JP2005135729A - 固体電解質型燃料電池及び固体電解質型燃料電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数のセル6と、複数のセル6のうちの隣接する一方のセル6と他方のセル6とを電気的に接続するインターコネクタ7とを具備する固体電解質型燃料電池を用いる。複数のセル6の各々は、電解質膜4と、電解質膜4の一方の面に接続された空気極5と、電解質膜4の他方の面に接続された燃料極3とを備える。インターコネクタ7は、一方のセル6の燃料極3上に一方の面を接続された第1層8−1と、第1層8−1の他方の面に一方の面を接続され、他方のセル6の空気極5に他方の面を接続された第2層8−2とを含む。第
1層8−1は、一方のセル6の電解質膜4の端部、及び、他方のセル6の電解質膜4の端部のうちの少なくとも一方に接続されていても良い。
【選択図】図2
Description
2層構造のインターコネクタ(7)を用いることは、焼成時に燃料極(3)へインターコネクタ(7)用の材料が拡散することを防止でき、インターコネクタ(7)を緻密に形成できる。
2層構造のインターコネクタ(7)を用いることは、焼成時に電解質膜(4)へインターコネクタ(7)用の材料が拡散することを防止でき、インターコネクタ(7)を緻密に形成できる。
このような第1層(8−1)及び第2層(8−2)の材料を用い、そのドーパントの濃度を上記関係にすることは、材料の拡散を防止でき、高い導電率を得られる。
このような第1層(8−1)用の原料及び第2層(8−2)用の原料におけるドーパントの濃度の関係は、材料の拡散を防止でき、高い導電率を得られる。
このような第1層(8−1)用の原料及び第2層(8−2)用の原料における組成の関係は、材料の拡散を防止でき、高い導電率を得られる。
このような第1層(11−1)及び第2層(11−2)は、材料の拡散を防止でき、高い導電率を得られる。
このような第1層(11−1)及び第2層(11−2)の材料を用いることは、材料の拡散を防止でき、高い導電率を得られる。
このような第1層(11−1)の組成の関係は、材料の拡散をより確実に防止できる。
このような第3層(13)は、電解質膜(4)に対する材料の拡散をより効果的に防止できる。
このような第3層(13)の材料を用いることは、電解質膜(4)に対する材料の拡散をより効果的に防止できる。
このような厚みの関係は、材料の拡散の防止と高導電性の維持とを同時に達成できる。
その第2材料は、そのドーパントを第2濃度だけドープしたLaCrO3系材料を含む。その第1濃度は、その第2濃度よりも低い。
まず、本発明の固体電解質型燃料電池の第1の実施の形態について説明する。
以上のことから、第1インターコネクタ層8−1により第2インターコネクタ層8−2のドーパントMの外部(燃料極3及び電解質膜4)への拡散が著しく抑えられるので、緻密(ガスタイト)で高導電率のインターコネクタ7を形成することが可能となる。
第2材料は、ドーパントMを第2濃度だけドープしたLaCrO3系材料を含むスラリーである。第1濃度は、第2濃度よりも低い。第2材料のLaCrO3系材料の組成は、La1−x2Mx2CrO3(0.1≦x2≦0.4)である。
なお、ステップS6を省略し、円筒管、燃料極材料、電解質材料、第1及び第2材料(膜)及び空気極材料を一体に焼結することも可能である。
まず、本発明の固体電解質型燃料電池の第2の実施の形態について説明する。
なお、ステップS16を省略し、円筒管、燃料極材料、電解質材料、第1膜(反応防止材料)、第2膜(インターコネクタ材料)及び空気極材料を一体に焼結することも可能である。
まず、本発明の固体電解質型燃料電池の第3の実施の形態について説明する。
なお、ステップS27を省略し、円筒管、燃料極材料、電解質材料、第1及び第3膜(第2及び第1反応防止材料)、第2膜(インターコネクタ材料)及び空気極材料を一体に焼結することも可能である。
3、103 燃料極
4、104 電解質
5、105 空気極
6、106 セル
7、107 インターコネクタ
8−1 第1インターコネクタ層
8−2 第2インターコネクタ層
10(a,b)、100 固体電解質型燃料電池
11−1 反応防止層
11−2、15 インターコネクタ層
13 第1反応防止層
14 第2反応防止層
Claims (21)
- 複数のセルと、
前記複数のセルのうちの隣接する一方のセルと他方のセルとを電気的に接続するインターコネクタと
を具備し、
前記複数のセルの各々は、
電解質膜と、
前記電解質膜の一方の面に接続された空気極と、
前記電解質膜の他方の面に接続された燃料極と
を備え、
前記インターコネクタは、
前記一方のセルの前記燃料極上に一方の面を接続された第1層と、
前記第1層の他方の面に一方の面を接続され、前記他方のセルの前記空気極に他方の面を接続された第2層と
を含む
固体電解質型燃料電池。 - 請求項1に記載の固体電解質型燃料電池において、
前記第1層は、前記一方のセルの前記電解質膜の端部、及び、前記他方のセルの前記電解質膜の端部のうちの少なくとも一方に接続される
固体電解質型燃料電池。 - 請求項1又は2に記載の固体電解質型燃料電池において、
前記第1層は、LaMCrO3相を含み、
前記Mはドーパントであり、Mg、Ca、及び、Srのうちの少なくとも一つであり、
前記第2層は、LaMCrO3相を含み、
前記第1層の前記ドーパントの濃度は、前記第2層の前記ドーパントの濃度よりも低い
固体電解質型燃料電池。 - 請求項3に記載の固体電解質型燃料電池において、
