(jié)合，發(fā)電效率高，并且利用純氨氣之外的燃料氣體也能夠 發(fā)電，因而作為下一代燃料電池而備受期待。
[0003] 在S0FC中為不使燃料氣體和氧化氣體相混合，因而需要密封，W往主要使用的是 玻璃類的密封材料。
[0004] 專利文獻(xiàn)1中提出了使電池單體與支持該電池單體的支撐體之間的熱膨脹率相 匹配、且具有氣體密封性的玻璃或金屬等的粘合材料。
[0005] 此外，專利文獻(xiàn)2中提出了將電池單體從支撐體的電池單體插入口插入，用玻璃 漿料等填充其縫隙然后加熱的方法。
[0006] 專利文獻(xiàn)3中提出了由膨脹石墨構(gòu)成的耐熱性密封墊(密封復(fù)合體)。
[0007] 使密封材料的熱膨脹率與燃料電池單體的熱膨脹率及支撐體的熱膨脹率完全一 致是困難的，使用玻璃密封材料的話，由于運(yùn)轉(zhuǎn)停止時(shí)的常溫狀體和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的高溫(例如 80(TC )狀態(tài)之間的熱循環(huán)，則有可能造成密封破壞，氣體泄漏，使電極發(fā)生劣化。此外還會(huì) 造成電池單體和支撐體之間的熱膨脹收縮緩和不充分，導(dǎo)致電池單體破損。特別是近年來(lái) 被大量開(kāi)發(fā)的家庭用固定式燃料電池，比起大容量發(fā)電型燃料電池由于增加了啟動(dòng)停止的 次數(shù)，上述問(wèn)題更加明顯。
[0008] 此外，該里W S0FC為例進(jìn)行說(shuō)明，但上述問(wèn)題不僅限于S0FC，在由于啟動(dòng)/停止而 產(chǎn)生溫度變化，或因放置環(huán)境而產(chǎn)生溫度變化的燃料電池中，是普遍成立的問(wèn)題。
[0009] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010] 專利文獻(xiàn)
[0011] 專利文獻(xiàn)1 ;特開(kāi)2010-205534號(hào)公報(bào)
[0012] 專利文獻(xiàn)2 ;特開(kāi)2011-71131號(hào)公報(bào)
[0013] 專利文獻(xiàn)3 ;特開(kāi)2012-31967號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明鑒于W上情況，目的在于提供一種具有耐溫度變化的密封結(jié)構(gòu)的燃料電 池。
[0015] 為達(dá)到W上目的，本發(fā)明的燃料電池包括燃料電池單體、保持部件W及密封材料， 所述電池單體具有中間隔著電解質(zhì)形成的接觸第一氣體的第一極和接觸第二氣體的第二 極，并且具有第一圓周面，該第一圓周面為彎曲為圓形且在整個(gè)一周上相連接的曲面；所 述保持部件具有第二圓周面，該第二圓周面由彎曲為圓形且在整個(gè)一周上相連接的曲面形 成，與所述第一圓周面在整個(gè)一周上相對(duì)，用于保持所述燃料電池單體；所述圓環(huán)形狀的密 封材料介于所述第一圓周面和所述第二圓周面之間，在該第一圓周面和該第二圓周面中的 至少一個(gè)面上不固定，在熱膨脹收縮時(shí)在與該至少一個(gè)面之間的滑動(dòng)自如，用于將所述第 一氣體的流路和所述第二氣體的流路相隔離。
[0016] 本發(fā)明的燃料電池具有能夠隔離第一氣體的流路和第二氣體的流路的圓環(huán)形的 密封材料，該密封材料在第一圓周面和第二圓周面中的至少一個(gè)面上不固定，在熱膨脹收 縮時(shí)在與該至少一個(gè)面之間的滑動(dòng)自如，因此，即使熱膨脹率不同，因熱膨脹收縮時(shí)的尺寸 變化而引起的變形由于滑動(dòng)而得到緩和，防止了密封的破損及電池單體的損壞，能夠維持 良好的密封性。
[0017] 該里，在上述本發(fā)明的燃料電池單體中，上述密封材料優(yōu)選形成為與保持部件的 第二圓周面部分的材料為同一材料，至少在第一圓周面上不固定，至少在與第一圓周面之 間的滑動(dòng)自如。
[0018] 密封材料形成為與第二圓周面部分的材料為同一材料的話，就不會(huì)發(fā)生與保持部 件之間的因溫度變化而引起的變形。此外，由于與在第一圓周面之間，在熱膨脹收縮滑動(dòng)， 變形也會(huì)得到緩和。
[0019] 此外，上述本發(fā)明的燃料電池中，第一圓周面和第二圓周面中形成為凸面的一個(gè) 圓周面在圓周方向上形成有繞圓周一圈的槽，密封材料優(yōu)選為具有接頭能夠嵌入該槽。
