JP2604437B2 - 高温型燃料電池用電極間接合体及び高温型燃料電池用カソード集電体 - Google Patents
高温型燃料電池用電極間接合体及び高温型燃料電池用カソード集電体Info
- Publication number
- JP2604437B2 JP2604437B2 JP63228348A JP22834888A JP2604437B2 JP 2604437 B2 JP2604437 B2 JP 2604437B2 JP 63228348 A JP63228348 A JP 63228348A JP 22834888 A JP22834888 A JP 22834888A JP 2604437 B2 JP2604437 B2 JP 2604437B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxide
- fuel cell
- lanthanum
- temperature fuel
- strontium
- 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.)
- Expired - Fee Related
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
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高温燃料電池のカソードとアノードとの接合
体及びカソード集電体に関する。
体及びカソード集電体に関する。
高温型燃料電池には650℃で使用する溶融塩型と800〜
1000℃で使用する固体電解質型がある。固体電解質燃料
電池の基本構造は、第８図に示す如く、固体電解質（例
えば部分安定化ジルコニア）１を挾んでカソード（例え
ば、ペロブスカイト型LaSrMnO3）２及びアノード（例え
ばNiO/ZrO2）３を膜状に形成し、カソード２側に酸素又
は空気、アノード３側に燃料、例えば水素を供給するよ
うになっている。ジルコニア（ZrO2）は1000℃で0.5Ω
-1cm-1の電気伝導性を示し、これはイオン電導即ちO2-
の移動によるものであるが、ジルコニアは非常に脆いの
で、カルシウムやイットリウムで安定化してある。この
例のような電池の反応は カソード:4e-＋O2→2O2- アノード:O2-＋H2→H2O＋2e- で表され、O2-はジルコニア中を輸送される。
1000℃で使用する固体電解質型がある。固体電解質燃料
電池の基本構造は、第８図に示す如く、固体電解質（例
えば部分安定化ジルコニア）１を挾んでカソード（例え
ば、ペロブスカイト型LaSrMnO3）２及びアノード（例え
ばNiO/ZrO2）３を膜状に形成し、カソード２側に酸素又
は空気、アノード３側に燃料、例えば水素を供給するよ
うになっている。ジルコニア（ZrO2）は1000℃で0.5Ω
-1cm-1の電気伝導性を示し、これはイオン電導即ちO2-
の移動によるものであるが、ジルコニアは非常に脆いの
で、カルシウムやイットリウムで安定化してある。この
例のような電池の反応は カソード:4e-＋O2→2O2- アノード:O2-＋H2→H2O＋2e- で表され、O2-はジルコニア中を輸送される。
又、これは単位セルの構造であるが、単位セルを集積
して複数の単位セルを並列（又は直列）に接続するため
には、隣り合う単位セルの電極間を接合体（インターコ
ネクター）で接続する。そして、実際の燃料電池の構造
は単位セルの集積の仕方で決まり、これまでいくつかの
集積構造が提案され、実用化のための開発が進められて
いる。
して複数の単位セルを並列（又は直列）に接続するため
には、隣り合う単位セルの電極間を接合体（インターコ
ネクター）で接続する。そして、実際の燃料電池の構造
は単位セルの集積の仕方で決まり、これまでいくつかの
集積構造が提案され、実用化のための開発が進められて
いる。
ところで、このような固定電解質燃料電池の接合体と
しては次のような条件を満たすことが好ましいとされて
いる。
しては次のような条件を満たすことが好ましいとされて
いる。
１）高温での酸化および還元雰囲気下で安定。
２）高温での、酸化および還元雰囲気で良好な導電体。
３）酸化物イオン導電性固体例えば安定化ジルコニアの
