[发明专利]带分隔件的燃料电池单电池及燃料电池堆

说明书

技术领域

本发明涉及带分隔件的燃料电池单电池及燃料电池堆。

背景技术

公知有电解质使用固体氧化物的固体氧化物燃料电池(下面有时也记作 “SOFC”或简记作“燃料电池”)。SOFC具有例如通过将许多个燃料电池单电池 层叠起来而成的堆栈(燃料电池堆)，其中，该燃料电池单电池在板状的固 体电解质层的各个面上具有燃料极和空气极。通过向燃料极供给燃料气体 (例如氢)，向空气极供给氧化剂气体(例如空气中的氧)，并借助固体电解 质层使燃料气体与氧化剂气体发生化学反应，从而产生电力。

通常来讲，燃料电池单元以与用于划分燃料气体与氧化剂气体所存在的 区域的分隔件相连接的方式被使用。因此，公开有使用Ag钎料、玻璃将燃料 电池单电池与分隔件进行接合的技术(参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利03466960号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，在使用Ag钎料来接合的情况下，氢和氧在Ag钎料中扩散并结合， 从而可能产生空隙(void)。如果产生空隙，在Ag钎料中将会形成气体通道， 存在气体泄漏的可能性。

此外，在使用玻璃来接合的情况下，虽然能够防止的氢和氧在接合部分 扩散，但是，接合强度较弱，做成燃料电池堆时，玻璃的接合部分会剥离或 裂开，可能发生气体泄漏的情况。

本发明的目的在于，提供提高了燃料电池单电池与分隔件之间的接合的 可靠性和密封的可靠性的、带分隔件的燃料电池单电池及燃料电池。

用于解决问题的方案

(1)带分隔件的燃料电池单电池包括：

燃料电池单电池，其具有空气极、燃料极及配置在所述空气极与所述燃 料极之间的固体电解质层；

金属制分隔件，其为板状，具有第1主面、第2主面及贯穿所述第1主面 与第2主面之间的通孔；及

接合部，其将所述燃料电池单电池与所述金属制分隔件的第1主面接合 起来，由含有Ag的钎焊材料构成，

该带分隔件的燃料电池单电池的特征在于，

所述接合部具有溢出部，所述溢出部自所述燃料电池单电池与所述金属 制分隔件的第1主面之间向所述通孔侧溢出而成，

以所述燃料电池单电池为基准，所述溢出部位于比所述第2主面低的位 置，

该带分隔件的燃料电池单电池包括密封部，所述密封部配置在所述金属 制分隔件的所述通孔的整周范围内，且覆盖所述溢出部和所述第2主面的一 部分，由含有玻璃的密封材料构成。

接合部具有“自燃料电池单电池与金属制分隔件的第1主面之间向通孔 侧溢出而成的溢出部”。因此，能够利用溢出部来减缓金属制分隔件与燃料 电池单电池之间的高度差(填补了高度差的一部分)。其结果，能够防止对 接合部进行密封的密封部的形成缺陷(玻璃出现缩痕)，能够利用密封部更 可靠地对接合部进行密封。另外，当溢出部高于金属制分隔件的第2主面(上 表面)时，反而使高度差变大，可能产生密封部的形成缺陷(玻璃出现缩痕)。

而且，金属制分隔件是利用接合部与燃料电池单电池接合起来的，因此， 在从外部被施加了应力的情况下，能够防止密封部变形，能够降低密封部裂 开的可能性。

而且，密封部配置在比接合部靠通孔侧的位置，因此，接合部不会直接 接触氧化剂气体，因此，能够阻止氧去接触接合部。其结果，能够抑制氧向 接合部中扩散，从而能够防止出现因氢与氧发生反应而产生的空隙。

(2)优选的是，以所述燃料电池单电池为基准，所述溢出部位于比所 述第1主面高的位置。

溢出部位于比金属制分隔件的第1主面(下表面)高的位置时，能够进 一步减缓高度差，从而能够更可靠地防止密封部的形成缺陷(玻璃出现缩 痕)。

(3)也可以是，所述金属制分隔件含有1.5质量％以上且10质量％以下 的Al，

所述接合部含有1体积％以上且25体积％以下的Al的氧化物或Al的复合 氧化物，

以Al₂O₃计，所述密封部含有1质量％以上且30质量％以下的Al。