JP2001283877A - 固体電解質型燃料電池の単電池、およびその製造方法 - Google Patents
固体電解質型燃料電池の単電池、およびその製造方法Info
- Publication number
- JP2001283877A JP2001283877A JP2000101471A JP2000101471A JP2001283877A JP 2001283877 A JP2001283877 A JP 2001283877A JP 2000101471 A JP2000101471 A JP 2000101471A JP 2000101471 A JP2000101471 A JP 2000101471A JP 2001283877 A JP2001283877 A JP 2001283877A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrolyte
- fuel electrode
- unit cell
- electrode
- electrolyte membrane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Abstract
(57)【要約】
【課題】 発電性能の高い固体電解質型燃料電池の単電
池を提供する。 【解決手段】 少なくとも電解質膜と空気極との間にＳ
ＤＣ（サマリアをドープしたセリア）などの層を設ける
こととした。ＳＤＣの層を設けることにより電解質膜と
空気極との電気抵抗を低減でき、発電性能が高い単電池
を得ることができる。
池を提供する。 【解決手段】 少なくとも電解質膜と空気極との間にＳ
ＤＣ（サマリアをドープしたセリア）などの層を設ける
こととした。ＳＤＣの層を設けることにより電解質膜と
空気極との電気抵抗を低減でき、発電性能が高い単電池
を得ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料極を支持体と
して構成した支持膜型の固体電解質型燃料電池の単電池
に関し、特に発電性能を向上させた固体電解質型燃料電
池の単電池に関する。
して構成した支持膜型の固体電解質型燃料電池の単電池
に関し、特に発電性能を向上させた固体電解質型燃料電
池の単電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体電解質型燃料電池の単電池は、電解
質の一方の面に空気極を設け、他方の面に燃料極を設け
てあり、固体電解質型燃料電池はこのような単電池を複
数積層し、空気極に酸化剤ガスを、燃料極に燃料ガスを
供給して起電力を発生させている。
質の一方の面に空気極を設け、他方の面に燃料極を設け
てあり、固体電解質型燃料電池はこのような単電池を複
数積層し、空気極に酸化剤ガスを、燃料極に燃料ガスを
供給して起電力を発生させている。
【０００３】次に、ディップ法を用いた支持膜式の単電
池の製造方法について、図１２に示す流れ図を用いて説
明する。
池の製造方法について、図１２に示す流れ図を用いて説
明する。
【０００４】まず粉末状の燃料極の原料をプレスにより
所定の形状に押し固め成形し（Ｔ１）、成形した燃料極
（グリーン）を電気炉等により約１００時間仮焼し、多
孔体とする（Ｔ２）。次に、仮焼した燃料極を、電解質
の原料をスラリ状にした電解質スラリの中に浸し（Ｔ
３）、燃料極の表面全体に薄く電解質原料を付着させ
る。電解質スラリを付着させたなら、電解質スラリを適
度に乾燥させ（Ｔ４）、再び燃料極を電解質スラリの中
に浸し、電解質原料を表面に付着させ、再度乾燥を行な
う。このような電解質原料の付着・乾燥作業を電解質原
料が所定の厚みとなるまで（７回程度）繰り返し、電解
質膜が燃料極の表面に所定の厚みに形成されたなら炉に
入れ焼成（Ｔ５）する。
所定の形状に押し固め成形し（Ｔ１）、成形した燃料極
（グリーン）を電気炉等により約１００時間仮焼し、多
孔体とする（Ｔ２）。次に、仮焼した燃料極を、電解質
の原料をスラリ状にした電解質スラリの中に浸し（Ｔ
３）、燃料極の表面全体に薄く電解質原料を付着させ
る。電解質スラリを付着させたなら、電解質スラリを適
度に乾燥させ（Ｔ４）、再び燃料極を電解質スラリの中
に浸し、電解質原料を表面に付着させ、再度乾燥を行な
う。このような電解質原料の付着・乾燥作業を電解質原
料が所定の厚みとなるまで（７回程度）繰り返し、電解
質膜が燃料極の表面に所定の厚みに形成されたなら炉に
入れ焼成（Ｔ５）する。
【０００５】次に電解質膜を研磨し、燃料極の周囲に形
成された不要な電解質膜を除去して、所定の形状に仕上
げる（Ｔ６）。そして、電解質膜の上に空気極を設け
（Ｔ７）、焼成を行なっていた（Ｔ８）。
成された不要な電解質膜を除去して、所定の形状に仕上
げる（Ｔ６）。そして、電解質膜の上に空気極を設け
（Ｔ７）、焼成を行なっていた（Ｔ８）。
【０００６】このようにして従来は、電気的抵抗が高い
電解質膜を１０〜数１０μｍの薄膜として抵抗を低減さ
せ、単電池の作動温度を低くして、固体電解質型燃料電
池の単電池のコストや熱機械的信頼性等を向上させてい
た。
電解質膜を１０〜数１０μｍの薄膜として抵抗を低減さ
せ、単電池の作動温度を低くして、固体電解質型燃料電
池の単電池のコストや熱機械的信頼性等を向上させてい
た。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年固
体電解質型燃料電池は小型化、高出力化を図る必要があ
り、より高い発電性能が単電池に求められている。例え
ば、電解質膜と空気極、あるいは電解質膜と燃料極との
間の電気抵抗をより低減させ、より高い発電性能を実現
することが求められている。
