JPH05151982A - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents
固体電解質型燃料電池Info
- Publication number
- JPH05151982A JPH05151982A JP3312029A JP31202991A JPH05151982A JP H05151982 A JPH05151982 A JP H05151982A JP 3312029 A JP3312029 A JP 3312029A JP 31202991 A JP31202991 A JP 31202991A JP H05151982 A JPH05151982 A JP H05151982A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- porous substrate
- stabilized zirconia
- lanthanum
- main surface
- nickel
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
- H01M8/1213—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the electrode/electrolyte combination or the supporting material
-
- 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
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】特性と経済性に優れる固体電解質型燃料電池を
得る。 【構成】ニッケルとカルシア安定化ジルコニアからなる
多孔質基板にニッケルとイットリア安定化ジルコニアか
らなるアノードを積層して複合サーメット基板を作り、
この基板の平坦な主面上に固体電解質体とカソードを積
層して単電池板とする。 またニッケルとカルシア安定
化ジルコニアからなる多孔質基板のリブを有する主面に
ランタンクロマイト層を積層してセパレータとする。単
電池板とセパレータとを交互に積層して固体電解質型燃
料電池が構成される。
得る。 【構成】ニッケルとカルシア安定化ジルコニアからなる
多孔質基板にニッケルとイットリア安定化ジルコニアか
らなるアノードを積層して複合サーメット基板を作り、
この基板の平坦な主面上に固体電解質体とカソードを積
層して単電池板とする。 またニッケルとカルシア安定
化ジルコニアからなる多孔質基板のリブを有する主面に
ランタンクロマイト層を積層してセパレータとする。単
電池板とセパレータとを交互に積層して固体電解質型燃
料電池が構成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は固体電解質型燃料電池
のセルの構成に係り、特に支持膜方式の固体電解質型燃
料電池の支持膜用基板に関する。
のセルの構成に係り、特に支持膜方式の固体電解質型燃
料電池の支持膜用基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】ジルコニア等の酸化物固体電解質を用い
る燃料電池は、作動温度が８００〜１１００℃と高温で
あるために発電効率が高く、触媒が不要であるといった
長所があり、電解質が固体であるため取扱いや保守が容
易であるとされ第三世代の燃料電池として期待されてい
る。しかし、一方では運転温度が高いために使用可能な
材料に制約がある、といった問題を内包している。固体
電解質型燃料電池の構造としては、大きく分けて円筒型
と平板型の２つのタイプがあり、さらに平板型は自立膜
方式と支持膜方式に分けられる。
る燃料電池は、作動温度が８００〜１１００℃と高温で
あるために発電効率が高く、触媒が不要であるといった
長所があり、電解質が固体であるため取扱いや保守が容
易であるとされ第三世代の燃料電池として期待されてい
る。しかし、一方では運転温度が高いために使用可能な
材料に制約がある、といった問題を内包している。固体
電解質型燃料電池の構造としては、大きく分けて円筒型
と平板型の２つのタイプがあり、さらに平板型は自立膜
方式と支持膜方式に分けられる。
【０００３】自立膜方式の固体電解質型燃料電池はイッ
トリアで安定化したジルコニアからなる固体電解質の薄
板の一方の主面にアノード、他の主面にカソードを積層
して単電池板を形成し、この単電池板をセパレータと交
互に積層して形成していた。アノードはニッケルとイッ
トリア安定化ジルコニアの混合焼結体であり約１００μ
ｍの厚さであった。このような固体電解質型燃料電池に
おいては、アノードに含まれるイットリア安定化ジルコ
ニアが電極面積増大の役割を果たして分極特性を向上さ
せるうえに、イットリア安定化ジルコニアの使用量が少
なく、低価格の固体電解質型燃料電池を可能にしてい
た。しかしながらこのような自立膜方式の固体電解質型
燃料電池は平坦な固体電解質の薄板を製造することが困
難であるという問題があった。
トリアで安定化したジルコニアからなる固体電解質の薄
板の一方の主面にアノード、他の主面にカソードを積層
して単電池板を形成し、この単電池板をセパレータと交
互に積層して形成していた。アノードはニッケルとイッ
トリア安定化ジルコニアの混合焼結体であり約１００μ
ｍの厚さであった。このような固体電解質型燃料電池に
おいては、アノードに含まれるイットリア安定化ジルコ
ニアが電極面積増大の役割を果たして分極特性を向上さ
せるうえに、イットリア安定化ジルコニアの使用量が少
なく、低価格の固体電解質型燃料電池を可能にしてい
た。しかしながらこのような自立膜方式の固体電解質型
燃料電池は平坦な固体電解質の薄板を製造することが困
難であるという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような燃料電池製
造の困難性を克服するために、近年支持膜型の固体電解
質型燃料電池が提案され、多孔質の基板上に固体電解質
が積層されるようになった。支持膜型の固体電解質型燃
料電池においては厚さ数ｍｍでニッケル（Ｎｉ）とイッ
トリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）のサーメットからな
る多孔質基板が使用される。
造の困難性を克服するために、近年支持膜型の固体電解
質型燃料電池が提案され、多孔質の基板上に固体電解質
が積層されるようになった。支持膜型の固体電解質型燃
料電池においては厚さ数ｍｍでニッケル（Ｎｉ）とイッ
トリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）のサーメットからな
る多孔質基板が使用される。
【０００５】しかしながら上述のような多孔質基板にあ
っては、基板中に占めるＹＳＺの割合が３０ないし５０
％にも達するため多量のＹＳＺの使用が必要であり固体
電解質型燃料電池が高価になるという問題があった。こ
の発明は上述の点に鑑みてなされその目的は、基板の改
良を行うことにより特性と経済性に優れる固体電解質型
燃料電池を提供することにある。
っては、基板中に占めるＹＳＺの割合が３０ないし５０
％にも達するため多量のＹＳＺの使用が必要であり固体
電解質型燃料電池が高価になるという問題があった。こ
の発明は上述の点に鑑みてなされその目的は、基板の改
良を行うことにより特性と経済性に優れる固体電解質型
燃料電池を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述の目的は第一の発明
によれば交互に積層された単電池板とセパレータを有
し、単電池板は主面の一つにリブを有する多孔質基板の
平坦な主面上に、イットリア安定化ジルコニアからなる
固体電解質体と、ランタンマンガナイト系酸化物または
ランタンコバルタイト系酸化物からなるカソードを順次
積層してなり、ここに多孔質基板がニッケルとカルシア
安定化ジルコニアからなり、セパレータは主面の一つに
リブを有する多孔質基板の該主面にランタンクロマイト
を積層してなること、
によれば交互に積層された単電池板とセパレータを有
し、単電池板は主面の一つにリブを有する多孔質基板の
平坦な主面上に、イットリア安定化ジルコニアからなる
固体電解質体と、ランタンマンガナイト系酸化物または
ランタンコバルタイト系酸化物からなるカソードを順次
積層してなり、ここに多孔質基板がニッケルとカルシア
安定化ジルコニアからなり、セパレータは主面の一つに
リブを有する多孔質基板の該主面にランタンクロマイト
を積層してなること、
【０００７】また第二の発明によれば、交互に積層され
た単電池板とセパレータを有し、単電池板は主面の一つ
にリブを有する多孔質基板の平坦な主面上に、イットリ
ア安定化ジルコニアからなる固体電解質体と、ランタン
マンガナイト系酸化物またはランタンコバルタイト系酸
化物からなるカソードを順次積層してなり、ここに多孔
質基板がニッケルとカルシア安定化ジルコニアとマグネ
シア安定化ジルコニアからなり、セパレータは主面の一
つにリブを有する多孔質基板の該主面にランタンクロマ
イトを積層してなること、
た単電池板とセパレータを有し、単電池板は主面の一つ
にリブを有する多孔質基板の平坦な主面上に、イットリ
ア安定化ジルコニアからなる固体電解質体と、ランタン
マンガナイト系酸化物またはランタンコバルタイト系酸
化物からなるカソードを順次積層してなり、ここに多孔
質基板がニッケルとカルシア安定化ジルコニアとマグネ
シア安定化ジルコニアからなり、セパレータは主面の一
つにリブを有する多孔質基板の該主面にランタンクロマ
イトを積層してなること、
【０００８】また第三の発明によれば、交互に積層され
た単電池板とセパレータを有し、単電池板は主面の一つ
にリブを有する多孔質基板の平坦な主面上に、イットリ
ア安定化ジルコニアからなる固体電解質体と、ランタン
マンガナイト系酸化物またはランタンコバルタイト系酸
化物からなるカソードを順次積層してなり、セパレータ
は主面の一つにリブを有する多孔質基板の該主面にラン
タンクロマイトを積層してなり、ここに多孔質基板はニ
ッケルとカルシア安定化ジルコニアからなること、
た単電池板とセパレータを有し、単電池板は主面の一つ
にリブを有する多孔質基板の平坦な主面上に、イットリ
ア安定化ジルコニアからなる固体電解質体と、ランタン
マンガナイト系酸化物またはランタンコバルタイト系酸
化物からなるカソードを順次積層してなり、セパレータ
は主面の一つにリブを有する多孔質基板の該主面にラン
タンクロマイトを積層してなり、ここに多孔質基板はニ
ッケルとカルシア安定化ジルコニアからなること、
【０００９】また第四の発明によれば、交互に積層され
た単電池板とセパレータを有し、単電池板は主面の一つ
にリブを有する多孔質基板の平坦な主面上に、イットリ
ア安定化ジルコニアからなる固体電解質体と、ランタン
マンガナイト系酸化物またはランタンコバルタイト系酸
化物からなるカソードを順次積層してなり、セパレータ
は主面の一つにリブを有する多孔質基板の該主面にラン
タンクロマイトを積層してなり、ここに多孔質基板はニ
ッケルとカルシア安定化ジルコニアとマグネシア安定化
ジルコニアからなること、
た単電池板とセパレータを有し、単電池板は主面の一つ
にリブを有する多孔質基板の平坦な主面上に、イットリ
ア安定化ジルコニアからなる固体電解質体と、ランタン
マンガナイト系酸化物またはランタンコバルタイト系酸
化物からなるカソードを順次積層してなり、セパレータ
は主面の一つにリブを有する多孔質基板の該主面にラン
タンクロマイトを積層してなり、ここに多孔質基板はニ
ッケルとカルシア安定化ジルコニアとマグネシア安定化
ジルコニアからなること、
【００１０】また第五の発明によれば、交互に積層され
た単電池板とセパレータを有し、単電池板は主面の一つ
にリブを有する多孔質基板の平坦な主面上に、ニッケル
とイットリア安定化ジルコニアからなるアノードと、イ
ットリア安定化ジルコニアからなる固体電解質体と、ラ
ンタンマンガナイト系酸化物またはランタンコバルタイ
ト系酸化物からなるカソードを順次積層してなり、ここ
に多孔質基板がニッケルとカルシア安定化ジルコニアか
らなり、セパレータは主面の一つにリブを有する多孔質
基板の該主面にランタンクロマイトを積層してなるこ
と、
