电化学单元评价用保持器的制作方法
专利名称：电化学单元评价用保持器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于评价使用 平板型单元的固体氧化物型燃料电池(SOFC)的性能特性的电化学单元评价用保持器。
背景技术：
固体氧化物型燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell:S0FC)是将氧离子导电性固体电解质用作电解质的燃料电池，将燃料和氧化剂2种气体分别供给至由氧离子导电性固体电解质隔开的燃料极和空气极，在各电极来进行电化学反应，由此，将电力取出至外部。该固体氧化物型燃料电池，作为低公害且高效率的发电方式，由于工作温度是高温且输出密度高而能够进行装置的小型化，电解质是固体因而容易处理、利用高温的排出气体，从而能谋求整体的高效率化(热电联产)，出于以上等优点，为了作为例如大规模发电系统或分散定置型电源而实用化，研究开发取得进展。而且，伴随着这样的固体氧化物型燃料电池的研究开发，作为用于评价燃料电池的性能的固体氧化物型燃料电池的单单元评价装置，公知的有例如引用文献I所示的装置和如非专利文献I或2所公开的三重管构造的高温电化学单元评价用保持器等。现有技术文献 专利文献
专利文献1:日本特开平6 - 223857号公报。非专利文献
非专利文献1:社団法人電気化学協会編「電気化学測定法」、社団法人電気化学協会(社团法人电化学协会编《电化学测量法》，社团法人电化学协会)(1972)，15Π55页；
非专利文献2 =SOFC研究会編「第12回SOFC研究発表会講演要旨集」(S0FC研究会编《第12次SOFC研究发表会讲演要旨集》)，(2003),94^95页。
发明内容
另外，为了能够实施采用与SOFC的工作温度(约800°C)相同程度的气氛温度的单元的评价试验，一般的电化学单元评价用保持器具有耐热性，而且，为了实现其加工性和廉价的制造成本等，将不锈钢等金属用作装置壳体的材料。然而，在采用SOFC的工作温度的评价实验中，由于工作温度是高温，因而构成壳体的金属中的成分(例如，Cr)蒸发而氧化的氧化物(例如，Cr2O3)附着于单元表面而将其污染，由此，有给评价试验造成不良影响之虞。另外，包括上述各文献所公开的装置的一般的电化学单元评价用保持器存在着这样的问题:由于采用由气体导入管从两极侧夹持单元的纵向型的三重管构造，因而只能够用于与此相对应的电炉，另外，由于保持器本身是大型的，因而设置时的处理不便。而且，在这种电化学单元评价用保持器中，实现气密构造，该气密构造通过夹着单元部而设置一对玻璃O形环，利用电炉内的热使玻璃O形环熔融，从而进行单元部的两极侧的密封而防止燃料气体和空气气体的气体泄漏，但由于O形环是玻璃制，因而为了进行接下来的评价试验需要将所使用的玻璃O形环的除去或清扫作业，很麻烦。于是，本发明是鉴于上述问题点而做出的，其目的在于，提供没有性能评价时对单元的不良影响且装置的小型化所导致的向电炉设置、组装的设置容易性和组装容易性优异的电化学单元评价用保持器。为了达成上述目的，本发明的技术方案I所记载的电化学单元评价用保持器，具有:
氧化铝制的燃料极侧壳体，形成有燃料极侧容纳凹部和固定用的多个燃料极侧插入贯通孔，该燃料极侧容纳凹部在底部按照均等地扩散燃料气体的燃料气体扩散板、燃料极用集电体的顺序容纳，与供给所述燃料气体的燃料气体导入管和排出所述供给的燃料气体的燃料气体排出管分别连通；
氧化铝制的空气极侧壳体，形成有空气极侧容纳凹部和固定用的多个空气极侧插入贯通孔，该空气极侧容纳凹部从底部按照均等地扩散空气气体的空气气体扩散板、空气极用集电体的顺序容纳，与供给所述空气气体的空气气体导入管和排出所述供给的空气气体的空气气体排出管分别连通；
单元部，由燃料极、空气极夹着电解质而构成；
陶瓷制的一对垫片，作为气体泄漏防止用，夹着所述单元部的外周缘部而对置配置，具有弹性；以及
固定部件，具有氧化铝制的螺栓、与该螺栓螺纹接合的氧化铝制的螺母以及插入所述燃料极侧插入贯通孔或所述空气极侧插入贯通孔中任一个的陶瓷弹簧，
所述燃料极侧壳体和所述空气极侧壳体，在以所述单元部为中心将所述一对垫片介于其间的同时以所述燃料极侧容纳凹部和所述空气极侧容纳凹部对置的方式对接的状态下，将所述螺栓插入贯通于所述燃料极侧插入贯通孔和所述空气极侧插入贯通孔，通过与所述螺母的螺纹接合而紧固固定。另外，技术方案2所记载的电化学单元评价用保持器，其特征在于，在技术方案I所记载的电化学单元评价用保持器中，密封端子分别装配于所述空气气体导入管的气体流入口和所述燃料气体导入管的气体流入口，所述密封端子用于将取出所集电的电流的电流取出用导线、进行所述单元部的电压测量的电压测量用导线以及进行所述单元部附近的温度测量的温度传感器导入。另外，技术方案3所记载的电化学单元评价用保持器，其特征在于，在技术方案I或2所记载的电化学单元评价用保持器中，所述空气气体扩散板和所述燃料气体扩散板以与所述单元部的面积相应的大小形成，
能够根据所使用的所述单元部的种类而互换所述燃料气体扩散板和所述空气气体扩散板。另外，技术方案4所记载的电化学单元评价用保持器，其特征在于，在技术方案f 3的任一项所记载的电化学单元评价用保持器中，在所述燃料极侧容纳凹部和所述空气极侧容纳凹部，分别设有用于将所供给的所述各气体导入的气体导入槽和用于将所述供给的各气体排出的气体排出槽，