体電解質型燃料電池は小型化、高出力化を図る必要があ
り、より高い発電性能が単電池に求められている。例え
ば、電解質膜と空気極、あるいは電解質膜と燃料極との
間の電気抵抗をより低減させ、より高い発電性能を実現
することが求められている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決するため、単電池を次のようにして構成した。
解決するため、単電池を次のようにして構成した。
【０００９】すなわち、電解質膜と空気極との間にＳＤ
Ｃ（サマリアをドープしたセリア）の層（膜）などＣｅ
1-X ＦX Ｏ(2-δ)の膜（ＦはＣａ、Ｙ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｌ
ａ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｎｄ、Ｙｂ、Ｐｒ、Ｐｂ、Ｓｒ、Ｅ
ｕ、Ｄｙ、Ｂａ、Ｂｅのいずれか１つ又は２つ以上の組
合せであり、０≦ｘ≦０．５０）を形成して単電池を構
成した。
Ｃ（サマリアをドープしたセリア）の層（膜）などＣｅ
1-X ＦX Ｏ(2-δ)の膜（ＦはＣａ、Ｙ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｌ
ａ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｎｄ、Ｙｂ、Ｐｒ、Ｐｂ、Ｓｒ、Ｅ
ｕ、Ｄｙ、Ｂａ、Ｂｅのいずれか１つ又は２つ以上の組
合せであり、０≦ｘ≦０．５０）を形成して単電池を構
成した。
【００１０】その塗布方法は例えば、燃料極の上に電解
質膜を形成した段階で、電解質膜の上にＳＤＣのスラリ
等を塗布し、そののち空気極を電解質膜の上に形成する
こととした。これにより、電解質膜と空気極との間の電
気抵抗を低減でき、発電性能の高い単電池を得ることが
できる。ＳＤＣ膜等は、少なくとも電解質膜側の面に塗
布すればよいが、電解質膜を形成した面の裏面の燃料極
表面に塗布してもよい。
質膜を形成した段階で、電解質膜の上にＳＤＣのスラリ
等を塗布し、そののち空気極を電解質膜の上に形成する
こととした。これにより、電解質膜と空気極との間の電
気抵抗を低減でき、発電性能の高い単電池を得ることが
できる。ＳＤＣ膜等は、少なくとも電解質膜側の面に塗
布すればよいが、電解質膜を形成した面の裏面の燃料極
表面に塗布してもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明にかかる単電池の一実施例
について説明する。
について説明する。
【００１２】図１に単電池２を示す。単電池２は、支持
体としての燃料極４の表面に電解質膜６が形成してあ
り、さらに電解質膜６の表面にＳＤＣ膜７を介在させて
空気極８が形成してある。この単電池２を図１０に示す
ように合金セパレータ３０とセラミックマニホールド３
２からなるセパレータ３４で挟持し、セパレータ３４と
単電池２とを適宜積層して固体電解質型燃料電池１が構
成してある。固体電解質型燃料電池１は、所定の条件
（例えば温度７５０℃等）において燃料極４に燃料ガス
を、また空気極８に酸化剤ガスを供給することにより起
電力を発生する。
体としての燃料極４の表面に電解質膜６が形成してあ
り、さらに電解質膜６の表面にＳＤＣ膜７を介在させて
空気極８が形成してある。この単電池２を図１０に示す
ように合金セパレータ３０とセラミックマニホールド３
２からなるセパレータ３４で挟持し、セパレータ３４と
単電池２とを適宜積層して固体電解質型燃料電池１が構
成してある。固体電解質型燃料電池１は、所定の条件
（例えば温度７５０℃等）において燃料極４に燃料ガス
を、また空気極８に酸化剤ガスを供給することにより起
電力を発生する。
【００１３】次に、単電池２の製造方法について図７の
流れ図を用いて説明する。まず、粉末状の原料を所定の
形状に成形し、支持体としての燃料極４を形成する（Ｓ
１）。燃料極４の原料は、例えばニッケルとイットリア
安定化ジルコニア（ＹＳＺ）のサーメットであり、原料
を水溶性のバインダ、例えばポリビニルアルコールと混
練し、プレス装置（図示せず）等により押し固め、成形
する。所定の形状に成形した燃料極４を図３に示す。燃
料極４の原料には、造孔剤（図示せず）が所定量含有し
てあり、後述する焼成により造孔剤が焼失されると燃料
極４の内部に多数の孔が形成される。
流れ図を用いて説明する。まず、粉末状の原料を所定の
形状に成形し、支持体としての燃料極４を形成する（Ｓ
１）。燃料極４の原料は、例えばニッケルとイットリア
安定化ジルコニア（ＹＳＺ）のサーメットであり、原料
を水溶性のバインダ、例えばポリビニルアルコールと混
練し、プレス装置（図示せず）等により押し固め、成形
する。所定の形状に成形した燃料極４を図３に示す。燃
料極４の原料には、造孔剤（図示せず）が所定量含有し
てあり、後述する焼成により造孔剤が焼失されると燃料
極４の内部に多数の孔が形成される。
【００１４】プレス装置により成形された未焼成の燃料
極４は、そのままの状態で塗布装置１８（図２参照）に
配置され、電解質スラリ２４が表面に塗布される（Ｓ
２）。電解質スラリ２４は、ＹＳＺからなる電解質（電
解質膜６）の原料と非水溶性のバインダ、例えばポリビ
ニルブチラールとを混練したものであり、所定の粘度に
設定してある。尚、バインダとしては、上記以外に、メ
チルセルロース、ポリエチレン、ポリアクリル酸ソー
ダ、アラビアゴムなどがある。
極４は、そのままの状態で塗布装置１８（図２参照）に
配置され、電解質スラリ２４が表面に塗布される（Ｓ
２）。電解質スラリ２４は、ＹＳＺからなる電解質（電
解質膜６）の原料と非水溶性のバインダ、例えばポリビ