た単電池板とセパレータを有し、単電池板は主面の一つ
にリブを有する多孔質基板の平坦な主面上に、ニッケル
とイットリア安定化ジルコニアからなるアノードと、イ
ットリア安定化ジルコニアからなる固体電解質体と、ラ
ンタンマンガナイト系酸化物またはランタンコバルタイ
ト系酸化物からなるカソードを順次積層してなり、ここ
に多孔質基板がニッケルとカルシア安定化ジルコニアか
らなり、セパレータは主面の一つにリブを有する多孔質
基板の該主面にランタンクロマイトを積層してなるこ
と、
【００１１】また第六の発明によれば、交互に積層され
た単電池板とセパレータを有し、単電池板は主面の一つ
にリブを有する多孔質基板の平坦な主面上に、ニッケル
とイットリア安定化ジルコニアからなるアノードと、イ
ットリア安定化ジルコニアからなる固体電解質体と、ラ
ンタンマンガナイト系酸化物またはランタンコバルタイ
ト系酸化物からなるカソードを順次積層してなり、ここ
に多孔質基板がニッケルとカルシア安定化ジルコニアと
マグネシア安定化ジルコニアからなり、セパレータは主
面の一つにリブを有する多孔質基板の該主面にランタン
クロマイトを積層してなるとすることにより達成され
る。
た単電池板とセパレータを有し、単電池板は主面の一つ
にリブを有する多孔質基板の平坦な主面上に、ニッケル
とイットリア安定化ジルコニアからなるアノードと、イ
ットリア安定化ジルコニアからなる固体電解質体と、ラ
ンタンマンガナイト系酸化物またはランタンコバルタイ
ト系酸化物からなるカソードを順次積層してなり、ここ
に多孔質基板がニッケルとカルシア安定化ジルコニアと
マグネシア安定化ジルコニアからなり、セパレータは主
面の一つにリブを有する多孔質基板の該主面にランタン
クロマイトを積層してなるとすることにより達成され
る。
【００１２】
【作用】ＹＳＺに替えてカルシア安定化ジルコニア（Ｃ
ＳＺ）を基板に用いることにより、固体電解質型燃料電
池の製造原価を低減させることができる。ＣＳＺを用い
る基板にニッケルとイットリア安定化ジルコニアからな
るアノードを積層することにより電極の有効面積を増大
させることができる。ＣＳＺを含む基板に対してマグネ
シア安定化ジルコニアを加えることにより電解質体やラ
ンタンクロマイトと基板との熱膨張率の整合が図られ大
面積の固体電解質型燃料電池の製造が容易になる。
ＳＺ）を基板に用いることにより、固体電解質型燃料電
池の製造原価を低減させることができる。ＣＳＺを用い
る基板にニッケルとイットリア安定化ジルコニアからな
るアノードを積層することにより電極の有効面積を増大
させることができる。ＣＳＺを含む基板に対してマグネ
シア安定化ジルコニアを加えることにより電解質体やラ
ンタンクロマイトと基板との熱膨張率の整合が図られ大
面積の固体電解質型燃料電池の製造が容易になる。
【００１３】
実施例１ 次にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１
はこの発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池の単電
池板を示す斜視図である。多孔質基板８の上にアノード
７、固体電解質体１１、カソード１２が順次積層され単
電池板６が形成される。基板８にはガス流路１０が形成
され水素ガスが流される。このような単電池板は次のよ
うにして形成される。
はこの発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池の単電
池板を示す斜視図である。多孔質基板８の上にアノード
７、固体電解質体１１、カソード１２が順次積層され単
電池板６が形成される。基板８にはガス流路１０が形成
され水素ガスが流される。このような単電池板は次のよ
うにして形成される。
【００１４】酸化ニッケルＮｉＯとＣＳＺの粉末を重量
比で５０対５０の割合で混合して金型に９割程充填す
る。次いでＮｉＯとＹＳＺの粉末を５０対５０の割合で
混合して前記金型の残り１割に充填する。３００ｋｇ／
ｃｍ2 の圧力で冷間ブレスし１００ｍｍ角で厚さ３ｍｍ
の成形基板を得る。得られた基板を１５００℃で焼成し
たあとＮｉＯとＣＳＺからなる部分を機械加工により水
素ガスのガス流路１０を形成する。得られた複合サーメ
ット基板の前駆体は水素ガスを流すことにより酸化ニッ
ケルＮｉＯをニッケルＮｉに還元してＮｉとＣＳＺから
なる多孔質基板８とＮｉとＹＳＺからなるアノード７を
備えた複合サーメット基板９を得る。複合サーメット基
板の前駆体にはＹＳＺが１００μｍ厚さに溶射され固体
電解質体１１が得られる。さらにランタンマンガナイト
ＬａＭｎＯ3 が５０μｍ厚さに溶射されカソード１２が
得られる。複合サーメット基板９の端面には封孔のため
ＹＳＺが１００μｍ厚さに溶射される。
比で５０対５０の割合で混合して金型に９割程充填す
る。次いでＮｉＯとＹＳＺの粉末を５０対５０の割合で
混合して前記金型の残り１割に充填する。３００ｋｇ／
ｃｍ2 の圧力で冷間ブレスし１００ｍｍ角で厚さ３ｍｍ
の成形基板を得る。得られた基板を１５００℃で焼成し
たあとＮｉＯとＣＳＺからなる部分を機械加工により水
素ガスのガス流路１０を形成する。得られた複合サーメ
ット基板の前駆体は水素ガスを流すことにより酸化ニッ
ケルＮｉＯをニッケルＮｉに還元してＮｉとＣＳＺから
なる多孔質基板８とＮｉとＹＳＺからなるアノード７を
備えた複合サーメット基板９を得る。複合サーメット基
板の前駆体にはＹＳＺが１００μｍ厚さに溶射され固体
電解質体１１が得られる。さらにランタンマンガナイト
ＬａＭｎＯ3 が５０μｍ厚さに溶射されカソード１２が
得られる。複合サーメット基板９の端面には封孔のため
ＹＳＺが１００μｍ厚さに溶射される。
【００１５】図３はこの発明の実施例に係る固体電解質
型燃料電池のセパレータを示す斜視図である。セパレー
タ13は多孔質基板１４のリブを有する主面にランタンク
ロマイト層１６を有している。このようなセパレータ13
は次のようにして形成される。酸化ニッケルＮｉＯとＣ
ＳＺの粉末を重量比で５０対５０の割合で混合して金型
に充填する。３００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で冷間ブレスし