熱膨張係数と近い熱膨張係数をもつ。
熱膨張係数と近い熱膨張係数をもつ。
４）電極材の熱膨張係数と近い熱膨張係数をもつ。
また、カソード集電体としては、次の条件が要求され
る。
る。
１）高温での強化雰囲気下で安定。
２）高温での酸化雰囲気下で良好な導電体。
３）酸化物イオン導電性固体例えば安定化ジルコニアの
熱膨張係数と近い熱膨張係数をもつ。
熱膨張係数と近い熱膨張係数をもつ。
４）酸素電極材の熱膨張係数と近い熱膨張係数をもつ。
従来、接合体、集電体としては金属又は導電性セラミ
ックスを用いている。しかしながら、金属製を600℃以
上で用いると表面酸化層が形成され、接触抵抗が著しく
増加して、電力の抵抗損失を大きくし、燃料電池特性を
悪化させる。また、導電性セラミックスとしては金属複
合酸化物、例えばLa1-xM1 xM2O3（M1はSr,Ca又はBa、M2
はCo,Fe,Mn,Ni又はCrである、Ｏ≦ｘ≦１）で表される
ペロブスカイト型酸化物、特にLa1-xSrxCrO3が上記の要
件を満たすものとして提案されている。しかしながら、
このようなセラミックスは、導電性であるとはいえ抵抗
が無視できず、例えば米国ウエスチングハウス社が提案
しているペロブスカイト型酸化物をカソード材料として
用いる薄膜円筒型燃料電池セルではカソードの抵抗が全
電池抵抗の約65％を占め、燃料電池のエネルギー効率を
向上させる上で障害となる。
ックスを用いている。しかしながら、金属製を600℃以
上で用いると表面酸化層が形成され、接触抵抗が著しく
増加して、電力の抵抗損失を大きくし、燃料電池特性を
悪化させる。また、導電性セラミックスとしては金属複
合酸化物、例えばLa1-xM1 xM2O3（M1はSr,Ca又はBa、M2
はCo,Fe,Mn,Ni又はCrである、Ｏ≦ｘ≦１）で表される
ペロブスカイト型酸化物、特にLa1-xSrxCrO3が上記の要
件を満たすものとして提案されている。しかしながら、
このようなセラミックスは、導電性であるとはいえ抵抗
が無視できず、例えば米国ウエスチングハウス社が提案
しているペロブスカイト型酸化物をカソード材料として
用いる薄膜円筒型燃料電池セルではカソードの抵抗が全
電池抵抗の約65％を占め、燃料電池のエネルギー効率を
向上させる上で障害となる。
一方、近年、より高性能な燃料電池の開発を目的とし
て新しい構造の電池が提案されている。その例を第６図
及び第７図に示す。第６図は部分安定化ジルコニアなど
の固体電解質でハニカム構造５を作り、ハニカム構造の
細孔（セル）の１つおきに燃料６と空気（酸素）７を向
流的に供給し、燃料６を供給する細孔内の壁面にアノー
ド、空気（酸素）７を供給する細孔内の壁面にカソード
を形成したものである。第７図は複数の固体電解質隔壁
11によって形成される層状空間12,13の１つおきに燃料1
4と空気（酸素）15を直角方向に供給し、隔壁11の燃料1
4側にアノード16、空気（酸素）側にカソード17を形成
したものである。これらの型の電池は単位体積あたりき
わめて高いエネルギー密度が期待でき、かつ、従来のセ
ラミックス技術が応用でき大量生産に向いていると考え
られる。しかし最大の問題は、第６図の構造では集電体
であり、第５図の構造では接合体である。
て新しい構造の電池が提案されている。その例を第６図
及び第７図に示す。第６図は部分安定化ジルコニアなど
の固体電解質でハニカム構造５を作り、ハニカム構造の
細孔（セル）の１つおきに燃料６と空気（酸素）７を向
流的に供給し、燃料６を供給する細孔内の壁面にアノー
ド、空気（酸素）７を供給する細孔内の壁面にカソード
を形成したものである。第７図は複数の固体電解質隔壁
11によって形成される層状空間12,13の１つおきに燃料1
4と空気（酸素）15を直角方向に供給し、隔壁11の燃料1
4側にアノード16、空気（酸素）側にカソード17を形成
したものである。これらの型の電池は単位体積あたりき
わめて高いエネルギー密度が期待でき、かつ、従来のセ
ラミックス技術が応用でき大量生産に向いていると考え
られる。しかし最大の問題は、第６図の構造では集電体
であり、第５図の構造では接合体である。
本発明は、特に、このような集電体あるいは接合体を
提供することを目的としてなされたものである。
提供することを目的としてなされたものである。