ニルブチラールとを混練したものであり、所定の粘度に
設定してある。尚、バインダとしては、上記以外に、メ
チルセルロース、ポリエチレン、ポリアクリル酸ソー
ダ、アラビアゴムなどがある。
【００１５】図２に示すように塗布装置１８は、いわゆ
るスクリーン印刷法で印刷を行なう印刷機であり、スク
リーン版２０には電解質膜６に等しい形状の型が形成さ
れている。燃料極４を、塗布装置１８の所定の位置に配
置したなら、スクリーン版２０に沿ってスキージ２２を
移動させることにより、型を通して電解質スラリ２４が
燃料極４の上面に塗布（Ｓ２）される。電解質スラリ２
４が所定の形状に塗布されたなら、電解質の表面を適宜
乾燥させる。乾燥作業は、電解質スラリ２４を完全に乾
燥させる必要はなく、塗布した電解質スラリ２４上に重
ねて電解質スラリ２４が塗布できる程度であればよい。
電解質膜６が表面に形成された燃料極４を図４に示す。
るスクリーン印刷法で印刷を行なう印刷機であり、スク
リーン版２０には電解質膜６に等しい形状の型が形成さ
れている。燃料極４を、塗布装置１８の所定の位置に配
置したなら、スクリーン版２０に沿ってスキージ２２を
移動させることにより、型を通して電解質スラリ２４が
燃料極４の上面に塗布（Ｓ２）される。電解質スラリ２
４が所定の形状に塗布されたなら、電解質の表面を適宜
乾燥させる。乾燥作業は、電解質スラリ２４を完全に乾
燥させる必要はなく、塗布した電解質スラリ２４上に重
ねて電解質スラリ２４が塗布できる程度であればよい。
電解質膜６が表面に形成された燃料極４を図４に示す。
【００１６】電解質スラリ２４を適度に乾燥させたな
ら、上記と同様にして重ねて電解質スラリ２４を塗布
し、乾燥させる。そして電解質スラリ２４が所定の厚さ
になるまで電解質スラリ２４の塗布を繰り返す。電解質
スラリ２４が所定の厚みに積層されたなら、燃料極４と
ともに共焼結（電解質膜６と燃料極４とを一緒に焼成す
ること）する（Ｓ３）。
ら、上記と同様にして重ねて電解質スラリ２４を塗布
し、乾燥させる。そして電解質スラリ２４が所定の厚さ
になるまで電解質スラリ２４の塗布を繰り返す。電解質
スラリ２４が所定の厚みに積層されたなら、燃料極４と
ともに共焼結（電解質膜６と燃料極４とを一緒に焼成す
ること）する（Ｓ３）。
【００１７】そして、電解質膜６にＳＤＣを塗布して、
ＳＤＣ膜７を形成する。ＳＤＣは、サマリアをドープし
たセリア（Ｃｅ１−ｘＳｍｘＯ（２−δ））であり、粒
径が０．１〜５μｍ程度で、ｘ＝０．３である。ＳＤＣ
は、その粉末をＣｅゾルに分散、混合してＳＤＣスラリ
を形成し、ディップ法等により電解質膜６の表面全体に
４μｍの厚さに塗布する（Ｓ４）。ＳＤＣ膜７が塗布さ
れた状態を図５に示す。次に塗布したＳＤＣ膜７を所定
の温度で焼成する（Ｓ５）。焼成したなら、空気極８を
ＳＤＣ膜７を介して電解質膜６の上に塗布し（Ｓ６）、
全体を焼成して完成させる（Ｓ７）。空気極８は、平均
粒径が０．６０μｍのＬａ0.6Ｓｒ0.4Ｃｏ0.8Ｆｅ0.2Ｏ
3と、この粒子の周囲を取り囲む粒径が０．１μｍのＣ
ｅ0.8 Ｓｍ0.2Ｏ1.9の組成を有する粒子（ＬＳＣＦ−Ｓ
ＤＣ）からなり、Ｃｅ0.8 Ｓｍ0. 2Ｏ1.9は０．５〜６０
ｗｔ％含まれている。空気極８を電解質膜６の上に形成
した単電池２の全体を図６に示す。
ＳＤＣ膜７を形成する。ＳＤＣは、サマリアをドープし
たセリア（Ｃｅ１−ｘＳｍｘＯ（２−δ））であり、粒
径が０．１〜５μｍ程度で、ｘ＝０．３である。ＳＤＣ
は、その粉末をＣｅゾルに分散、混合してＳＤＣスラリ
を形成し、ディップ法等により電解質膜６の表面全体に
４μｍの厚さに塗布する（Ｓ４）。ＳＤＣ膜７が塗布さ
れた状態を図５に示す。次に塗布したＳＤＣ膜７を所定
の温度で焼成する（Ｓ５）。焼成したなら、空気極８を
ＳＤＣ膜７を介して電解質膜６の上に塗布し（Ｓ６）、
全体を焼成して完成させる（Ｓ７）。空気極８は、平均
粒径が０．６０μｍのＬａ0.6Ｓｒ0.4Ｃｏ0.8Ｆｅ0.2Ｏ
3と、この粒子の周囲を取り囲む粒径が０．１μｍのＣ
ｅ0.8 Ｓｍ0.2Ｏ1.9の組成を有する粒子（ＬＳＣＦ−Ｓ
ＤＣ）からなり、Ｃｅ0.8 Ｓｍ0. 2Ｏ1.9は０．５〜６０
ｗｔ％含まれている。空気極８を電解質膜６の上に形成
した単電池２の全体を図６に示す。
【００１８】尚、空気極８は、（Ａ1-x Ｂx）（Ｃ1-y
Ｄy）Ｏ(3+δ) の組成を有する粒子と、Ｃｅ1-X ＥX Ｏ
(2-δ)の組成を有する粒子（ＡはＬａ、Ｙ、Ｓｍ、Ｇ
ｄ、Ｐｒ、Ｃａのいずれか１つ又は２つ以上の組合せ、
ＢはＳｒ、Ｂａ、Ｃａのいずれか１つ又は２つ以上の組
合せ、ＣはＭｎ、Ｃｏ、Ｃｅのいずれか１つ又は２つ以
上の組合せ、ＤはＣｒ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｆ
ｅ、Ａｌのいずれか１つ又は２つ以上の組合せ、ＥはＣ
ａ、Ｙ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｎｄ、Ｙｂ、
Ｐｒ、Ｐｂ、Ｓｒ、Ｅｕ、Ｄｙ、Ｂａ、Ｂｅのいずれか
１つ又は２つ以上の組合せであり、０≦ｘ≦０．５０、
０≦ｙ≦０．５０）とから構成すればよく、また（Ａ
1-x Ｂx）（Ｃ1-y Ｄy）Ｏ(3+δ) の組成を有する粒子
は、径が０．１〜２０μｍ、Ｃｅ1-X ＥX Ｏ(2-δ)の組
成を有する粒子は、径が０．１〜５μｍであればよい。
Ｄy）Ｏ(3+δ) の組成を有する粒子と、Ｃｅ1-X ＥX Ｏ
(2-δ)の組成を有する粒子（ＡはＬａ、Ｙ、Ｓｍ、Ｇ
ｄ、Ｐｒ、Ｃａのいずれか１つ又は２つ以上の組合せ、
ＢはＳｒ、Ｂａ、Ｃａのいずれか１つ又は２つ以上の組
合せ、ＣはＭｎ、Ｃｏ、Ｃｅのいずれか１つ又は２つ以
