JP2003183891A - Production method for ceramics layer - Google Patents

Production method for ceramics layer

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JP2003183891A
JP2003183891A JP2002229873A JP2002229873A JP2003183891A JP 2003183891 A JP2003183891 A JP 2003183891A JP 2002229873 A JP2002229873 A JP 2002229873A JP 2002229873 A JP2002229873 A JP 2002229873A JP 2003183891 A JP2003183891 A JP 2003183891A
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JP
Japan
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solid electrolyte
electrode
layer
particles
ceramic
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Application number
JP2002229873A
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Japanese (ja)
Inventor
Norihiko Fujiwara
範彦 藤原
Masafumi Ito
晶文 伊藤
Kiyoshi Kanemura
聖志 金村
Juichi Hamagami
寿一 濱上
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Araco Co Ltd
Original Assignee
Araco Co Ltd
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  • Fuel Cell (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production method for a ceramics layer capable of easily producing a high-quality ceramics layer on a porous member. <P>SOLUTION: A pair of positive and negative electrodes 3A and 3B are set in a suspension 9 containing YSZ particles 8 dispersed therein. At the circumference of the inner-side electrode 3A, a circular cylindrical fuel pole 10 is arranged. When a potential difference is given between both the electrodes 3A and 3B, the YSZ particles 8 move toward the inner-side electrode 3A by electrophoresis. Since the fuel pole 10 is arranged at the vicinity of the inner-side electrode 3A, the YSZ particles 8 coming toward the inner-side electrode 3A at this time deposit on the surface of the fuel pole 10, forming a solid electrolyte layer 11. Thus, a dense solid electrolyte layer 11 with a uniform thickness is directly formed on the surface of the fuel pole 10, facilitating the formation of a high-quality solid electrolyte layer 11. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、セラミックス層の
製造方法に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、高温固体電解質型燃料電池は、
図6に示すように、例えば酸化ニッケルと安定化ジルコ
ニアとのサーメットからなる燃料極102と、ランタン
ストロンチウムマンガンナイトからなる空気極103と
が、固体電解質層104を介して積層された構造となっ
ている。このような高温固体電解質型燃料電池101の
製造において、固体電解質層104を形成させる有用な
方法の一つとして、例えば特開平9−283161号公
報に開示されている電気泳動法がある。この方法は、分
散媒中に分散させた電解質材料の粒子を、直流電界によ
り電極上に堆積させる成形方法である。
2. Description of the Related Art Generally, a high temperature solid oxide fuel cell is
As shown in FIG. 6, for example, a fuel electrode 102 made of cermet of nickel oxide and stabilized zirconia and an air electrode 103 made of lanthanum strontium manganite are laminated via a solid electrolyte layer 104. There is. In the production of such a high temperature solid oxide fuel cell 101, one of the useful methods for forming the solid electrolyte layer 104 is, for example, the electrophoresis method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-283161. This method is a molding method in which particles of an electrolyte material dispersed in a dispersion medium are deposited on an electrode by a DC electric field.

【0003】電気泳動法による固体電解質層104の形
成は、次のようなプロセスを経て行われる(図7)。ま
ず、エタノール等の分散媒中に電解質材料として例えば
イットリア安定化ジルコニア(YSZ)粒子113を分
散させて、懸濁液111を調整する。YSZ粒子113
は、分散媒によるイオンの吸着や、分散媒とYSZ粒子
113との誘電率の相違などの要因によって帯電する。
この懸濁液111中に、一対の電極112A、112B
を設け、両電極112A、112Bに直流電圧を加えて
所定の電位差を生じさせると、帯電したYSZ粒子11
3は電界の影響を受けていずれかの電極112上に移動
する。このようにして、電極112上に移動してきたY
SZ粒子113は、電気的に中性な状態となり、電極1
12上に付着堆積する。そして、形成されたYSZ粒子
113層を燒結することによって固体電解質層104が
得られる。
The solid electrolyte layer 104 is formed by the electrophoresis method through the following process (FIG. 7). First, a suspension 111 is prepared by dispersing yttria-stabilized zirconia (YSZ) particles 113 as an electrolyte material in a dispersion medium such as ethanol. YSZ particles 113
Is charged due to factors such as adsorption of ions by the dispersion medium and a difference in dielectric constant between the dispersion medium and the YSZ particles 113.
In this suspension 111, a pair of electrodes 112A, 112B
When a DC voltage is applied to both electrodes 112A and 112B to generate a predetermined potential difference, the charged YSZ particles 11
3 moves to one of the electrodes 112 under the influence of the electric field. In this way, Y that has moved onto the electrode 112
The SZ particles 113 are brought into an electrically neutral state and the electrode 1
Deposit and deposit on 12. Then, the solid electrolyte layer 104 is obtained by sintering the formed YSZ particle 113 layer.