本発明は上記課題を、クロム、コバルト、ニッケル、
鉄若しくはマンガン又はこれらの金属を含む合金の表面
に、（ｉ）ランタン、（ii）酸化ランタン、（iii）ラ
ンタンと（ストロンチウム又はカルシウム）との組合
せ、（iv）酸化ランタンと（ストロンチウム又はカルシ
ウム）との組合せ、（ｖ）ランタンと（酸化ストロンチ
ウム又は酸化カルシウム）との組合せ、及び（vi）酸化
ランタンと（酸化ストロンチウム又は酸化カルシウム）
との組合せ、からなる群のいずれかを被覆してなること
を特徴とする高温型燃料電池用の単位セルのカソードと
隣接する他の単位セルのアノードとの接合体、及び同様
の高温燃電池のカソード導電体を提供することによって
達成する。
鉄若しくはマンガン又はこれらの金属を含む合金の表面
に、（ｉ）ランタン、（ii）酸化ランタン、（iii）ラ
ンタンと（ストロンチウム又はカルシウム）との組合
せ、（iv）酸化ランタンと（ストロンチウム又はカルシ
ウム）との組合せ、（ｖ）ランタンと（酸化ストロンチ
ウム又は酸化カルシウム）との組合せ、及び（vi）酸化
ランタンと（酸化ストロンチウム又は酸化カルシウム）
との組合せ、からなる群のいずれかを被覆してなること
を特徴とする高温型燃料電池用の単位セルのカソードと
隣接する他の単位セルのアノードとの接合体、及び同様
の高温燃電池のカソード導電体を提供することによって
達成する。
この被膜は、高温酸素雰囲気で基材中のクロム、コバ
ルト、ニッケル、鉄又はマンガンと反応して、La1-xM1 x
M2O3（M1はストロンチウム又はカルシウムからなるアル
カリ土類金属、M2はクロム、コバルト、ニッケル、鉄又
はマンガン、０≦ｘ≦１である）ペロブスカイト型複合
酸化物を生成する。特に、このペロプスカイト型複合酸
化物は高温で、安定であると同時に、電気伝導にすぐれ
10〜1000Ω-1cm-1の値をもつ。このため、合金又は純金
属のみでは高温で酸化被膜をつくり表面が絶縁化される
のに対し、本発明による材料は複合酸化物被膜の生成の
ために表面電気伝導性にもすぐれ、接合体、集合体に最
適である。また、本体は耐熱性の合金又は純金属なの
で、その剛性、加工性及び電気伝導性のすべての点で優
れ、実用性を高めている。
ルト、ニッケル、鉄又はマンガンと反応して、La1-xM1 x
M2O3（M1はストロンチウム又はカルシウムからなるアル
カリ土類金属、M2はクロム、コバルト、ニッケル、鉄又
はマンガン、０≦ｘ≦１である）ペロブスカイト型複合
酸化物を生成する。特に、このペロプスカイト型複合酸
化物は高温で、安定であると同時に、電気伝導にすぐれ
10〜1000Ω-1cm-1の値をもつ。このため、合金又は純金
属のみでは高温で酸化被膜をつくり表面が絶縁化される
のに対し、本発明による材料は複合酸化物被膜の生成の
ために表面電気伝導性にもすぐれ、接合体、集合体に最
適である。また、本体は耐熱性の合金又は純金属なの
で、その剛性、加工性及び電気伝導性のすべての点で優
れ、実用性を高めている。
基材金属はクロム、コバルト、ニッケル、鉄若しくは
マンガンを含む合金又はクロム若しくはコバルトの純金
属であればよいが、合金ではクロム、コバルト、ニッケ
ル、鉄又はマンガンを9wt％以上含むいわゆる耐熱合金
が好ましい。例えば、Ni10.0,Cr20.0,W15.0,Fe1.5,Co残
り、あるいは後出実施例に示すような組成を有するもの
が有用である。
マンガンを含む合金又はクロム若しくはコバルトの純金
属であればよいが、合金ではクロム、コバルト、ニッケ
ル、鉄又はマンガンを9wt％以上含むいわゆる耐熱合金
が好ましい。例えば、Ni10.0,Cr20.0,W15.0,Fe1.5,Co残
り、あるいは後出実施例に示すような組成を有するもの
が有用である。
被膜中の酸化ランタンおよび酸化ストロンチウム又は
酸化カルシウムからなるアルカリ土類酸化物の組成比x/
（１−ｘ）は特に限定されるものではないが、M1/La比
（M1:アルカリ土類金属）はモル比で０〜0.7、特に０〜
0.5が好ましい。この範囲で電気伝導性と耐酸化性にす
ぐれるからである。
酸化カルシウムからなるアルカリ土類酸化物の組成比x/
（１−ｘ）は特に限定されるものではないが、M1/La比
（M1:アルカリ土類金属）はモル比で０〜0.7、特に０〜
0.5が好ましい。この範囲で電気伝導性と耐酸化性にす