上の組合せ、ＤはＣｒ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｆ
ｅ、Ａｌのいずれか１つ又は２つ以上の組合せ、ＥはＣ
ａ、Ｙ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｎｄ、Ｙｂ、
Ｐｒ、Ｐｂ、Ｓｒ、Ｅｕ、Ｄｙ、Ｂａ、Ｂｅのいずれか
１つ又は２つ以上の組合せであり、０≦ｘ≦０．５０、
０≦ｙ≦０．５０）とから構成すればよく、また（Ａ
1-x Ｂx）（Ｃ1-y Ｄy）Ｏ(3+δ) の組成を有する粒子
は、径が０．１〜２０μｍ、Ｃｅ1-X ＥX Ｏ(2-δ)の組
成を有する粒子は、径が０．１〜５μｍであればよい。
【００１９】更に電解質膜６と空気極８との間にはＳＤ
Ｃ膜７でなく、Ｃｅ1-X ＦX Ｏ(2-δ)の膜（ＦはＣａ、
Ｙ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｎｄ、Ｙｂ、Ｐ
ｒ、Ｐｂ、Ｓｒ、Ｅｕ、Ｄｙ、Ｂａ、Ｂｅのいずれか１
つ又は２つ以上の組合せであり、０≦ｘ≦０．５０）を
形成してもよい。またその粒径は０．１〜２μｍ程度で
あればよい。更に、酸素分圧やそれぞれの膜の熱膨張の
差などの観点から、電解質膜６とＳＤＣ膜７等との膜厚
の比率は、実質的に１０以上であればよい。
Ｃ膜７でなく、Ｃｅ1-X ＦX Ｏ(2-δ)の膜（ＦはＣａ、
Ｙ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｎｄ、Ｙｂ、Ｐ
ｒ、Ｐｂ、Ｓｒ、Ｅｕ、Ｄｙ、Ｂａ、Ｂｅのいずれか１
つ又は２つ以上の組合せであり、０≦ｘ≦０．５０）を
形成してもよい。またその粒径は０．１〜２μｍ程度で
あればよい。更に、酸素分圧やそれぞれの膜の熱膨張の
差などの観点から、電解質膜６とＳＤＣ膜７等との膜厚
の比率は、実質的に１０以上であればよい。
【００２０】このように、電解質膜６と空気極８との間
に導電性の高いＳＤＣ膜７を設けたことにより、空気極
８と電解質膜６との界面の電気抵抗が低減され、高い発
電性能を得ることができる。また、スクリーン印刷法を
用いて電解質膜６を形成したことにより表面に凹凸が形
成され、電解質膜６と空気極８との間の接触面積が増大
し、密着性が向上する。
に導電性の高いＳＤＣ膜７を設けたことにより、空気極
８と電解質膜６との界面の電気抵抗が低減され、高い発
電性能を得ることができる。また、スクリーン印刷法を
用いて電解質膜６を形成したことにより表面に凹凸が形
成され、電解質膜６と空気極８との間の接触面積が増大
し、密着性が向上する。
【００２１】さらに、支持体である燃料極４に所定の形
状、厚みの電解質膜６を簡易、迅速に塗布、形成するこ
とができ、また、燃料極４を仮焼することなく、燃料極
４の原料を成形した後直接電解質スラリ２４を燃料極４
に塗布できることから、手間とコストを大幅に削減する
ことができる。また、スクリーン版２０を通過させて電
解質スラリ２４を塗布することから、適度な凹凸が形成
され、良好な電解質膜６を形成することができる。
状、厚みの電解質膜６を簡易、迅速に塗布、形成するこ
とができ、また、燃料極４を仮焼することなく、燃料極
４の原料を成形した後直接電解質スラリ２４を燃料極４
に塗布できることから、手間とコストを大幅に削減する
ことができる。また、スクリーン版２０を通過させて電
解質スラリ２４を塗布することから、適度な凹凸が形成
され、良好な電解質膜６を形成することができる。
【００２２】また、燃料極４と電解質スラリ２４それぞ
れのバインダの性質、すなわちバインダが水溶性か非水
溶性かの組み合わせを適宜選択することにより、燃料極
４に電解質スラリ２４を塗布した際の両者間に形成され
る界面の状態を調整でき、焼成した後緻密で、不純物の
少ない良好な電解質膜６を形成できる。更に、両者のバ
インダを水溶性か非水溶性か等の組み合わせ以外の組み
あわせで適宜選択することにより電解質膜６の表面や電
解質膜６と燃料極４の界面を所望の構造にすることがで
きる。
れのバインダの性質、すなわちバインダが水溶性か非水
溶性かの組み合わせを適宜選択することにより、燃料極
４に電解質スラリ２４を塗布した際の両者間に形成され
る界面の状態を調整でき、焼成した後緻密で、不純物の
少ない良好な電解質膜６を形成できる。更に、両者のバ
インダを水溶性か非水溶性か等の組み合わせ以外の組み
あわせで適宜選択することにより電解質膜６の表面や電
解質膜６と燃料極４の界面を所望の構造にすることがで
きる。
【００２３】尚、ＳＤＣ膜７は、電解質膜６の全体表面
でなく、図８および図９に示すように、燃料極４と電解
質膜６の外表面全体に塗布してもよい。また空気極８は
従来の空気極でよく、空気極８を電解質膜６の上に形成
する製造方法も従来どおりでよい。
でなく、図８および図９に示すように、燃料極４と電解
質膜６の外表面全体に塗布してもよい。また空気極８は
従来の空気極でよく、空気極８を電解質膜６の上に形成
する製造方法も従来どおりでよい。
【００２４】尚、上記例ではスクリーン印刷法によって
電解質スラリを塗布して電解質膜を形成することとした
が、本発明では、スクリーン印刷に限らず、他の印刷法
でもよく、更にディップ法により電解質膜を形成しても
よい。
電解質スラリを塗布して電解質膜を形成することとした
が、本発明では、スクリーン印刷に限らず、他の印刷法
でもよく、更にディップ法により電解質膜を形成しても
よい。
【００２５】またバインダの性質は、上記例に限らず他
の種類の組み合わせでもよい。
の種類の組み合わせでもよい。
【００２６】実験例 図１１に本件発明にかかる実験結果を示す。実験に用い
た単電池は、燃料極をＮｉとＹＳＺのサーメット、電解
質をＹＳＺ、空気極を平均０．６μｍの（Ｌａ １−ｘＳ
