JP2002237312A - Solid electrolytic fuel cell - Google Patents

Solid electrolytic fuel cell

Info

Publication number
JP2002237312A
JP2002237312A JP2001303058A JP2001303058A JP2002237312A JP 2002237312 A JP2002237312 A JP 2002237312A JP 2001303058 A JP2001303058 A JP 2001303058A JP 2001303058 A JP2001303058 A JP 2001303058A JP 2002237312 A JP2002237312 A JP 2002237312A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silver
fuel cell
metal
alloy
fuel
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.)
Granted
Application number
JP2001303058A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4487465B2 (en
Inventor
Jun Akikusa
順 秋草
Koji Hoshino
孝二 星野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP2001303058A priority Critical patent/JP4487465B2/en
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Priority to US10/416,454 priority patent/US7273673B2/en
Priority to CA002428454A priority patent/CA2428454A1/en
Priority to KR10-2003-7006500A priority patent/KR20040002847A/en
Priority to CNB01819009XA priority patent/CN100377404C/en
Priority to EP01982790A priority patent/EP1353391A4/en
Priority to CN2008100031466A priority patent/CN101217198B/en
Priority to PCT/JP2001/009986 priority patent/WO2002041424A1/en
Publication of JP2002237312A publication Critical patent/JP2002237312A/en
Priority to US11/889,745 priority patent/US20080254337A1/en
Priority to US11/889,732 priority patent/US7910262B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4487465B2 publication Critical patent/JP4487465B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid electrolytic fuel cell wherein electric resistances of a fuel supply plate and of an air supply plate do not increase and electric power generating efficiency can be improved even if actuated at low- temperatures. SOLUTION: This is the solid electrolytic fuel cell wherein an electric power generating cell 14 composed of the solid electrolyte layer 11 and of a fuel electrode layer 12 and an air electrode layer 13 arranged and installed at both faces of this solid electrolyte layer, and a metal separator 17 are equipped, respectively, constituted so that the fuel gas is supplied to the fuel electrode layer and an oxidizer gas containing oxygen to the air electrode layer. In this battery, the metal separator is plated by either of silver or silver alloy. Further an air electrode current collector 18 is either a porous material 18a composed of silver or silver alloy, or a porous material comprised that a porous material of a metal except silver or silver alloy is coated by silver or silver alloy.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料極層と空気極
層とにより電解質層を挟持して構成された発電セルを有
する固体電解質型の燃料電池に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid electrolyte type fuel cell having a power generation cell constituted by sandwiching an electrolyte layer between a fuel electrode layer and an air electrode layer.

【０００２】[0002]

【従来の技術】固体電解質層とこの固体電解質層の両面
に配設された燃料極層及び空気極層とからなる発電セル
と、燃料極層には燃料極集電体を、空気極層には空気極
集電体をそれぞれ密着させて、セパレータを介して積層
した構造の固体酸化物型燃料電池が知られている。従
来、この種の固体酸化物型燃料電池は、作動温度が約１
０００℃と高いことから、セパレータ等の構造部材に例
えばランタンクロマイトのようなセラミックスを使用す
る必要があるため、信頼性に欠ける。そのため近年周辺
部材に金属材料を使用できる低温作動型固体電解質燃料
電池の開発が進められている。この低温作動型固体電解
質燃料電池には固体電解質層にランタンガレート系酸化
物、Ｓｃ添加ジルコニア、Ｙ添加ジルコニアの薄膜、セ
リア系酸化物などが用いられる。これらの材料を用いる
ことにより、作動温度を７００℃程度まで引下げること
ができ、セパレータ等の周辺部材に金属材料を用いるこ
とができるようになる。この低温作動燃料電池のセパレ
ータにはステンレス鋼、ニッケル基耐熱合金又はコバル
ト基合金等が用いられる。2. Description of the Related Art A power generation cell comprising a solid electrolyte layer and a fuel electrode layer and an air electrode layer disposed on both sides of the solid electrolyte layer, a fuel electrode current collector in the fuel electrode layer, and a fuel cell in the air electrode layer A solid oxide fuel cell having a structure in which air electrode current collectors are closely attached to each other and stacked via a separator is known. Conventionally, this type of solid oxide fuel cell has an operating temperature of about 1
Since the temperature is as high as 000 ° C., it is necessary to use ceramics such as lanthanum chromite for a structural member such as a separator, so that the reliability is low. Therefore, in recent years, a low-temperature operation type solid electrolyte fuel cell that can use a metal material for a peripheral member has been developed. In this low-temperature operation type solid electrolyte fuel cell, a lanthanum gallate-based oxide, a Sc-added zirconia, a Y-added zirconia thin film, a ceria-based oxide, or the like is used for the solid electrolyte layer. By using these materials, the operating temperature can be reduced to about 700 ° C., and metal materials can be used for peripheral members such as separators. Stainless steel, a nickel-based heat-resistant alloy, a cobalt-based alloy, or the like is used for the separator of this low-temperature fuel cell.

【０００３】一方、集電体材料は燃料電池の発電性能を
左右する重要な部材の１つであるが、従来集電体材料と
してメッシュ状の白金が試験的に用いられている。この
白金メッシュはメッシュが細かい方が良い性能が得られ
る傾向にある。On the other hand, a current collector material is one of the important members that influence the power generation performance of a fuel cell. Conventionally, mesh-shaped platinum has been experimentally used as a current collector material. The finer the platinum mesh, the better the performance tends to be obtained.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の金
属セパレータ材は例えば空気中７００℃の条件では表面
がクロム酸化物被膜で覆われるようになるが、このクロ
ム酸化物は高温で導電性を示し、温度が下がると電気抵
抗が大きくなる性質があった。従って７００℃程度の低
温で作動させた場合にはセパレータ材として使用するに
は電気抵抗が大き過ぎる欠点があった。このため、セパ
レータに金属材料を用いて低温で燃料電池を作動させた
場合でも電気抵抗がより一層小さい材料が求められてい
た。また、白金集電体では白金は貴金属であるため高価
であり、コスト削減のため白金に代わる高性能の集電材
料が望まれていた。However, the surface of the above-mentioned conventional metal separator material is covered with a chromium oxide film, for example, at 700 ° C. in air. As shown in the graph, the electric resistance increased as the temperature decreased. Therefore, when operated at a low temperature of about 700 ° C., there is a disadvantage that the electric resistance is too large to be used as a separator material. For this reason, even when a fuel cell is operated at a low temperature by using a metal material for the separator, a material having further lower electric resistance has been demanded. In addition, platinum is a noble metal in a platinum current collector, so that it is expensive, and a high-performance current-collecting material instead of platinum has been desired for cost reduction.

【０００５】本発明の目的は、低温で作動させた場合で
も金属セパレータの電気抵抗が増大せず、発電効率を向
上し得る比較的安価な固体電解質型燃料電池を提供する
ことにある。It is an object of the present invention to provide a relatively inexpensive solid oxide fuel cell which does not increase the electrical resistance of the metal separator even when operated at a low temperature and can improve power generation efficiency.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
図１に示すように、固体電解質層１１とこの固体電解質
層１１の両面に配設された燃料極層１２及び空気極層１
３とからなる発電セル１４と、燃料極層１２に燃料ガス
を、空気極層１３に酸素を含む酸化剤ガスをそれぞれ供
給し得るように構成された金属セパレータ１７とを備え
た固体電解質型燃料電池の改良である。その特徴ある構
成は、金属セパレータ１７が銀又は銀合金のいずれか一
方によりめっきされたことにある。請求項１に係る発明
では、金属セパレータ１７に銀又は銀合金のいずれか一
方によりめっきを施すことにより、長時間にわたって金
属セパレータ１７の各電気抵抗を著しく減少させること
ができる。According to the first aspect of the present invention,
As shown in FIG. 1, a solid electrolyte layer 11 and a fuel electrode layer 12 and an air electrode layer 1 provided on both surfaces of the solid electrolyte layer 11 are provided.
3 and a metal separator 17 configured to supply a fuel gas to the fuel electrode layer 12 and an oxidant gas containing oxygen to the air electrode layer 13, respectively. It is a battery improvement. The characteristic configuration is that the metal separator 17 is plated with either silver or a silver alloy. According to the first aspect of the present invention, the electrical resistance of the metal separator 17 can be significantly reduced over a long period of time by plating the metal separator 17 with either silver or a silver alloy.

