JP2001243965A

JP2001243965A - 固体電解質型燃料電池セル及びその製法並びに燃料電池

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Publication number: JP2001243965A
Application number: JP2000054847A
Authority: JP
Inventors: Yuji Tateishi; 勇ニ立石
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2000-02-29
Publication date: 2001-09-07
Anticipated expiration: 2020-02-29
Also published as: JP4562230B2

Abstract

(57)【要約】【課題】発電中における金属メッキ層の集電体表面から
の剥離を防止できる固体電解質型燃料電池セル及びその
製法を提供し、さらに、そのような燃料電池セルが複数
収容された燃料電池を提供する。【解決手段】円筒状の空気極１の外面に、固体電解質
２、ニッケルおよび／または酸化ニッケルを含有する燃
料極３を順次形成してなり、空気極１に電気的に接続さ
れ、外面に金属メッキ層１１が形成され、かつ外部に露
出する集電体４を有する固体電解質型燃料電池セル５９
において、集電体４の外面に存在する酸化ニッケル量が
０．５重量％以下である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解質型燃料
電池セル及びその製法並びに燃料電池に関するものであ
る。

【０００２】

【従来技術】固体電解質型燃料電池セルはその作動温度
が９００〜１０５０℃と高温であるため発電効率が高
く、第３世代の発電システムとして期待されている。

【０００３】一般に固体電解質型燃料電池セルには、円
筒型と平板型が知られている。平板型の固体電解質型燃
料電池セルは、発電の単位体積当たり出力密度が高いと
いう特徴を有するが、実用化に関してはガスシール不完
全性やセル内の温度分布の不均一性などの問題がある。
それに対して、円筒型の固体電解質型燃料電池セルで
は、出力密度は低いものの、セルの機械的強度が高く、
またセル内の温度の均一性が保てるという特徴がある。
両形状の固体電解質型燃料電池セルとも、それぞれの特
徴を生かして積極的に研究開発が進められている。

【０００４】円筒型の固体電解質型燃料電池セルは、図
４に示すように開気孔率３０〜４０％程度のＬａＭｎＯ
₃系材料からなる多孔性の空気極３１を形成し、その表
面にＹ₂Ｏ₃含有のＺｒＯ₂からなる固体電解質３２を被
覆し、さらにこの表面に多孔性のＮｉ−ジルコニアの燃
料極３３を設けて構成されている。燃料電池のモジュー
ルにおいては、各単セルはＬａＣｒＯ₃系の集電体（イ
ンターコネクタ）３４を介して接続される。発電は、空
気極３１内部に空気３６（酸素）を、外部に燃料３７
（水素）を流し、１０００〜１０５０℃の温度で行われ
る。

【０００５】即ち、燃料電池のモジュールにおいては、
図２に示すように、集電体４の表面には、例えば、ニッ
ケルからなる金属メッキ層１１が形成され、この金属メ
ッキ層１１には、例えば、ニッケルペーストを塗布して
なる金属粒子層１５が形成されている。また、他の燃料
電池セルの燃料極３の表面にも金属粒子層１５が形成さ
れ、これらの集電体４側と、他の燃料電池セルの燃料極
３側の金属粒子層１５にニッケルフェルト１７が焼き付
けられ、これにより、燃料電池のモジュールが構成され
ている。

【０００６】このように金属メッキ層１１、および金属
粒子層１５を集電体４表面に順次形成することにより、
磁器と金属間でスムーズな通電を得ることができる。

【０００７】即ち、金属メッキ層１１から取り出された
電流を外部回路または他の燃料電池セルに通電させる場
合、金属メッキ層１１を単純に外部回路の配線や他の燃
料電池セルに接触させるだけでは、集電体や燃料極の表
面における凹凸等のために電気的に十分有効な接続面積
は得られないが、金属メッキ層１１上に金属ペーストを
塗布して、金属粒子層１５を形成し、これに、金属フェ
ルト１７を焼き付けることにより、凹凸がある金属メッ
キ層１１表面であっても、外部回路や他の燃料電池セル
との間に十分な接触面積を確保することができ、燃料電
池セルを外部回路の配線や他の燃料電池セルと電気的に
確実に接続できる。