[0020] 采用在凸曲面上形成槽將密封材料嵌入的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒚芊獠牧虾碗姵貑误wW及 保持部件分開(kāi)制造，此外，能夠防止嵌入槽后的密封材料的位置偏移。
[0021] 該里，上述燃料電池單體為圓盤形燃料電池單體，優(yōu)選為具有周緣為圓形的作為 第一極的第一面、周緣為圓形的形成有第二極的第二面、W及連接第一面和第二面的周緣 且繞整個(gè)圓周一圈的周面，該周面為第一圓周面，該周面上形成有槽。
[0022] 該種圓盤形的電池單體能夠采用在周面上形成槽，密封材料嵌入該槽的結(jié)構(gòu)。
[0023] 此外，優(yōu)選上述燃料電池單體為圓盤形燃料電池單體，具有周緣為圓形的形成有 第一極的第一面、周緣為圓形的形成有第二極的第二面、W及連接第一面和第二面的周緣 且繞整個(gè)圓周一圈的周面，優(yōu)選形成有被作為第一極的內(nèi)壁面包圍的內(nèi)部空間，周面上設(shè) 置有與內(nèi)部空間相連的氣體流路，其周面為第一圓周面，其周面上比氣體流路更靠近第一 面的部分和靠近第二面的部分均形成有槽。
[0024] 本發(fā)明也適用于該種結(jié)構(gòu)的電池單體。
[00巧]此外，還優(yōu)選上述燃料電池單體為圓筒狀的燃料電池單體，具有作為第一極的內(nèi) 周面和形成有第二極的外周面，在至少一端形成有連接內(nèi)部空間的開(kāi)口，其內(nèi)周面為第一 圓周面，上述保持部件具有用于插入上述開(kāi)口并且形成有氣體流路的圓柱形的插入部，該 插入部的外周面為第二圓周面，該插入部的外周面上形成有槽。
[0026] 本發(fā)明也同樣適用于該種圓筒形的電池單體。
[0027] 如上所述，根據(jù)本發(fā)明，能夠形成一種具有能夠經(jīng)受熱循環(huán)等溫度變化的密封結(jié) 構(gòu)的燃料電池。
【附圖說(shuō)明】
[002引圖1是示出作為本發(fā)明第一實(shí)施方式的燃料電池的一個(gè)電池單體單元的結(jié)構(gòu)的 分解立體圖。
[0029] 圖2是一個(gè)電池單體的模式立體圖。
[0030] 圖3是沿圖2所示箭頭A-A的截面圖。
[0031] 圖4是沿圖1所示箭頭B-B的截面圖。
[0032] 圖5是密封材料接頭部分的模式圖。
[0033] 圖6是本發(fā)明第二實(shí)施方式的燃料電池的外觀立體圖。
[0034] 圖7是沿圖6所示箭頭C-C的截面圖。
[00巧]圖8是本發(fā)明第二實(shí)施方式中一個(gè)電池單體的側(cè)視圖。
[0036] 圖9是本發(fā)明第H實(shí)施方式中燃料電池的外觀立體圖。
[0037] 圖10是沿圖9所示箭頭D-D的截面圖。
[0038] 圖11是示出實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039] W下，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0040] 圖1是作為本發(fā)明第一實(shí)施方式的燃料電池的一個(gè)電池單體單元的結(jié)構(gòu)的分解 立體圖。
[0041] 圖1中示出了包括電池單體11、密封材料12、電池單體支架13、兩張隔離片14A、 14B的單元10。
[0042] 該里，首先說(shuō)明構(gòu)成該單元10的一個(gè)電池單體11。
[0043] 圖2為一個(gè)電池單體11的模式立體圖。
[0044] 該電池單體11是圓盤形的電池單體，具有周緣是圓形的作為陽(yáng)極的第一面11a、 同樣周緣為圓形的作為陰極的第二面Ub、W及連接第一面11a和第二面1化的周緣并繞整 個(gè)圓周一圈的周面11c。該周面11c是彎曲成圓形在整個(gè)一周上連接的凸曲面，相當(dāng)于本發(fā) 明中所述的第一圓周面的一個(gè)示例。該周面11c中在圓周方向上形成有繞整個(gè)圓周一圈的 槽lid。該槽lid中嵌入有密封材料12 (參照?qǐng)D1)。
[0045] 圖3是沿圖2所示箭頭A-A的截面圖。
[0046] 該電池單體11是陽(yáng)極支撐型，具有用陽(yáng)極活性物質(zhì)覆蓋多孔質(zhì)陶瓷的微細(xì)結(jié)構(gòu) 的支撐體111。
[0047] 圖3所示電池單體11包括該支撐體111、層疊在該支撐體111上的、比支撐體111 的厚度薄的電解質(zhì)112，、W及層疊在該電解質(zhì)112上的、同樣比支撐體111的厚度薄的作為 陰極的對(duì)極113構(gòu)成，具有與支撐體111本身基本相同的形狀及大小。
[0048