ぐれるからである。
合金又は純金属上に被膜を形成する方法は、特に限定
されるものではなく、被覆法としては塗布法、溶射法、
スパッター法、蒸着法、プラズマCVD法、MBE法、MOCVD
法、CVD法、イオンプレーティング法、プラズマ溶射法
等あらゆる成膜技術が利用できるが特に緻密性と接着性
に優れる溶射法、スパッタ法、イオンプレーティング法
が好ましい。
されるものではなく、被覆法としては塗布法、溶射法、
スパッター法、蒸着法、プラズマCVD法、MBE法、MOCVD
法、CVD法、イオンプレーティング法、プラズマ溶射法
等あらゆる成膜技術が利用できるが特に緻密性と接着性
に優れる溶射法、スパッタ法、イオンプレーティング法
が好ましい。
被膜の厚さは0.1μｍ〜１μｍの範囲内であることが
好ましい。0.1μｍより薄すぎると表面保護の効果が十
分でなく、一方１μｍより厚くなりすぎると導電性が低
下するからである。
好ましい。0.1μｍより薄すぎると表面保護の効果が十
分でなく、一方１μｍより厚くなりすぎると導電性が低
下するからである。
本発明の被膜がペロブスカイト型複合酸化物La1-xM1 x
M2O3になる条件はLaとM1との組成比、基材の組成（特に
M2）、被膜の膜厚、雰囲気などに依存するが、一般に、
1000℃、１時間程度の熱処理によって複合酸化物に変化
する。このような熱処理は本発明を実用に供する前に被
膜を所期の複合酸化物にするために特別に行ってもよ
く、あるいは本発明を実用に供した場合にその実用され
る高温条件によって行われてもよい。
M2O3になる条件はLaとM1との組成比、基材の組成（特に
M2）、被膜の膜厚、雰囲気などに依存するが、一般に、
1000℃、１時間程度の熱処理によって複合酸化物に変化
する。このような熱処理は本発明を実用に供する前に被
膜を所期の複合酸化物にするために特別に行ってもよ
く、あるいは本発明を実用に供した場合にその実用され
る高温条件によって行われてもよい。
また、本発明の被膜を熱処理して得られるLa1-xM1 xM2
O3ペロプスカイト型複合酸化物は、前記の如く高温で高
い導電性（100〜1000S cm-1）を示すと共に、その熱膨
張係数（９×10-6/℃）は基材のそれ（一般に16〜19×1
0-6/℃程度）とも近く、しかも熱処理の際基材中に含ま
れるクロム、コバルト、ニッケル、鉄又はマンガンと反
応して極めて緻密な被膜になるという特徴、利点を有す
る。また、この複合酸化物の熱膨張係数は固体電解質の
それ（10×10-6/℃）とも比較的近いもので固体電解質
燃料電池への本発明の応用をより適したものとする。
O3ペロプスカイト型複合酸化物は、前記の如く高温で高
い導電性（100〜1000S cm-1）を示すと共に、その熱膨
張係数（９×10-6/℃）は基材のそれ（一般に16〜19×1
0-6/℃程度）とも近く、しかも熱処理の際基材中に含ま
れるクロム、コバルト、ニッケル、鉄又はマンガンと反
応して極めて緻密な被膜になるという特徴、利点を有す
る。また、この複合酸化物の熱膨張係数は固体電解質の
それ（10×10-6/℃）とも比較的近いもので固体電解質
燃料電池への本発明の応用をより適したものとする。
実施例１ コバルト基合金板（10mm×10mm×1mm、組成:W14.57
％、Co52.51％、Cr19.69％、Ni9.39％、C0.10％、Si0.4
8％、Mn1.51％）上に常法に従い、Rfスパッター法によ
って、La2O3-SrO（SrO/La2O2のモル比は2:1）混合物を
両面に約1mmの厚さに被着した。Rfスパッター法はマル
ゴンガス比２〜５ミリトール、電力100〜200Wで１時間
行った。この試料を空気中1000℃で24時間加熱した。
％、Co52.51％、Cr19.69％、Ni9.39％、C0.10％、Si0.4
8％、Mn1.51％）上に常法に従い、Rfスパッター法によ
って、La2O3-SrO（SrO/La2O2のモル比は2:1）混合物を
両面に約1mmの厚さに被着した。Rfスパッター法はマル
ゴンガス比２〜５ミリトール、電力100〜200Wで１時間
行った。この試料を空気中1000℃で24時間加熱した。
加熱後室温まで徐冷し方面の反応生成物をＸ線回折装
置によって同定した結果、La1-xSrxCrO3（Ｘ＝0.1〜0.