１００ｍｍ角で厚さ３ｍｍの成形基板を得る。得られた
基板を１５００℃で焼成したあと機械加工により酸化剤
ガスのガス流路１５を形成する。得られた基板は水素ガ
スによりＮｉとＣＳＺからなる多孔質基板１４となる。
型燃料電池のセパレータを示す斜視図である。セパレー
タ13は多孔質基板１４のリブを有する主面にランタンク
ロマイト層１６を有している。このようなセパレータ13
は次のようにして形成される。酸化ニッケルＮｉＯとＣ
ＳＺの粉末を重量比で５０対５０の割合で混合して金型
に充填する。３００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で冷間ブレスし
１００ｍｍ角で厚さ３ｍｍの成形基板を得る。得られた
基板を１５００℃で焼成したあと機械加工により酸化剤
ガスのガス流路１５を形成する。得られた基板は水素ガ
スによりＮｉとＣＳＺからなる多孔質基板１４となる。
【００１６】ガス流路１５の形成された主面にはランタ
ンクロマイトＬａＣｒＯ3 が１００μｍ厚さに溶射され
ランタンクロマイト層１６が形成される。端面も封孔の
ためランタンクロマイトが１００μｍ厚さに溶射され
る。図４はこの発明の実施例に係る固体電解質型燃料電
池のスタックを示す分解斜視図である。単電池板６とセ
パレータ13が交互に積層され積層方向の両端面が端板１
８で挟まれる。燃料供給マニホルド１９、燃料ガス排出
マニホルド２０、酸化剤ガス供給マニホルド２１、酸化
剤ガス排出マニホルド２２を四側面に取り付けてスタッ
ク17が形成される。
ンクロマイトＬａＣｒＯ3 が１００μｍ厚さに溶射され
ランタンクロマイト層１６が形成される。端面も封孔の
ためランタンクロマイトが１００μｍ厚さに溶射され
る。図４はこの発明の実施例に係る固体電解質型燃料電
池のスタックを示す分解斜視図である。単電池板６とセ
パレータ13が交互に積層され積層方向の両端面が端板１
８で挟まれる。燃料供給マニホルド１９、燃料ガス排出
マニホルド２０、酸化剤ガス供給マニホルド２１、酸化
剤ガス排出マニホルド２２を四側面に取り付けてスタッ
ク17が形成される。
【００１７】実施例２ 図２はこの発明の異なる実施例に係る固体電解質型燃料
電池の単電池板を示す斜視図である。多孔質基板２の平
坦な主面に固体電解質体４、カソード５が順次積層され
る。多孔質基板２の他の主面には水素ガス用のガス流路
３が形成される。単電池板１は次のようにして調製され
る。ＮｉＯとＣＳＺの粉末を５０対５０の割合で混合
し、金型に充填して３００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で冷間プ
レスし１００ｍｍ角、厚さ３ｍｍの成形基板を得る。こ
の成形基板を１５００℃で焼成して多孔質基板２の前駆
体を得る。主面の一つに機械加工によりガス流路３を形
成する。他の主面にはＹＳＺを１００μｍ厚さに溶射し
て固体電解質体４形成し、さらにランタンマンガナイト
を５０μｍ厚さに溶射してカソード５を形成する。基板
の端面には封孔のためＹＳＺが１００μｍ厚さに溶射さ
れる。多孔質基板の前駆体は水素ガス処理によりＮｉＯ
を還元してＮｉとＣＳＺからなる多孔質基板２を得るこ
とができる。セパレータは実施例１と同様のものが用い
られる。
電池の単電池板を示す斜視図である。多孔質基板２の平
坦な主面に固体電解質体４、カソード５が順次積層され
る。多孔質基板２の他の主面には水素ガス用のガス流路
３が形成される。単電池板１は次のようにして調製され
る。ＮｉＯとＣＳＺの粉末を５０対５０の割合で混合
し、金型に充填して３００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で冷間プ
レスし１００ｍｍ角、厚さ３ｍｍの成形基板を得る。こ
の成形基板を１５００℃で焼成して多孔質基板２の前駆
体を得る。主面の一つに機械加工によりガス流路３を形
成する。他の主面にはＹＳＺを１００μｍ厚さに溶射し
て固体電解質体４形成し、さらにランタンマンガナイト
を５０μｍ厚さに溶射してカソード５を形成する。基板
の端面には封孔のためＹＳＺが１００μｍ厚さに溶射さ
れる。多孔質基板の前駆体は水素ガス処理によりＮｉＯ
を還元してＮｉとＣＳＺからなる多孔質基板２を得るこ
とができる。セパレータは実施例１と同様のものが用い
られる。
【００１８】実施例３ 図５はこの発明のさらに異なる実施例に係る固体電解質
型燃料電池の単電池板を示す斜視図である。単電池板23
は多孔質基板２４の平坦な主面に固体電解質体２６とカ
ソード２７を積層している。他の主面にはガス流路２５
が形成される。このような単電池板２３は次のようにし
て形成される。ＮｉＯとＣＳＺとＭＳＺの粉末を重量比
で５０対４５対５の割合で混合し、金型に充填して３０
０ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で冷間プレスし２００ｍｍ角、厚
さ３ｍｍの成形基板を得る。この成形基板を１５００℃
で焼成して多孔質基板２４の前駆体を得る。主面の一つ
に機械加工によりガス流路２５を形成する。他の主面に
はＹＳＺを１００μｍ厚さに溶射して固体電解質体２６
形成し、さらにランタンマンガナイトを５０μｍ厚さに
溶射してカソード２７を形成する。基板の端面には封孔
のためＹＳＺが１００μｍ厚さに溶射される。多孔質基
板２４の前駆体は水素ガス処理によりＮｉＯを還元して
ＮｉとＣＳＺとＭＳＺからなる多孔質基板２４を得るこ
とができる。
型燃料電池の単電池板を示す斜視図である。単電池板23
は多孔質基板２４の平坦な主面に固体電解質体２６とカ
ソード２７を積層している。他の主面にはガス流路２５
が形成される。このような単電池板２３は次のようにし
て形成される。ＮｉＯとＣＳＺとＭＳＺの粉末を重量比
で５０対４５対５の割合で混合し、金型に充填して３０
０ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で冷間プレスし２００ｍｍ角、厚
さ３ｍｍの成形基板を得る。この成形基板を１５００℃
で焼成して多孔質基板２４の前駆体を得る。主面の一つ
に機械加工によりガス流路２５を形成する。他の主面に
はＹＳＺを１００μｍ厚さに溶射して固体電解質体２６