所述气体排出槽的每单位时间的流量和所述气体导入槽的每单位时间的流量处于能够维持所述供给的各气体在既定时间充满于所述燃料极侧容纳凹部内或所述空气极侧容纳凹部内的状态的关系。依照本发明的电化学单元评价用保持器，由于燃料极侧壳体和空气极侧壳体的材质是氧化铝制，因而不担心由于评价试验时的炉内温度而导致壳体的材质蒸发所造成的对单元部的不良影响，能够高精度地进行单元部的评价试验。另外，由于是能够在燃料极侧壳体形成有容纳燃料气体扩散板和燃料极用集电体的燃料极侧容纳凹部、在空气极侧壳体形成有能够容纳空气气体扩散板和空气极用集电体的空气极侧容纳凹部的程度的大小，因而能够提供这样的电化学单元评价用保持器:保持器主体小型化，向电炉容纳的容纳作业等变得容易，另外，也不限定所使用的电炉，通用性优异。而且，由于介于单元部与各壳体之间的一对垫片是具有弹性的陶瓷制，因而能够消除像现有技术那样的玻璃O形环所导致的更换时的清扫等的繁杂而更顺利地进行评价试验。另外，通过使用使气体扩散部与单元部的面积配合地形成的燃料气体扩散板和空气气体扩散板，从而能够有效率地向单元部供给气体。而且，由于形成于燃料极侧容纳凹部和空气极侧容纳凹部的气体导入槽与气体排出槽的槽的大小的关系以如下方式形成，即成为气体排出槽的每单位时间的流量和气体导入槽的每单位时间的流量能够维持所供给的气体在既定时间充满于各容纳凹部的容纳区域内的状态的关系，因而能够对单元部可靠地供给燃料气体或空气气体。
图1是本发明所涉及的电化学单元评价用保持器的分解立体图。 图2是该保持器的A-A ’剖面图。图3 Ca)是燃料极侧壳体的俯视图，(b)是空气极侧壳体的俯视图。图4是用于说明形成于该保持器的燃料极侧壳体和空气极侧壳体的气体导入槽和气体排出槽以及安装于燃料极侧壳体和空气极侧壳体的密封端子的部分剖面图。图5 (a)是示出该保持器所使用的100_四方形单元用的燃料气体扩散板和空气气体扩散板的实施例的说明图。图5 (b)是示出该保持器所使用的50mm四方形单元用的燃料气体扩散板和空气气体扩散板的实施例的说明图。
具体实施例方式以下，一边参照附图，一边对用于实施本发明的方式详细地进行说明。此外，本发明不被该实施方式限定，由本领域技术人员等基于该方式而做出的能够实施的其他方式、实施例以及运用技术等全部被包括在本发明的范畴中。首先，一边参照图1，一边对本发明所涉及的电化学单元评价用保持器的构成进行说明。如图1或图2所示，作为本示例的电化学单元评价用保持器I的构造，以将夹持零件30夹持在燃料极侧壳体10 (图中下方)和空气极侧壳体20 (图中上方)之间的状态由固定部件40紧固固定而组装。
燃料极侧壳体10具有由具备耐受评价试验时的高温且防止单元部34的污染的效果的氧化铝构成的长方体形状，形成有燃料极侧容纳凹部11，该燃料极侧容纳凹部11是从底部按照顺序容纳均等地扩散燃料气体的燃料气体扩散板31和燃料极用集电体32的容纳区域。此外，燃料极侧壳体10的厚度和大小，只要是能够形成能够容纳所使用的燃料气体扩散板31和燃料极用集电体32且能够在单元部34的燃料极充满能够充分发电的程度的燃料气体的燃料极侧容纳凹部11的程度的大小即可。在燃料极侧容纳凹部11，如图3 (a)所示，形成有与设在壳体的供给燃料气体的燃料气体导入管2连通的燃料气体导入槽12，并且，形成有与排出所供给的燃料气体的燃料气体排出管3连通的燃料气体排出槽13。燃料气体导入槽12和燃料气体排出槽13的槽的大小的关系，只要是燃料气体排出槽13的每单位时间的流量和燃料气体导入槽12的每单位时间的流量能够维持所供给的燃料气体在既定时间充满于燃料极侧容纳凹部11的容纳区域内的状态的关系即可，即，只要考虑燃料气体的供给量、排出量、容纳区域的容积等使用条件而以将发电所需要的燃料气体充分地供给至单元部34的燃料极的程度的大小形成即可。另外，在燃料极侧容纳凹部11的底部的大致中心位置,根据需要设有插入槽15，将氧化锆制的压紧用弹簧14插入该插入槽15，该压紧用弹簧14将容纳的燃料气体扩散板31和燃料极用集电体32以相对于所夹持的单元部34的燃料极而接近的状态支撑。而且，在燃料极侧壳体10，形成有用于利用固定部件40进行与空气极侧壳体20的紧固固定的多个燃料极侧插入贯通孔16(在附图示例中，贯通于壳体的四角而形成，根据所使用的固定部件40而适当决定孔径)。空气极侧壳体20，与燃料极侧壳体10同样，具有由具备耐受评价试验时的高温且防止单元部34的污染的效果的氧化铝构成的长方体形状，形成有空气极侧容纳凹部21，该空气极侧容纳凹部21是从底部按照顺序容纳均等地扩散空气气体的空气气体扩散板36和空气极用集电体35的容纳区域。此外，空气极侧壳体20的厚度和大小，只要是能够形成有能够容纳所使用的空气气体扩散板36和空气极用集电体35且能够在单元部34的空气极充满能够充分发电的程度的空气气体的空气极侧容纳凹部21的程度的大小即可。在空气极侧容纳凹部21，如图3 (b)所示，形成有与设在壳体的供给空气气体的空气气体导入管4连通的空气气体导入槽22，并且，形成有与排出所供给的空气气体的空气气体排出管5连通的空气气体排出槽23。空气气体导入槽22和空气气体排出槽23的槽的大小的关系，只要是空气气体排出槽23的每单位时间的流量和空气气体导入槽22的每单位时间的流量能够维持所供给的空气气体在既定时间充满于空气极侧容纳凹部21的容纳区域内的状态的关系即可，即，只要考虑空气气体的供给量、排出量、容纳区域的容积等使用条件而以将发电所需要的空气气体充分地供给至单元部34的空气极的程度的大小形成即可。另外，在空气极侧容纳凹部21的底部的大致中心位置，根据需要设有插入槽25，将氧化锆制的压紧用弹簧24插入该插入槽25，该压紧用弹簧24将容纳的空气气体扩散板36和空气极用集电体35以相对于所夹持的单元部34的空气极而接近的状态支撑。而且，在空气极侧壳体20，形成有用于利用固定部件40进行与燃料极侧壳体10的紧固固定的多个空气极侧插入贯通孔26(在附图示例中，贯通于壳体的四角而形成，根据所使用的固定部件40而适当决定孔径)。此外，燃料极侧插入贯通孔16和空气极侧插入贯通孔26，各孔的个数数目相同，而且，对置的孔彼此分别形成于成为一条直线上的位置，从而在作为以燃料极侧容纳凹部11和空气极侧容纳凹部21对置的方式将燃料极侧壳体10和空气极侧壳体20对接的状态时，能够将后述的固定部件40的螺栓41插入。另外，如图2所示，在燃料气体导入管2和空气气体导入管4的气体导入口，分别设置有用于将从燃料极用集电体32或空气极用集电体35取出由单元部34发电的电流的电流取出用导线6、进行单元部34的各电极的电压测量的电压测量用导线7以及进行单元部34附近的温度测量的温度传感器8导入的密封端子50 (燃料极侧密封端子50a、空气极侧密封端子50b)。