5）であることが認められた。（M2が、Crとなり、Coが
確認されなかったのは、Crの反応性がCoよりも高い為と
思われる） 第１図に上記試料を1000℃空気中で加熱したときの時
間に対する重量変化および表面抵抗変化を示した。表面
抵抗は常法に従い４探針法により測定した。比較のため
に表面にLa2O3-SrO薄膜をつけない同種の合金の重量変
化をも示した。
置によって同定した結果、La1-xSrxCrO3（Ｘ＝0.1〜0.
5）であることが認められた。（M2が、Crとなり、Coが
確認されなかったのは、Crの反応性がCoよりも高い為と
思われる） 第１図に上記試料を1000℃空気中で加熱したときの時
間に対する重量変化および表面抵抗変化を示した。表面
抵抗は常法に従い４探針法により測定した。比較のため
に表面にLa2O3-SrO薄膜をつけない同種の合金の重量変
化をも示した。
合金のみの場合には、約100時間加熱で重量増が最大
となりその後は減少した。この重量減少は合金表面に生
成した酸化物、主に酸化クロム、および酸化コバルトの
剥離によるものである。なお合金のみの試料の表面抵抗
は1000℃で24時間加熱することにより絶縁体に近い値を
示したが、これは表面で酸化クロム、および酸化コバル
トが形成されたためである。なお1000℃還元雰囲気下
（水素10％、アルゴン90％）ではこのコバルト基合金は
表面の変化および抵抗の増大は認められなかった。
となりその後は減少した。この重量減少は合金表面に生
成した酸化物、主に酸化クロム、および酸化コバルトの
剥離によるものである。なお合金のみの試料の表面抵抗
は1000℃で24時間加熱することにより絶縁体に近い値を
示したが、これは表面で酸化クロム、および酸化コバル
トが形成されたためである。なお1000℃還元雰囲気下
（水素10％、アルゴン90％）ではこのコバルト基合金は
表面の変化および抵抗の増大は認められなかった。
実施例２〜５ 実施例２と同様にして、表１に示す組成（重量％）を
有する各合金板上にRfスパッター法でLa2O3-SrCO3（La2
O3/SrCO3モル比3:1）混合物を両面に約１μｍの厚さに
被着し、空気中1000℃で24時間加熱した。
有する各合金板上にRfスパッター法でLa2O3-SrCO3（La2
O3/SrCO3モル比3:1）混合物を両面に約１μｍの厚さに
被着し、空気中1000℃で24時間加熱した。
合金表面の反応生成物をＸ線回折分析した結果、それ
ぞれ表２に示すものが生成していることが確認された。
ぞれ表２に示すものが生成していることが確認された。
La2O3-SrCO3被着後の試料を空気中1000℃で加熱した
ときの重量変化を第２図に示す。比較のために表面にLa
2O3-SrCO3を被着しない合金の同様な加熱による重量変
化を第３図に示す。
ときの重量変化を第２図に示す。比較のために表面にLa
2O3-SrCO3を被着しない合金の同様な加熱による重量変
化を第３図に示す。
また、上記加熱後の被覆合金及び裸の合金の表面の電
気抵抗を表２に示す。
気抵抗を表２に示す。
実施例６ 実施例１と同様にして、コバルト純金属板（10mm×10
mm×1mm）の両面にRfスパッタ法で金属ランタンを厚さ
２〜３μｍにスパッタ成膜した。それから、空気中1000
℃で５時間熱処理した。
mm×1mm）の両面にRfスパッタ法で金属ランタンを厚さ
２〜３μｍにスパッタ成膜した。それから、空気中1000
℃で５時間熱処理した。
加熱後室温まで徐冷し表面の反応生成物をＸ線回折法
で分析したところ、LaCoO3であることが確認された。
で分析したところ、LaCoO3であることが確認された。
この試料を空気中1000℃で５時間加熱したとき、36S
cm-1の電気伝導度を示し、非常に良好な結果を示した。
そして、168時間後も経時変化は見られず、降温後も被
膜の剥離は見られなかった。
cm-1の電気伝導度を示し、非常に良好な結果を示した。
そして、168時間後も経時変化は見られず、降温後も被
膜の剥離は見られなかった。
第４図にこのようにして調べた被覆物の空気伝導度を
測定温度に関して示す。
測定温度に関して示す。
第５図に本発明を応用した固体電解質型燃料電池の積
層構造を展開図として示す。同図中、21は固体電解質
（例、Ca安定化ジルコニア）のシートで上面にアノード
（例、La0.9Sr0.1MnO3）22、下面にカソード（例、NiO/
ZrO2サーメット）23が形成されている。24が接合体で本
発明の材料（例、上記実施例のコバルト基合金上にLa2O
3-SrO被膜）で作られている。25は24と同じく耐熱部品
であるが、外部出力端子として使われる。第５図に見ら
れる通り、接合体24はそれに形成された溝によって空気
26及び燃料（例、水素）27の流路を構成しかつ空気26と
燃料27を分離するセパレータであると共に、隣接する単
位セルのカソード23とアノード22とを電気的に接続する
役割をも担うものである。外部出力端子25は集積された
単位セルの両端部において空気26と燃料29の流路を形成
すると共にカソード23又はアノード22との電気的接続を
行う部材でもあり、これも本発明の耐熱部品で構成す
る。また、第５図は２つの単位セルを集積した燃料電池
を示したが、３つ以上の単位セルを集積することも可能
で、その場合には各単位セル間に接合体24を挿入する。