【０００７】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、金属セパレータ１７がステンレス鋼、ニッ
ケル基耐熱合金又はコバルト基合金である燃料電池であ
る。請求項２に係る発明では、ステンレス鋼、ニッケル
基耐熱合金又はコバルト基合金を金属セパレータに用い
ることにより優れた耐熱性を示す。A second aspect of the present invention is the fuel cell according to the first aspect, wherein the metal separator 17 is a stainless steel, a nickel-based heat-resistant alloy or a cobalt-based alloy. In the invention according to claim 2, excellent heat resistance is exhibited by using stainless steel, a nickel-based heat-resistant alloy or a cobalt-based alloy for the metal separator.

【０００８】請求項３に係る発明は、請求項２に係る発
明であって、ステンレス鋼がフェライト系ステンレス鋼
である燃料電池である。請求項３に係る発明では、フェ
ライト系ステンレス鋼は銀との密着性が良いため金属母
材として好ましい。The invention according to claim 3 is the fuel cell according to claim 2, wherein the stainless steel is a ferritic stainless steel. In the invention according to claim 3, ferritic stainless steel is preferable as a metal base material because of its good adhesion to silver.

【０００９】請求項４に係る発明は、請求項１ないし３
いずれかに係る発明であって、金属セパレータ１７がニ
ッケルによりめっきされ、ニッケルめっきを下地として
銀又は銀合金のいずれか一方によりめっきされた燃料電
池である。請求項４に係る発明では、ニッケルにより下
地めっきすることで、金属セパレータと銀又は銀合金め
っきとの高い密着性が得られる。The invention according to claim 4 is the invention according to claims 1 to 3
The fuel cell according to any one of the above, wherein the metal separator 17 is plated with nickel, and is plated with one of silver and a silver alloy using nickel plating as a base. According to the fourth aspect of the present invention, high adhesion between the metal separator and silver or silver alloy plating can be obtained by plating the underlayer with nickel.

【００１０】請求項５に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、空気極層１３に密着して配置された空気極
集電体１８が銀又は銀合金からなる多孔体１８ａである
か、或いは銀又は銀合金以外の金属の多孔体を銀により
被覆してなる多孔体である燃料電池である。請求項５に
係る発明では、空気極集電体が銀又は銀合金からなる多
孔体であるか、或いは銀又は銀合金以外の金属の多孔体
を銀により被覆してなる多孔体である。銀は２００℃以
上の高温酸化雰囲気中においても還元され固体金属相が
安定相であり、僅かに酸素を固溶し、内部を酸素が拡散
しやすい性質がある。一方、従来用いていた白金は酸素
をほとんど固溶しない。このため、空気極集電体の材質
に銀を用いることにより性能が向上する。The invention according to claim 5 is the invention according to claim 1, wherein the air electrode current collector 18 disposed in close contact with the air electrode layer 13 is a porous body 18a made of silver or a silver alloy. Alternatively, the fuel cell is a porous body obtained by coating a porous body of a metal other than silver or a silver alloy with silver. In the invention according to claim 5, the air electrode current collector is a porous body made of silver or a silver alloy, or a porous body formed by coating a porous body of a metal other than silver or a silver alloy with silver. Silver is reduced even in a high-temperature oxidizing atmosphere of 200 ° C. or more and has a property that a solid metal phase is a stable phase, slightly dissolves oxygen, and easily diffuses oxygen inside. On the other hand, conventionally used platinum hardly dissolves oxygen. Therefore, the performance is improved by using silver as the material of the air electrode current collector.

【００１１】請求項６に係る発明は、請求項５に係る発
明であって、空気集電体１８が銀又は銀合金以外の金属
母材であって、金属母材がニッケルによりめっきされ、
ニッケルめっきを下地として銀によりめっきされた燃料
電池である。請求項６に係る発明では、ニッケルにより
下地めっきすることで、金属母材と銀との高い密着性が
得られる。The invention according to claim 6 is the invention according to claim 5, wherein the air current collector 18 is a metal base material other than silver or a silver alloy, and the metal base material is plated with nickel,
This is a fuel cell plated with silver using nickel plating as a base. In the invention according to claim 6, high adhesion between the metal base material and silver can be obtained by plating the underlayer with nickel.

【００１２】請求項７に係る発明は、請求項５に係る発
明であって、多孔体１８ａが３次元骨格構造を有するス
ポンジ状金属多孔体である燃料電池である。請求項８に
係る発明は、請求項５又は７に係る発明であって、図２
に示すように、多孔体１８ａがメッシュ状金属体１８ｂ
で補強された燃料電池である。請求項８に係る発明で
は、多孔体１８ａは脆く、潰れやすい場合もあるので、
この場合にはメッシュ状金属体１８ｂで補強することに
より、空気極集電体の形状をより堅牢に保持することが
できる。The invention according to claim 7 is the invention according to claim 5, wherein the porous body 18a is a sponge-like porous metal body having a three-dimensional skeleton structure. The invention according to claim 8 is the invention according to claim 5 or 7, wherein FIG.
As shown in the figure, the porous body 18a is
A fuel cell reinforced with. In the invention according to claim 8, the porous body 18a is brittle and may be easily crushed.
In this case, by reinforcing with the mesh-shaped metal body 18b, the shape of the air electrode current collector can be held more firmly.

【００１３】請求項９に係る発明は、請求項８に係る発
明であって、メッシュ状金属体１８ｂが銀又は銀合金か
らなるか、或いは銀又は銀合金以外の金属母材を銀又は
銀合金により被覆してなる燃料電池である。請求項９に
係る発明では、メッシュ状金属体を空気極集電体と同様
の材質により構成することにより、電池性能を安定させ
ることができる。The invention according to claim 9 is the invention according to claim 8, wherein the mesh-like metal body 18b is made of silver or a silver alloy, or a metal base material other than silver or a silver alloy is made of silver or a silver alloy. This is a fuel cell coated with: In the invention according to claim 9, the battery performance can be stabilized by forming the mesh-shaped metal body from the same material as the air electrode current collector.

【００１４】請求項１０に係る発明は、請求項９に係る
発明であって、メッシュ状金属体１８ｂが銀又は銀合金
以外の金属母材であって、金属母材がニッケルによりめ
っきされ、ニッケルめっきを下地として銀によりめっき
された燃料電池である。請求項１０に係る発明では、ニ
ッケルにより下地めっきすることで、金属母材と銀との
高い密着性が得られる。The invention according to claim 10 is the invention according to claim 9, wherein the mesh-like metal body 18b is a metal base material other than silver or a silver alloy, and the metal base material is plated with nickel. This is a fuel cell plated with silver using plating as a base. In the invention according to claim 10, high adhesion between the metal base material and silver can be obtained by plating the underlayer with nickel.

【００１５】請求項１１に係る発明は、請求項１ないし
１０いずれかに係る発明であって、固体電解質層１１が
ランタンガレート系固体酸化物、Ｓｃ安定化ジルコニ
ア、Ｙ安定化ジルコニア又はセリア系酸化物からなる群
より選ばれた伝導体である燃料電池である。これらの伝
導体を固体電解質層１１に用いると、９５０℃未満の作
動温度の燃料電池を容易に実現することができる。The invention according to claim 11 is the invention according to any one of claims 1 to 10, wherein the solid electrolyte layer 11 is a lanthanum gallate solid oxide, Sc stabilized zirconia, Y stabilized zirconia or ceria based oxide. A fuel cell that is a conductor selected from the group consisting of: When these conductors are used for the solid electrolyte layer 11, a fuel cell having an operating temperature of less than 950 ° C. can be easily realized.

