JP2001325973A - Ceramic film and its manufacturing method - Google Patents

Ceramic film and its manufacturing method

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JP2001325973A
JP2001325973A JP2001029816A JP2001029816A JP2001325973A JP 2001325973 A JP2001325973 A JP 2001325973A JP 2001029816 A JP2001029816 A JP 2001029816A JP 2001029816 A JP2001029816 A JP 2001029816A JP 2001325973 A JP2001325973 A JP 2001325973A
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printing
ceramic film
ceramic
substrate
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Kenichi Hiwatari
研一 樋渡
Masanori Furuya
正紀 古屋
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Toto Ltd
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    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a high quality ceramic film which is suitable for mass- production, and has a possibility of reducing a manufacturing cost. SOLUTION: The ceramic film and its manufacturing method are composed of printing, and drying/baking on a ceramic base body with a paste containing a ceramic raw material powder of viscosity 0.1-1,000 Pa.s.

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、量産性に適し、製
造コストが安価でかつ高品質なセラミックス膜に関する
もので、粘度0.1〜1000Pa・sのセラミックス
原料粉末を含むペーストでセラミックス基体上に印刷
し、乾燥・焼成して得られたセラミックス膜及びその製
造方法、該セラミックス膜を適用した固体電解質型燃料
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 high-quality ceramic film which is suitable for mass production, is inexpensive to manufacture, and has a high viscosity. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a ceramic film obtained by printing on a substrate, drying and firing, a method for producing the same, and a solid oxide fuel cell using the ceramic film.

【0002】[0002]

【従来の技術】円筒型タイプの固体電解質型燃料電池を
例にとって従来技術を説明する。固体電解質型燃料電池
は、特公平1−59705等によって開示されている。
固体電解質型燃料電池は、多孔質支持管―空気極―固体
電解質―燃料極―インターコネクターで構成される円筒
型セルを有する。空気極側に酸素(空気)を流し、燃料
極側にガス燃料(H2,CH4等)を流してやると、空気
極、燃料極間に電位が生じ、発電が行われる。
2. Description of the Related Art The prior art will be described by taking a cylindrical type solid electrolyte fuel cell as an example. A solid oxide fuel cell is disclosed in Japanese Patent Publication No. 1-59705.
The solid oxide fuel cell has a cylindrical cell composed of a porous support tube-air electrode-solid electrolyte-fuel electrode-interconnector. When oxygen (air) is supplied to the air electrode side and gaseous fuel (H2, CH4, etc.) is supplied to the fuel electrode side, a potential is generated between the air electrode and the fuel electrode, and power is generated.

【0003】空気極の材料として、特公平1−5970
5ではLaMnO3、特開平2−288159ではLa
1-xSrxMnO3などのペロブスカイト型酸化物セラミ
ックスが提案された。空気極が支持管を兼用する形式
(空気極支持管)のものもある。空気極支持管の寸法は
一般的に外径10〜20mm、肉厚1〜2mm、全長1
〜2mである。
As a material for the air electrode, Japanese Patent Publication No. 1-5970
5 is LaMnO3, and JP-A-2-288159 is LaMnO3.
Perovskite-type oxide ceramics such as 1-x Sr x MnO 3 have been proposed. There is also a type in which an air electrode also serves as a support tube (air electrode support tube). The dimensions of the cathode support tube are generally an outer diameter of 10 to 20 mm, a thickness of 1 to 2 mm, and a total length of 1
22 m.

【0004】固体電解質膜には酸素イオン透過性を有
し、ガス透過性の無い薄膜が必要とされ、イットリア安
定化ジルコニア(YSZ)系やCeO2系が使用され
る。一般的に厚さは30〜2000μm程度である。製
造方法としては、CVD・EVD法、プラズマ溶射法、
スラリー塗布法、溶射+目止め法などが提案されてい
る。
As the solid electrolyte membrane, a thin film having oxygen ion permeability and no gas permeability is required, and a yttria-stabilized zirconia (YSZ) type or CeO 2 type is used. Generally, the thickness is about 30 to 2000 μm. Production methods include CVD / EVD, plasma spraying,
A slurry coating method, a thermal spray + filling method, and the like have been proposed.

【0005】インターコネクターには、電気導電性に優
れること、ガスタイトであること、酸化、還元いずれに
も耐久性があること、熱膨張係数がイットリア安定化ジ
ルコニア(YSZ)等の他の構成材と近似しているこ
と、他の構成材料との反応性が低いことなどの特性が必
要である。種々の材料が提案されているが、上記の必要
性能に対して最も優れた特性を有することより、La
1-xxCrO3、M:Sr,Ca、が一般的に使用され
る。製造方法としては、CVD・EVD法、スラリー塗
布法、プラズマ溶射法などが提案されている。スラリー
塗布法で作製する方法としては、特開平7−32075
7などにより、空気極支持体を焼成した後、緻密質空気
極、インターコネクターを湿式ディッピング法で成膜、
焼成する方法が提案されている。
[0005] The interconnector has excellent electrical conductivity, is gas tight, has durability in both oxidation and reduction, and has a coefficient of thermal expansion of other components such as yttria-stabilized zirconia (YSZ). Properties such as similarity and low reactivity with other constituent materials are required. Various materials have been proposed, but having the most excellent characteristics with respect to the required performance described above, La
1-x M x CrO 3 , M: Sr, Ca, is generally used. As a manufacturing method, a CVD / EVD method, a slurry coating method, a plasma spraying method, and the like have been proposed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-32075 discloses a method of manufacturing by a slurry coating method.
After baking the air electrode support by 7 or the like, a dense air electrode and interconnector are formed by wet dipping.
A firing method has been proposed.

【0006】燃料極には、NiOとYSZとを混合複合
化した複合粉末の焼成層が主に用いられ、焼成層中のN
iOはSOFCの運転中に還元されてNiとなり、該層
はNi/YSZのサーメット膜となる。成膜方法として
は、スラリー塗布+EVD法や、湿式ディッピング法等
が提案されている。
[0006] For the fuel electrode, a fired layer of a composite powder obtained by mixing and mixing NiO and YSZ is mainly used.
iO is reduced to Ni during the operation of the SOFC, and the layer becomes a Ni / YSZ cermet film. As a film forming method, a slurry coating + EVD method, a wet dipping method, and the like have been proposed.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】逐次形成する方法とし
てCVD・EVD法が挙げられ、この方法で膜の形成を
行うと高性能化は可能であるが、成膜を大気と遮断され
た特殊な雰囲気の物理条件下で行う必要があり、製造コ
ストが高く実用的ではない。
As a method of forming the film successively, there is a CVD / EVD method. If a film is formed by this method, the performance can be improved. It must be performed under the physical conditions of the atmosphere, and the production cost is high and not practical.

【0008】また成膜法としては湿式ディッピング法が
挙げられる。湿式ディッピング法は成膜法としてはコス
トが低く有効な手法であるが、非成膜部にもスラリーが
塗布し原料歩留まりが低減するという欠点がある。
As a film forming method, there is a wet dipping method. The wet dipping method is an effective method with a low cost as a film forming method, but has a drawback that the slurry is applied even to a non-film forming portion and the yield of raw materials is reduced.

【0009】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、本発明の目的は量産性に適し、製造コスト
が安価で、かつ高品質なセラミックス膜及びその製造方
法、該セラミックス膜を適用した固体電解質型燃料電池
を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a high-quality ceramic film suitable for mass production, low production cost, a high-quality ceramic film, and a method of manufacturing the same. An object of the present invention is to provide a solid oxide fuel cell to which the present invention is applied.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第一の発明では、セラミックス原料粉末を含み、粘
度が0.1〜1000Pa・sであるペーストを基体上
に印刷する第1のステップと、その後、前記基体を乾燥
し、焼成する第2のステップと、を有するセラミックス
膜の製造方法を提供する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a first method for printing a paste containing a ceramic raw material powder and having a viscosity of 0.1 to 1000 Pa · s on a substrate. And a second step of drying and firing the substrate after that, and a method of manufacturing a ceramic film.

【0011】本発明によれば、ペースト粘度を限定する
ことにより、所定の位置にセラミックス膜を設けること
ができるだけでなく、焼成後において膜の剥離等のない
良質なセラミックス膜を提供することができる。この理
由は、0.1Pa・s未満のペーストを用いて基体上に
印刷するとペーストの基体への定着性が悪いため印刷後
所定の寸法の膜形状を保てないためで、一方、1000
Pa・sより高い粘度のペーストでは基体上への定着性
が高すぎるため印刷面の端部が厚くなり焼成後膜が剥離
する恐れがあるためである。
According to the present invention, by limiting the paste viscosity, it is possible to provide not only a ceramic film at a predetermined position but also a high-quality ceramic film without peeling of the film after firing. . The reason for this is that when printing on a substrate using a paste of less than 0.1 Pa · s, the paste has poor fixability to the substrate, so that a film shape of a predetermined size cannot be maintained after printing.
This is because a paste having a viscosity higher than Pa · s has too high a fixing property on the substrate, so that the end of the printed surface becomes thick and the film may be peeled off after firing.

【0012】第二の発明では、前記ペーストは更にバイ
ンダを含み、該バインダの含有量は、セラミックス原料
粉末100部に対して3〜100部である、第一の発明
記載のセラミックス膜の製造方法を提供する。
[0012] In the second invention, the paste further includes a binder, and the content of the binder is 3 to 100 parts with respect to 100 parts of the ceramic raw material powder. I will provide a.

【0013】本発明によれば、バインダー量を限定する
ことにより、基体との密着性が良好な膜が作製できるだ
けでなく、焼成後において基体に悪影響を与えないセラ
ミックス膜を提供することができる。この理由は、バイ
ンダー量が3部未満であると印刷し焼成して得られた膜
の基体上への密着性が悪く剥離する可能性があるためで
ある。一方、100部越えでは密着性は向上するが焼成
後の膜の焼成収縮が大きくなりすぎて基体を反らせた
り、クラックを生じたりする恐れがあるためである。バ
インダー量の適正は膜の機能に応じて異なり、例えば緻
密なセラミックス膜の場合5〜40部程度が好ましい。
According to the present invention, by limiting the amount of the binder, not only can a film having good adhesion to the substrate be produced, but also a ceramic film which does not adversely affect the substrate after firing can be provided. The reason for this is that if the amount of the binder is less than 3 parts, the film obtained by printing and firing may have poor adhesion to the substrate and may be peeled off. On the other hand, if it exceeds 100 parts, the adhesiveness is improved, but the firing shrinkage of the film after firing becomes too large, and the substrate may be warped or cracked. The appropriate amount of the binder varies depending on the function of the film. For example, in the case of a dense ceramic film, the amount is preferably about 5 to 40 parts.

【0014】第三の発明では、前記印刷する速度が1×
10―4〜10m・s―1である第一の発明又は第二の発
明記載のセラミックス膜の製造方法を提供する。
In the third invention, the printing speed is 1 ×
A method for producing a ceramic film according to the first invention or the second invention, which is 10 −4 to 10 m · s −1 .

【0015】本発明によれば、印刷速度を限定すること
によって所定の位置に均一なセラミックス膜を設けるこ
とができる。この理由は、1×10―4m・s―1未満で
あると成膜に要する時間がかかるため成膜時に膜が変質
するためである。、一方、10m・s―1以上であると
請求項1で挙げている粘度0.1〜1000Pa・sの
ペーストでは膜面にむらを生じてしまうため高品質なセ
ラミックス膜を作製するのが困難なためである。
According to the present invention, a uniform ceramic film can be provided at a predetermined position by limiting the printing speed. The reason is that if it is less than 1 × 10 −4 m · s −1 , it takes a long time to form a film, and the film is deteriorated during the film formation. On the other hand, it is difficult to produce a high quality ceramic film because the paste having a viscosity of 0.1 to 1000 Pa · s described in claim 1 having a viscosity of 10 m · s −1 or more causes unevenness on the film surface. That's why.

【0016】第四の発明では、前記印刷時の基体上に加
わる力(印圧)が1×103Pa以上である第一の発明
乃至第三の発明いずれか記載のセラミックス膜の製造方
法を提供する。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the method for producing a ceramic film according to any one of the first to third aspects, wherein the force (printing pressure) applied to the substrate during printing is 1 × 10 3 Pa or more. provide.

【0017】本発明によれば、印圧を限定することによ
って所定の位置に均一なセラミックス膜を設けることが
できる。この理由は、1×103Pa未満の印圧で印刷
すると印刷表面にむらを生じ、高品質なセラミックス膜
を作製するのは困難なためである。なお、本発明におい
ては印圧の上限は特に限定されるものではないが、基体
の圧縮強度より低い印圧で行うことが好ましい。この理
由は、基体の圧縮強度より高い印圧で印刷を行うと基体
が破損し、膜を作製できないためである。
According to the present invention, a uniform ceramic film can be provided at a predetermined position by limiting the printing pressure. The reason for this is that when printing is performed with a printing pressure of less than 1 × 10 3 Pa, the printing surface becomes uneven, and it is difficult to produce a high-quality ceramic film. In the present invention, the upper limit of the printing pressure is not particularly limited, but the printing is preferably performed at a printing pressure lower than the compressive strength of the substrate. The reason for this is that if printing is performed with a printing pressure higher than the compressive strength of the substrate, the substrate will be damaged and a film cannot be produced.

【0018】第五の発明では、第一の発明乃至第四の発
明いずれか記載のセラミックス膜の製造方法により製造
されたセラミックス膜を提供する。
According to a fifth aspect of the invention, there is provided a ceramic film manufactured by the method for manufacturing a ceramic film according to any one of the first to fourth inventions.

【0019】本発明によって得られたセラミックス膜は
量産性に適し、製造コストが安価で高品質なセラミック
ス膜を提供することができる。
The ceramic film obtained by the present invention is suitable for mass production, and can provide a high quality ceramic film with low production cost.

【0020】第六の発明では、前記基体が、空気極支持
体、燃料極支持体からなる群から選択されるものであ
る、第五の発明記載のセラミックス膜を有する固体電解
質型燃料電池を提供する。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a solid oxide fuel cell having a ceramic membrane according to the fifth aspect of the invention, wherein the substrate is selected from the group consisting of an air electrode support and a fuel electrode support. I do.

【0021】 本発明による固体電解質型燃料電池は、
量産性に適し、製造コストの安価な固体電解質型燃料電
池を提供することができる。
The solid oxide fuel cell according to the present invention comprises:
A solid oxide fuel cell which is suitable for mass production and inexpensive in manufacturing cost can be provided.

【0022】第七の発明では、前記基体が、CSZ、ア
ルミナなどの多孔質支持体である第五の発明記載のセラ
ミックス膜を有する固体電解質型燃料電池を提供する。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a solid oxide fuel cell having the ceramic film according to the fifth aspect, wherein the substrate is a porous support such as CSZ or alumina.

【0023】本発明において、セラミックス膜は、固体
電解質型燃料電池の電解質、燃料極、空気極、インター
コネクター等を形成する。
In the present invention, the ceramic film forms an electrolyte, a fuel electrode, an air electrode, an interconnector, etc. of a solid oxide fuel cell.

【0024】本発明による固体電解質型燃料電池は、量
産性に適し、製造コストの安価な固体電解質型燃料電池
を提供することができる。
The solid oxide fuel cell according to the present invention can provide a solid oxide fuel cell suitable for mass production and inexpensive in manufacturing cost.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】本発明に実施の形態について説明
する。
Embodiments of the present invention will be described.

【0026】高品質なセラミックス膜を得るためには、
セラミックス基体の反りが、全長1mの基体に対して最
大の反りが2.0×10―3m以下、表面凹凸は±1.
0×10―3m以下、セラミックス基体が円筒タイプの
場合真円度が90%以上が好ましい。
In order to obtain a high quality ceramic film,
The maximum warpage of a ceramic substrate having a total length of 1 m is 2.0 × 10 −3 m or less, and the surface unevenness is ± 1.
0 × 10 −3 m or less, and when the ceramic substrate is a cylindrical type, the roundness is preferably 90% or more.

【0027】 高品質なセラミックス膜を得るために用
いるセラミックス原料粉末としては、セラミックス基体
に用いる原料粉末との熱膨張係数が近いほど良く、また
焼成に伴う伸縮差は10%以下であることが好ましい。
As the ceramic raw material powder used for obtaining a high quality ceramic film, the closer the coefficient of thermal expansion to the raw material powder used for the ceramic base is better, and the difference in expansion and contraction due to firing is preferably 10% or less. .

【0028】上記発明における印刷法における方法は特
に限定されるものではない。スクリーン印刷法、パッド
印刷法、ロール印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法などを
挙げることができる。この中では、様々な形状に対して
均質な膜が得られやすいスクリーン印刷法が好ましい。
The method in the printing method in the above invention is not particularly limited. Screen printing, pad printing, roll printing, letterpress printing, intaglio printing and the like can be mentioned. Among these, a screen printing method is preferable, in which a uniform film can be easily obtained for various shapes.

【0029】上記発明におけるペースト中のバインダー
種としては、アクリル系、ブチラール系、セルロース系
などが用いられる。アクリル系ではポリメタクリル酸メ
チル、ブチラール系ではPVB、セルロース系ではEC
が一般的である。
As the binder type in the paste in the above invention, acrylic type, butyral type, cellulose type and the like are used. Polymethyl methacrylate for acrylic, PVB for butyral, EC for cellulose
Is common.

【0030】上記発明におけるペーストの溶媒種にはエ
ステル系、芳香族系、アルコール系などが用いられる。
エステル系では、酢酸エチル、芳香族系ではトルエン、
アルコール系ではエタノールなどが代表的である。また
これらの異種の溶媒を混合溶媒として使用することも可
能で、トルエンとエタノールを混合した溶媒などは良く
用いられている。
As the solvent type of the paste in the above invention, ester type, aromatic type, alcohol type and the like are used.
Ethyl acetate for ester type, toluene for aromatic type,
In alcohol systems, ethanol and the like are typical. In addition, these different solvents can be used as a mixed solvent, and a mixed solvent of toluene and ethanol is often used.

【0031】上記発明におけるペーストには、原料粉
末、バインダー、溶媒の他に分散剤、可塑剤、チクソ
剤、消泡剤、乾燥剤、樹脂などが含まれるものであって
も良い。
The paste in the above invention may contain a dispersant, a plasticizer, a thixotropic agent, an antifoaming agent, a drying agent, a resin, etc. in addition to the raw material powder, the binder, and the solvent.

【0032】上記発明における固体電解質型燃料電池の
タイプは特に限定されるものではなく、円筒縦縞型、円
筒横縞型および平板型などいずれのタイプについても適
用されるものである。
The type of the solid oxide fuel cell in the above-mentioned invention is not particularly limited, and is applicable to any type such as a cylindrical vertical stripe type, a cylindrical horizontal stripe type, and a flat plate type.

【0033】基体としては、円筒縦縞型では空気極支持
体あるいは燃料極支持体、円筒横縞型ではCSZなどの
多孔質支持体、平板型では燃料極支持体が一般的に用い
られる。
As the substrate, an air electrode support or a fuel electrode support is generally used for the cylindrical vertical stripe type, a porous support such as CSZ is used for the cylindrical horizontal stripe type, and a fuel electrode support is used for the flat plate type.

【0034】[0034]

【実施例】固体電解質型燃料電池のインターコネクター
膜を例にとって説明する。 実施例1:ペーストの検討1.ペーストの調合 原料粉末として、平均粒径1μmのLa0.8Ca0.2Cr
3組成粉末を用い、溶剤としてトルエンを、バインダ
ーとしてECを用いて、トルエン中にECを分散させた
溶剤とLa0.8Ca0.2CrO3組成粉末を3本ロールミ
ルで混練し、ペーストを得た。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A description will be given of an interconnector membrane of a solid oxide fuel cell as an example. Example 1: Study of paste Preparation of paste As raw material powder, La 0.8 Ca 0.2 Cr having an average particle size of 1 μm
Using a powder of O 3 composition, toluene as a solvent and EC as a binder, a solvent in which EC was dispersed in toluene and a La 0.8 Ca 0.2 CrO 3 composition powder were kneaded with a three-roll mill to obtain a paste.

【0035】2.ペースト条件 (1)ペースト粘度の検討 原料粉末100部に対してバインダー量を10部とし、
トルエンの量を調整することでペースト粘度0.01〜
5000Pa・sのペーストを作製した。
2. Paste conditions (1) Examination of paste viscosity The binder amount was set to 10 parts for 100 parts of the raw material powder.
By adjusting the amount of toluene, the paste viscosity is from 0.01 to
A paste of 5000 Pa · s was produced.

【0036】(2)バインダー量の検討 原料粉末10
0部に対してバインダー量を1〜200部としてペース
トを作製した。なお、作製したペーストの粘度を100
Pa・sとした。
(2) Examination of binder amount Raw material powder 10
A paste was prepared by setting the binder amount to 1 to 200 parts with respect to 0 part. The viscosity of the prepared paste was set to 100
Pa · s.

【0037】3.成膜(印刷速度:1×10―1m・s
−1、印圧:5×105Pa) 全長1×10―1m、外径2×10―2m、ガス透過流束
5×10―5m・s-1・Pa―1の(La0.8Sr0.2)M
nO3空気極支持体上にガス透過流束1×10 ―8m・s
-1・Pa―1のある程度緻密な(La0.8Ca0.2)Mn
3膜を形成し、この(La0.8Ca0.2)MnO3膜上に
スクリーン印刷法で(La0.8Ca0.2)CrO3膜を成
膜・乾燥した。さらに1400℃で焼成し、(La0.8
Ca0.2)CrO3のインターコネクター緻密膜(ガス透
過流束≦2.8×10―10m・s-1・Pa―1)の作製
を試みた。
3. Film formation (printing speed: 1 × 10―1ms
-1, Printing pressure: 5 × 10FivePa) Overall length 1 × 10―1m, outer diameter 2 × 10―2m, gas permeation flux
5 × 10-Fivems-1・ Pa―1(La0.8Sr0.2) M
nOThreeGas permeation flux 1 × 10 on cathode support ―8ms
-1・ Pa―1(La)0.8Ca0.2) Mn
OThreeA film is formed and this (La0.8Ca0.2) MnOThreeOn the membrane
Screen printing method (La0.8Ca0.2) CrOThreeForming a membrane
Film and dried. Further firing at 1400 ° C., (La0.8
Ca0.2) CrOThreeDense interconnector membrane (gas permeable
Overflux ≦ 2.8 × 10-Tenms-1・ Pa―1Production of
Tried.

【0038】4.評価方法 焼成後の膜の外観とガス透
過流束を評価した。
4. Evaluation method The appearance of the film after firing and the gas permeation flux were evaluated.

【0039】5.評価結果(1)ペースト粘度の検討 表1に評価結果を示す。膜の外観については、0.1P
a・s未満ではペーストが円周方向へ流れた跡などが認
められ、所定の成膜部より面積が大きくなってしまっ
た。一方、1000Pa・sより高い粘度のペーストで
は端部に膜のめくれが認められた。一方、緻密性につい
ては、0.05〜1000Pa・sの範囲でガス透過流
束≦2.8×10―10m・s-1・Pa―1以下の緻密膜
が得られた。膜の外観と緻密性の面から0.1〜100
0Pa・sが好ましいことがわかった。
5. Evaluation results (1) Examination of paste viscosity Table 1 shows the evaluation results. About the appearance of the film, 0.1P
At less than a · s, traces of the paste flowing in the circumferential direction were observed, and the area was larger than that of the predetermined film-forming portion. On the other hand, in the case of a paste having a viscosity higher than 1000 Pa · s, the film was turned up at the end. On the other hand, with respect to the denseness, a dense film having a gas permeation flux ≦ 2.8 × 10 −10 m · s −1 · Pa −1 or less in the range of 0.05 to 1000 Pa · s was obtained. 0.1-100 from the viewpoint of appearance and denseness of the film
0 Pa · s was found to be preferable.

【0040】[0040]

【表1】 [Table 1]

【0041】(2)バインダー量の検討 表2に評価結果を示す。膜の外観については、バインダ
ー量が3部未満では膜の剥離が認められ、100部より
バインダーが多いと端部のめくれが認められた。3〜1
00部の範囲においては特に外観上問題は無かった。一
方、緻密性においては5〜40部範囲においてガス透過
流束≦2.8×10―10m・s-1・Pa 1以下の緻密
膜が得られたが、これ以外の範囲では緻密膜は得られな
かった。以上の結果から、この試験では膜の外観として
は3〜100部の範囲で良いが、膜の緻密性を考慮する
と5〜40部の範囲が好ましいことがわかった。
(2) Examination of Binder Amount Table 2 shows the evaluation results. Regarding the appearance of the film, when the amount of the binder was less than 3 parts, peeling of the film was recognized, and when the amount of the binder was more than 100 parts, edge turning was recognized. 3 to 1
In the range of 00 parts, there was no particular problem in appearance. On the other hand, in the denseness, a dense film having a gas permeation flux ≦ 2.8 × 10 −10 m · s −1 · Pa 1 or less was obtained in the range of 5 to 40 parts. Was not obtained. From the above results, it was found that in this test, the appearance of the film was preferably in the range of 3 to 100 parts, but in consideration of the denseness of the film, the range of 5 to 40 parts was preferable.

【0042】[0042]

【表2】 [Table 2]

【0043】実施例2:印刷方法の検討1.ペーストの
調合 原料粉末として、平均粒径1μmのLa0.8Ca0.2Cr
3組成粉末を用い、溶剤としてトルエンを、バインダ
ーとしてECを用いて、トルエン中にECを分散させた
溶剤とLa0.8Ca0.2CrO3組成粉末を3本ロールミ
ルで混練し、ペーストを得た。(粘度:100Pa・
s、バインダー量:10部)
Example 2: Study of printing method Preparation of paste As raw material powder, La 0.8 Ca 0.2 Cr having an average particle size of 1 μm
Using a powder of O 3 composition, toluene as a solvent and EC as a binder, a solvent in which EC was dispersed in toluene and a La 0.8 Ca 0.2 CrO 3 composition powder were kneaded with a three-roll mill to obtain a paste. (Viscosity: 100Pa.
s, binder amount: 10 parts)

【0044】2.成膜 (1)印刷速度 全長1×10―1m、外径2×10―2m、ガス透過流束
5×10―5m・s-1・Pa―1の(La0.8Sr0.2)M
nO3空気極支持体上にガス透過流束1×10 8m・s
-1・Pa―1のある程度緻密な(La0.8Ca0.2)Mn
3膜を形成し、この(La0.8Ca0.2)MnO3膜上に
印刷速度1×10―5m・s-1〜20m・s-1で印圧5
×105Paでスクリーン印刷し、(La0.8Ca0.2
CrO3膜を成膜・乾燥した。さらに1400℃で焼成
し、(La0.8Ca0.2)CrO3のインターコネクター
緻密膜(ガス透過流束≦2.8×10―10m・s-1・P
―1)の作製を試みた。
2. Film formation (1) Printing speed Total length 1 × 10 -1 m, outer diameter 2 × 10 -2 m, gas permeation flux 5 × 10 -5 m · s -1 · Pa -1 (La 0.8 Sr 0.2 ) M
nO 3 gas permeate stream on the air electrode support beam 1 × 10 - 8 m · s
(La 0.8 Ca 0.2 ) Mn with a certain density of -1 · Pa -1
O 3 film is formed, printing pressure 5 This (La 0.8 Ca 0.2) MnO 3 printed on the film speed 1 × 10 -5 m · s -1 ~20m · s -1
Screen printing at × 10 5 Pa, (La 0.8 Ca 0.2 )
A CrO 3 film was formed and dried. Further sintering at 1400 ° C., a dense interconnector film of (La 0.8 Ca 0.2 ) CrO 3 (gas permeation flux ≦ 2.8 × 10 −10 m · s −1 · P
a- 1 ) was attempted.

【0045】(2)印圧 全長1×10―1m、外径2×10―2m、ガス透過流束
5×10―5m・s-1・Pa―1の(La0.8Sr0.2)M
nO3空気極支持体上にガス透過流束1×10 ―8m・s
-1・Pa―1のある程度緻密な(La0.8Ca0.2)Mn
3膜を形成し、この(La0.8Ca0.2)MnO3膜上に
印刷速度1×10―1m・s-1、印圧1×102〜1×1
7Paでスクリーン印刷し、(La0.8Ca0.2)Cr
3膜を成膜・乾燥した。さらに1400℃で焼成し、
(La0.8Ca0.2)CrO3のセラミックス緻密膜(ガ
ス透過流束≦2.8×10―10m・s-1・Pa―1)の
作製を試みた。
(2) Printing pressure Total length 1 × 10―1m, outer diameter 2 × 10―2m, gas permeation flux
5 × 10-Fivems-1・ Pa―1(La0.8Sr0.2) M
nOThreeGas permeation flux 1 × 10 on cathode support ―8ms
-1・ Pa―1(La)0.8Ca0.2) Mn
OThreeA film is formed and this (La0.8Ca0.2) MnOThreeOn the membrane
Printing speed 1 × 10―1ms-1, Printing pressure 1 × 10Two~ 1 × 1
07Screen printing with Pa, (La0.8Ca0.2) Cr
OThreeThe film was formed and dried. Firing at 1400 ° C,
(La0.8Ca0.2) CrOThreeCeramic dense film (Ga
Permeation flux ≦ 2.8 × 10-Tenms-1・ Pa―1)of
Production was attempted.

【0046】4.評価方法 焼成後の膜の外観とガス透過流束を評価した。4. Evaluation method The appearance of the film after firing and the gas permeation flux were evaluated.

【0047】5.評価結果 (1)印刷速度 表3に試験結果を示す。焼成後の膜の外観については、
1×10―4m・s-1未満では膜の表面に焼成切れが認
められ、10m・s-1より速い印刷では膜面にむらが認
められた。1×10―4〜10m・s-1の範囲では特に
問題なかった。緻密性においても1×10―4〜10m
・s-1の範囲では2.8×10―10m・s- 1・Pa―1
以下の緻密膜が得られたがこれ以外の範囲では緻密膜に
はならなかった。以上の結果から印刷速度は1×10
―4〜10m・s-1の範囲が好ましいことがわかった。
5. Evaluation results (1) Printing speed Table 3 shows the test results. Regarding the appearance of the film after firing,
At less than 1 × 10 −4 m · s −1 , baking was observed on the surface of the film, and at printing faster than 10 m · s −1 , unevenness was observed on the film surface. There was no particular problem in the range of 1 × 10 −4 to 10 m · s −1 . 1 × 10 -4 -10m in denseness
· S in the range of -1 2.8 × 10 -10 m · s - 1 · Pa -1
The following dense film was obtained, but did not become a dense film in other ranges. From the above results, the printing speed was 1 × 10
It was found that the range of -4 to 10 ms- 1 was preferable.

【0048】[0048]

【表3】 [Table 3]

【0049】(2)印圧 表4に試験結果を示す。膜の外観については、1×10
3Pa未満の印圧では膜の表面にむらが認められたが、
1×103〜1×107Paの範囲は特に問題は認めらな
かった。一方、緻密性に対しても、1×103Pa以上
ではガス透過流束2.8×10―10m・s-1・Pa―1
以下の緻密膜が得られた。この結果から印圧としては1
×103Pa以上であることが好ましいことがわかっ
た。
(2) Printing pressure Table 4 shows the test results. About the appearance of the film, 1 × 10
At a printing pressure of less than 3 Pa, unevenness was observed on the surface of the film,
No particular problem was observed in the range of 1 × 10 3 to 1 × 10 7 Pa. On the other hand, the gas permeation flux is 2.8 × 10 −10 m · s −1 · Pa −1 when the density is 1 × 10 3 Pa or more.
The following dense film was obtained. From this result, the printing pressure was 1
It was found that the pressure was preferably at least 10 3 Pa.

【0050】[0050]

【表4】 [Table 4]

【0051】印刷速度を1×10―4〜10m・s-1
し、かつ印圧を1×103Pa以上とするとより好まし
いセラミックス膜が得られる。
When the printing speed is 1 × 10 −4 to 10 m · s −1 and the printing pressure is 1 × 10 3 Pa or more, a more preferable ceramic film can be obtained.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01M 8/12 C04B 35/00 J Fターム(参考) 4G030 AA08 AA09 AA13 AA17 AA22 AA25 AA36 BA03 CA08 CA09 GA07 GA14 GA17 4G031 AA04 AA05 AA09 AA12 AA16 AA19 AA29 BA03 CA08 CA09 GA04 GA06 5H026 AA06 BB00 BB01 BB03 EE12 HH00 HH09 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) H01M 8/12 C04B 35/00 J F term (Reference) 4G030 AA08 AA09 AA13 AA17 AA22 AA25 AA36 BA03 CA08 CA09 GA07 GA14 GA17 4G031 AA04 AA05 AA09 AA12 AA16 AA19 AA29 BA03 CA08 CA09 GA04 GA06 5H026 AA06 BB00 BB01 BB03 EE12 HH00 HH09

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 セラミックス原料粉末を含み、粘度が
0.1〜1000Pa・sであるペーストを基体上に印
刷する第1のステップと、 その後、前記基体を乾燥し、焼成する第2のステップ
と、 を有するセラミックス膜の製造方法。
1. A first step of printing a paste containing a ceramic raw material powder and having a viscosity of 0.1 to 1000 Pa · s on a substrate, and thereafter, a second step of drying and firing the substrate. A method for producing a ceramic film, comprising:
【請求項2】前記ペーストは更にバインダを含み、該バ
インダの含有量は、セラミックス原料粉末100部に対
して3〜100部である、請求項1記載のセラミックス
膜の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the paste further contains a binder, and the content of the binder is 3 to 100 parts with respect to 100 parts of the ceramic raw material powder.
【請求項3】 前記印刷する速度が1×10―4〜10m
・s―1である請求項1又は2記載のセラミックス膜の
製造方法。
3. The printing speed is 1 × 10 −4 to 10 m.
The method for producing a ceramic film according to claim 1 or 2, wherein s- 1 .
【請求項4】 前記印刷時の基体上に加わる力(印圧)
が1×103Pa以上である請求項1乃至3いずれか1
項記載のセラミックス膜の製造方法。
4. A force (printing pressure) applied to the substrate during printing.
Is 1 × 10 3 Pa or more.
The method for producing a ceramic film according to the above item.
【請求項5】 請求項1乃至4いずれか1項記載のセラ
ミックス膜の製造方法により製造されたセラミックス
膜。
5. A ceramic film manufactured by the method for manufacturing a ceramic film according to claim 1.
【請求項6】 前記基体が、空気極支持体、燃料極支持
体からなる群から選択されるものである請求項5記載の
セラミックス膜を有する固体電解質型燃料電池。
6. The solid oxide fuel cell having a ceramic film according to claim 5, wherein the substrate is selected from the group consisting of an air electrode support and a fuel electrode support.
【請求項7】 前記基体が、CSZ、アルミナなどの多
孔質支持体である請求項5記載のセラミックス膜を有す
る固体電解質型燃料電池。
7. The solid oxide fuel cell according to claim 5, wherein the substrate is a porous support such as CSZ or alumina.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009140800A (en) * 2007-12-07 2009-06-25 Toto Ltd Air pole support for solid oxide fuel cell, and solid oxide fuel cell body using the same

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