層構造を展開図として示す。同図中、21は固体電解質
（例、Ca安定化ジルコニア）のシートで上面にアノード
（例、La0.9Sr0.1MnO3）22、下面にカソード（例、NiO/
ZrO2サーメット）23が形成されている。24が接合体で本
発明の材料（例、上記実施例のコバルト基合金上にLa2O
3-SrO被膜）で作られている。25は24と同じく耐熱部品
であるが、外部出力端子として使われる。第５図に見ら
れる通り、接合体24はそれに形成された溝によって空気
26及び燃料（例、水素）27の流路を構成しかつ空気26と
燃料27を分離するセパレータであると共に、隣接する単
位セルのカソード23とアノード22とを電気的に接続する
役割をも担うものである。外部出力端子25は集積された
単位セルの両端部において空気26と燃料29の流路を形成
すると共にカソード23又はアノード22との電気的接続を
行う部材でもあり、これも本発明の耐熱部品で構成す
る。また、第５図は２つの単位セルを集積した燃料電池
を示したが、３つ以上の単位セルを集積することも可能
で、その場合には各単位セル間に接合体24を挿入する。
このような燃料電池を1000℃の高温下で空気と燃料
（水素）を供給して使用すると、接合体24及び外部出力
端子25の耐熱部品の被膜（La2O3-SrO）は使用後直ちに
複合酸化物（La1-xSrxCrO3）になり、抵抗が低下し、以
後長時間安定して電力を発生する。
（水素）を供給して使用すると、接合体24及び外部出力
端子25の耐熱部品の被膜（La2O3-SrO）は使用後直ちに
複合酸化物（La1-xSrxCrO3）になり、抵抗が低下し、以
後長時間安定して電力を発生する。
また、本発明の材料は第６図および第７図の燃料電池
の集電体及び接合体としてもきわめて有用である。
の集電体及び接合体としてもきわめて有用である。
本発明によれば、高温で酸化性及び還元性雰囲気に耐
える良導電性被覆を施した耐熱良導電性金属からなる固
体電解質型燃料電池用の集電体及び接合体が提供され
る。これらは、例えば、1000℃以上の高温で酸化還元性
雰囲気に耐えかつ10〜1000S cm-1の電気伝導度を有する
保護被膜を有する良導電体基材からなることができる。
える良導電性被覆を施した耐熱良導電性金属からなる固
体電解質型燃料電池用の集電体及び接合体が提供され
る。これらは、例えば、1000℃以上の高温で酸化還元性
雰囲気に耐えかつ10〜1000S cm-1の電気伝導度を有する
保護被膜を有する良導電体基材からなることができる。
この耐酸化性還元性金属導電体からなる固体電解質型
燃料電池用の集電体及び接合体を用いることにより従来
の高温固体電解質燃料電池に較べて格段にすぐれた性能
が期待できる一体型構造の高温固体電解質燃料電池の作
成が可能となる。
燃料電池用の集電体及び接合体を用いることにより従来
の高温固体電解質燃料電池に較べて格段にすぐれた性能
が期待できる一体型構造の高温固体電解質燃料電池の作
成が可能となる。
第１図は実施例の被膜物の1000℃空気中での重量変化及
び抵抗変化を表すグラフ図、第２図及び第３図は実施例
の被覆物及び未被覆合金の1000℃空気中の重量変化を示
すグラフ図、第４図は実施例の被覆物の電気伝導度の温
度変化を示すグラフ図、第５図は本発明高温型燃料電池
の接合体を用いた高温固体電解質燃料電池の構造模式展
開図、第６図及び第７図は高温固体電解質燃料電池の模
式図、第８図は固体電解質燃料電池の基本構造を示す模
式図である。 １……固体電解質、２……カソード、 ３……アノード、６……燃料、 ７……空気、11……固体電解質、 14……燃料、15……空気、 16……アノード、17……カソード、 21……固体電解質、22……アノード、 23……カソード、24……接合体、 25……外部出力端子、26……空気、 27……燃料。
び抵抗変化を表すグラフ図、第２図及び第３図は実施例
の被覆物及び未被覆合金の1000℃空気中の重量変化を示
すグラフ図、第４図は実施例の被覆物の電気伝導度の温
度変化を示すグラフ図、第５図は本発明高温型燃料電池
の接合体を用いた高温固体電解質燃料電池の構造模式展
開図、第６図及び第７図は高温固体電解質燃料電池の模
式図、第８図は固体電解質燃料電池の基本構造を示す模
式図である。 １……固体電解質、２……カソード、 ３……アノード、６……燃料、 ７……空気、11……固体電解質、 14……燃料、15……空気、 16……アノード、17……カソード、 21……固体電解質、22……アノード、 23……カソード、24……接合体、 25……外部出力端子、26……空気、 27……燃料。