密封端子50 (50a、50b)是这样的气密端子:如图4所示，装配于燃料气体导入管2 (或空气气体导入管4)的气体导入口，由设有将燃料气体(或空气气体)向保持器内导入的气体导入路51a的端子主体51、以插入各气体导入管2、4的状态经由O形环52而与端子主体51螺纹接合而防止气体泄漏的第I卡合部件53以及以将端子导入部件54和O形环55介于其间的状态与端子主体51螺纹接合而防止气体泄漏的第2卡合部件56构成，用于不使气体泄漏地将电流取出用导线6、电压测量用导线7以及温度传感器8从外部导入而配置于保持器内的既定部位。夹持零件30由下列部件构成:燃料气体扩散板31，用于将从燃料气体导入管2供给的燃料气体扩散并均等地供给至单元部34的燃料极，具备燃料气体扩散区域31d ;燃料极用集电体32，在还原气氛下稳定，由Ni网等构成；一对垫片33，作为气体泄漏防止用，夹着单元部34的外周缘部34a而对置配置，由具有弹性的陶瓷(例如蛭石(vermiculite)、云母、氧化铝纤维等)构成；例如YSZ/Ni金属陶瓷等的燃料极；单元部34，在与例如(La，Sr)MnO3等的空气极之间将例如YSZ (氧化钇稳定化氧化锆或ScSZ (氧化钪稳定化氧化锆)等的电解质一体化；空气极用集电体35，由作为在高温下难以氧化的贵金属的例如金(Au)或白金(Pt)制的网等构成；以及空气气体扩散板36，用于将从空气气体导入管4供给的空气气体扩散并均等地供给至单元部34的空气极，具备空气气体扩散区域36d。夹持零件30，如图1或图2所示，在以燃料极侧壳体10作为下方并以空气极侧壳体20作为上方的情况下，以按照燃料气体扩散板31、燃料极用集电体32、垫片33、单元部
34、垫片33、空气极用集电体35、空气气体扩散板36的顺序层叠的状态夹持。此时，燃料气体扩散板31和燃料极用集电体32容纳于燃料极侧容纳凹部11，空气气体扩散板36和空气极用集电体35容纳于空气极侧容纳凹部21。另外，一个垫片33介于单元部34的外周缘部34a与燃料极侧容纳凹部11的外缘部分之间，另一个垫片33介于单元部34的外周缘部34a与空气极侧容纳凹部21的外缘部分之间。另外，在燃料气体扩散板31和空气气体扩散板36，如图5(a)、(b)所示，分别形成有成为所供给的气体的通路的由多个凹槽形状构成的气体通路31a、36a、将所供给的气体导入的气体导入用贯通槽31b、36b以及将所供给的气体排出的气体排出用贯通槽31c、36c，各自作为燃料气体扩散区域31d、空气气体扩散区域36d而起作用。而且，燃料气体扩散板31和空气气体扩散板36，通过准备以与单元部34的面积(在图5 Ca)中，为IOOmm四方形，在图5 (b)中，为50mm四方形)大致同等的大小成形的部件，根据所使用的单元部34的大小而适当更换，从而能够有效率地进行向单元部34的气体供给。此时，使用根据所使用的燃料气体扩散板31、空气气体扩散板36的大小而变更垫片33的大小的部件。另外，如图5 (a)、(b)所示，在本方式中，气体导入用贯通槽31b、36b与气体排出用贯通槽31c、36c的孔的大小的关系根据燃料气体排出槽13 (或空气气体排出槽23)与燃料气体导入槽12 (或空气气体导入槽22)的大小的关系而适当设定形成。在附图示例中，是气体导入用贯通槽31b、36b形成为比气体排出用贯通槽31c、36c更大的示例。此外，气体导入用贯通槽31b、36b和气体排出用贯通槽31c、36c的大小，由于根据燃料气体导入槽12和燃料气体排出槽13的槽的大小的关系而适当设定，因而不一定必须是双方的孔的大小不同的方式，取决于使用条件等，也可以是同等的大小。固定部件40由氧化铝制的螺栓41、与螺栓41螺纹接合的氧化铝制的螺母42以及插入燃料极侧插入贯通孔16或空气极侧插入贯通孔26中任一个的陶瓷弹簧43构成。在附图示例中，在以燃料极侧容纳凹部11和空气极侧容纳凹部21对置的方式将燃料极侧壳体10和空气极侧壳体20对接的状态下，夹持所层叠的夹持零件30 (按照燃料气体扩散板31、燃料极用集电体32、垫片33、单元部34、垫片33、空气极用集电体35、空气气体扩散板36的顺序层叠)。随后，为了吸收评价试验中的气氛温度所导致的热膨胀等的影响，将陶瓷弹簧43插入空气极侧插入贯通孔26，利用螺母42来紧固固定从燃料极侧插入贯通孔16插入贯通的螺栓41。接着，以图1或图2所示的实施例为基础，对上述的电化学单元评价用保持器I的组装顺序进行说明。首先，将作为夹持零件30的燃料气体扩散板31、燃料极用集电体32、垫片33、单元部34、垫片33、空气极用集电体35、空气气体扩散板36顺着燃料极侧壳体10和空气极侧壳体20的夹持方向层叠。然后，在以燃料极侧容纳凹部11和空气极侧容纳凹部21对置的方式将燃料极侧壳体10和空气极侧壳体20对接的状态下，使夹持零件30夹持于燃料极侧壳体10与空气极侧壳体20之间。此时，成为将压紧用弹簧14、24分别插入燃料极侧容纳凹部11的插入槽15和空气极侧容纳凹部21的插入槽25的状态。然后，在将夹持零件30夹持于各壳体10、20之间的状态下，将陶瓷弹簧43插入空气极侧插入贯通孔26，利用螺母42来紧固从燃料极侧插入贯通孔16插入的螺栓41，将燃料极侧壳体10和空气极侧壳体20组合，由此，电化学单元评价用保持器I的组装作业结束。如以上所说明的，上述的电化学单元评价用保持器1，将作为夹持零件30的燃料气体扩散板31、燃料极用集电体32、单元部34、一对陶瓷制的垫片33、空气极用集电体35、空气气体扩散板36层叠，在以燃料极侧容纳凹部11和空气极侧容纳凹部21对置的方式将氧化铝制的燃料极侧壳体10和空气极侧壳体20对接的状态下夹持。然后，在将夹持零件30夹持于各壳体10、20之间的状态下，将陶瓷弹簧43插入空气极侧插入贯通孔26，利用螺母42来紧固固定从燃料极侧插入贯通孔16插入的螺栓41而组装。