ｒｘ）（Ｃｏ１−ｙＦｅｙ）Ｏ（３＋δ）粒子（ｘ＝
０．４、ｙ＝０．２）と、０．１μｍのＣｅ１−ｘＳｍ
ｘＯ（２−δ）粒子（ｘ＝０．２）から構成し、燃料極
に電解質膜を形成した状態で、一方は全体に、他方は電
解質膜と空気極の間にのみＳＤＣ（Ｃｅ０．７Ｓｍ
０．３Ｏ（２−δ））膜を設け、それぞれ空気極をＳＤ
Ｃ膜の上に形成した。
た単電池は、燃料極をＮｉとＹＳＺのサーメット、電解
質をＹＳＺ、空気極を平均０．６μｍの（Ｌａ １−ｘＳ
ｒｘ）（Ｃｏ１−ｙＦｅｙ）Ｏ（３＋δ）粒子（ｘ＝
０．４、ｙ＝０．２）と、０．１μｍのＣｅ１−ｘＳｍ
ｘＯ（２−δ）粒子（ｘ＝０．２）から構成し、燃料極
に電解質膜を形成した状態で、一方は全体に、他方は電
解質膜と空気極の間にのみＳＤＣ（Ｃｅ０．７Ｓｍ
０．３Ｏ（２−δ））膜を設け、それぞれ空気極をＳＤ
Ｃ膜の上に形成した。
【００２７】これら単電池を、７５０℃の作動温度で、
燃料ガスと酸化剤ガスとを供給し、発電を開始させ、電
流密度に対する電圧を計測した。これにより、電流密度
が上昇しても電圧の降下が少なく、高い発電性能が得ら
れ、しかもＳＤＣ膜を燃料極と電解質膜との間のみでな
く電解質膜の逆側、すなわち燃料極の表面側にも形成し
た方が良い結果が得られることがわかる。
燃料ガスと酸化剤ガスとを供給し、発電を開始させ、電
流密度に対する電圧を計測した。これにより、電流密度
が上昇しても電圧の降下が少なく、高い発電性能が得ら
れ、しかもＳＤＣ膜を燃料極と電解質膜との間のみでな
く電解質膜の逆側、すなわち燃料極の表面側にも形成し
た方が良い結果が得られることがわかる。
【００２８】
【発明の効果】本発明の単電池によれば、少なくとも電
解質膜と空気極との間にＳＤＣ膜などＣｅ1-X ＦX Ｏ(
2-δ)の膜（ＦはＣａ、Ｙ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｍｇ、
Ｓｃ、Ｎｄ、Ｙｂ、Ｐｒ、Ｐｂ、Ｓｒ、Ｅｕ、Ｄｙ、Ｂ
ａ、Ｂｅのいずれか１つ又は２つ以上の組合せであり、
０≦ｘ≦０．５０）を形成したことにより、電解質膜と
空気極との電気抵抗を低減し、高い発電性能の単電池を
得ることができる。
解質膜と空気極との間にＳＤＣ膜などＣｅ1-X ＦX Ｏ(
2-δ)の膜（ＦはＣａ、Ｙ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｍｇ、
Ｓｃ、Ｎｄ、Ｙｂ、Ｐｒ、Ｐｂ、Ｓｒ、Ｅｕ、Ｄｙ、Ｂ
ａ、Ｂｅのいずれか１つ又は２つ以上の組合せであり、
０≦ｘ≦０．５０）を形成したことにより、電解質膜と
空気極との電気抵抗を低減し、高い発電性能の単電池を
得ることができる。
【図１】本発明にかかる単電池を示す図である。
【図２】塗布装置を示す図である。
【図３】燃料極を示す図である。
【図４】電解質膜を形成した燃料極を示す図である。
【図５】ＳＤＣ膜を形成した燃料極を示す図である。
【図６】単電池を示す図である。
【図７】本発明にかかる製造方法の手順を示す図であ
る。
る。
【図８】ＳＤＣ膜を形成した電解質膜と燃料極の断面図
である。
である。
【図９】ＳＤＣ膜を形成した単電池を示す断面図であ
る。
る。
【図１０】固体電解質型燃料電池を示す図である。
【図１１】実験結果を示す図である。
【図１２】従来の製造方法の手順を示す図である。
２ 単電池 ４ 燃料極 ６ 電解質膜 ７ ＳＤＣ膜 ８ 空気極 １８ 塗布装置 ２０ スクリーン版 ２２ スキージ ２４ 電解質スラリ ３０ 合金セパレータ ３２ セラミックマニホールド ３４ セパレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浦谷 美由紀 東京都港区海岸一丁目５番20号 東京瓦斯 株式会社内 Ｆターム(参考） 5H018 AA06 AS02 AS03 BB08 EE13 HH05 5H026 AA06 BB04 EE13 HH05
Claims (5)
- 【請求項１】 燃料極を基板とし、該燃料極の上に電解
質膜を形成し、該電解質膜の上に空気極を形成し、前記
空気極に酸化剤ガス、前記燃料極に燃料ガスを供給し、
両者間で起電力を発生させて電力を得る固体電解質型燃
料電池の単電池において、 前記電解質膜と前記空気極との間にＣｅ1-X ＦX Ｏ(2-
δ)の膜（ＦはＣａ、Ｙ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｍｇ、Ｓ
ｃ、Ｎｄ、Ｙｂ、Ｐｒ、Ｐｂ、Ｓｒ、Ｅｕ、Ｄｙ、Ｂ
ａ、Ｂｅのいずれか１つ又は２つ以上の組合せであり、
０≦ｘ≦０．５０）を形成したことを特徴とした固体電
解質型燃料電池の単電池。 - 【請求項２】 前記Ｃｅ1-X ＦX Ｏ(2-δ)の膜を、前記
燃料極の表面全体に形成したことを特徴とする請求項１
記載の固体電解質型燃料電池の単電池。 - 【請求項３】 前記Ｃｅ1-X ＦX Ｏ(2-δ)の膜は、サマ
リアをドープしたセリア膜であることを特徴とする請求
項１または２記載の固体電解質型燃料電池の単電池。 - 【請求項４】 前記電解質膜は、印刷法を用いて前記燃
料極に形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれ
か１項に記載の固体電解質型燃料電池の単電池の製造方
法。 - 【請求項５】 前記印刷法は、スクリーン印刷法である