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｍ 8/02 Ｈ０１Ｍ 8/02 Ｙ 8/12 8/12 (72)発明者 角田 淳 埼玉県入間郡大井町西鶴ケ岡１丁目３番 １号 東亜燃料工業株式会社総合研究所 内 (72)発明者 岩崎 浩之 埼玉県入間郡大井町西鶴ケ岡１丁目３番 １号 東亜燃料工業株式会社総合研究所 内 (72)発明者 島 司 埼玉県入間郡大井町西鶴ケ岡１丁目３番 １号 東亜燃料工業株式会社総合研究所 内 (72)発明者 向沢 功 埼玉県入間郡大井町西鶴ケ岡１丁目３番 １号 東亜燃料工業株式会社総合研究所 内 (72)発明者 桜田 智 埼玉県入間郡大井町西鶴ケ岡１丁目３番 １号 東亜燃料工業株式会社総合研究所 内 (56)参考文献 特開 昭64−27116（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−245829（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−270450（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−161777（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−259462（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−258364（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】クロム、コバルト、ニッケル、鉄若しくは
マンガン又はこれらの金属を含む合金の表面に、（ｉ）
ランタン、（ii）酸化ランタン、（iii）ランタンとス
トロンチウム又はカルシウムとの組合せ、（iv）酸化ラ
ンタンとストロンチウム又はカルシウムとの組合せ、
（ｖ）ランタンと酸化ストロンチウム又は酸化カルシウ
ムとの組合せ、及び（vi）酸化ランタンと酸化ストロン
チウム又は酸化カルシウムとの組合せ、からなる群のい
ずれかを被覆してなることを特徴とする高温型燃料電池
用の単位セルのカソードと隣接する他の単位セルのアノ
ードとの接合体。 - 【請求項２】クロム、コバルト、ニッケル、鉄若しくは
マンガン又はこれらの金属を含む合金の表面に、（ｉ）
ランタン、（ii）酸化ランタン、（iii）ランタンとス
トロンチウム又はカルシウムとの組合せ、（iv）酸化ラ
ンタンとストロンチウム又はカルシウムとの組合せ、
（ｖ）ランタンと酸化ストロンチウム又は酸化カルシウ
ムとの組合せ、及び（vi）酸化ランタンと酸化ストロン
チウム又は酸化カルシウムとの組合せ、からなる群のい
ずれかを被覆してなることを特徴とする高温型燃料電池
のカソード集電体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63228348A JP2604437B2 (ja) | 1987-10-15 | 1988-09-14 | 高温型燃料電池用電極間接合体及び高温型燃料電池用カソード集電体 |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62-258320 | 1987-10-15 | ||
| JP25832087 | 1987-10-15 | ||
| JP12395888 | 1988-05-23 | ||
| JP63-123958 | 1988-05-23 | ||
| JP63228348A JP2604437B2 (ja) | 1987-10-15 | 1988-09-14 | 高温型燃料電池用電極間接合体及び高温型燃料電池用カソード集電体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0250983A JPH0250983A (ja) | 1990-02-20 |
| JP2604437B2 true JP2604437B2 (ja) | 1997-04-30 |
Family
ID=27314836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63228348A Expired - Fee Related JP2604437B2 (ja) | 1987-10-15 | 1988-09-14 | 高温型燃料電池用電極間接合体及び高温型燃料電池用カソード集電体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2604437B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6117560A (en) * | 1996-12-12 | 2000-09-12 | United Technologies Corporation | Thermal barrier coating systems and materials |
| JP2008503058A (ja) * | 2004-06-15 | 2008-01-31 | フュエルセル エナジー， インコーポレイテッド | 炭酸塩燃料電池のカソード側のハードウェア |
| EP1850412A1 (en) | 2006-04-26 | 2007-10-31 | Technical University of Denmark | A multi-layer coating |
| JP5288099B2 (ja) * | 2008-03-06 | 2013-09-11 | 日産自動車株式会社 | 固体酸化物形燃料電池用金属部材 |
| FR2996065B1 (fr) | 2012-09-26 | 2017-02-24 | Commissariat Energie Atomique | Composant constituant un interconnecteur d'electrolyseur eht ou de pile a combustible sofc et procedes de realisation associes |