由此，由于燃料极侧壳体10和空气极侧壳体20的材质是氧化铝制，因而不担心由于评价试验时的炉内温度而导致壳体的材质蒸发所造成的对单元部34的不良影响，能够可靠性高地进行单元部34的评价试验。另外，由于是能够在燃料极侧壳体10形成有容纳燃料气体扩散板31和燃料极用集电体32的燃料极侧容纳凹部11、在空气极侧壳体20形成有能够容纳空气气体扩散板36和空气极用集电体35的空气极侧容纳凹部21的程度的大小，因而能够提供这样的电化学单元评价用保持器1:谋求保持器主体的小型化，并且，向电炉容纳的容纳作业等变得容易，另外，也不限定所使用的电炉，通用性优异。而且，由于介于单元部34与各壳体10、20之间的一对垫片33是具有弹性的陶瓷制，因而能够消除像现有技术那样的玻璃O形环所导致的更换时的清扫等的繁杂而更顺利地进行评价试验。另外，通过使用使气体扩散部与单元部34的面积配合地形成的燃料气体扩散板31和空气气体扩散板36，从而能够有效率地向单元部34供给气体。而且，由于形成于燃料极侧 容纳凹部11和空气极侧容纳凹部21的燃料气体导入槽12和空气气体导入槽22与燃料气体排出槽13和空气气体排出槽23的槽的大小的关系形成为，成为气体排出槽的每单位时间的流量和气体导入槽的每单位时间的流量能够维持所供给的气体在既定时间充满于各容纳凹部11、21的容纳区域内的状态的关系，因而能够对单元部34可靠地供给燃料气体或空气气体。附图标记说明
I…电化学单元评价用保持器；2…燃料气体导入管；3…燃料气体排出管；4…空气气体导入管；5…空气气体排出管；6…电流取出用导线；7…电压测量用导线；8…温度传感器；10…燃料极侧壳体；11…燃料极侧容纳凹部；12…燃料气体导入槽；13…燃料气体排出槽；14…压紧用弹簧；15...插入槽；16…燃料极侧插入贯通孔；20…空气极侧壳体；21...空气极侧容纳凹部；22…空气气体导入槽；23…空气气体排出槽；24…压紧用弹簧；25…插入槽；26…空气极侧插入贯通孔；30…夹持部件；31…燃料气体扩散板(31a…气体通路、31b…气体导入用贯通槽、31c…气体排出用贯通槽、31d…燃料气体扩散区域)；32…燃料极用集电体；33…垫片；34…单元部；35…空气极用集电体；36…空气气体扩散板(36a…气体通路、36b…气体导入用贯通槽、36c…气体排出用贯通槽、36d…空气气体扩散区域)；4(l...固定部件；41...螺栓；42...螺母；43…陶瓷弹簧；50…密封端子(50a…燃料极侧密封端子、50b…空气极侧密封端子)；51…端子主体(51a…气体导入路)；52、55…O形环；53…第I卡合部件；54…端子导入部件；56…第2卡合部件。
权利要求
1.一种电化学单元评价用保持器，其特征在于，具有: 氧化铝制的燃料极侧壳体，形成有燃料极侧容纳凹部和固定用的多个燃料极侧插入贯通孔，所述燃料极侧容纳凹部在底部按照均等地扩散燃料气体的燃料气体扩散板、燃料极用集电体的顺序容纳，与供给所述燃料气体的燃料气体导入管和排出所述供给的燃料气体的燃料气体排出管分别连通； 氧化铝制的空气极侧壳体，形成有空气极侧容纳凹部和固定用的多个空气极侧插入贯通孔，该空气极侧容纳凹部从底部按照均等地扩散空气气体的空气气体扩散板、空气极用集电体的顺序容纳，与供给所述空气气体的空气气体导入管和排出所述供给的空气气体的空气气体排出管分别连通； 单元部，由燃料极、空气极夹着电解质而构成； 陶瓷制的一对垫片，作为气体泄漏防止用，夹着所述单元部的外周缘部而对置配置，具有弹性；以及 固定部件，具有氧化铝制的螺栓、与该螺栓螺纹接合的氧化铝制的螺母以及插入所述燃料极侧插入贯通孔或所述空气极侧插入贯通孔中任一个的陶瓷弹簧，其中， 所述燃料极侧壳体和所述空气极侧壳体，在以所述单元部为中心而将所述一对垫片介于其间的同时以所述燃料极侧容纳凹部和所述空气极侧容纳凹部对置的方式对接的状态下，将所述螺栓插入贯通于所述燃料极侧插入贯通孔和所述空气极侧插入贯通孔，通过与所述螺母的螺纹接合而紧固固定。
2.如权利要求1所述的电化学单元评价用保持器，其特征在于， 用于将取出所集电的电流的电流取出用导线、进行所述单元部的电压测量的电压测量用导线以及进行所述单元部附近的温度测量的温度传感器导入的密封端子分别装配于所述空气气体导入管的气体流入口和所述燃料气体导入管的气体流入口。
3.如权利要求1或2所述的电化学单元评价用保持器，其特征在于， 所述空气气体扩散板和所述燃料气体扩散板以与所述单元部的面积相应的大小形成， 能够根据所使用的所述单元部的种类而更换所述燃料气体扩散板和所述空气气体扩散板。
4.如权利要求广3的任一项所述的电化学单元评价用保持器，其特征在于， 在所述燃料极侧容纳凹部和所述空气极侧容纳凹部，分别设有用于将所供给的所述各气体导入的气体导入槽和用于将所述供给的各气体排出的气体排出槽， 所述气体排出槽的每单位时间的流量和所述气体导入槽的每单位时间的流量处于能够维持所述供给的各气体在既定时间充满于所述燃料极侧容纳凹部内或所述空气极侧容纳凹部内的状态的关系。
全文摘要
本发明提供没有性能评价时的对单元的不良影响且装置的小型化所导致的向电炉设置、组装的设置容易性和组装容易性优异的电化学单元评价用保持器。将作为夹持零件(30)的燃料气体扩散板(31)、燃料极用集电体(32)、单元部(34)、一对陶瓷制的垫片(33)、空气极用集电体(35)、空气气体扩散板(36)层叠，在以燃料极侧容纳凹部(11)和空气极侧容纳凹部(21)对置的方式将氧化铝制的燃料极侧壳体(10)和空气极侧壳体(20)对接的状态下夹持。然后，在将夹持零件(30)夹持于各壳体(10、20)之间的状态下，将陶瓷弹簧(43)插入空气极侧插入贯通孔(26)，利用螺母(42)来紧固固定从燃料极侧插入贯通孔(16)插入的螺栓(41)而组装。
文档编号H01M8/02GK103107345SQ20121045959
公开日2013年5月15日 申请日期2012年11月15日 优先权日2011年11月15日
发明者江川益博 申请人:千野株式会社
技术领域：
本发明涉及用于评价使用 平板型单元的固体氧化物型燃料电池(SOFC)的性能特性的电化学单元评价用保持器。
背景技术：
固体氧化物型燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell:S0FC)是将氧离子导电性固体电解质用作电解质的燃料电池，将燃料和氧化剂2种气体分别供给至由氧离子导电性固体电解质隔开的燃料极和空气极，在各电极来进行电化学反应，由此，将电力取出至外部。该固体氧化物型燃料电池，作为低公害且高效率的发电方式，由于工作温度是高温且输出密度高而能够进行装置的小型化，电解质是固体因而容易处理、利用高温的排出气体，从而能谋求整体的高效率化(热电联产)，出于以上等优点，为了作为例如大规模发电系统或分散定置型电源而实用化，研究开发取得进展。而且，伴随着这样的固体氧化物型燃料电池的研究开发，作为用于评价燃料电池的性能的固体氧化物型燃料电池的单单元评价装置，公知的有例如引用文献I所示的装置和如非专利文献I或2所公开的三重管构造的高温电化学单元评价用保持器等。现有技术文献 专利文献
专利文献1:日本特开平6 - 223857号公报。非专利文献
非专利文献1:社団法人電気化学協会編「電気化学測定法」、社団法人電気化学協会(社团法人电化学协会编《电化学测量法》，社团法人电化学协会)(1972)，15Π55页；
非专利文献2 =SOFC研究会編「第12回SOFC研究発表会講演要旨集」(S0FC研究会编《第12次SOFC研究发表会讲演要旨集》)，(2003),94^95页。
发明内容
另外，为了能够实施采用与SOFC的工作温度(约800°C)相同程度的气氛温度的单元的评价试验，一般的电化学单元评价用保持器具有耐热性，而且，为了实现其加工性和廉价的制造成本等，将不锈钢等金属用作装置壳体的材料。然而，在采用SOFC的工作温度的评价实验中，由于工作温度是高温，因而构成壳体的金属中的成分(例如，Cr)蒸发而氧化的氧化物(例如，Cr2O3)附着于单元表面而将其污染，由此，有给评价试验造成不良影响之虞。另外，包括上述各文献所公开的装置的一般的电化学单元评价用保持器存在着这样的问题:由于采用由气体导入管从两极侧夹持单元的纵向型的三重管构造，因而只能够用于与此相对应的电炉，另外，由于保持器本身是大型的，因而设置时的处理不便。而且，在这种电化学单元评价用保持器中，实现气密构造，该气密构造通过夹着单元部而设置一对玻璃O形环，利用电炉内的热使玻璃O形环熔融，从而进行单元部的两极侧的密封而防止燃料气体和空气气体的气体泄漏，但由于O形环是玻璃制，因而为了进行接下来的评价试验需要将所使用的玻璃O形环的除去或清扫作业，很麻烦。于是，本发明是鉴于上述问题点而做出的，其目的在于，提供没有性能评价时对单元的不良影响且装置的小型化所导致的向电炉设置、组装的设置容易性和组装容易性优异的电化学单元评价用保持器。为了达成上述目的，本发明的技术方案I所记载的电化学单元评价用保持器，具有:
氧化铝制的燃料极侧壳体，形成有燃料极侧容纳凹部和固定用的多个燃料极侧插入贯通孔，该燃料极侧容纳凹部在底部按照均等地扩散燃料气体的燃料气体扩散板、燃料极用集电体的顺序容纳，与供给所述燃料气体的燃料气体导入管和排出所述供给的燃料气体的燃料气体排出管分别连通；
氧化铝制的空气极侧壳体，形成有空气极侧容纳凹部和固定用的多个空气极侧插入贯通孔，该空气极侧容纳凹部从底部按照均等地扩散空气气体的空气气体扩散板、空气极用集电体的顺序容纳，与供给所述空气气体的空气气体导入管和排出所述供给的空气气体的空气气体排出管分别连通；
单元部，由燃料极、空气极夹着电解质而构成；
陶瓷制的一对垫片，作为气体泄漏防止用，夹着所述单元部的外周缘部而对置配置，具有弹性；以及
固定部件，具有氧化铝制的螺栓、与该螺栓螺纹接合的氧化铝制的螺母以及插入所述燃料极侧插入贯通孔或所述空气极侧插入贯通孔中任一个的陶瓷弹簧，
所述燃料极侧壳体和所述空气极侧壳体，在以所述单元部为中心将所述一对垫片介于其间的同时以所述燃料极侧容纳凹部和所述空气极侧容纳凹部对置的方式对接的状态下，将所述螺栓插入贯通于所述燃料极侧插入贯通孔和所述空气极侧插入贯通孔，通过与所述螺母的螺纹接合而紧固固定。另外，技术方案2所记载的电化学单元评价用保持器，其特征在于，在技术方案I所记载的电化学单元评价用保持器中，密封端子分别装配于所述空气气体导入管的气体流入口和所述燃料气体导入管的气体流入口，所述密封端子用于将取出所集电的电流的电流取出用导线、进行所述单元部的电压测量的电压测量用导线以及进行所述单元部附近的温度测量的温度传感器导入。另外，技术方案3所记载的电化学单元评价用保持器，其特征在于，在技术方案I或2所记载的电化学单元评价用保持器中，所述空气气体扩散板和所述燃料气体扩散板以与所述单元部的面积相应的大小形成，
能够根据所使用的所述单元部的种类而互换所述燃料气体扩散板和所述空气气体扩散板。另外，技术方案4所记载的电化学单元评价用保持器，其特征在于，在技术方案f 3的任一项所记载的电化学单元评价用保持器中，在所述燃料极侧容纳凹部和所述空气极侧容纳凹部，分别设有用于将所供给的所述各气体导入的气体导入槽和用于将所述供给的各气体排出的气体排出槽，
所述气体排出槽的每单位时间的流量和所述气体导入槽的每单位时间的流量处于能够维持所述供给的各气体在既定时间充满于所述燃料极侧容纳凹部内或所述空气极侧容纳凹部内的状态的关系。依照本发明的电化学单元评价用保持器，由于燃料极侧壳体和空气极侧壳体的材质是氧化铝制，因而不担心由于评价试验时的炉内温度而导致壳体的材质蒸发所造成的对单元部的不良影响，能够高精度地进行单元部的评价试验。另外，由于是能够在燃料极侧壳体形成有容纳燃料气体扩散板和燃料极用集电体的燃料极侧容纳凹部、在空气极侧壳体形成有能够容纳空气气体扩散板和空气极用集电体的空气极侧容纳凹部的程度的大小，因而能够提供这样的电化学单元评价用保持器:保持器主体小型化，向电炉容纳的容纳作业等变得容易，另外，也不限定所使用的电炉，通用性优异。而且，由于介于单元部与各壳体之间的一对垫片是具有弹性的陶瓷制，因而能够消除像现有技术那样的玻璃O形环所导致的更换时的清扫等的繁杂而更顺利地进行评价试验。另外，通过使用使气体扩散部与单元部的面积配合地形成的燃料气体扩散板和空气气体扩散板，从而能够有效率地向单元部供给气体。而且，由于形成于燃料极侧容纳凹部和空气极侧容纳凹部的气体导入槽与气体排出槽的槽的大小的关系以如下方式形成，即成为气体排出槽的每单位时间的流量和气体导入槽的每单位时间的流量能够维持所供给的气体在既定时间充满于各容纳凹部的容纳区域内的状态的关系，因而能够对单元部可靠地供给燃料气体或空气气体。