【００１６】[0016]

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
説明する。図１に示すように、固体電解質型燃料電池１
０は固体電解質層１１とこの固体電解質層１１の両面に
配設された燃料極層１２及び空気極層１３とからなる発
電セル１４と、燃料極集電体１６と、空気極集電体１８
と燃料極層１２に燃料ガスを、空気極層１３に酸素を含
む酸化剤ガスをそれぞれ供給し得るように構成された金
属セパレータ１７とを備え、９５０℃未満で作動するよ
うに構成される。金属セパレータ１７は銀又は銀合金以
外の金属により形成される。Next, an embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, a solid oxide fuel cell 1
Numeral 0 denotes a power generation cell 14 comprising a solid electrolyte layer 11 and a fuel electrode layer 12 and an air electrode layer 13 disposed on both sides of the solid electrolyte layer 11, a fuel electrode current collector 16, and an air electrode current collector 18
And a metal separator 17 configured to supply a fuel gas to the fuel electrode layer 12 and an oxidant gas containing oxygen to the air electrode layer 13, respectively, and are configured to operate at a temperature lower than 950 ° C. The metal separator 17 is formed of a metal other than silver or a silver alloy.

【００１７】固体電解質層１１はランタンガレート系固
体酸化物、Ｓｃ安定化ジルコニア、Ｙ安定化ジルコニア
又はセリア系酸化物により形成される。例えばランタン
ガレート系固体酸化物の作製は次の方法により行われ
る。先ず、原料粉末としてＬａ2Ｏ3、ＳｒＣＯ3、Ｇａ2
Ｏ3、ＭｇＯ、ＣｏＯの各粉末を用意する。これら原料
粉末をＬａ0.5Ｓｒ0.2Ｇａ0.8Ｍｇ0.15Ｃｏ0.05Ｏ3とな
るようにそれぞれ秤量し、各粉末を混合し、この混合物
を１１００℃で予備焼成する。得られた仮焼体を粉砕
し、通常のバインダ、溶剤などを加えてボールミルで粉
砕することによりスラリーを作製し、このスラリーをド
クターブレード法によりグリーンシートに成形する。成
形したグリーンシートを空気中で十分に乾燥させ、所定
の寸法に切出してこれを１４５０℃で焼結する。これに
よりランタンガレート系固体酸化物が得られる。ここで
ドクターブレード法とは、シート状に成型する方法の１
つであり、キャリアフィルムやエンドレスベルト等のキ
ャリア上に載せて運ばれるスリップの厚さをドクターブ
レードと呼ばれるナイフエッジとキャリアとの間隔を調
整することによってシートの厚さを精密に制御する方法
である。またＳｃ安定化ジルコニアの作製は次の方法に
より行われる。先ずＺｒＯＣｌ 2及びＳｃ2Ｏ3を出発原
料とする。次いで、ＺｒＯＣｌ2水溶液を加水分解した
単斜晶ＺｒＯ2ゾルに所定量のＳｃ2Ｏ3を硝酸水溶液と
して加え、尿素を加えて９０℃に保持して均一沈殿させ
る。次にこの沈殿物を６００℃で仮焼する。この仮焼体
を１４００℃で一時間焼成する。これによりＳｃ安定化
ジルコニアが得られる。The solid electrolyte layer 11 is made of a lanthanum gallate solid
Body oxide, Sc stabilized zirconia, Y stabilized zirconia
Or it is formed of a ceria-based oxide. For example lantern
The production of gallate solid oxide is carried out by the following method.
You. First, La as raw material powderTwoOThree, SrCOThree, GaTwo
OThree, MgO, and CoO are prepared. These raw materials
La powder0.5Sr0.2Ga0.8Mg0.15Co0.05OThreeTona
Weigh each so that each powder is mixed, this mixture
Is pre-fired at 1100 ° C. Crush the obtained calcined body
And add a normal binder, solvent, etc.
To produce a slurry,
It is formed into a green sheet by the collector blade method. Success
Dry the shaped green sheet sufficiently in the air, and
And sintered at 1450 ° C. to this
Thus, a lanthanum gallate solid oxide can be obtained. here
The doctor blade method is one of the methods of molding into a sheet.
Key, such as a carrier film or endless belt.
The thickness of the slip carried on the carrier
Adjust the distance between the knife edge and the carrier
To precisely control sheet thickness by adjusting
It is. The production of Sc-stabilized zirconia is as follows:
Done by First, ZrOCl TwoAnd ScTwoOThreeDeparture from
Charge. Then, ZrOClTwoHydrolyzed aqueous solution
Monoclinic ZrOTwoPredetermined amount of Sc in solTwoOThreeWith nitric acid aqueous solution
And then add urea and keep at 90 ° C for uniform precipitation.
You. Next, this precipitate is calcined at 600 ° C. This calcined body
Is fired at 1400 ° C. for one hour. This stabilizes Sc
Zirconia is obtained.

【００１８】燃料極層１２はＮｉ等の金属により構成さ
れるか、又はＮｉ−ＹＳＺ（ＮｉドープＹ2Ｏ3安定化Ｚ
ｒＯ2）等のサーメットにより構成される。或いはＮｉ
と一般式（１）：Ｃｅ1-mＤmＯ2で表される化合物との
混合体により形成される。ただし、上記一般式（１）に
おいて、ＤはＳｍ、Ｇｄ、Ｙ又はＣａからなる群より選
ばれた１種又は２種以上の元素であり、ｍはＤ元素の原
子比であり、０．０５〜０．４、好ましくは１〜０．３
の範囲に設定される。空気極層１３は一般式（２）：Ｌ
ｎ11-xＬｎ2xＥ1-yＣｏyＯ3+dで示される酸化物イオン
導電体により形成される。ただし、上記一般式（２）に
おいて、Ｌｎ1はＬａ又はＳｍのいずれか一方又は双方
の元素であり、Ｌｎ2はＢａ、Ｃａ又はＳｒのいずれか
一方又は双方の元素であり、ＥはＦｅ又はＣｕのいずれ
か一方又は双方の元素である。またｘはＬｎ2の原子比
であり、０．５を越え、１．０未満の範囲に設定され
る。ｙはＣｏ元素の原子比であり、０を越え１．０以
下、好ましくは０．５以上１．０以下の範囲に設定され
る。ｄは−０．５以上０．５以下の範囲に設定される。
発電セル１４は固体電解質層１１の片面に燃料極層１２
を形成し、更に固体電解質層１１の反対側の片面に空気
極層１３を形成し、１０００℃で焼付けることにより作
製される。The fuel electrode layer 12 is made of a metal such as Ni or Ni-YSZ (Ni-doped Y 2 O 3 stabilized Z).
rO 2 ). Or Ni
And a compound represented by the general formula (1): Ce 1-m D m O 2 . However, in the above general formula (1), D is one or more elements selected from the group consisting of Sm, Gd, Y or Ca, m is the atomic ratio of the D element, and 0.05 ~ 0.4, preferably 1 ~ 0.3
Is set in the range. The air electrode layer 13 has a general formula (2): L
It is formed by an oxide ion conductor represented by n1 1-x Ln2 x E 1 -y Co y O 3 + d. However, in the general formula (2), Ln1 is one or both elements of La or Sm, Ln2 is one or both elements of Ba, Ca or Sr, and E is Fe or Cu. Any one or both elements. X is the atomic ratio of Ln2 and is set in a range exceeding 0.5 and less than 1.0. y is the atomic ratio of the Co element, and is set in the range of more than 0 and 1.0 or less, preferably 0.5 or more and 1.0 or less. d is set in a range from -0.5 to 0.5.
The power generation cell 14 has a fuel electrode layer 12 on one side of the solid electrolyte layer 11.
Is formed, and an air electrode layer 13 is formed on one surface on the opposite side of the solid electrolyte layer 11 and baked at 1000 ° C.

