[发明专利]固体氧化物型燃料电池及其制造方法

说明书

本案是申请日为2004年6月25日、申请号为200480017949.7(PCT/JP2004/009347)、发明名称为固体氧化物型燃料电池的专利申请的分案申 请。

技术领域

本发明涉及一种燃料电池及其制造方法，更详细地说，主要涉及 一种在燃料气体和氧化剂气体的混合气体中稳定地发电的固体氧化物 型燃料电池及其制造方法。

背景技术

以往，作为固体氧化物型燃料电池的元件设计，已提出平板型和 圆筒型等。

平板型电池是将燃料极和空气极分别配置在板状电解质表面和背 面上的电池，这样形成的多个电池在通过内部连结器 (interconnector)(隔板(separator))叠层的状态下使用。内部连 结器(隔板)将单个电池串联或者并联连接，并实现将供给到各个电 池的燃料气体和氧化剂气体完全分离的作用。另外，在各电池与隔板 之间实施气封(例如特开平5-3045号公报)。但是，由于在这种平 板型电池中，对电池施加压力进行气封，所以存在电池对于振动和热 循环等脆弱等缺点，在实用上有很大的问题。

另一方面，圆筒型电池是将燃料极和空气极分别配置在圆筒型的 电解质的外周面和内周面的电池，已提出圆筒纵缟型、圆筒横缟型等 (例如，特开平5-94830号公报)。圆筒型电池具有气封性优异的 优点，但是由于构造比平板型电池复杂，所以存在制造工艺复杂、制 造成本高的缺点。

另外，为了提高性能，平板型电池和圆筒型电池都要求使电解质 薄膜化，必须降低电解质材料的欧姆阻抗，但是若电解质过薄，则变 得脆弱，有抗振性和耐久性下降的问题。

因此，作为替代上述的平板型、圆筒型的燃料电池，已提出将燃 料极和空气极配置在由固体电解质构成的基板的同一个面上，可以通 过供给燃料气体和氧化剂气体的混合气体进行发电的非隔膜式 (membrane-free)固体氧化物型燃料电池(例如，特开平8-264195 号公报)。根据这种燃料电池，由于不需要将燃料气体和氧化剂气体 分离，所以不需要隔板和气封，可以大幅地简化构造和制造工序。

另外，在这种非隔膜式固体氧化物型燃料电池中，燃料极和空气 极在固体电解质的同一个面上靠近地形成，由于可以认为氧离子的传 导主要在固体电解质的表层附近发生，所以电解质的厚度不会象平板 型和圆筒型那样对电池的性能造成大的影响。所以，可以既维持电池 的性能又增加电解质的厚度，由此可以改善脆弱性(vulnerability)。

如上所述，在以往的固体氧化物型燃料电池中，通过增加电解质 的厚度改善脆弱性。但是，对电池反应有贡献的大多主要在电解质的 表面附近，所以，即使这样增加电解质的厚度，作为电池的性能也不 会大幅提高，增加电解质的厚度反而会有制造成本升高的问题。

本发明是为了解决上述的问题而做出的发明，目的在于提供一种 能够改善脆弱性、并且可以降低成本、而且可以得到高发电输出的固 体氧化物型燃料电池。

发明内容

本发明的第一固体氧化物型燃料电池是为了解决上述问题而做出 的电池，具有：基板；配置在该基板的一个面上的电解质；和由在该 电解质的同一个面上隔开规定间隔配置的燃料极和空气极构成的至少 一个电极体。

在上述燃料电池中，优选还具有配置在上述基板的另一面上的电 解质和由在该电解质的同一个面上隔开规定间隔配置的燃料极和空气 极构成的电极体。

电极体可以通过电解质在基板的各个面上配置多个。此时，这些 电极体可以通过燃料电池上配置的内部连结器连接，也可以构成为： 在配置该燃料电池的装置上设置内部连结器，在设置燃料电池时、电 极体通过装置的内部连结器连接。

另外，在电解质中，优选在相邻的电极体之间形成有将它们分隔 的槽。这种槽可以按照贯穿电解质到达上述基板的方式形成。

或者，可以使电解质在相邻电极体之间被隔断。此时，优选在相 邻的上述电解质之间配置有绝缘材料。通过这样，可以容易实施用内 部连结器进行的连接并确实地隔断电解质。

在上述燃料电池中，优选通过印刷形成电解质。或者，可以使电 解质形成为板状或者薄片状，通过粘结剂将该电解质安装在基板上。