| US20210066728A1 (en) * | 2018-03-06 | 2021-03-04 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Cell structure |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58161777A (ja) * | 1982-03-19 | 1983-09-26 | Toshiba Corp | 耐熱構造体 |
| JPH0778000B2 (ja) * | 1987-03-31 | 1995-08-23 | 住友電気工業株式会社 | 酸化物超電導薄膜の製造方法 |
| JPH0733567B2 (ja) * | 1987-04-24 | 1995-04-12 | 松下電器産業株式会社 | 厚膜酸化物超電導体の製造方法 |
| JPS6427116A (en) * | 1987-07-22 | 1989-01-30 | Toshiba Corp | Superconductor device |
-
1988
- 1988-09-14 JP JP63228348A patent/JP2604437B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0250983A (ja) | 1990-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7632602B2 (en) | Thin film buried anode battery | |
| US4950562A (en) | Solid electrolyte type fuel cells | |
| US6326096B1 (en) | Solid oxide fuel cell interconnector | |
| EP0815607B1 (en) | Fuel cell interconnect device | |
| RU2404488C2 (ru) | Многослойное покрытие | |
| JP2010113955A (ja) | 固体酸化物形燃料電池用インターコネクト、その製造方法及び固体酸化物形燃料電池 | |
| AU751725B2 (en) | Perowskite for a coating of interconnectors | |
| Linderoth | Controlled reactions between chromia and coating on alloy surface | |
| JP2604437B2 (ja) | 高温型燃料電池用電極間接合体及び高温型燃料電池用カソード集電体 | |
| JP2003178769A (ja) | 薄膜積層体、その製造方法およびそれを用いた固体酸化物型燃料電池 | |
| JP3057342B2 (ja) | 固体電解質燃料電池 | |
| KR20100062456A (ko) | 전도성 산화물과 비전도성 산화물을 포함하는 치밀한 구조의 복합 산화물의 박막, 이의 제조방법 및 그를 이용한금속 접속자 | |
| JP4352447B2 (ja) | 導電性に優れた固体電解質型燃料電池用セパレータ | |
| JP2661692B2 (ja) | 高温型燃料電池用電極間接合体 | |
| US8226858B2 (en) | Interconnect material for solid oxide fuel cell and process for the preparation thereof | |
| JPH07201340A (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
| WO2003043108A1 (en) | Buried anode lithium thin film battery and process for forming the same | |
| AU704511B2 (en) | Fuel cell interconnect device | |
| JPH06219834A (ja) | 高温導電性焼結体及びその製造方法 | |
| JPH0681062A (ja) | 高温導電性焼結体及びその製造方法 | |
| JPH05275089A (ja) | 平板固体電解質型燃料電池のセパレ−タ | |
| JPS60207252A (ja) | 溶融炭酸塩形燃料電池の電極接合方法 | |
| JPH05326000A (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
| JPH05251092A (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
| JPH0745288A (ja) | 固体電解質型燃料電池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |