[发明专利]固体氧化物型燃料电池

说明书

本发明的固体氧化物型燃料电池包括：燃料电池单元，其依次层叠燃料极、固体电解质、空气极而成；集电辅助层，其层叠于所述燃料电池单元的空气极侧；多个空气流路，其配设于所述空气极侧；以及多个燃料气体流路，其配设于所述燃料极侧，固体氧化物型燃料电池的特征在于，所述空气流路和所述燃料气体流路分别由固定于所述集电辅助层或所述燃料电池单元的燃料极侧的集电体划分形成、且在与所述燃料电池单元的层叠方向垂直的方向上沿着同一方向延伸，空气极侧的所述集电体在沿着所述空气流路的延伸方向延伸的第1固定部固定于所述集电辅助层、且燃料极侧的所述集电体在沿着所述燃料气体流路的延伸方向延伸的第2固定部固定于所述燃料电池单元的燃料极侧。而且，所述集电辅助层的与所述空气流路的延伸方向正交的方向上的弯曲刚性小于所述空气流路的延伸方向上的弯曲刚性。

技术领域

本发明涉及一种固体氧化物型燃料电池，更详细而言，涉及一种防止了因接点分离而导致电阻上升的固体氧化物型燃料电池。

背景技术

近年，作为发电效率较高、而且几乎不产生有害的气体、对地球环境有益的清洁的能源，燃料电池引起了关注。

在各种燃料电池中，固体氧化物型燃料电池(以下有时简称作“SOFC”。)由燃料电池单元和集电体构成，其中，该燃料电池单元由固体氧化物电解质层、供气体透过的电极即空气极(阴极)和供气体透过的燃料极(阳极)构成。

而且，燃料电池为将所述固体氧化物电解质层作为分隔壁并向燃料极供给氢、烃等燃料气体、向另一侧的空气极供给空气等含氧气体从而进行发电的燃料电池。

所述集电体与燃料电池单元接触并收集燃料电池单元的电荷，并且在所述燃料电池单元与集电体之间形成燃料气体流路或空气流路。

而且，所述燃料电池单元的空气极是由金属氧化物构成的，所述金属氧化物与金属相比电阻较高。

因而，由于在电荷在所述空气极内移动的距离变长时，发电效率下降，因而进行有在空气极与集电体之间设置集电辅助层并形成导电路径从而使电阻下降的方法。

在专利文献1的日本特开2008－243513号公报中公开有一种在形成气体流路的碳双极板与膜-电极接合体之间设有金属板网等金属多孔体的燃料电池堆。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008－243513号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，固体氧化物型燃料电池的工作温度较高，在为了缩短从冷态起的起动时间而向气体流路流入高温的气体并急速升温时，燃料电池单元等与壳体之间的温度差变大而在燃料电池单元等与壳体之间产生较大的热膨胀差。

而且，由于燃料电池单元的周围被壳体约束，因此，即使燃料电池单元因热膨胀而伸长，燃料电池单元也无法向周围扩展，而使燃料电池单元通过弯曲变形来吸收由热膨胀导致的伸长。

也即是说，在层叠燃料极、空气极以及固体氧化物电解质层而成的燃料电池单元中，由于构成这些构件的金属粒子、氧化物粒子等较紧密，因而，若由热膨胀导致的伸长被限制，则容易产生较大的弯曲变形。

相对于此，在设于所述燃料电池单元的空气极与集电体之间、并形成自空气极向集电体的导电路径的集电辅助层中，具有大量将空气流路的空气向空气极供给的较大的空隙，相比于所述燃料电池单元较疏松。

因而，即使集电辅助层整体上的伸长被限制，也能够利用所述空隙进行吸收，即使构成集电辅助层的线材等因热膨胀而伸长，集电辅助层自身也难以产生弯曲变形。