形成し、さらにランタンマンガナイトを５０μｍ厚さに
溶射してカソード２７を形成する。基板の端面には封孔
のためＹＳＺが１００μｍ厚さに溶射される。多孔質基
板２４の前駆体は水素ガス処理によりＮｉＯを還元して
ＮｉとＣＳＺとＭＳＺからなる多孔質基板２４を得るこ
とができる。
【００１９】図６はこの発明のさらに異なる実施例に係
る固体電解質型燃料電池のセパレータを示す斜視図であ
る。セパレータ28は多孔質基板３１のリブを有する主面
にランタンクロマイト層３０を有している。このような
セパレータ層28は次のようにして形成される。ＮｉＯと
ＣＳＺとＭＳＺとを重量比で５０対４０対１０の割合で
混合し、金型に充填して３００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で冷
間プレスして成形基板を得る。得られた基板を１５００
℃で焼成したあと機械加工により酸化剤ガスのガス流路
２９を形成する。得られた基板は水素ガスによりＮｉと
ＣＳＺとＭＳＺからなる多孔質基板３１となる。ガス流
路２９の形成された主面にはランタンクロマイトＬａＣ
ｒＯ3 が１００μｍ厚さに溶射されランタンクロマイト
層３０が形成される。端面も封孔のためランタンクロマ
イトが１００μｍ厚さに溶射される。
る固体電解質型燃料電池のセパレータを示す斜視図であ
る。セパレータ28は多孔質基板３１のリブを有する主面
にランタンクロマイト層３０を有している。このような
セパレータ層28は次のようにして形成される。ＮｉＯと
ＣＳＺとＭＳＺとを重量比で５０対４０対１０の割合で
混合し、金型に充填して３００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で冷
間プレスして成形基板を得る。得られた基板を１５００
℃で焼成したあと機械加工により酸化剤ガスのガス流路
２９を形成する。得られた基板は水素ガスによりＮｉと
ＣＳＺとＭＳＺからなる多孔質基板３１となる。ガス流
路２９の形成された主面にはランタンクロマイトＬａＣ
ｒＯ3 が１００μｍ厚さに溶射されランタンクロマイト
層３０が形成される。端面も封孔のためランタンクロマ
イトが１００μｍ厚さに溶射される。
【００２０】図７はこの発明に係る固体電解質型燃料電
池の電流電圧特性を従来の電池の特性と対比して示す線
図である。実施例１においてはＮｉとＹＳＺからなるア
ノードが基板に形成されているので特性は従来の電池と
同じである。さらに基板は主としてＮｉとＣＳＺとから
構成されているので従来の１／４ないし１／６のコスト
で固体電解質型燃料電池を製造することができる。実施
例２ないし実施例３においては実施例１のようにアノー
ドが形成されていないので特性はやや低いけれども十分
使用に耐える特性である。ＭＳＺはＣＳＺと同様安価な
材料であり、ＹＳＺを使用しない実施例２ないし３の固
体電解質型燃料電池の製造コストは従来の１／５ないし
１／７であり経済性も高い。
池の電流電圧特性を従来の電池の特性と対比して示す線
図である。実施例１においてはＮｉとＹＳＺからなるア
ノードが基板に形成されているので特性は従来の電池と
同じである。さらに基板は主としてＮｉとＣＳＺとから
構成されているので従来の１／４ないし１／６のコスト
で固体電解質型燃料電池を製造することができる。実施
例２ないし実施例３においては実施例１のようにアノー
ドが形成されていないので特性はやや低いけれども十分
使用に耐える特性である。ＭＳＺはＣＳＺと同様安価な
材料であり、ＹＳＺを使用しない実施例２ないし３の固
体電解質型燃料電池の製造コストは従来の１／５ないし
１／７であり経済性も高い。
【００２１】図８はこの発明の固体電解質型燃料電池に
つきＭＳＺ添加の効果を示す線図である。ＭＳＺを基板
に添加すると多孔質基板の熱膨張率がＹＳＺからなる固
体電解質体やランタンクロマイト層の熱膨張率と近似す
るようになり反りが少なくなって２００ｍｍ角のような
大面積の電池の製造も可能となる。
つきＭＳＺ添加の効果を示す線図である。ＭＳＺを基板
に添加すると多孔質基板の熱膨張率がＹＳＺからなる固
体電解質体やランタンクロマイト層の熱膨張率と近似す
るようになり反りが少なくなって２００ｍｍ角のような
大面積の電池の製造も可能となる。
【００２２】
【発明の効果】第一の発明によれば交互に積層された単
電池板とセパレータを有し、単電池板は主面の一つにリ
ブを有する多孔質基板の平坦な主面上に、イットリア安
定化ジルコニアからなる固体電解質体と、ランタンマン
ガナイト系酸化物またはランタンコバルタイト系酸化物
からなるカソードを順次積層してなり、ここに多孔質基
板がニッケルとカルシア安定化ジルコニアからなり、セ
パレータは主面の一つにリブを有する多孔質基板の該主
面にランタンクロマイトを積層してなること、
電池板とセパレータを有し、単電池板は主面の一つにリ
ブを有する多孔質基板の平坦な主面上に、イットリア安
定化ジルコニアからなる固体電解質体と、ランタンマン
ガナイト系酸化物またはランタンコバルタイト系酸化物
からなるカソードを順次積層してなり、ここに多孔質基
板がニッケルとカルシア安定化ジルコニアからなり、セ
パレータは主面の一つにリブを有する多孔質基板の該主
面にランタンクロマイトを積層してなること、
【００２３】また第二の発明によれば、交互に積層され
た単電池板とセパレータを有し、単電池板は主面の一つ
にリブを有する多孔質基板の平坦な主面上に、イットリ
ア安定化ジルコニアからなる固体電解質体と、ランタン
マンガナイト系酸化物またはランタンコバルタイト系酸
化物からなるカソードを順次積層してなり、ここに多孔
質基板がニッケルとカルシア安定化ジルコニアとマグネ
シア安定化ジルコニアからなり、セパレータは主面の一
つにリブを有する多孔質基板の該主面にランタンクロマ
イトを積層してなること、
た単電池板とセパレータを有し、単電池板は主面の一つ
にリブを有する多孔質基板の平坦な主面上に、イットリ
ア安定化ジルコニアからなる固体電解質体と、ランタン
マンガナイト系酸化物またはランタンコバルタイト系酸
化物からなるカソードを順次積層してなり、ここに多孔
質基板がニッケルとカルシア安定化ジルコニアとマグネ