【００１９】燃料極集電体１６は白金、ニッケル又は銀
からなる多孔体である。空気極集電体１８は銀又は銀合
金からなる多孔体１８ａであるか、或いは銀又は銀合金
以外の金属の多孔体を銀により被覆してなる多孔体であ
る。この多孔体１８ａは図２の部分拡大図に示すよう
に、骨格部分及び気孔からなり、３次元構造を有するス
ポンジ状金属多孔体である。この気孔率は６０〜９７％
の範囲が好ましい。銀は約２００℃以上９５０℃未満の
温度範囲内では、酸化雰囲気中においても還元され、固
体金属相が安定相となる。従って、表面が銀からなる多
孔体は２００℃以上９５０℃未満の温度領域において酸
化被膜が形成されず、良好な導電体である。しかし、銀
多孔体からなる空気極集電体を組込んだ固体酸化物燃料
電池を９５０℃未満で作動させると、銀多孔体からなる
空気極集電体の表面に酸化膜が発生することがないが、
銀は高温で酸素を固溶するために、約９５０℃で溶け始
める。そのため、銀又は銀合金からなる多孔体又は銀又
は銀合金以外の金属母材を銀により被覆してなる多孔体
を空気極導電体として組込んだ固体酸化物燃料電池の作
動温度は９５０℃未満であることが望ましい。好ましく
は９３０℃未満である。銀又は銀合金以外の金属母材を
ニッケルによりめっきし、このニッケルめっきを下地と
して銀によりめっきすることにより、金属母材と銀との
高い密着性が得られるため、好ましい。また、多孔体は
メッシュ状金属体で補強される。このメッシュ状金属体
は銀又は銀合金か、或いは銀又は銀合金以外の金属母材
を銀又は銀合金により被覆された金属体である。銀又は
銀合金以外の金属母材を銀又は銀合金により被覆してな
る多孔体及び金属体で用いられる金属部材はニッケル、
ステンレス、ニッケル基合金、コバルト基合金等が挙げ
られる。金属母材をニッケルによりめっきし、このニッ
ケルめっきを下地として銀によりめっきすることによ
り、金属母材と銀との高い密着性が得られるため、好ま
しい。メッシュ状金属体の目開きは０．５〜１０００μ
ｍの範囲にある。The anode current collector 16 is a porous body made of platinum, nickel or silver. The cathode collector 18 is a porous body 18a made of silver or a silver alloy, or a porous body formed by coating a porous body of a metal other than silver or a silver alloy with silver. As shown in a partially enlarged view of FIG. 2, the porous body 18a is a sponge-like metal porous body composed of a skeleton portion and pores and having a three-dimensional structure. This porosity is 60-97%
Is preferable. Silver is reduced even in an oxidizing atmosphere within a temperature range of about 200 ° C. or more and less than 950 ° C., and the solid metal phase becomes a stable phase. Therefore, the porous body having a surface made of silver does not form an oxide film in a temperature region of 200 ° C. or more and less than 950 ° C., and is a good conductor. However, when the solid oxide fuel cell incorporating the air electrode current collector made of porous silver is operated at a temperature lower than 950 ° C., an oxide film may be generated on the surface of the air electrode current collector made of porous silver. No,
Silver begins to melt at about 950 ° C. due to solid solution of oxygen at high temperatures. Therefore, the operating temperature of a solid oxide fuel cell incorporating a porous body made of silver or a silver alloy or a porous body obtained by coating a metal base material other than silver or a silver alloy with silver as an air electrode conductor is less than 950 ° C. It is desirable that Preferably it is lower than 930 ° C. It is preferable that a metal base material other than silver or a silver alloy is plated with nickel and then plated with silver using the nickel plating as a base, because high adhesion between the metal base material and silver can be obtained. The porous body is reinforced with a mesh-like metal body. This mesh-shaped metal body is silver or a silver alloy, or a metal body in which a metal base material other than silver or a silver alloy is coated with silver or a silver alloy. A metal member used for a porous body and a metal body obtained by coating a metal base material other than silver or a silver alloy with silver or a silver alloy is nickel,
Stainless steel, nickel-based alloys, cobalt-based alloys and the like can be mentioned. It is preferable that the metal base material be plated with nickel and that the nickel base be used as a base and silver be plated because high adhesion between the metal base material and silver can be obtained. The aperture of the mesh-like metal body is 0.5-1000μ
m.

【００２０】一般に空気極層において、空気中の酸素が
空気極集電体により電子を受取り、酸素イオン（Ｏ2-）
が生成される際、酸素が含まれている銀を空気極集電体
とした場合、集電体中に含まれる酸素が集電体表面にお
いての酸素イオンの生成を促進させる働きがあるため酸
素イオンを集電体表面から速く移動させることができ
る。また集電体と電極との交換電流密度の上昇により更
なる酸素イオンの移動が速やかになる。更に酸素の解離
（Ｏ2→Ｏ2-）、イオン化（Ｏ＋２ｅ→Ｏ2-）も空気極
集電体中に固溶した酸素により促進すること等によるも
のと考えられる。Generally, in the air electrode layer, oxygen in the air receives electrons by the air electrode current collector, and oxygen ions (O 2− )
When silver containing oxygen is used as the air electrode current collector when oxygen is generated, the oxygen contained in the current collector has a function of promoting the generation of oxygen ions on the surface of the current collector. Ions can be quickly moved from the current collector surface. Further, the increase in the exchange current density between the current collector and the electrode further accelerates the movement of oxygen ions. Further, it is considered that dissociation of oxygen (O 2 → O 2− ) and ionization (O + 2e → O 2− ) are promoted by oxygen dissolved in the air electrode current collector.

【００２１】空気極集電体及び燃料極集電体に用いる多
孔体の製造方法を説明する。なお、本実施の形態では純
銀多孔体からなる空気極集電体の製造方法について説明
する。先ず、平均粒径２μｍの純銀アトマイズ粉末を用
意する。この純銀アトマイズ粉末は、純銀を通常の溶解
炉にて溶解し、得られた純銀溶湯をアトマイズ（atomiz
e）することにより得られた粉末である。更に有機溶剤
としてｎ-ヘキサン、界面活性剤としてドデシルベンゼ
ンスルホン酸ナトリウム（sodium DodecylBenzenSulfon
ate、以下、ＤＢＳという。）、水溶性樹脂結合剤とし
てヒドロキシプロピルメチルセルロース（HydroxyPropy
lMethylCellulose、以下、ＨＰＭＣという。）、可塑剤
としてグリセリン、水として蒸留水をそれぞれ用意す
る。A method of manufacturing a porous body used for the air electrode current collector and the fuel electrode current collector will be described. In the present embodiment, a method for manufacturing an air electrode current collector made of a pure silver porous body will be described. First, a pure silver atomized powder having an average particle size of 2 μm is prepared. This pure silver atomized powder is obtained by dissolving pure silver in a normal melting furnace and atomizing the obtained pure silver melt into atomiz (atomiz).
e) The powder obtained by the above. Further, n-hexane is used as an organic solvent, and sodium dodecyl benzene sulfonate (sodium Dodecyl Benzen Sulfon) is used as a surfactant.
ate, hereinafter referred to as DBS. ), Hydroxypropyl methylcellulose (HydroxyPropy) as a water-soluble resin binder
lMethylCellulose, hereinafter referred to as HPMC. ), Glycerin as a plasticizer and distilled water as water.

【００２２】次いで、純銀アトマイズ粉末とＨＰＭＣ
（水溶性樹脂結合剤）を強剪断型混練機に装入して３０
分間混練した後、添加しなければならない全蒸留水量の
５０重量％を加えて混練する。更に残りの蒸留水５０重
量％並びにその他の添加剤であるｎ-ヘキサン（有機溶
剤）、ＤＢＳ（界面活性剤）及びグリセリン（可塑剤）
を添加して３時間混練することにより、純銀アトマイズ
粉末５０．０質量％、ｎ-ヘキサン１．５質量％、ＨＰ
ＭＣ５．０質量％、ＤＢＳ２．０質量％、グリセリン
３．０質量％からなる組成の混合スラリーを作製する。
残りの組成は蒸留水である。次にこの混合スラリーをド
クターブレード法により厚さ約１ｍｍの成形体を作製
し、この成形体を下記表１に示す条件にて発泡、脱脂及
び焼結を施すことにより純銀多孔体板を作製する。純銀
多孔体板の厚さは０．７ｍｍ程度がよい。Next, pure silver atomized powder and HPMC
(Water-soluble resin binder) was charged into a strong shearing kneader, and 30
After kneading for 50 minutes, 50% by weight of the total amount of distilled water to be added is added and kneaded. Furthermore, the remaining 50% by weight of distilled water and other additives such as n-hexane (organic solvent), DBS (surfactant) and glycerin (plasticizer)
Is added and kneaded for 3 hours to give 50.0% by mass of pure silver atomized powder, 1.5% by mass of n-hexane, HP
A mixed slurry having a composition consisting of 5.0% by mass of MC, 2.0% by mass of DBS, and 3.0% by mass of glycerin is prepared.
The remaining composition is distilled water. Next, a molded body having a thickness of about 1 mm is prepared from the mixed slurry by a doctor blade method, and the molded body is subjected to foaming, degreasing, and sintering under the conditions shown in Table 1 below to produce a pure silver porous body plate. . The thickness of the porous pure silver plate is preferably about 0.7 mm.