图1是本发明所涉及的电化学单元评价用保持器的分解立体图。 图2是该保持器的A-A ’剖面图。图3 Ca)是燃料极侧壳体的俯视图，(b)是空气极侧壳体的俯视图。图4是用于说明形成于该保持器的燃料极侧壳体和空气极侧壳体的气体导入槽和气体排出槽以及安装于燃料极侧壳体和空气极侧壳体的密封端子的部分剖面图。图5 (a)是示出该保持器所使用的100_四方形单元用的燃料气体扩散板和空气气体扩散板的实施例的说明图。图5 (b)是示出该保持器所使用的50mm四方形单元用的燃料气体扩散板和空气气体扩散板的实施例的说明图。
具体实施例方式以下，一边参照附图，一边对用于实施本发明的方式详细地进行说明。此外，本发明不被该实施方式限定，由本领域技术人员等基于该方式而做出的能够实施的其他方式、实施例以及运用技术等全部被包括在本发明的范畴中。首先，一边参照图1，一边对本发明所涉及的电化学单元评价用保持器的构成进行说明。如图1或图2所示，作为本示例的电化学单元评价用保持器I的构造，以将夹持零件30夹持在燃料极侧壳体10 (图中下方)和空气极侧壳体20 (图中上方)之间的状态由固定部件40紧固固定而组装。
燃料极侧壳体10具有由具备耐受评价试验时的高温且防止单元部34的污染的效果的氧化铝构成的长方体形状，形成有燃料极侧容纳凹部11，该燃料极侧容纳凹部11是从底部按照顺序容纳均等地扩散燃料气体的燃料气体扩散板31和燃料极用集电体32的容纳区域。此外，燃料极侧壳体10的厚度和大小，只要是能够形成能够容纳所使用的燃料气体扩散板31和燃料极用集电体32且能够在单元部34的燃料极充满能够充分发电的程度的燃料气体的燃料极侧容纳凹部11的程度的大小即可。在燃料极侧容纳凹部11，如图3 (a)所示，形成有与设在壳体的供给燃料气体的燃料气体导入管2连通的燃料气体导入槽12，并且，形成有与排出所供给的燃料气体的燃料气体排出管3连通的燃料气体排出槽13。燃料气体导入槽12和燃料气体排出槽13的槽的大小的关系，只要是燃料气体排出槽13的每单位时间的流量和燃料气体导入槽12的每单位时间的流量能够维持所供给的燃料气体在既定时间充满于燃料极侧容纳凹部11的容纳区域内的状态的关系即可，即，只要考虑燃料气体的供给量、排出量、容纳区域的容积等使用条件而以将发电所需要的燃料气体充分地供给至单元部34的燃料极的程度的大小形成即可。另外，在燃料极侧容纳凹部11的底部的大致中心位置,根据需要设有插入槽15，将氧化锆制的压紧用弹簧14插入该插入槽15，该压紧用弹簧14将容纳的燃料气体扩散板31和燃料极用集电体32以相对于所夹持的单元部34的燃料极而接近的状态支撑。而且，在燃料极侧壳体10，形成有用于利用固定部件40进行与空气极侧壳体20的紧固固定的多个燃料极侧插入贯通孔16(在附图示例中，贯通于壳体的四角而形成，根据所使用的固定部件40而适当决定孔径)。空气极侧壳体20，与燃料极侧壳体10同样，具有由具备耐受评价试验时的高温且防止单元部34的污染的效果的氧化铝构成的长方体形状，形成有空气极侧容纳凹部21，该空气极侧容纳凹部21是从底部按照顺序容纳均等地扩散空气气体的空气气体扩散板36和空气极用集电体35的容纳区域。此外，空气极侧壳体20的厚度和大小，只要是能够形成有能够容纳所使用的空气气体扩散板36和空气极用集电体35且能够在单元部34的空气极充满能够充分发电的程度的空气气体的空气极侧容纳凹部21的程度的大小即可。在空气极侧容纳凹部21，如图3 (b)所示，形成有与设在壳体的供给空气气体的空气气体导入管4连通的空气气体导入槽22，并且，形成有与排出所供给的空气气体的空气气体排出管5连通的空气气体排出槽23。空气气体导入槽22和空气气体排出槽23的槽的大小的关系，只要是空气气体排出槽23的每单位时间的流量和空气气体导入槽22的每单位时间的流量能够维持所供给的空气气体在既定时间充满于空气极侧容纳凹部21的容纳区域内的状态的关系即可，即，只要考虑空气气体的供给量、排出量、容纳区域的容积等使用条件而以将发电所需要的空气气体充分地供给至单元部34的空气极的程度的大小形成即可。另外，在空气极侧容纳凹部21的底部的大致中心位置，根据需要设有插入槽25，将氧化锆制的压紧用弹簧24插入该插入槽25，该压紧用弹簧24将容纳的空气气体扩散板36和空气极用集电体35以相对于所夹持的单元部34的空气极而接近的状态支撑。而且，在空气极侧壳体20，形成有用于利用固定部件40进行与燃料极侧壳体10的紧固固定的多个空气极侧插入贯通孔26(在附图示例中，贯通于壳体的四角而形成，根据所使用的固定部件40而适当决定孔径)。此外，燃料极侧插入贯通孔16和空气极侧插入贯通孔26，各孔的个数数目相同，而且，对置的孔彼此分别形成于成为一条直线上的位置，从而在作为以燃料极侧容纳凹部11和空气极侧容纳凹部21对置的方式将燃料极侧壳体10和空气极侧壳体20对接的状态时，能够将后述的固定部件40的螺栓41插入。另外，如图2所示，在燃料气体导入管2和空气气体导入管4的气体导入口，分别设置有用于将从燃料极用集电体32或空气极用集电体35取出由单元部34发电的电流的电流取出用导线6、进行单元部34的各电极的电压测量的电压测量用导线7以及进行单元部34附近的温度测量的温度传感器8导入的密封端子50 (燃料极侧密封端子50a、空气极侧密封端子50b)。