【０００８】上記のような円筒型の固体電解質型燃料電
池セルを製造する方法としては、近年、製造工程を簡略
化し、且つ製造コストを低減するために、各構成材料の
うち少なくとも２つを同時焼成する、いわゆる共焼結法
が提案されている。この共焼結法は、例えば、円筒型の
空気極成形体に、固体電解質成形体および集電体成形体
をロール状に巻き付けて同時焼成を行い、その後、固体
電解質表面に燃料極を形成する方法である。さらに、製
造工程の簡略化のために、空気極成形体、固体電解質成
形体、燃料極成形体、集電体成形体を同時焼成する場合
もある。

【０００９】例えば、特開平９−１２９２４５号公報に
は、円筒型の空気極成形体の表面に固体電解質のシート
状成形体を巻き付けた後、固体電解質のシート状成形体
の端部が開口した部分（切欠部）を研磨して平坦状とな
した後、集電体のシート状成形体を積層圧着し、焼成
し、この後、金属を含有するスラリーを固体電解質表面
に塗布して燃料極を形成した円筒型の固体電解質型燃料
電池セルが開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２に
示すようなモジュールを作製すると、発電中に、金属メ
ッキ層１１が集電体４表面から剥離し易く、通電性が悪
化するという問題があった。

【００１１】即ち、従来から、集電体材料としてＬａＣ
ｒＯ₃系材料が用いられているが、この材料は難焼結性
であり、上記したように、空気極成形体、固体電解質成
形体、燃料極成形体、集電体成形体を同時焼成する場合
には、集電体を焼結させるために、焼成温度を高くした
り、長時間焼成する必要があるが、このような焼成条件
により燃料極中のＮｉおよび／またはＮｉＯが雰囲気中
に拡散し、このＮｉが酸化されて集電体表面に再凝縮
し、集電体表面に酸化ニッケルが付着し、その上に金属
メッキ層が形成されることになる。

【００１２】この状態で、発電時などで還元雰囲気に晒
されると、集電体表面の酸化ニッケルが還元されて集電
体表面からＮｉメッキ層が剥離し易くなり、集電体から
効率よく電流を取り出すことが困難になるという問題が
あった。

【００１３】特に、燃料極成形体と集電体成形体を同時
焼成する場合には、集電体焼成後に燃料極を焼き付ける
場合と比べて、集電体を十分に焼結させるために燃料極
がより高い温度で焼成されるため、雰囲気中に蒸発する
Ｎｉ量がより多くなって集電体表面への酸化ニッケル付
着量が多くなるという問題があった。

【００１４】本発明は、発電中における金属メッキ層の
集電体表面からの剥離を防止できる固体電解質型燃料電
池セル及びその製法を提供することを目的とし、そのよ
うな燃料電池セルが複数収容された燃料電池を提供する
ことを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の固体電解質型燃
料電池セルは、円筒状の空気極の外面に、固体電解質、
ニッケルおよび／または酸化ニッケルを含有する燃料極
を順次積層してなり、前記空気極に電気的に接続され、
外部に露出する集電体を有する固体電解質型燃料電池セ
ルにおいて、前記集電体の外面に存在する酸化ニッケル
量が０．５重量％以下であることを特徴とする。

【００１６】このような構成を採用することにより、集
電体の外面に金属メッキ層を形成し、例えば、金属メッ
キ層上に金属粒子層および金属フェルトを介して他の燃
料電池セルと接続し、モジュールを構成し、還元雰囲気
中で発電しても、集電体と金属メッキ層の間には、酸化
ニッケル量が集電体全量中０．５重量％以下であるた
め、集電体と金属メッキ層の間の酸化ニッケルの還元に
よる影響が小さく、集電体からの金属メッキ層の剥離を
抑制することができる。

【００１７】このような固体電解質型燃料電池セルは、
例えば、円筒状の空気極成形体（空気極仮焼体も含む概
念である）の外面に、固体電解質成形体（固体電解質仮
焼体も含む概念である）、ニッケルおよび／または酸化
ニッケルを含有する燃料極成形体を順次形成してなり、
前記空気極成形体に積層され、外部に露出する集電体成
形体を有する積層成形体を、焼成炉内に収容し、焼成す
る固体電解質型燃料電池セルの製法であって、前記焼成
炉内に雰囲気ガスを導入しながら焼成することにより作
製される。