シア安定化ジルコニアからなり、セパレータは主面の一
つにリブを有する多孔質基板の該主面にランタンクロマ
イトを積層してなること、
【００２４】また第三の発明によれば、交互に積層され
た単電池板とセパレータを有し、単電池板は主面の一つ
にリブを有する多孔質基板の平坦な主面上に、イットリ
ア安定化ジルコニアからなる固体電解質体と、ランタン
マンガナイト系酸化物またはランタンコバルタイト系酸
化物からなるカソードを順次積層してなり、セパレータ
は主面の一つにリブを有する多孔質基板の該主面にラン
タンクロマイトを積層してなり、ここに多孔質基板はニ
ッケルとカルシア安定化ジルコニアからなること、
た単電池板とセパレータを有し、単電池板は主面の一つ
にリブを有する多孔質基板の平坦な主面上に、イットリ
ア安定化ジルコニアからなる固体電解質体と、ランタン
マンガナイト系酸化物またはランタンコバルタイト系酸
化物からなるカソードを順次積層してなり、セパレータ
は主面の一つにリブを有する多孔質基板の該主面にラン
タンクロマイトを積層してなり、ここに多孔質基板はニ
ッケルとカルシア安定化ジルコニアからなること、
【００２５】また第四の発明によれば、交互に積層され
た単電池板とセパレータを有し、単電池板は主面の一つ
にリブを有する多孔質基板の平坦な主面上に、イットリ
ア安定化ジルコニアからなる固体電解質体と、ランタン
マンガナイト系酸化物またはランタンコバルタイト系酸
化物からなるカソードを順次積層してなり、セパレータ
は主面の一つにリブを有する多孔質基板の該主面にラン
タンクロマイトを積層してなり、ここに多孔質基板はニ
ッケルとカルシア安定化ジルコニアとマグネシア安定化
ジルコニアからなること、
た単電池板とセパレータを有し、単電池板は主面の一つ
にリブを有する多孔質基板の平坦な主面上に、イットリ
ア安定化ジルコニアからなる固体電解質体と、ランタン
マンガナイト系酸化物またはランタンコバルタイト系酸
化物からなるカソードを順次積層してなり、セパレータ
は主面の一つにリブを有する多孔質基板の該主面にラン
タンクロマイトを積層してなり、ここに多孔質基板はニ
ッケルとカルシア安定化ジルコニアとマグネシア安定化
ジルコニアからなること、
【００２６】また第五の発明によれば、交互に積層され
た単電池板とセパレータを有し、単電池板は主面の一つ
にリブを有する多孔質基板の平坦な主面上に、ニッケル
とイットリア安定化ジルコニアからなるアノードと、イ
ットリア安定化ジルコニアからなる固体電解質体と、ラ
ンタンマンガナイト系酸化物またはランタンコバルタイ
ト系酸化物からなるカソードを順次積層してなり、ここ
に多孔質基板がニッケルとカルシア安定化ジルコニアか
らなり、セパレータは主面の一つにリブを有する多孔質
基板の該主面にランタンクロマイトを積層してなるこ
と、
た単電池板とセパレータを有し、単電池板は主面の一つ
にリブを有する多孔質基板の平坦な主面上に、ニッケル
とイットリア安定化ジルコニアからなるアノードと、イ
ットリア安定化ジルコニアからなる固体電解質体と、ラ
ンタンマンガナイト系酸化物またはランタンコバルタイ
ト系酸化物からなるカソードを順次積層してなり、ここ
に多孔質基板がニッケルとカルシア安定化ジルコニアか
らなり、セパレータは主面の一つにリブを有する多孔質
基板の該主面にランタンクロマイトを積層してなるこ
と、
【００２７】また第六の発明によれば、交互に積層され
た単電池板とセパレータを有し、単電池板は主面の一つ
にリブを有する多孔質基板の平坦な主面上に、ニッケル
とイットリア安定化ジルコニアからなるアノードと、イ
ットリア安定化ジルコニアからなる固体電解質体と、ラ
ンタンマンガナイト系酸化物またはランタンコバルタイ
ト系酸化物からなるカソードを順次積層してなり、ここ
に多孔質基板がニッケルとカルシア安定化ジルコニアと
マグネシア安定化ジルコニアからなり、セパレータは主
面の一つにリブを有する多孔質基板の該主面にランタン
クロマイトを積層してなるとするので、ニッケルとイッ
トリア安定化ジルコニアからなるアノードの有効面積増
大作用と、ＣＳＺやＭＳＺが有する低価格性とにより特
性と経済性に優れる固体電解質型燃料電池が得られる。
またアノードを用いない場合においても実用的に使用可
能な特性が得られるうえ、経済性にも優れる固体電解質
型燃料電池が得られる。またＭＳＺを基板に添加するこ
とにより特性と経済性に優れるうえに大面積の固体電解
質型燃料電池が得られる。
た単電池板とセパレータを有し、単電池板は主面の一つ
にリブを有する多孔質基板の平坦な主面上に、ニッケル
とイットリア安定化ジルコニアからなるアノードと、イ
ットリア安定化ジルコニアからなる固体電解質体と、ラ
ンタンマンガナイト系酸化物またはランタンコバルタイ
ト系酸化物からなるカソードを順次積層してなり、ここ
に多孔質基板がニッケルとカルシア安定化ジルコニアと
マグネシア安定化ジルコニアからなり、セパレータは主
面の一つにリブを有する多孔質基板の該主面にランタン
クロマイトを積層してなるとするので、ニッケルとイッ
トリア安定化ジルコニアからなるアノードの有効面積増
大作用と、ＣＳＺやＭＳＺが有する低価格性とにより特
性と経済性に優れる固体電解質型燃料電池が得られる。
またアノードを用いない場合においても実用的に使用可
能な特性が得られるうえ、経済性にも優れる固体電解質
型燃料電池が得られる。またＭＳＺを基板に添加するこ
とにより特性と経済性に優れるうえに大面積の固体電解
質型燃料電池が得られる。
【図１】この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池
の単電池板を示す斜視図
の単電池板を示す斜視図
【図２】この発明の異なる実施例に係る固体電解質型燃
料電池の単電池板を示す斜視図
料電池の単電池板を示す斜視図
【図３】この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池
のセパレータを示す斜視図
のセパレータを示す斜視図
【図４】この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池
のスタックを示す分解斜視図
のスタックを示す分解斜視図