請求項４に記載の固体電解質型燃料電池の単電池の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000101471A JP2001283877A (ja) | 2000-04-03 | 2000-04-03 | 固体電解質型燃料電池の単電池、およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000101471A JP2001283877A (ja) | 2000-04-03 | 2000-04-03 | 固体電解質型燃料電池の単電池、およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001283877A true JP2001283877A (ja) | 2001-10-12 |
Family
ID=18615516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000101471A Pending JP2001283877A (ja) | 2000-04-03 | 2000-04-03 | 固体電解質型燃料電池の単電池、およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001283877A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004055326A (ja) * | 2002-07-19 | 2004-02-19 | Toho Gas Co Ltd | 固体酸化物燃料電池単セル及びこれを用いた固体酸化物燃料電池 |
| JP2004119161A (ja) * | 2002-09-25 | 2004-04-15 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 固体電解質型燃料電池用単電池及びこれを用いた燃料電池並びに固体電解質型燃料電池用単電池の製造方法 |
| JP2005196981A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-21 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 燃料極支持膜式燃料電池中間体及びそれを用いた固体電解質形燃料電池の製造方法 |
| JP2005216761A (ja) * | 2004-01-30 | 2005-08-11 | Kyocera Corp | 燃料電池セル及び燃料電池 |
| JP2005327637A (ja) * | 2004-05-14 | 2005-11-24 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 固体電解質形燃料電池 |
| JP2006134597A (ja) * | 2004-11-02 | 2006-05-25 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池 |
| JP2006278089A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Kyocera Corp | 燃料電池セル及び燃料電池 |
| JP2007005186A (ja) * | 2005-06-24 | 2007-01-11 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池及び燃料電池スタック |
| WO2007061043A1 (ja) * | 2005-11-25 | 2007-05-31 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | 固体酸化物形燃料電池 |
| CN100456544C (zh) * | 2006-08-18 | 2009-01-28 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 固体氧化物燃料电池的阳极支撑型固体电解质复合膜及制备方法 |
| JP2009140694A (ja) * | 2007-12-05 | 2009-06-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 固体酸化物形燃料電池 |
| JP2009245603A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Dainippon Printing Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池の製造方法、及びこの方法により製造された固体酸化物形燃料電池 |
| JP2009295521A (ja) * | 2008-06-09 | 2009-12-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 固体酸化物形燃料電池 |
| JP2010177096A (ja) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 固体酸化物形燃料電池用空気極の製造方法および固体酸化物形燃料電池 |
| JP2014123520A (ja) * | 2012-12-21 | 2014-07-03 | Agc Seimi Chemical Co Ltd | ガレート複合酸化物およびそれを用いた固体酸化物形燃料電池 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0567473A (ja) * | 1991-09-09 | 1993-03-19 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 固体電解質型燃料電池 |
| JPH05166530A (ja) * | 1991-12-12 | 1993-07-02 | Yoshida Kogyo Kk <Ykk> | 固体電解質燃料電池用電池部材 |