前記第1層は、前記ドーパントを第1濃度だけドープしたLaCrO3系材料を原料として含み、
前記第2層は、前記ドーパントを第2濃度だけドープしたLaCrO3系材料を原料として含み、
前記第1濃度は、前記第2濃度よりも低い
固体電解質型燃料電池。 - 請求項4に記載の固体電解質型燃料電池において、
前記第1層のLaCrO3系材料の組成は、La1−x1Mx1CrO3(0≦x1≦0.08)であり、
前記第2層のLaCrO3系材料の組成は、La1−x2Mx2CrO3(0.1≦x2≦0.4)である
固体電解質型燃料電池。 - 請求項1又は2に記載の固体電解質型燃料電池において、
前記第1層は、Y2O3相、CaZrO3相、及び、SrZrO3相のうちの少なくとも一つと、Ni相及びNiO相のうちの少なくとも一つとを含み、
前記第2層は、LaMCrO3相を含み、
前記Mはドーパントであり、Mg、Ca、及び、Srのうちの少なくとも一つである
固体電解質型燃料電池。 - 請求項6に記載の固体電解質型燃料電池において、
前記第1層は、Y2O3系材料、CaZrO3系材料及びSrZrO3系材料のうちの少なくとも一つと、NiO系材料とを混合したものを原料として含み、
前記第2層は、前記ドーパントをドープしたLaCrO3系材料を原料として含む
固体電解質型燃料電池。 - 請求項7に記載の固体電解質型燃料電池において、
前記Y2O3系材料、前記CaZrO3系材料及び前記SrZrO3系材料のうちの少なくとも一つと、前記NiO系材料との体積配合比は、7:3〜2:8である
固体電解質型燃料電池。 - 請求項1乃至8のいずれか一項に記載の固体電解質型燃料電池において、
前記第1層は、前記一方のセルの前記電解質膜に接続される第3層、及び、前記他方のセルの前記電解質膜に接続される第4層の少なくとも一方を含み、
前記第3層及び前記第4層は、Y2O3相、CaZrO3相、及び、SrZrO3相のうちの少なくとも一つを含む
固体電解質型燃料電池。 - 請求項9に記載の固体電解質型燃料電池において、
前記第3層及び前記第4層は、Y2O3系材料、CaZrO3系材料及びSrZrO3系材料のうちの少なくとも一つを原料として含む
固体電解質型燃料電池。 - 請求項1乃至10のいずれか一項に記載の固体電解質型燃料電池において、
前記第1層の厚みと、前記第2層の厚みとの比は、1:5〜5:1である
固体電解質型燃料電池。 - (a)第1層と第2層とを備えるインターコネクタにおける前記第1層用の第1材料の第1膜を、電解質膜に接続された燃料極上に形成するステップと、
(b)前記第2層用の第2材料の第2膜を、塗布された前記第1膜上に形成するステップと、
(c)前記第1膜及び前記第2膜を焼成し、前記第1層と前記第2層とを形成するステップと
を具備する
固体電解質型燃料電池の製造方法。 - 請求項12に記載の固体電解質型燃料電池の製造方法において、
前記(a)ステップは、
(a1)前記電解質膜のうちの前記インターコネクタに接続される部分を覆うように、前記第1膜を形成するステップを備える
固体電解質型燃料電池の製造方法。 - 請求項12に記載の固体電解質型燃料電池の製造方法において、
前記第1材料は、ドーパントを第1濃度だけドープしたLaCrO3系材料を含み、
前記ドーパントは、Mg、Ca、及び、Srのうちの少なくとも一つであり、
前記第2材料は、前記ドーパントを第2濃度だけドープしたLaCrO3系材料を含み、
前記第1濃度は、前記第2濃度よりも低い
固体電解質型燃料電池の製造方法。 - 請求項14に記載の固体電解質型燃料電池の製造方法において、
前記第1材料のLaCrO3系材料の組成は、La1−x1Mx1CrO3(0≦x1≦0.08)、Mは前記ドーパントであり、
前記第2材料のLaCrO3系材料の組成は、La1−x2Mx2CrO3(0.1≦x2≦0.4)である
固体電解質型燃料電池の製造方法。 - 請求項12に記載の固体電解質型燃料電池の製造方法において、
前記第1材料は、Y2O3系材料、CaZrO3系材料及びSrZrO3系材料のうちの少なくとも一つと、NiO系材料とを含み、
前記第2材料は、前記ドーパントをドープしたLaCrO3系材料を含む
固体電解質型燃料電池の製造方法。 - 請求項16に記載の固体電解質型燃料電池の製造方法において、
前記Y2O3系材料、前記CaZrO3系材料及び前記SrZrO3系材料のうちの少なくとも一つと、前記NiO系材料との体積配合比は、7:3〜2:8である
固体電解質型燃料電池の製造方法。 - 請求項12、14乃至17のいずれか一項に記載の固体電解質型燃料電池の製造方法において、
前記(a)ステップは、
(a2)前記第1層に含まれる第3層のための第3材料の第3膜を、前記電解質膜のうちの前記インターコネクタに接続される部分を覆い、前記第1膜に接続するように形成するステップを備える
固体電解質型燃料電池の製造方法。 - 請求項18に記載の固体電解質型燃料電池の製造方法において、
前記第3材料は、Y2O3系材料、CaZrO3系材料及びSrZrO3系材料のうちの少なくとも一つを含む
固体電解質型燃料電池の製造方法。 - 請求項12乃至19のいずれか一項に記載の固体電解質型燃料電池の製造方法において、
前記(a)ステップは、
(a3)有機カルボン酸を用いた金属錯体を焼成して前記第1材料を合成するステップを備える
固体電解質型燃料電池の製造方法。 - 請求項20に記載の固体電解質型燃料電池の製造方法において、
前記有機カルボン酸は、グリシンを含む
固体電解質型燃料電池の製造方法。
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