【００１８】このような方法によれば、焼成炉内の換気
を行いながら焼成することになり、燃料極から蒸発した
ニッケルが焼成炉の外部に排出され、雰囲気中のＮｉ濃
度が低下し、集電体表面への酸化ニッケルの付着を抑制
できる。

【００１９】また、円筒状の空気極成形体（空気極仮焼
体も含む概念である）の外面に、固体電解質成形体（固
体電解質仮焼体も含む概念である）、ニッケルおよび／
または酸化ニッケルを含有する燃料極成形体を順次形成
してなり、前記空気極成形体に積層され、外部に露出す
る集電体成形体を有する積層成形体を焼成する固体電解
質型燃料電池セルの製法であって、前記集電体成形体の
外面に、焼成雰囲気中の金属酸化物を遮断する遮断用シ
ートを載置して焼成し、この後、焼成された前記遮断用
シートを除去することにより得られる。

【００２０】このような方法によれば、焼成する際に、
例えば集電体成形体と同一組成からなる遮断用シートに
より集電体成形体を被覆することにより、雰囲気中に蒸
発したニッケルは、酸化ニッケルとして遮断用シートに
付着することになり、このような酸化ニッケルが付着し
た遮断用シートを焼成後に除去することにより、集電体
の外面の酸化ニッケル量を減少することができる。

【００２１】本発明の燃料電池は、反応容器内に、上記
した固体電解質型燃料電池セルを複数収容してなるもの
である。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の固体電解質型燃料電池セ
ルは、図１に示すように、円筒状の空気極１の外面に固
体電解質２、燃料極３を形成してセル本体が構成されて
おり、このセル本体の外面に、空気極１と電気的に接続
する集電体４が形成されている。

【００２３】即ち、固体電解質２の一部に切欠部６が形
成され、固体電解質２の内面に形成されている空気極１
の一部が露出しており、この露出面および切欠部６近傍
の固体電解質２の両端部表面が集電体４により被覆さ
れ、集電体４が、固体電解質２の両端部表面、および固
体電解質２の切欠部６から露出した空気極１の表面に接
合されている。

【００２４】空気極１と電気的に接続する集電体４はセ
ル本体の外面に形成され、ほぼ段差のない連続同一面９
を覆うように形成されており、燃料極３とは電気的に接
続されていない。連続同一面９は、固体電解質成形体の
両端部と空気極成形体の一部とが連続したほぼ同一面と
なるまで、固体電解質成形体の両端部間を研磨すること
により形成される。

【００２５】固体電解質２は、例えば３〜２０モル％の
Ｙ₂Ｏ₃あるいはＹｂ₂Ｏ₃を含有した部分安定化あるいは
安定化ＺｒＯ₂が用いられ、空気極１は、例えば、Ｌａ
およびＭｎを含有するペロブスカイト型複合酸化物を主
成分とするもので、Ｃａを酸化物換算で８〜１０重量
％、希土類元素のうち少なくとも一種を酸化物換算で１
０〜２０重量％含有しても良い。希土類元素としては、
Ｙ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｙｂ等があり、このうちでもＹ
が望ましい。燃料極３としては、例えば、５０〜８０重
量％Ｎｉを含むＺｒＯ₂（Ｙ₂Ｏ₃含有）が用いられる。

【００２６】集電体４は、金属元素としてＬａ、Ｃｒお
よびＭｇを含有するぺロブスカイト型結晶を主結晶とす
るものであり、希土類元素やアルカリ土類金属元素を含
有するものであっても良い。集電体４には、さらにＭｇ
Ｏ結晶を含有することが、集電体４の熱膨張係数を高く
して、固体電解質２や空気極１のそれと一致させること
ができるため望ましい。

【００２７】燃料電池モジュールは、図２に示すよう
に、集電体４の表面に、例えば、ニッケルからなる金属
メッキ層１１が形成され、この金属メッキ層１１に、例
えば、ニッケルペーストを塗布してなる金属粒子層１５
が形成され、他の燃料電池セルの燃料極３の表面にも金
属粒子層１５が形成され、これらの集電体４側と、他の
燃料電池セルの燃料極３側の金属粒子層１５によりニッ
ケルフェルト１７が焼き付けられ、これにより、燃料電
池のモジュールが構成されている。