【００２３】[0023]

【表１】 [Table 1]

【００２４】この純銀多孔体板から所定の大きさに切出
して、９２〜９７％の気孔率を有する純銀多孔体を得
る。この多孔体とメッシュ状金属体を２枚重ねてスキン
パス圧延して一体化することにより空気極集電体が得ら
れる。The pure silver porous body plate is cut into a predetermined size to obtain a pure silver porous body having a porosity of 92 to 97%. The air electrode current collector is obtained by stacking two porous bodies and a mesh-shaped metal body and performing skin pass rolling to integrate them.

【００２５】金属セパレータ１７は銀又は銀合金以外の
金属から形成される。この金属セパレータは銀又は銀合
金のいずれか一方によりめっきされる。金属セパレータ
に銀又は銀合金のめっきを施すことにより、長時間にわ
たって著しく電気抵抗を減少させることができる。金属
セパレータ１７をニッケルによりめっきし、このニッケ
ルめっきを下地として銀又は銀合金によりめっきするこ
とにより金属セパレータ１７と銀又は銀合金との密着性
が向上する。金属セパレータ材はステンレス鋼、ニッケ
ル基耐熱合金又はコバルト基合金が挙げられる。ステン
レス鋼としてはＳＵＳ４３０（18Cr-Fe）、ＳＵＳ３１
０Ｓ（20Ni-25Cr-Fe）、ＳＵＳ３１６（18Cr-12Ni-2.5M
o-Fe）等、ニッケル基耐熱合金としては、インコネル６
００（15.5Cr-7Fe-Ni）、インコネル７１８（19Cr-3Mo-
19Fe-Ni）、ヘインズアロイ２１４（16Cr-2Fe-4.5Al-N
i）、ヘインズアロイ２３０（16Cr-2Mo-14W-Ni）、ハス
テロイＣ−２２（22Cr-13Mo-3W-4Fe-Ni）等、コバルト
基合金としてはＵＬＴＭＥＴ（26Cr-5Mo-2W-3Fe-9Ni-C
o）、ヘインズアロイ１８８(22Cr-14.5W-Co)等がそれぞ
れ挙げられる。ステンレス鋼はフェライト系ステンレス
鋼が銀との密着が良いため好ましい。金属セパレータを
銀又は銀合金でめっきする方法としては電気めっきが挙
げられる。この電気めっき法は、金属又は非金属表面に
金属を電気化学的に析出（電着）させる表面処理方法で
ある。金属セパレータ１７は、その側部に空気入気口１
７ａと、燃料ガス入気口１７ｃとを有し、この空気入気
口１７ａに導入された空気を空気極層１３に導く空気吹
出し口１７ｂと、燃料ガス入気口１７ｃに導入された燃
料ガスを燃料極層１２に導く燃料ガス吹出し口１７ｄと
をそれぞれ有する。The metal separator 17 is formed from a metal other than silver or a silver alloy. The metal separator is plated with either silver or a silver alloy. By plating the metal separator with silver or a silver alloy, the electrical resistance can be significantly reduced over a long period of time. The metal separator 17 is plated with nickel, and the nickel plating is used as a base to plate with silver or a silver alloy, whereby the adhesion between the metal separator 17 and silver or a silver alloy is improved. Examples of the metal separator material include stainless steel, a nickel-based heat-resistant alloy, and a cobalt-based alloy. SUS430 (18Cr-Fe), SUS31 as stainless steel
0S (20Ni-25Cr-Fe), SUS316 (18Cr-12Ni-2.5M)
o-Fe) and other nickel-based heat-resistant alloys include Inconel 6
00 (15.5Cr-7Fe-Ni), Inconel 718 (19Cr-3Mo-
19Fe-Ni), Haynes Alloy 214 (16Cr-2Fe-4.5Al-N)
i), Haines Alloy 230 (16Cr-2Mo-14W-Ni), Hastelloy C-22 (22Cr-13Mo-3W-4Fe-Ni), etc., as a cobalt-based alloy, ULTMET (26Cr-5Mo-2W-3Fe-9Ni-). C
o) and Haines Alloy 188 (22Cr-14.5W-Co). As the stainless steel, ferritic stainless steel is preferable because of good adhesion to silver. As a method for plating the metal separator with silver or a silver alloy, electroplating can be mentioned. This electroplating method is a surface treatment method of electrochemically depositing (electrodepositing) a metal on a metal or nonmetal surface. The metal separator 17 has an air inlet 1 on its side.
7a, a fuel gas inlet 17c, an air outlet 17b for guiding the air introduced into the air inlet 17a to the air electrode layer 13, and a fuel gas introduced into the fuel gas inlet 17c. And a fuel gas outlet 17d for guiding the fuel gas to the fuel electrode layer 12.

【００２６】このように構成された固体電解質型燃料電
池の動作を説明する。燃料ガス（Ｈ2、ＣＯ等）を燃料
ガス入気口１７ｃに導入すると、燃料極集電体１６内の
気孔を通過して燃料極層１２に速やかに供給される。一
方、空気を空気入気口１７ａに導入すると、空気極集電
体１８内の気孔を通過して空気極層１３に速やかに供給
される。空気極層１３に供給された酸素は空気極層１３
内の気孔を通って固体電解質層１１との界面近傍に到達
し、この部分で空気極層１３から電子を受取って、酸化
物イオン（Ｏ2-）にイオン化される。この酸化物イオン
は燃料極層１２の方向に向かって固体電解質層１１内を
拡散移動し、燃料極層１２との界面近傍に到達すると、
この部分で燃料ガスと反応して反応生成物（Ｈ2Ｏ、Ｃ
Ｏ2等）を生じ、燃料極層１２に電子を放出する。この
電子を燃料極集電体１６により取出すことにより電流が
発生し、電力が得られる。The operation of the solid oxide fuel cell thus constructed will be described. When the fuel gas (H 2 , CO, etc.) is introduced into the fuel gas inlet 17 c, the fuel gas passes through the pores in the anode current collector 16 and is quickly supplied to the anode layer 12. On the other hand, when air is introduced into the air inlet 17 a, the air passes through the pores in the air electrode current collector 18 and is quickly supplied to the air electrode layer 13. The oxygen supplied to the cathode layer 13 is
It reaches the vicinity of the interface with the solid electrolyte layer 11 through the pores therein, receives electrons from the air electrode layer 13 at this portion, and is ionized into oxide ions (O 2− ). The oxide ions diffuse and move in the solid electrolyte layer 11 toward the fuel electrode layer 12, and reach the vicinity of the interface with the fuel electrode layer 12.
This portion reacts with the fuel gas to produce a reaction product (H 2 O, C
O 2, etc.) and emit electrons to the fuel electrode layer 12. By extracting these electrons by the anode current collector 16, a current is generated and electric power is obtained.