| JPH09129252A (ja) * | 1995-11-06 | 1997-05-16 | Tokyo Gas Co Ltd | 高耐久性固体電解質燃料電池およびその製造方法 |
| JPH1173982A (ja) * | 1997-08-28 | 1999-03-16 | Toto Ltd | 固体電解質型燃料電池及びその製造方法 |
| JPH11162483A (ja) * | 1997-11-25 | 1999-06-18 | Meidensha Corp | 固体電解質型燃料電池 |
| JPH11228136A (ja) * | 1998-02-06 | 1999-08-24 | Tokyo Gas Co Ltd | 酸化物イオン導電性材料 |
-
2000
- 2000-04-03 JP JP2000101471A patent/JP2001283877A/ja active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0567473A (ja) * | 1991-09-09 | 1993-03-19 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 固体電解質型燃料電池 |
| JPH05166530A (ja) * | 1991-12-12 | 1993-07-02 | Yoshida Kogyo Kk <Ykk> | 固体電解質燃料電池用電池部材 |
| JPH09129252A (ja) * | 1995-11-06 | 1997-05-16 | Tokyo Gas Co Ltd | 高耐久性固体電解質燃料電池およびその製造方法 |
| JPH1173982A (ja) * | 1997-08-28 | 1999-03-16 | Toto Ltd | 固体電解質型燃料電池及びその製造方法 |
| JPH11162483A (ja) * | 1997-11-25 | 1999-06-18 | Meidensha Corp | 固体電解質型燃料電池 |
| JPH11228136A (ja) * | 1998-02-06 | 1999-08-24 | Tokyo Gas Co Ltd | 酸化物イオン導電性材料 |
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004055326A (ja) * | 2002-07-19 | 2004-02-19 | Toho Gas Co Ltd | 固体酸化物燃料電池単セル及びこれを用いた固体酸化物燃料電池 |
| US7108938B2 (en) | 2002-07-19 | 2006-09-19 | Toho Gas Co., Ltd. | Single cell for a solid oxide fuel cell |
| JP2004119161A (ja) * | 2002-09-25 | 2004-04-15 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 固体電解質型燃料電池用単電池及びこれを用いた燃料電池並びに固体電解質型燃料電池用単電池の製造方法 |
| JP2005196981A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-21 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 燃料極支持膜式燃料電池中間体及びそれを用いた固体電解質形燃料電池の製造方法 |
| JP4559068B2 (ja) * | 2003-12-26 | 2010-10-06 | 日本特殊陶業株式会社 | 固体電解質形燃料電池の製造方法 |
| JP2005216761A (ja) * | 2004-01-30 | 2005-08-11 | Kyocera Corp | 燃料電池セル及び燃料電池 |
| JP2005327637A (ja) * | 2004-05-14 | 2005-11-24 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 固体電解質形燃料電池 |
| JP4555050B2 (ja) * | 2004-11-02 | 2010-09-29 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池 |
| JP2006134597A (ja) * | 2004-11-02 | 2006-05-25 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池 |
| JP2006278089A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Kyocera Corp | 燃料電池セル及び燃料電池 |
| JP2007005186A (ja) * | 2005-06-24 | 2007-01-11 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池及び燃料電池スタック |
| JP4555173B2 (ja) * | 2005-06-24 | 2010-09-29 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池及び燃料電池スタック |
| WO2007061043A1 (ja) * | 2005-11-25 | 2007-05-31 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | 固体酸化物形燃料電池 |
| JP5065046B2 (ja) * | 2005-11-25 | 2012-10-31 | 日本電信電話株式会社 | 固体酸化物形燃料電池 |
| CN100456544C (zh) * | 2006-08-18 | 2009-01-28 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 固体氧化物燃料电池的阳极支撑型固体电解质复合膜及制备方法 |
| JP2009140694A (ja) * | 2007-12-05 | 2009-06-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 固体酸化物形燃料電池 |
| JP2009245603A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Dainippon Printing Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池の製造方法、及びこの方法により製造された固体酸化物形燃料電池 |
| JP2009295521A (ja) * | 2008-06-09 | 2009-12-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 固体酸化物形燃料電池 |
| JP2010177096A (ja) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 固体酸化物形燃料電池用空気極の製造方法および固体酸化物形燃料電池 |
| JP2014123520A (ja) * | 2012-12-21 | 2014-07-03 | Agc Seimi Chemical Co Ltd | ガレート複合酸化物およびそれを用いた固体酸化物形燃料電池 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3502012B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池、およびその製造方法 | |
| JP5469795B2 (ja) | サーメット電解質を用いたアノード支持固体酸化物燃料電池 | |
| WO2016080019A1 (ja) | 固体酸化物型燃料電池用アノードおよびその製造方法、ならびに燃料電池用電解質層－電極接合体の製造方法 | |
| JP4252453B2 (ja) | 電気化学セルおよびその製造方法 | |
| JP2001283877A (ja) | 固体電解質型燃料電池の単電池、およびその製造方法 | |
| JP2000200614A (ja) | 固体酸化物型燃料電池の電極とその製造方法 | |
| JP2001351647A (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
| KR20100050687A (ko) | 금속지지체형 고체산화물 연료전지의 제조방법 | |
| JP2002175814A (ja) | 固体電解質型燃料電池用燃料極の製造方法並びに固体電解質型燃料電池及びその製造方法 | |
| JP2007200664A (ja) | 固体電解質型燃料電池の製造方法 | |
| JP3643006B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池の単電池 | |
| JP4462727B2 (ja) | 固体電解質形燃料電池セル | |
| KR101146349B1 (ko) | 금속지지체형 고체산화물 연료전지의 제조방법 | |
| JP3434883B2 (ja) | 燃料電池セルの製造方法 | |
| JP2004186119A (ja) | 電極の形成方法 | |
| JP2006059611A (ja) | セリア系固体電解質型燃料電池及びその製造方法 | |
| JP4367843B2 (ja) | 燃料極、電気化学セルおよび燃料極の製造方法 | |
| JP3342621B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池セル | |
| JP2006059610A (ja) | 固体電解質型燃料電池及びその製造方法 | |
| JP3342610B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池セル | |
| JP3336171B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池セル | |
| JPWO2011001930A1 (ja) | 電解質・電極接合体の製造方法 | |
| CN110088952B (zh) | 用于电化学电池的阳极和用于制造包含此类阳极的电化学电池的方法 | |
| JP2009245896A (ja) | 固体酸化物形燃料電池の作製用スペーサー、これを用いた固体酸化物形燃料電池用部材の製造方法、及び固体酸化物形燃料電池の製造方法 | |
| JPH09129245A (ja) | 固体電解質型燃料電池セル |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040723 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040803 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041130 |