【００２８】そして、本発明の固体電解質型燃料電池セ
ルでは、集電体４の外面に存在する酸化ニッケル量が、
集電体全量中０．５重量％以下とされている。これは、
酸化ニッケル量が、集電体全量中０．５重量％よりも多
い場合には、上記したように、集電体４の表面に金属メ
ッキ層１１を形成して燃料電池モジュールを構成し、還
元雰囲気で発電すると、集電体４と金属メッキ層１１と
の間に存在する酸化ニッケルが還元されて集電体４表面
からＮｉメッキ層１１が剥離し、集電体４から効率よく
電流を取り出すことが困難になるからである。

【００２９】集電体４の外面の酸化ニッケル量は、集電
体４表面からのＮｉメッキ層１１の剥離を防止するとい
う点から、集電体全量中０．３重量％以下が望ましい。

【００３０】以上のように構成された固体電解質型燃料
電池セルは、以下のようにして作製できる。例えば、円
筒状の空気極成形体（または空気極仮焼体）の外表面
に、ドクターブレード法により作製したシート状の固体
電解質成形体を、その両端が離間するように（開口部が
形成されるように）貼り付け、仮焼した後、固体電解質
仮焼体の両端間が同一平面となるまで研磨し、この部分
にシート状の集電体成形体を貼り付け、さらに固体電解
質仮焼体の表面にシート状の燃料極成形体を貼り付けて
積層成形体を作製し、この積層成形体を焼成炉内に収容
し、その後１４００〜１６００℃の温度で２〜１０時間
大気中で焼成して作製される。

【００３１】そして、焼成時には、焼成炉内に雰囲気ガ
スを導入しながら焼成することにより、集電体表面にお
ける酸化ニッケル量が０．５重量％以下の本発明の固体
電解質型燃料電池セルが得られる。

【００３２】焼成炉内への雰囲気ガス導入量は、１分間
に焼成炉の容積に対して０．５〜２．５倍の容積を導入
することが望ましい。この焼成雰囲気ガスの量が、０．
５倍／分よりも少ないと、集電体表面の酸化ニッケル量
低減効果が小さく、２．５倍／分よりも多いと、均一焼
成が困難となるからである。

【００３３】また、積層成形体における集電体仮焼体の
外面に、焼成雰囲気中の金属酸化物の凝集を遮断する遮
断用シートを載置して焼成し、この後、焼成された遮断
用シートを除去することによっても、集電体表面におけ
る酸化ニッケル量が０．５重量％以下の本発明の固体電
解質型燃料電池セルが得られる。遮断用シートは、セル
の焼成温度では焼結しない成形体で形成しても良いし、
集電体と同じ組成の成形体で形成しても、載置するだけ
であるので、焼成後において容易に除去することができ
る。

【００３４】得られた固体電解質型燃料電池セルの集電
体表面には、Ｎｉからなる金属メッキ層を無電界メッキ
によって形成し、さらに外部の回路（他のセルを含む）
と接続するために金属メッキ層の表面に、金属粒子層を
形成するニッケルペーストを塗布してニッケルフェルト
をはりつけ、還元雰囲気下で９００〜１１００℃で焼き
付けることも行われる。

【００３５】積層成形体は、以下のようにして形成する
ことが望ましい。まず、円筒状の空気極成形体を形成す
る。この円筒状の空気極成形体は、例えば所定の調合組
成に従いＬａ₂Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃、ＣａＣＯ₃、ＭｎＯ₂の素原
料を秤量、混合する。この際、空気極成形体を構成する
ペロブスカイト型複合酸化物のＡ／Ｂ比は、０．９５〜
０．９９であることが望ましい。

【００３６】この後、例えば、１５００℃程度の温度で
２〜１０時間仮焼し、その後４〜８μｍの粒度に粉砕調
製する。調製した粉体に、バインダーを混合、混練し押
出成形法により円筒状の空気極成形体を作製し、さらに
脱バインダー処理し、１２００〜１２５０℃で仮焼を行
うことで円筒状の空気極仮焼体を作製する。