【００２７】[0027]

【実施例】次に本発明の実施例を比較例とともに説明す
る。 ＜実施例１〜３＞先ず、固定電解質層としてＬａ0.5Ｓ
ｒ0.2Ｇａ0.8Ｍｇ0.15Ｃｏ0.05Ｏ3粉末を用いてランタ
ンガレート系固体酸化物を形成した。前述した多孔体の
製造方法を用いて３次元骨格構造を有する銀多孔体を製
造した。銀多孔体の補強材として銀製のエキスパンドメ
タルを用意した。この銀多孔体と銀製のエキスパンドメ
タルを２枚重ねてスキンパス圧延して一体化したものを
空気極集電体とした。燃料極集電体にはニッケル多孔体
を用いた。燃料極層と空気極層とにより電解質層を挟持
して発電セルの単セルを構成した。次いで、金属セパレ
ータ材としてＳＵＳ４３０（実施例１）、インコネル６
００合金（実施例２）、ＵＬＴＭＥＴ合金（実施例３）
をそれぞれ用意した。これら金属セパレータ材を電気め
っき法により表面を銀により厚さ２〜５μｍめっきして
金属セパレータとした。単セルを２段積層して２段セル
スタックし、金属セパレータでこの２段セルスタックを
挟持して燃料電池を得た。Next, examples of the present invention will be described together with comparative examples. <Examples 1 to 3> First, La 0.5 S was used as the fixed electrolyte layer.
to form a lanthanum gallate solid oxide with r 0.2 Ga 0.8 Mg 0.15 Co 0.05 O 3 powder. A silver porous body having a three-dimensional skeletal structure was manufactured using the above-described method for manufacturing a porous body. A silver expanded metal was prepared as a reinforcing material for the silver porous body. This silver porous body and two silver expanded metals were stacked and skin-pass rolled to form an integrated body, which was used as an air electrode current collector. A nickel porous material was used as the fuel electrode current collector. The fuel cell layer and the air electrode layer sandwiched the electrolyte layer to form a single power generation cell. Then, SUS430 (Example 1) as a metal separator material, Inconel 6
00 alloy (Example 2), ULTMET alloy (Example 3)
Were prepared respectively. The surface of these metal separator materials was plated with silver to a thickness of 2 to 5 μm by electroplating to obtain metal separators. The single cells were stacked in two stages to form a two-stage cell stack, and the two-stage cell stack was sandwiched between metal separators to obtain a fuel cell.

【００２８】＜比較例１〜３＞実施例１〜３の金属セパ
レータに銀めっきを施さず、空気極集電体として２００
メッシュの白金多孔体を用いた以外は、実施例１〜３と
それぞれ同一の金属セパレータを用い、実施例１〜３と
同様にして燃料電池を作製した。 ＜実施例４〜６＞Ｓｃ2Ｏ3-ＺｒＯＣｌ2粉末を用いて固
体電解質層にＳｃ安定化ジルコニアを形成した以外は、
実施例１〜３とそれぞれ同一の金属セパレータを用い、
実施例１〜３と同様にして燃料電池を作製した。 ＜比較例４〜６＞実施例４〜６の金属セパレータに銀め
っきを施さず、空気極集電体として２００メッシュの白
金多孔体を用いた以外は、実施例４〜６とそれぞれ同一
の金属セパレータを用い、実施例４〜６と同様にして燃
料電池を作製した。<Comparative Examples 1 to 3> The metal separators of Examples 1 to 3 were not subjected to silver plating, and 200 as an air electrode current collector.
A fuel cell was produced in the same manner as in Examples 1 to 3, except that the same metal separator as in Examples 1 to 3 was used except that a mesh platinum porous body was used. Except that the formation of the Sc-stabilized zirconia solid electrolyte layer using a <Example 4~6> Sc 2 O 3 -ZrOCl 2 powder,
Using the same metal separator as each of Examples 1 to 3,
A fuel cell was manufactured in the same manner as in Examples 1 to 3. <Comparative Examples 4 to 6> The same metals as in Examples 4 to 6 except that silver plating was not applied to the metal separators of Examples 4 to 6 and a 200-mesh platinum porous body was used as the air electrode current collector. Using the separator, a fuel cell was manufactured in the same manner as in Examples 4 to 6.

【００２９】＜実施例７〜９＞８％Ｙ2Ｏ3ドープＺｒＯ
2粉末を用いて固体電解質層にＹ安定化ジルコニアを形
成した以外は、実施例１〜３とそれぞれ同一の金属セパ
レータを用い、実施例１〜３と同様にして燃料電池を作
製した。 ＜比較例７〜９＞実施例７〜９の金属セパレータに銀め
っきを施さず、空気極集電体として２００メッシュの白
金多孔体を用いた以外は、実施例７〜９とそれぞれ同一
の金属セパレータを用い、実施例７〜９と同様にして燃
料電池を作製した。<Examples 7 to 9> 8% Y 2 O 3 -doped ZrO
A fuel cell was fabricated in the same manner as in Examples 1 to 3, except that the same metal separator as in Examples 1 to 3 was used except that Y-stabilized zirconia was formed in the solid electrolyte layer using the two powders. Comparative Examples 7 to 9 The same metals as in Examples 7 to 9 except that silver plating was not applied to the metal separators of Examples 7 to 9 and a 200-mesh platinum porous body was used as an air electrode current collector. Using the separator, a fuel cell was produced in the same manner as in Examples 7 to 9.

【００３０】＜実施例１０〜１２＞Ｃｅ0.9Ｇｄ0.1Ｏ
1.95-X粉末を用いて固体電解質層にセリア系酸化物を形
成した以外は、実施例１〜３とそれぞれ同一の金属セパ
レータを用い、実施例１〜３と同様にして燃料電池を作
製した。 ＜比較例１０〜１２＞実施例１０〜１２の金属セパレー
タに銀めっきを施さず、空気極集電体として２００メッ
シュの白金多孔体を用いた以外は、実施例１０〜１２と
それぞれ同一の金属セパレータを用い、実施例１０〜１
２と同様にして燃料電池を作製した。<Examples 10 to 12> Ce 0.9 Gd 0.1 O
A fuel cell was manufactured in the same manner as in Examples 1 to 3, except that the ceria-based oxide was formed on the solid electrolyte layer using 1.95-X powder, and the same metal separator as in Examples 1 to 3 was used. <Comparative Examples 10 to 12> The same metals as in Examples 10 to 12 were used except that the metal separators of Examples 10 to 12 were not subjected to silver plating and a 200-mesh platinum porous body was used as an air electrode current collector. Examples 10-1 using a separator
A fuel cell was produced in the same manner as in Example 2.

【００３１】＜比較評価＞実施例１〜１２と比較例１〜
１２の燃料電池を燃料ガスとして水素ガスを３ｃｃ／ｃ
ｍ2／分、酸化剤ガスとして空気を１５ｃｃ／ｃｍ2／分
でそれぞれ供給しながら７００℃で５００時間発電運転
し、５００時間経過後の各燃料電池の発電出力の性能評
価を行った。ここで、発電性能は燃料極集電体及び空気
極集電体間の電位差を０．７Ｖに調整して測定し、単セ
ル当たりの出力の平均値を求めた値より評価した。表２
に実施例１〜１２と比較例１〜１２の燃料電池の発電性
能をそれぞれ示す。<Comparative Evaluation> Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to
3 cc / c of hydrogen gas using 12 fuel cells as fuel gas
m 2 / min, air was 500 hours power generation operation at 700 ° C. while supplying respectively 15 cc / cm 2 / min as the oxidant gas, and evaluated the performance of the power generation output of the fuel cell after 500 hours. Here, the power generation performance was measured by adjusting the potential difference between the fuel electrode current collector and the air electrode current collector to 0.7 V, and evaluated from the value obtained by averaging the output per single cell. Table 2
2 shows the power generation performance of the fuel cells of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 12, respectively.

【００３２】[0032]

【表２】 [Table 2]

【００３３】表２より明らかなように、金属セパレータ
を銀めっきせず、空気極集電体に白金多孔体を用いた比
較例１〜１２に比べてそれぞれ同様の電解質材料を用
い、金属セパレータに銀めっきを施し、空気極集電体に
銀多孔体を用いた実施例１〜１２では単セル当たりの出
力平均値がそれぞれ上回っていた。As is clear from Table 2, the metal separator was not plated with silver, and the same electrolyte material was used for each of the metal separators as compared with Comparative Examples 1 to 12 in which a platinum porous body was used as the cathode collector. In Examples 1 to 12 in which silver plating was performed and a silver porous body was used as the air electrode current collector, the output average value per single cell was each higher.