密封端子50 (50a、50b)是这样的气密端子:如图4所示，装配于燃料气体导入管2 (或空气气体导入管4)的气体导入口，由设有将燃料气体(或空气气体)向保持器内导入的气体导入路51a的端子主体51、以插入各气体导入管2、4的状态经由O形环52而与端子主体51螺纹接合而防止气体泄漏的第I卡合部件53以及以将端子导入部件54和O形环55介于其间的状态与端子主体51螺纹接合而防止气体泄漏的第2卡合部件56构成，用于不使气体泄漏地将电流取出用导线6、电压测量用导线7以及温度传感器8从外部导入而配置于保持器内的既定部位。夹持零件30由下列部件构成:燃料气体扩散板31，用于将从燃料气体导入管2供给的燃料气体扩散并均等地供给至单元部34的燃料极，具备燃料气体扩散区域31d ;燃料极用集电体32，在还原气氛下稳定，由Ni网等构成；一对垫片33，作为气体泄漏防止用，夹着单元部34的外周缘部34a而对置配置，由具有弹性的陶瓷(例如蛭石(vermiculite)、云母、氧化铝纤维等)构成；例如YSZ/Ni金属陶瓷等的燃料极；单元部34，在与例如(La，Sr)MnO3等的空气极之间将例如YSZ (氧化钇稳定化氧化锆或ScSZ (氧化钪稳定化氧化锆)等的电解质一体化；空气极用集电体35，由作为在高温下难以氧化的贵金属的例如金(Au)或白金(Pt)制的网等构成；以及空气气体扩散板36，用于将从空气气体导入管4供给的空气气体扩散并均等地供给至单元部34的空气极，具备空气气体扩散区域36d。夹持零件30，如图1或图2所示，在以燃料极侧壳体10作为下方并以空气极侧壳体20作为上方的情况下，以按照燃料气体扩散板31、燃料极用集电体32、垫片33、单元部
34、垫片33、空气极用集电体35、空气气体扩散板36的顺序层叠的状态夹持。此时，燃料气体扩散板31和燃料极用集电体32容纳于燃料极侧容纳凹部11，空气气体扩散板36和空气极用集电体35容纳于空气极侧容纳凹部21。另外，一个垫片33介于单元部34的外周缘部34a与燃料极侧容纳凹部11的外缘部分之间，另一个垫片33介于单元部34的外周缘部34a与空气极侧容纳凹部21的外缘部分之间。另外，在燃料气体扩散板31和空气气体扩散板36，如图5(a)、(b)所示，分别形成有成为所供给的气体的通路的由多个凹槽形状构成的气体通路31a、36a、将所供给的气体导入的气体导入用贯通槽31b、36b以及将所供给的气体排出的气体排出用贯通槽31c、36c，各自作为燃料气体扩散区域31d、空气气体扩散区域36d而起作用。而且，燃料气体扩散板31和空气气体扩散板36，通过准备以与单元部34的面积(在图5 Ca)中，为IOOmm四方形，在图5 (b)中，为50mm四方形)大致同等的大小成形的部件，根据所使用的单元部34的大小而适当更换，从而能够有效率地进行向单元部34的气体供给。此时，使用根据所使用的燃料气体扩散板31、空气气体扩散板36的大小而变更垫片33的大小的部件。另外，如图5 (a)、(b)所示，在本方式中，气体导入用贯通槽31b、36b与气体排出用贯通槽31c、36c的孔的大小的关系根据燃料气体排出槽13 (或空气气体排出槽23)与燃料气体导入槽12 (或空气气体导入槽22)的大小的关系而适当设定形成。在附图示例中，是气体导入用贯通槽31b、36b形成为比气体排出用贯通槽31c、36c更大的示例。此外，气体导入用贯通槽31b、36b和气体排出用贯通槽31c、36c的大小，由于根据燃料气体导入槽12和燃料气体排出槽13的槽的大小的关系而适当设定，因而不一定必须是双方的孔的大小不同的方式，取决于使用条件等，也可以是同等的大小。固定部件40由氧化铝制的螺栓41、与螺栓41螺纹接合的氧化铝制的螺母42以及插入燃料极侧插入贯通孔16或空气极侧插入贯通孔26中任一个的陶瓷弹簧43构成。在附图示例中，在以燃料极侧容纳凹部11和空气极侧容纳凹部21对置的方式将燃料极侧壳体10和空气极侧壳体20对接的状态下，夹持所层叠的夹持零件30 (按照燃料气体扩散板31、燃料极用集电体32、垫片33、单元部34、垫片33、空气极用集电体35、空气气体扩散板36的顺序层叠)。随后，为了吸收评价试验中的气氛温度所导致的热膨胀等的影响，将陶瓷弹簧43插入空气极侧插入贯通孔26，利用螺母42来紧固固定从燃料极侧插入贯通孔16插入贯通的螺栓41。接着，以图1或图2所示的实施例为基础，对上述的电化学单元评价用保持器I的组装顺序进行说明。首先，将作为夹持零件30的燃料气体扩散板31、燃料极用集电体32、垫片33、单元部34、垫片33、空气极用集电体35、空气气体扩散板36顺着燃料极侧壳体10和空气极侧壳体20的夹持方向层叠。然后，在以燃料极侧容纳凹部11和空气极侧容纳凹部21对置的方式将燃料极侧壳体10和空气极侧壳体20对接的状态下，使夹持零件30夹持于燃料极侧壳体10与空气极侧壳体20之间。此时，成为将压紧用弹簧14、24分别插入燃料极侧容纳凹部11的插入槽15和空气极侧容纳凹部21的插入槽25的状态。然后，在将夹持零件30夹持于各壳体10、20之间的状态下，将陶瓷弹簧43插入空气极侧插入贯通孔26，利用螺母42来紧固从燃料极侧插入贯通孔16插入的螺栓41，将燃料极侧壳体10和空气极侧壳体20组合，由此，电化学单元评价用保持器I的组装作业结束。如以上所说明的，上述的电化学单元评价用保持器1，将作为夹持零件30的燃料气体扩散板31、燃料极用集电体32、单元部34、一对陶瓷制的垫片33、空气极用集电体35、空气气体扩散板36层叠，在以燃料极侧容纳凹部11和空气极侧容纳凹部21对置的方式将氧化铝制的燃料极侧壳体10和空气极侧壳体20对接的状态下夹持。然后，在将夹持零件30夹持于各壳体10、20之间的状态下，将陶瓷弹簧43插入空气极侧插入贯通孔26，利用螺母42来紧固固定从燃料极侧插入贯通孔16插入的螺栓41而组装。由此，由于燃料极侧壳体10和空气极侧壳体20的材质是氧化铝制，因而不担心由于评价试验时的炉内温度而导致壳体的材质蒸发所造成的对单元部34的不良影响，能够可靠性高地进行单元部34的评价试验。