【００３７】シート状の第１固体電解質成形体として、
３〜１５モル％のＹ₂Ｏ₃を含有したＺｒＯ₂粉末にトル
エン、バインダー、市販の分散剤を加えてスラリー化し
たものをドクターブレード等の方法により、例えば、１
００〜１２０μｍの厚さに成形したものを用い、上記円
筒状の空気極仮焼体の表面に固体電解質成形体を貼り付
けて仮焼し、空気極仮焼体の表面に第１固体電解質仮焼
体を形成する。

【００３８】次に、シート状の燃料極成形体を作製す
る。まず、例えば、所定比率に調製したＮｉ／ＹＳＺ混
合粉体にトルエン、バインダーを加えてスラリー化した
ものを準備する。前記第１固体電解質成形体の作製と同
様、成形、乾燥し、例えば、１５μｍの厚さのシート状
の第２固体電解質成形体を形成する。

【００３９】この第２固体電解質成形体上に燃料極成形
体を印刷、乾燥した後、第１固体電解質仮焼体上に、燃
料極成形体が形成された第２固体電解質成形体を、第１
固体電解質仮焼体に第２固体電解質成形体が当接するよ
うに巻き付け、積層する。

【００４０】燃料極成形体を構成するＮｉ／ＹＳＺ混合
粉体は、Ｎｉ粉末の平均粒径が０．２〜０．４μｍ、Ｙ
ＳＺ粉末の平均粒径が０．４〜０．８μｍの原料粉体を
用い、所定比率に調合した後分散性を高めるためにＺｒ
Ｏ₂ボールを用いて湿式粉砕混合してスラリー化した。

【００４１】次に、固体電解質成形体の調製同様、Ｃｒ
をＭｇで１０〜３０原子％置換したＬａＣｒＯ₃からな
り、１００〜１２０μｍの厚さに成形した集電体成形体
を所定箇所に貼り付け、積層成形体が作製される。

【００４２】本発明の燃料電池は、例えば、図３に示す
ように、反応容器５１内に、酸素含有ガス室仕切板５
３、燃焼室仕切板５５、燃料ガス室仕切板５７を用いて
酸素含有ガス室Ａ、燃焼室Ｂ、反応室Ｃ、燃料ガス室Ｄ
が形成されている。

【００４３】反応容器５１内には、上記した複数の有底
筒状の固体電解質型燃料電池セル５９が収容されてお
り、これらの固体電解質型燃料電池セル５９は、燃焼室
仕切板５５に形成されたセル挿入孔６０に挿入固定され
ており、その開口部６１は燃焼室仕切板５５から燃焼室
Ｂ内に突出しており、その内部には酸素含有ガス室仕切
板５３に固定された酸素含有ガス導入管６３の一端が挿
入されている。

【００４４】燃焼室仕切板５５には、余剰の未反応燃料
ガスを反応室Ｃから燃焼室Ｂに排出するために、複数の
排気孔６４が形成されており、燃料ガス室仕切板５７に
は、燃料ガス室Ｄから反応室Ｃ内に供給するための供給
孔が形成されている。

【００４５】また、反応容器５１には、例えば水素から
なる燃料ガスを導入する燃料ガス導入口６５、例えば、
空気を導入する酸素含有ガス導入口６７、燃焼室Ｂ内で
燃焼したガスを排出するための排気口６９が形成されて
いる。尚、図３では、金属メッキ層、金属粒子層、金属
フェルトについては記載を省略した。

【００４６】このような固体電解質型燃料電池は、酸素
含有ガス室Ａからの酸素含有ガス、例えば空気を、酸素
含有ガス導入管６３を介して固体電解質型燃料電池セル
５９内にそれぞれ供給し、かつ、燃料ガス室Ｄからの燃
料ガスを複数の固体電解質型燃料電池セル５９間に供給
し、反応室Ｃにて反応させ発電し、余剰の空気と未反応
燃料ガスを燃焼室Ｂにて燃焼させ、燃焼したガスが排気
口６９から外部に排出される。