【００３４】[0034]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、銀
又は銀合金以外の金属母材からなる金属セパレータによ
り構成され、金属セパレータが銀又は銀合金のいずれか
一方によりめっきされたため、長時間にわたって著しく
電気抵抗を減少させることができる。また、空気極集電
体が銀又は銀合金からなる多孔体であるか、或いは銀又
は銀合金以外の金属母材を銀又は銀合金により被覆して
なる多孔体であるため、銀内部に酸素を固溶し、内部を
酸素が拡散しやすい。その結果、低温で作動させた場合
でも金属セパレータの電気抵抗が増大せず、発電効率を
向上することができる。As described above, according to the present invention, a metal separator made of a metal base material other than silver or a silver alloy is used, and the metal separator is plated with either silver or a silver alloy. The electric resistance can be significantly reduced over a long period of time. Further, since the air electrode current collector is a porous body made of silver or a silver alloy, or a porous body obtained by coating a metal base material other than silver or a silver alloy with silver or a silver alloy, oxygen is contained inside silver. , And oxygen easily diffuses inside. As a result, even when operated at a low temperature, the electrical resistance of the metal separator does not increase, and the power generation efficiency can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本実施の形態における固体電解質型燃料電池の
分解斜視図。FIG. 1 is an exploded perspective view of a solid oxide fuel cell according to an embodiment.

【図２】空気極集電体の概略図。FIG. 2 is a schematic diagram of an air electrode current collector.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０ 固体電解質型燃料電池 １１ 固体電解質層 １２ 燃料極層 １３ 空気極層 １４ 発電セル １６ 燃料極集電体 １７ 金属セパレータ １８ 空気極集電体 １８ａ 多孔体 １８ｂ メッシュ状金属体 Reference Signs List 10 solid electrolyte fuel cell 11 solid electrolyte layer 12 fuel electrode layer 13 air electrode layer 14 power generation cell 16 fuel electrode current collector 17 metal separator 18 air electrode current collector 18a porous body 18b mesh metal body

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H026 AA06 BB04 CX01 CX04 EE02 EE08 EE12  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5H026 AA06 BB04 CX01 CX04 EE02 EE08 EE12

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 固体電解質層(11)とこの固体電解質層(1
1)の両面に配設された燃料極層(12)及び空気極層(13)と
からなる発電セル(14)と、 前記燃料極層(12)に燃料ガスを、前記空気極層(13)に酸
素を含む酸化剤ガスをそれぞれ供給し得るように構成さ
れた金属セパレータ(17)とを備えた固体電解質型燃料電
池において、 前記金属セパレータ(17)が銀又は銀合金のいずれか一方
によりめっきされたことを特徴とする固体電解質型燃料
電池。A solid electrolyte layer (11) and a solid electrolyte layer (1)
A power generation cell (14) comprising a fuel electrode layer (12) and an air electrode layer (13) disposed on both surfaces of (1); a fuel gas in the fuel electrode layer (12); A) a metal separator (17) configured to be capable of supplying an oxidizing gas containing oxygen to the solid electrolyte fuel cell, wherein the metal separator (17) is formed of either silver or a silver alloy. A solid oxide fuel cell characterized by being plated. 【請求項２】 金属セパレータ(17)がステンレス鋼、ニ
ッケル基耐熱合金又はコバルト基合金である請求項１記
載の燃料電池。2. The fuel cell according to claim 1, wherein the metal separator is a stainless steel, a nickel-based heat-resistant alloy, or a cobalt-based alloy. 【請求項３】 ステンレス鋼がフェライト系ステンレス
鋼である請求項２記載の燃料電池。3. The fuel cell according to claim 2, wherein the stainless steel is a ferritic stainless steel. 【請求項４】 金属セパレータ(17)がニッケルによりめ
っきされ、前記ニッケルめっきを下地として銀又は銀合
金のいずれか一方によりめっきされた請求項１ないし３
いずれか記載の燃料電池。4. The metal separator (17) is plated with nickel, and is plated with one of silver and a silver alloy on the basis of the nickel plating.
The fuel cell according to any one of the above. 【請求項５】 空気極層(13)に密着して配置された空気
極集電体(18)が銀又は銀合金からなる多孔体(18a)であ
るか、或いは銀又は銀合金以外の金属母材を銀により被
覆してなる多孔体である請求項１記載の燃料電池。5. The air electrode current collector (18) disposed in close contact with the air electrode layer (13) is a porous body (18a) made of silver or a silver alloy, or a metal other than silver or a silver alloy. The fuel cell according to claim 1, wherein the fuel cell is a porous body obtained by coating a base material with silver. 【請求項６】 空気集電体(18)が銀又は銀合金以外の金
属母材であって、前記金属母材がニッケルによりめっき
され、前記ニッケルめっきを下地として銀によりめっき
された請求項５記載の燃料電池。6. The air current collector (18) is a metal base material other than silver or a silver alloy, wherein the metal base material is plated with nickel, and plated with silver with the nickel plating as a base. The fuel cell as described. 【請求項７】 多孔体(18a)が３次元骨格構造を有する
スポンジ状金属多孔体である請求項５記載の燃料電池。7. The fuel cell according to claim 5, wherein the porous body (18a) is a sponge-like metal porous body having a three-dimensional skeleton structure. 【請求項８】 多孔体(18a)がメッシュ状金属体(18b)で
補強された請求項５又は７記載の燃料電池。8. The fuel cell according to claim 5, wherein the porous body (18a) is reinforced with a mesh-like metal body (18b). 【請求項９】 メッシュ状金属体(18b)が銀又は銀合金
からなるか、或いは銀又は銀合金以外の金属母材を銀又
は銀合金により被覆してなる請求項８記載の燃料電池。9. The fuel cell according to claim 8, wherein the mesh-like metal body (18b) is made of silver or a silver alloy, or a metal base material other than silver or a silver alloy is coated with silver or a silver alloy. 【請求項１０】 メッシュ状金属体(18b)が銀又は銀合
金以外の金属母材であって、前記金属母材がニッケルに
よりめっきされ、前記ニッケルめっきを下地として銀に
よりめっきされた請求項９記載の燃料電池。10. The mesh-shaped metal body (18b) is a metal base material other than silver or a silver alloy, wherein the metal base material is plated with nickel, and plated with silver using the nickel plating as a base. The fuel cell as described. 【請求項１１】 固体電解質層(11)がランタンガレート
系固体酸化物、Ｓｃ安定化ジルコニア、Ｙ安定化ジルコ
ニア又はセリア系酸化物からなる群より選ばれた伝導体
である請求項１ないし１０いずれか記載の燃料電池。11. The solid electrolyte layer (11) is a conductor selected from the group consisting of lanthanum gallate solid oxide, Sc stabilized zirconia, Y stabilized zirconia and ceria oxide. Or a fuel cell as described.
JP2001303058A 2000-11-16 2001-09-28 Solid oxide fuel cell Expired - Lifetime JP4487465B2 (en)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001303058A JP4487465B2 (en) 2000-12-06 2001-09-28 Solid oxide fuel cell
PCT/JP2001/009986 WO2002041424A1 (en) 2000-11-16 2001-11-15 Solid electrolyte type fuel cell and air electrode collector for use therein
KR10-2003-7006500A KR20040002847A (en) 2000-11-16 2001-11-15 Solid electrolyte type fuel cell and air electrode collector for use therein
CNB01819009XA CN100377404C (en) 2000-11-16 2001-11-15 Solid electrolyte type fuel cell and air electrode current collector for used therein
EP01982790A EP1353391A4 (en) 2000-11-16 2001-11-15 Solid electrolyte type fuel cell and air electrode collector for use therein
CN2008100031466A CN101217198B (en) 2000-11-16 2001-11-15 Solid electrolyte type fuel cell and air electrode current collector used for the same
US10/416,454 US7273673B2 (en) 2000-11-16 2001-11-15 Solid electrolyte type fuel cell and air electrode current collector for used therein
CA002428454A CA2428454A1 (en) 2000-11-16 2001-11-15 Solid electrolyte type fuel cell and air electrode collector for use therein
US11/889,745 US20080254337A1 (en) 2000-11-16 2007-08-16 Solid electrolyte type fuel cell and air electrode current collector used for the same
US11/889,732 US7910262B2 (en) 2000-11-16 2007-08-16 Solid electrolyte type fuel cell and air electrode current collector used for the same