另外，由于是能够在燃料极侧壳体10形成有容纳燃料气体扩散板31和燃料极用集电体32的燃料极侧容纳凹部11、在空气极侧壳体20形成有能够容纳空气气体扩散板36和空气极用集电体35的空气极侧容纳凹部21的程度的大小，因而能够提供这样的电化学单元评价用保持器1:谋求保持器主体的小型化，并且，向电炉容纳的容纳作业等变得容易，另外，也不限定所使用的电炉，通用性优异。而且，由于介于单元部34与各壳体10、20之间的一对垫片33是具有弹性的陶瓷制，因而能够消除像现有技术那样的玻璃O形环所导致的更换时的清扫等的繁杂而更顺利地进行评价试验。另外，通过使用使气体扩散部与单元部34的面积配合地形成的燃料气体扩散板31和空气气体扩散板36，从而能够有效率地向单元部34供给气体。而且，由于形成于燃料极侧 容纳凹部11和空气极侧容纳凹部21的燃料气体导入槽12和空气气体导入槽22与燃料气体排出槽13和空气气体排出槽23的槽的大小的关系形成为，成为气体排出槽的每单位时间的流量和气体导入槽的每单位时间的流量能够维持所供给的气体在既定时间充满于各容纳凹部11、21的容纳区域内的状态的关系，因而能够对单元部34可靠地供给燃料气体或空气气体。附图标记说明
I…电化学单元评价用保持器；2…燃料气体导入管；3…燃料气体排出管；4…空气气体导入管；5…空气气体排出管；6…电流取出用导线；7…电压测量用导线；8…温度传感器；10…燃料极侧壳体；11…燃料极侧容纳凹部；12…燃料气体导入槽；13…燃料气体排出槽；14…压紧用弹簧；15...插入槽；16…燃料极侧插入贯通孔；20…空气极侧壳体；21...空气极侧容纳凹部；22…空气气体导入槽；23…空气气体排出槽；24…压紧用弹簧；25…插入槽；26…空气极侧插入贯通孔；30…夹持部件；31…燃料气体扩散板(31a…气体通路、31b…气体导入用贯通槽、31c…气体排出用贯通槽、31d…燃料气体扩散区域)；32…燃料极用集电体；33…垫片；34…单元部；35…空气极用集电体；36…空气气体扩散板(36a…气体通路、36b…气体导入用贯通槽、36c…气体排出用贯通槽、36d…空气气体扩散区域)；4(l...固定部件；41...螺栓；42...螺母；43…陶瓷弹簧；50…密封端子(50a…燃料极侧密封端子、50b…空气极侧密封端子)；51…端子主体(51a…气体导入路)；52、55…O形环；53…第I卡合部件；54…端子导入部件；56…第2卡合部件。
权利要求
1.一种电化学单元评价用保持器，其特征在于，具有: 氧化铝制的燃料极侧壳体，形成有燃料极侧容纳凹部和固定用的多个燃料极侧插入贯通孔，所述燃料极侧容纳凹部在底部按照均等地扩散燃料气体的燃料气体扩散板、燃料极用集电体的顺序容纳，与供给所述燃料气体的燃料气体导入管和排出所述供给的燃料气体的燃料气体排出管分别连通； 氧化铝制的空气极侧壳体，形成有空气极侧容纳凹部和固定用的多个空气极侧插入贯通孔，该空气极侧容纳凹部从底部按照均等地扩散空气气体的空气气体扩散板、空气极用集电体的顺序容纳，与供给所述空气气体的空气气体导入管和排出所述供给的空气气体的空气气体排出管分别连通； 单元部，由燃料极、空气极夹着电解质而构成； 陶瓷制的一对垫片，作为气体泄漏防止用，夹着所述单元部的外周缘部而对置配置，具有弹性；以及 固定部件，具有氧化铝制的螺栓、与该螺栓螺纹接合的氧化铝制的螺母以及插入所述燃料极侧插入贯通孔或所述空气极侧插入贯通孔中任一个的陶瓷弹簧，其中， 所述燃料极侧壳体和所述空气极侧壳体，在以所述单元部为中心而将所述一对垫片介于其间的同时以所述燃料极侧容纳凹部和所述空气极侧容纳凹部对置的方式对接的状态下，将所述螺栓插入贯通于所述燃料极侧插入贯通孔和所述空气极侧插入贯通孔，通过与所述螺母的螺纹接合而紧固固定。
2.如权利要求1所述的电化学单元评价用保持器，其特征在于， 用于将取出所集电的电流的电流取出用导线、进行所述单元部的电压测量的电压测量用导线以及进行所述单元部附近的温度测量的温度传感器导入的密封端子分别装配于所述空气气体导入管的气体流入口和所述燃料气体导入管的气体流入口。
3.如权利要求1或2所述的电化学单元评价用保持器，其特征在于， 所述空气气体扩散板和所述燃料气体扩散板以与所述单元部的面积相应的大小形成， 能够根据所使用的所述单元部的种类而更换所述燃料气体扩散板和所述空气气体扩散板。
4.如权利要求广3的任一项所述的电化学单元评价用保持器，其特征在于， 在所述燃料极侧容纳凹部和所述空气极侧容纳凹部，分别设有用于将所供给的所述各气体导入的气体导入槽和用于将所述供给的各气体排出的气体排出槽， 所述气体排出槽的每单位时间的流量和所述气体导入槽的每单位时间的流量处于能够维持所述供给的各气体在既定时间充满于所述燃料极侧容纳凹部内或所述空气极侧容纳凹部内的状态的关系。
全文摘要
本发明提供没有性能评价时的对单元的不良影响且装置的小型化所导致的向电炉设置、组装的设置容易性和组装容易性优异的电化学单元评价用保持器。将作为夹持零件(30)的燃料气体扩散板(31)、燃料极用集电体(32)、单元部(34)、一对陶瓷制的垫片(33)、空气极用集电体(35)、空气气体扩散板(36)层叠，在以燃料极侧容纳凹部(11)和空气极侧容纳凹部(21)对置的方式将氧化铝制的燃料极侧壳体(10)和空气极侧壳体(20)对接的状态下夹持。然后，在将夹持零件(30)夹持于各壳体(10、20)之间的状态下，将陶瓷弹簧(43)插入空气极侧插入贯通孔(26)，利用螺母(42)来紧固固定从燃料极侧插入贯通孔(16)插入的螺栓(41)而组装。
文档编号H01M8/02GK103107345SQ20121045959
公开日2013年5月15日 申请日期2012年11月15日 优先权日2011年11月15日
发明者江川益博 申请人:千野株式会社
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