[发明专利]固体氧化物燃料电池用接合材料、固体氧化物燃料电池以及固体氧化物燃料电池模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种固体氧化物燃料电池用接合材料、固体氧化物燃料电池以及固体氧化物燃料电池模块。

背景技术

近年来，作为新能源，燃料电池正受到越来越多的关注。燃料电池例如有固体氧化物燃料电池(SOFC：Solid Oxide Fuel Cell)、熔融碳酸盐燃料电池、磷酸燃料电池、固体高分子燃料电池等。在这些燃料电池中，固体氧化物燃料电池无需使用液体的构成要素，而且在使用碳氢燃料时能实现内部的改质。因此，对固体氧化物燃料电池进行了广泛的研究开发。

在固体氧化物燃料电池中，例如使用接合材料来使发电元件与间隔物接合等。作为该接合材料的具体例，例如在下述专利文献1中记载了以玻璃为主要成分的固体氧化物燃料电池用接合材料。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2011－34874号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，专利文献1所记载的接合材料在进行加热来将构件接合时，也会在与接合界面平行的方向上收缩。因此，可能会对被接合构件施加应力，或者例如产生翘曲、接合材料损伤。

本发明是鉴于上述方面而完成的，其目的在于提供一种具有高接合力、且接合时在与接合界面平行的方向上的收缩较小的固体氧化物燃料电池用接合材料。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明所涉及的固体氧化物燃料电池用接合材料包括玻璃陶瓷层以及约束层。玻璃陶瓷层含有玻璃陶瓷。约束层层叠在玻璃陶瓷层上。

本发明所涉及的固体氧化物燃料电池用接合材料的一个特定方面在于，约束层不会在玻璃陶瓷层的烧成温度下烧成。而玻璃陶瓷层的一部分也可以在烧成时扩散、流动到约束层。此外，对于约束层，也可以使其含有软化点低于烧成温度的玻璃。该情况下，约束层的无机材料通过玻璃成分而致密化，并且起到增强与玻璃陶瓷层的固接的作用。

本发明所涉及的固体氧化物燃料电池用接合材料的其它特定方面在于，约束层含有氧化铝。

本发明所涉及的固体氧化物燃料电池用接合材料的其它特定方面在于，约束层还含有玻璃。

本发明所涉及的固体氧化物燃料电池用接合材料的其它特定方面在于，约束层中氧化铝的含有率为30体积％～90体积％。根据该结构，能够抑制约束层中所包含的玻璃成分起到氧化铝的烧成助剂的作用。因此，能进一步提高约束层的收缩抑制效果。

本发明所涉及的固体氧化物燃料电池用接合材料的其它特定方面在于，约束层为金属板。在该结构下，约束层在烧成时实质上不会在与接合界面平行的方向上收缩。

本发明所涉及的固体氧化物燃料电池用接合材料的其它特定方面在于，玻璃陶瓷包含二氧化硅、钡氧化物以及氧化铝。

本发明所涉及的固体氧化物燃料电池用接合材料的其它特定方面在于，玻璃陶瓷包含SiO₂换算下48质量%～75质量%的Si、BaO换算下20质量%～40质量%的Ba、以及Al₂O₃换算下5质量％～20质量％的Al。

本发明所涉及的固体氧化物燃料电池用接合材料的其它特定方面在于，玻璃陶瓷层的厚度为10μm～150μm。约束层的厚度为0.5μm～50μm。

本发明所涉及的固体氧化物燃料电池用接合材料的其它特定方面在于，玻璃陶瓷层包含设置在约束层的一个主面上的第一玻璃陶瓷层、以及设置在约束层的另一个主面上的第二玻璃陶瓷层。

本发明所涉及的固体氧化物燃料电池包括接合层，该接合层由上述本发明所涉及的固体氧化物燃料电池用接合材料烧成得到。

本发明所涉及的固体氧化物燃料电池的一个特定方面在于，固体氧化物燃料电池还包括多个发电单元。发电单元具有固体氧化物电解质层、配置在固体氧化物电解质层的一个主面上的空气极、以及配置在固体氧化物电解质层的另一个主面上的燃料极。相邻的发电单元通过接合层进行接合。

本发明所涉及的固体氧化物燃料电池模块包括接合层，该接合层由上述本发明所涉及的固体氧化物燃料电池用接合材料烧成得到。

本发明所涉及的固体氧化物燃料电池模块的某一个特定方面在于，固体氧化物燃料电池模块还包括燃料电池。燃料电池具有多个发电单元，该发电单元具有固体氧化物电解质层、配置在固体氧化物电解质层的一个主面上的空气极、以及配置在固体氧化物电解质层的另一个主面上的燃料极。相邻的发电单元通过接合层进行接合。