【００４７】尚、本発明の燃料電池は、上記した図３の
燃料電池に限定されるものではなく、反応容器内に、上
記した燃料電池セルを複数収容していれば良い。

【００４８】

【実施例】円筒状の空気極仮焼体として押出成形により
成形し仮焼した（Ｌａ_0.56Ｙ_0.14Ｃａ_0.3）_0.98ＭｎＯ₃
を作製した。固体電解質としてＹ₂Ｏ₃を８モル％の割合
で含有する安定化ジルコニアを用いてドクターブレード
法により、厚さ１００μｍのシート状の第１固体電解質
成形体を、さらに厚さ１５μｍのシート状の第２固体電
解質成形体をそれぞれ作製した。

【００４９】次に、燃料極成形体の作製について説明す
る。平均粒径が０．４μｍのＮｉ粉末に対し、平均粒径
が０．６μｍのＹ₂Ｏ₃を８モル％の割合で含有するＺｒ
Ｏ₂粉末を準備し、Ｎｉ／ＹＳＺ比率（重量分率）が６
５／３５になるように調合し、粉砕混合処理を行い、ス
ラリー化した。その後、調製したスラリーを第２固体電
解質成形体上に、３０μｍになるように全面に印刷し、
燃料極成形体を作製した。

【００５０】次に、市販の純度９９．９％以上のＬａ₂
Ｏ₃、Ｃｒ₂Ｏ₃、ＭｇＯを出発原料として、これをＬａ
（Ｍｇ_0.3Ｃｒ_0.7）_0.97Ｏ₃の組成になるように秤量混
合した後１５００℃で３時間仮焼粉砕し、この固溶体粉
末を用いてスラリーを調製し、ドクターブレード法によ
り厚さ１００μｍの集電体成形体を作製した。この集電
体成形体に、直径１０μｍのナイロンメッシュを静水圧
プレスで押しつけて集電体表面に凹凸を形成した。

【００５１】まず、前記空気極仮焼体に前記第１固体電
解質成形体を、その両端部が開口するようにロール状に
巻き付け１１５０℃で５時間の条件で仮焼した。仮焼
後、第１固体電解質仮焼体の両端部間を空気極仮焼体が
露出するように平坦に研磨し、連続した同一面を形成す
るように加工した。

【００５２】次に、第１固体電解質仮焼体表面に、燃料
極成形体が形成された第２固体電解質成形体を、第１固
体電解質仮焼体と第２固体電解質成形体が当接するよう
に積層し、乾燥した後、上記連続同一面に集電体成形体
を貼り付け、積層成形体を作製した。この積層成形体を
大気中１５００℃で６時間共焼結し、固体電解質型燃料
電池セルを作製した。

【００５３】そして、焼成時においては、表１に示すよ
うな割合で、Ａｉｒ雰囲気ガスを炉内に導入しながら焼
成した試料を作製した。Ａｉｒ雰囲気ガスの導入量は、
１分間に焼成炉の容積に対して何倍導入するかを表１に
記載した。また、積層成形体の集電体成形体表面に、集
電体と同じ組成からなる遮断用シートを載置し、焼成し
た試料を作製した。得られた固体電解質型燃料電池セル
の集電体表面における酸化ニッケル量を、集電体の表面
にＸ線を照射してＸ線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）
により求めた。

【００５４】次に、発電用の円筒型セルを作製するた
め、前記共焼結体片端部に封止部材の接合を行った。封
止部材の接合は、以下のような手順で行った。Ｙ₂Ｏ₃を
８モル％の割合で含有する平均粒子径が１μｍのＺｒＯ
₂粉末に水を溶媒として加えてスラリーを調製し、この
スラリーに前記共焼結体の片端部を浸漬し、厚さ１００
μｍになるように片端部外周面に塗布し乾燥した。封止
部材としてのキャップ形状を有する成形体は、前記スラ
リー組成と同組成の粉末を用いて静水圧成形（ラバープ
レス）を行い切削加工した。その後、前記スラリーを被
覆した前記共焼結体片端部を封止部材用成形体に挿入
し、大気中１３００℃の温度で１時間焼成を行った。

【００５５】次に、上記したセル本体の集電体以外の部
分をシールで保護し、集電体表面を無電解メッキによ
り、約１μｍの厚みを有するニッケルからなる金属メッ
キ層を形成した。この金属メッキ層の表面にＮｉからな
る金属ペーストを塗布し、金属粒子層を形成した。この
後、金属粒子層に、ニッケルからなる線径２μｍの金属
繊維からなる金属フェルトを配置し、フォーミングガス
雰囲気にて１０００時間で７時間熱処理し、金属粒子層
に金属フェルトを固着した。

【００５６】１０００℃でセルの内側に空気を、外側に
水素を流し、セルに０．５Ａ／ｃｍ ²の電流を流した場
合に、金属フェルトと集電体間における電位降下を、初
期値と、１０００時間経過後において測定評価した。集
電体と金属メッキ層間の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）により、剥離の有無を観察した。結果を表１に記載
した。

【００５７】

【表１】

【００５８】表１より、集電体表面の酸化ニッケル量が
０．５重量％以下の本発明の試料では、集電体と金属フ
ェルト間の電位降下が、初期と１０００時間経過後では
殆ど変化ないものの、酸化ニッケル量が０．５重量％よ
りも多い比較例の試料では、初期における電位降下は、
本発明と同等であるものの、１０００時間経過後には、
電位降下が大きく、集電体表面からの金属メッキ層の剥
離が見られた。

【００５９】

【発明の効果】本発明の固体電解質型燃料電池セルで
は、焼成炉内に雰囲気ガスを導入しながら、積層成形体
を焼成したり、積層成形体の集電体成形体の外面に、焼
成雰囲気中の金属酸化物を遮断する遮断用シートを載置
して焼成し、この後、焼成された前記遮断用シートを除
去することにより、集電体表面の酸化ニッケル量を０．
５重量％以下とすることができ、これにより、集電体の
外面に金属メッキ層を形成し、例えば、金属メッキ層上
に金属粒子層および金属フェルトを介して他の燃料電池
セルと接続し、モジュールを構成し、還元雰囲気中で発
電しても、集電体からの金属メッキ層の剥離を抑制する
ことができ、集電体から効率よく電流を取り出すことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の固体電解質型燃料電池セルを示す断面
図である。

【図２】２個の固体電解質型燃料電池セルを接続したモ
ジュールを示す断面図である。

【図３】本発明の燃料電池を示す概念図である。

【図４】従来の固体電解質型燃料電池セルを示す斜視図
である。

【符号の説明】

１・・・空気極２・・・固体電解質３・・・燃料極４・・・集電体１１・・・金属メッキ層５１・・・反応容器５９・・・固体電解質型燃料電池セル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒状の空気極の外面に、固体電解質、ニ
ッケルおよび／または酸化ニッケルを含有する燃料極を
順次積層してなり、前記空気極に電気的に接続され、外
部に露出する集電体を有する固体電解質型燃料電池セル
において、前記集電体の外面に存在する酸化ニッケル量
が０．５重量％以下であることを特徴とする固体電解質
型燃料電池セル。
【請求項２】集電体の外面に金属メッキ層が形成されて
いることを特徴とする請求項１記載の固体電解質型燃料
電池セル。
【請求項３】円筒状の空気極成形体の外面に、固体電解
質成形体、ニッケルおよび／または酸化ニッケルを含有
する燃料極成形体を順次積層してなり、前記空気極成形
体に積層され、外部に露出する集電体成形体を有する積
層成形体を、焼成炉内に収容し、焼成する固体電解質型
燃料電池セルの製法であって、前記焼成炉内に雰囲気ガ
スを導入しながら焼成することを特徴とする固体電解質
型燃料電池セルの製法。
【請求項４】円筒状の空気極成形体の外面に、固体電解
質成形体、ニッケルおよび／または酸化ニッケルを含有
する燃料極成形体を順次積層してなり、前記空気極成形
体に積層され、外部に露出する集電体成形体を有する積
層成形体を焼成する固体電解質型燃料電池セルの製法で
あって、前記集電体成形体の外面に、焼成雰囲気中の金
属酸化物を遮断する遮断用シートを載置して焼成し、こ
の後、焼成された前記遮断用シートを除去することを特
徴とする固体電解質型燃料電池セルの製法。
【請求項５】反応容器内に、請求項１または２記載の固
体電解質型燃料電池セルを複数収容してなることを特徴
とする燃料電池。