【図５】この発明のさらに異なる実施例に係る固体電解
質型燃料電池の単電池板を示す斜視図
質型燃料電池の単電池板を示す斜視図
【図６】この発明のさらに異なる実施例に係る固体電解
質型燃料電池のセパレータを示す斜視図
質型燃料電池のセパレータを示す斜視図
【図７】この発明に係る固体電解質型燃料電池の電流電
圧特性を従来の電池の特性と対比して示す線図
圧特性を従来の電池の特性と対比して示す線図
【図８】この発明の固体電解質型燃料電池につきＭＳＺ
添加の効果を示す線図
添加の効果を示す線図
【符号の説明】１ 単電池板 ２ 多孔質基板 ３ ガス流路 ４ 固体電解質体 ５ カソード６ 単電池板 ７ アノード ８ 多孔質基板 ９ 複合サーメット基板 １０ ガス流路 １１ 固体電解質体 １２ カソード13 セパレータ １４ 多孔質基板 １５ ガス流路 １６ ランタンクロマイト層17 スタック １８ 端板 １９ 燃料ガス供給マニホルド ２０ 燃料ガス排出マニホルド ２１ 酸化剤ガス供給マニホルド ２２ 酸化剤ガス排出マニホルド23 単電池板 ２４ 多孔質基板 ２５ ガス流路 ２６ 固体電解質体 ２７ カソード28 セパレータ
Claims (6)
- 【請求項１】交互に積層された単電池板とセパレータを
有し、 単電池板は主面の一つにリブを有する多孔質基板の平坦
な主面上に、イットリア安定化ジルコニアからなる固体
電解質体と、ランタンマンガナイト系酸化物またはラン
タンコバルタイト系酸化物からなるカソードを順次積層
してなり、ここに多孔質基板がニッケルとカルシア安定
化ジルコニアからなり、 セパレータは主面の一つにリブを有する多孔質基板の該
主面にランタンクロマイトを積層してなることを特徴と
する固体電解質型燃料電池。 - 【請求項２】交互に積層された単電池板とセパレータを
有し、 単電池板は主面の一つにリブを有する多孔質基板の平坦
な主面上に、イットリア安定化ジルコニアからなる固体
電解質体と、ランタンマンガナイト系酸化物またはラン
タンコバルタイト系酸化物からなるカソードを順次積層
してなり、ここに多孔質基板がニッケルとカルシア安定
化ジルコニアとマグネシア安定化ジルコニアからなり、 セパレータは主面の一つにリブを有する多孔質基板の該
主面にランタンクロマイトを積層してなることを特徴と
する固体電解質型燃料電池。 - 【請求項３】交互に積層された単電池板とセパレータを
有し、 単電池板は主面の一つにリブを有する多孔質基板の平坦
な主面上に、イットリア安定化ジルコニアからなる固体
電解質体と、ランタンマンガナイト系酸化物またはラン
タンコバルタイト系酸化物からなるカソードを順次積層
してなり、 セパレータは主面の一つにリブを有する多孔質基板の該
主面にランタンクロマイトを積層してなり、ここに多孔
質基板はニッケルとカルシア安定化ジルコニアからなる
ことを特徴とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項４】交互に積層された単電池板とセパレータを
有し、 単電池板は主面の一つにリブを有する多孔質基板の平坦
な主面上に、イットリア安定化ジルコニアからなる固体
電解質体と、ランタンマンガナイト系酸化物またはラン
タンコバルタイト系酸化物からなるカソードを順次積層
してなり、 セパレータは主面の一つにリブを有する多孔質基板の該
主面にランタンクロマイトを積層してなり、ここに多孔
質基板はニッケルとカルシア安定化ジルコニアとマグネ
シア安定化ジルコニアからなることを特徴とする固体電
解質型燃料電池。 - 【請求項５】交互に積層された単電池板とセパレータを
有し、 単電池板は主面の一つにリブを有する多孔質基板の平坦
な主面上に、ニッケルとイットリア安定化ジルコニアか
らなるアノードと、イットリア安定化ジルコニアからな
る固体電解質体と、ランタンマンガナイト系酸化物また
はランタンコバルタイト系酸化物からなるカソードを順
次積層してなり、ここに多孔質基板がニッケルとカルシ
ア安定化ジルコニアからなり、 セパレータは主面の一つにリブを有する多孔質基板の該
主面にランタンクロマイトを積層してなることを特徴と
する固体電解質型燃料電池。 - 【請求項６】交互に積層された単電池板とセパレータを
有し、 単電池板は主面の一つにリブを有する多孔質基板の平坦
な主面上に、ニッケルとイットリア安定化ジルコニアか
らなるアノードと、イットリア安定化ジルコニアからな
る固体電解質体と、ランタンマンガナイト系酸化物また
はランタンコバルタイト系酸化物からなるカソードを順
次積層してなり、ここに多孔質基板がニッケルとカルシ
ア安定化ジルコニアとマグネシア安定化ジルコニアから
なり、 セパレータは主面の一つにリブを有する多孔質基板の該
主面にランタンクロマイトを積層してなることを特徴と
する固体電解質型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3312029A JPH05151982A (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3312029A JPH05151982A (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 固体電解質型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05151982A true JPH05151982A (ja) | 1993-06-18 |
Family
ID=18024367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3312029A Pending JPH05151982A (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05151982A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6207314B1 (en) * | 1997-11-07 | 2001-03-27 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Base material for a fuel battery |