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000-371941 2000-12-06
JP2000371941 2000-12-06
JP2001303058A JP4487465B2 (en) 2000-12-06 2001-09-28 Solid oxide fuel cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002237312A true JP2002237312A (en) 2002-08-23
JP4487465B2 JP4487465B2 (en) 2010-06-23

Family

ID=26605366

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001303058A Expired - Lifetime JP4487465B2 (en) 2000-11-16 2001-09-28 Solid oxide fuel cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4487465B2 (en)

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003026052A1 (en) * 2001-09-18 2003-03-27 Furuya Metal Co., Ltd. Bipolar plate for fuel cell and method for production thereof
JP2003263994A (en) * 2002-03-11 2003-09-19 Mitsubishi Materials Corp Solid electrolyte fuel cell
JP2004127566A (en) * 2002-09-30 2004-04-22 Mitsubishi Materials Corp Gas diffusion layer for fuel cell
JP2005310692A (en) * 2004-04-26 2005-11-04 Mitsubishi Materials Corp Solid oxide fuel cell
JP2006139955A (en) * 2004-11-10 2006-06-01 Dainippon Printing Co Ltd Solid oxide fuel cell
JP2006310270A (en) * 2005-03-28 2006-11-09 Mitsubishi Materials Corp Manufacturing method of high-strength oxide ion conductor
WO2007080966A1 (en) * 2006-01-13 2007-07-19 Mitsubishi Materials Corporation Solid electrolyte fuel cell and its operating method
JP2007265896A (en) * 2006-03-29 2007-10-11 Ngk Insulators Ltd Conductive connection member, and electrochemical device
JP2008108656A (en) * 2006-10-27 2008-05-08 Honda Motor Co Ltd Fuel cell
JP2008117737A (en) * 2006-11-08 2008-05-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Planar solid oxide fuel cell
JP2008177048A (en) * 2007-01-18 2008-07-31 Mitsubishi Materials Corp Gas diffusion member for fuel cell, and its manufacturing method
JP2008251238A (en) * 2007-03-29 2008-10-16 Mitsubishi Materials Corp Solid-oxide fuel cell
WO2010071066A1 (en) * 2008-12-19 2010-06-24 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell
JP2011150863A (en) * 2010-01-21 2011-08-04 Sanyo Special Steel Co Ltd Manufacturing method of sheet-like metal porous body member, and its member
JP2012119126A (en) * 2010-11-30 2012-06-21 Magunekusu Kk Solid oxide fuel battery
JP2012248316A (en) * 2011-05-25 2012-12-13 Magunekusu Kk Solid oxide fuel cell
JP2013016521A (en) * 2012-10-23 2013-01-24 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Flat-plate solid oxide fuel cell

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100964131B1 (en) * 2001-09-18 2010-06-16 가부시키가이샤 후루야긴조쿠 Bipolar plate for fuel cell and method for production thereof
WO2003026052A1 (en) * 2001-09-18 2003-03-27 Furuya Metal Co., Ltd. Bipolar plate for fuel cell and method for production thereof
JP2003263994A (en) * 2002-03-11 2003-09-19 Mitsubishi Materials Corp Solid electrolyte fuel cell
JP4552371B2 (en) * 2002-03-11 2010-09-29 三菱マテリアル株式会社 Solid oxide fuel cell
JP2004127566A (en) * 2002-09-30 2004-04-22 Mitsubishi Materials Corp Gas diffusion layer for fuel cell
JP2005310692A (en) * 2004-04-26 2005-11-04 Mitsubishi Materials Corp Solid oxide fuel cell
JP4513396B2 (en) * 2004-04-26 2010-07-28 三菱マテリアル株式会社 Solid oxide fuel cell
JP2006139955A (en) * 2004-11-10 2006-06-01 Dainippon Printing Co Ltd Solid oxide fuel cell
JP2006310270A (en) * 2005-03-28 2006-11-09 Mitsubishi Materials Corp Manufacturing method of high-strength oxide ion conductor
WO2007080966A1 (en) * 2006-01-13 2007-07-19 Mitsubishi Materials Corporation Solid electrolyte fuel cell and its operating method
US7981564B2 (en) 2006-01-13 2011-07-19 Mitsubishi Materials Corporation Solid electrolyte fuel cell and operating method thereof
JP2007188749A (en) * 2006-01-13 2007-07-26 Mitsubishi Materials Corp Solid electrolyte fuel cell and its operation method
JP2007265896A (en) * 2006-03-29 2007-10-11 Ngk Insulators Ltd Conductive connection member, and electrochemical device
JP2008108656A (en) * 2006-10-27 2008-05-08 Honda Motor Co Ltd Fuel cell
JP2008117737A (en) * 2006-11-08 2008-05-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Planar solid oxide fuel cell
JP2008177048A (en) * 2007-01-18 2008-07-31 Mitsubishi Materials Corp Gas diffusion member for fuel cell, and its manufacturing method
JP2008251238A (en) * 2007-03-29 2008-10-16 Mitsubishi Materials Corp Solid-oxide fuel cell
WO2010071066A1 (en) * 2008-12-19 2010-06-24 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell
US9123945B2 (en) 2008-12-19 2015-09-01 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell with electrolyte electrode assembly projections forming reactant gas channel
JP2011150863A (en) * 2010-01-21 2011-08-04 Sanyo Special Steel Co Ltd Manufacturing method of sheet-like metal porous body member, and its member
JP2012119126A (en) * 2010-11-30 2012-06-21 Magunekusu Kk Solid oxide fuel battery
JP2012248316A (en) * 2011-05-25 2012-12-13 Magunekusu Kk Solid oxide fuel cell
JP2013016521A (en) * 2012-10-23 2013-01-24 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Flat-plate solid oxide fuel cell

Also Published As

Publication number Publication date
JP4487465B2 (en) 2010-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7910262B2 (en) Solid electrolyte type fuel cell and air electrode current collector used for the same
JP4487465B2 (en) Solid oxide fuel cell
JPH0748378B2 (en) Air electrode for solid electrolyte fuel cell and solid electrolyte fuel cell having the same
JP6658754B2 (en) Solid oxide fuel cell and method for producing electrolyte layer-anode assembly
JP2008519404A (en) Electrochemical cell structure and its manufacturing method by controlled powder method
JP7106047B2 (en) Alternative Anode Materials for Solid Oxide Fuel Cells
JP3924772B2 (en) Air electrode current collector of solid oxide fuel cell
US8211587B2 (en) Plasma sprayed ceramic-metal fuel electrode
JP5637652B2 (en) ELECTROCHEMICAL CELL AND ITS MANUFACTURING METHOD AND OPERATION METHOD
JP2002280026A (en) Air electrode current collector for solid electrolyte fuel cell
JP2002298878A (en) Air electrode collector and solid electrolyte fuel cell with the air electrode collector integrated therein
JP5116221B2 (en) Electrode material containing copper oxide particles and method for producing fuel electrode of solid oxide fuel cell using the same
JP6889900B2 (en) Anode for solid oxide fuel cell and its manufacturing method, and solid oxide fuel cell
JP2018147583A (en) Proton conductor, solid electrolyte layer, cell structure and water vapor electrolysis cell including the same, and fuel cell
Gil et al. Cathode-supported hybrid direct carbon fuel cells
JP7355047B2 (en) Fuel electrodes and electrochemical cells
JP2005259518A (en) Assembly for electrochemical cell and electrochemical cell
JP7395171B2 (en) Anode for solid oxide fuel cells and solid oxide fuel cells
JP2005019261A (en) Fuel electrode material for solid oxide fuel cell and fuel electrode for solid oxide fuel cell using the fuel electrode material
JP2005276683A (en) Fuel electrode, electrochemical cell and method of manufacturing fuel electrode
WO2019167437A1 (en) Fuel cell
JP2005174663A (en) Single chamber fuel cell
JP4426267B2 (en) SOFC fuel electrode resistant to carbon deposition and method for producing the same
JPH10144337A (en) Fuel electrode of solid electrolytic fuel cell and manufacture thereof
JP2771090B2 (en) Solid oxide fuel cell

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060331

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091222

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100205

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100309

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100322

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130409

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4487465

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130409

Year of fee payment: 3