[发明专利]筒形燃料电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及筒形燃料电池及其制造方法。

背景技术

以往，专利文献1中公开了一种燃料电池单元，其具有氧化锆系的固体电解质膜、配置于氧化锆系的固体电解质膜的厚度方向的一侧的陶瓷系的燃料侧电极、配置于固体电解质膜的厚度方向的另一侧的陶瓷系的氧化剂侧电极、在固体电解质膜与氧化剂侧电极之间的二氧化铈以及钐系的中间层。根据该燃料电池单元，首先，通过挤压成型法形成沿纵向延伸的导电性支持基板成型体。然后，在该导电性支持基板上涂敷燃料侧电极用的浆液并进行干燥，从而层叠燃料侧电极。然后，使燃料侧电极层叠陶瓷制的固体电解质膜。将该状态的导电性支持基板在1000℃附近煅烧，形成叠层煅烧体。然后，在叠层煅烧体的固体电解质膜上涂敷含有二氧化铈以及钐系的中间层原料粉末的浆液，形成具有中间层的中间成型体。然后，使氧侧电极层叠在中间叠层体的中间层上。在此，中间层具有抑制烧成时固体电解质膜产生裂纹的功能。

该燃料电池单元呈沿纵向延伸的筒形。并且，为下述形状：燃料侧电极以及固体电解质膜的一端部在截面上呈C形状，另一端部在截面上呈反C形状。

专利文献1  日本特开2005-100816号公报

发明内容

上述的燃料电池单元呈沿纵向延伸的筒形，对确保发电性能，并谋求横截面尺寸的小型化有利。然而，上述的专利文献所涉及的燃料电池单元中，燃料侧电极以及中间层等是基于涂敷浆液并使其干燥的操作而形成，并不是通过使膜电极接合体弯曲成形的操作来主动弯曲成形为截面呈C形状以及截面呈反C形状的。

本发明是鉴于上述的实际情况而完成的，其目的在于提供通过弯曲成形而形成为筒形、并且对谋求横截面尺寸以及体积的小型化有利的筒形燃料电池及其制造方法。

方案1所涉及的本发明的筒形燃料电池，具备：(i)筒形的膜电极接合体，其具有有离子传导性的离子传导膜、配置于离子传导膜的厚度方向的一侧的燃料侧电极、和配置于离子传导膜的厚度方向的另一侧的氧化剂侧电极；和(ii)设置于膜电极接合体上的集电体，该筒形燃料电池的特征在于，(iii)在沿着与筒形燃料电池的纵向交叉的方向的截面上，膜电极接合体具有沿折回方向弯曲成形的形状。

膜电极接合体具有沿折回方向弯曲成形的形状。因此可容易地形成筒形燃料电池。筒形燃料电池对确保发电能力并谋求横截面尺寸以及体积的小型化有利。

方案2所涉及的本发明的筒形燃料电池，在上述的方案基础上，膜电极接合体的一端部被弯曲成形为截面呈C形状，膜电极接合体的另一端部被弯曲成形为截面呈反C形状。该场合下，可良好地形成筒形燃料电池。所谓C形状以及反C形状，并不是以膜电极接合体沿在筒形燃料电池的纵向延伸的轴芯的周围绕一周的方式完全地连续地延伸设置的，而是沿着在筒形燃料电池的纵向延伸的轴芯的周围，膜电极接合体连续地延伸设置，并且局部具有缺口的形状的意思。C形状包括类似C形状。反C形状包括类似反C形状。类似C形状以及类似反C形状包括使V字横躺着的形状、使U字横躺着的形状、S形状以及类似S形状。并不限于这些形状。

方案3所涉及的本发明的筒形燃料电池，在上述的方案基础上，在沿着与膜电极接合体的纵向交叉的方向的截面上，(i)膜电极接合体的离子传导膜的一端部比燃料侧电极的一端部和氧化剂侧电极的一端部突出，并与集电体接合，并且，(ii)膜电极接合体的离子传导膜的另一端部比燃料侧电极的另一端部和氧化剂侧电极的另一端部突出，并与集电体接合。该场合下，膜电极接合体的端部可良好地维持成沿折回方向弯曲成形的形状，可良好地形成筒形燃料电池。

方案4所涉及的本发明的筒形燃料电池，在上述的方案基础上，具备通过卷绕膜电极接合体来提高膜电极接合体的端部与集电体的一体性的卷绕要素。该场合下，膜电极接合体的端部与集电体的一体性进一步提高。卷绕要素优选具有较高的电绝缘性。作为卷绕要素，可例举绳状、索缆状。

方案5所涉及的本发明的筒形燃料电池，在上述的方案基础上，集电体具备容纳卷绕要素的凹状或凸状的容纳部。该场合下，由于卷绕要素被收容，因此可抑制卷绕要素干扰集电和叠层化。

方案6所涉及的本发明的筒形燃料电池，在上述的方案基础上，集电体为沿筒形燃料电池的纵向延伸设置的形状。该场合下，沿纵向延伸设置的筒形燃料电池容易被形成。

方案7所涉及的本发明的筒形燃料电池，在上述的方案基础上，在夹持膜电极接合体端部的位置设有将膜电极接合体端部与集电体一起夹持的夹持要素。该场合下，膜电极接合体的端部被良好地固定于集电体上。