| JP2006173091A (ja) * | 2004-12-16 | 2006-06-29 | General Electric Co <Ge> | 高性能燃料電池電極及びその製造方法 |
| JP2011165424A (ja) * | 2010-02-08 | 2011-08-25 | Hyogo Prefecture | 固体酸化物型燃料電池用セル及びその製造方法 |
| JP2021147246A (ja) * | 2020-03-16 | 2021-09-27 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミックス |
| US11459489B2 (en) * | 2016-02-19 | 2022-10-04 | Riken Technos Corporation | Pressure-sensitive adhesive and articles including same |
-
1991
- 1991-11-27 JP JP3312029A patent/JPH05151982A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6207314B1 (en) * | 1997-11-07 | 2001-03-27 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Base material for a fuel battery |
| JP2006173091A (ja) * | 2004-12-16 | 2006-06-29 | General Electric Co <Ge> | 高性能燃料電池電極及びその製造方法 |
| JP2011165424A (ja) * | 2010-02-08 | 2011-08-25 | Hyogo Prefecture | 固体酸化物型燃料電池用セル及びその製造方法 |
| US11459489B2 (en) * | 2016-02-19 | 2022-10-04 | Riken Technos Corporation | Pressure-sensitive adhesive and articles including same |
| JP2021147246A (ja) * | 2020-03-16 | 2021-09-27 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミックス |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101162806B1 (ko) | 자가-지지형 세라믹 멤브레인 및 전기화학 전지 및 이것을포함하는 전기화학 전지 적층체 | |
| US5217822A (en) | Solid oxide electrolyte type fuel cell and method for fabricating the same | |
| CA2391487C (en) | Planar solid oxide fuel cell stack with metallic foil interconnect | |
| JP4605885B2 (ja) | 支持膜式固体電解質型燃料電池 | |
| US7718295B2 (en) | Method for preparing an interconnect | |
| Singhal | Solid oxide fuel cells | |
| US20140099567A1 (en) | Ceramic interconnect for fuel cell stacks | |
| JP2010515226A (ja) | 固体酸化物燃料電池用の２層構造インターコネクタ | |
| JPH04237962A (ja) | 平板型固体電解質燃料電池 | |
| JP2008047545A (ja) | ガスチャンネルを有する固体酸化物燃料電池 | |
| JP3102809B2 (ja) | 中空薄板式固体電解質燃料電池 | |
| US5330859A (en) | Solid oxide fuel cell with single material for electrodes and interconnect | |
| JP2000048831A (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
| JPH05151982A (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
| JP2980921B2 (ja) | 平板型固体電解質燃料電池 | |
| JP2002358980A (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
| KR101905499B1 (ko) | 고체산화물 연료전지용 단전지 모듈 및 스택 | |
| JPH0479163A (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
| JPH05151979A (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
| JPH0562694A (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
| JP2013257973A (ja) | 固体酸化物形燃料電池スタック | |
| JPH0927325A (ja) | 固体電解質型燃料電池用アノード、それを用いた固体電解質型燃料電池及び固体電解質型燃料電池の運転方法 | |
| JPH04101360A (ja) | 固体電解質型燃料電池の作製法 | |
| JPH03238758A (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
| JPH03134964A (ja) | 固体電解質型燃料電池 |