【0004】このとき、電極112A、または112B
として燃料極102または空気極103を使用すること
によって、これらの表面上に直接に固体電解質層104
を形成させることができるのである。
At this time, the electrode 112A or 112B
By using the anode 102 or the cathode 103 as the solid electrolyte layer 104 directly on these surfaces.
Can be formed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、電気泳動法
では、一対の電極112A、112Bに直流電圧を加え
て電界を生じさせることが必要なため、電極112とし
ては導電性の材料を用いなければならない。しかし、燃
料極102は、一般に酸化ニッケルと安定化ジルコニア
とのサーメット等、導電性を有しない材料により形成さ
れている。このため、燃料極102上に固体電解質層1
04を形成させたい場合には、燃料極102の還元処理
を行うか、あるいは特開平10−284093号公報に
開示されているように、燃料極102の表面上にあらか
じめニッケルメッキを行って導電性薄膜を形成すること
により、導電性を付与する必要がある。このため、工程
が複雑化せざるを得ない。
However, in the electrophoretic method, it is necessary to apply a DC voltage to the pair of electrodes 112A and 112B to generate an electric field. Therefore, a conductive material must be used for the electrode 112. I won't. However, the fuel electrode 102 is generally formed of a material having no conductivity such as cermet of nickel oxide and stabilized zirconia. Therefore, the solid electrolyte layer 1 is formed on the fuel electrode 102.
In order to form 04, the fuel electrode 102 is subjected to reduction treatment, or as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-284093, nickel is plated on the surface of the fuel electrode 102 in advance to make it conductive. It is necessary to impart conductivity by forming a thin film. Therefore, the process must be complicated.

【0006】また、燃料極102および空気極103
は、一般に多孔性であり、多数の空隙が存在する。この
ような多孔性部材を電極として電気泳動を行った場合に
は、泳動粒子は多孔性部材の面上に堆積されるのみであ
り、空隙内にまで泳動粒子を充填させることは困難であ
る。したがって、図8に示すように、燃料極102また
は空気極103と固体電解質層104との界面には、3
次元的なネットワーク構造が形成されず、電極反応にお
ける活性点が少ない構造となってしまう。このため、燃
料電池の性能向上に限界がある。
Further, the fuel electrode 102 and the air electrode 103
Are generally porous and have numerous voids. When electrophoresis is performed using such a porous member as an electrode, the electrophoretic particles are only deposited on the surface of the porous member, and it is difficult to fill the voids with the electrophoretic particles. Therefore, as shown in FIG. 8, 3 is formed at the interface between the fuel electrode 102 or the air electrode 103 and the solid electrolyte layer 104.
A three-dimensional network structure is not formed, resulting in a structure having few active sites in the electrode reaction. Therefore, there is a limit to improving the performance of the fuel cell.

【0007】さらに、分散媒として水系の溶媒を使用す
る場合には、印加電圧が溶媒の電気分解電圧値以上に達
すると、水が電気分解されて電極112上で気泡が発生
する。このため、YSZ粒子113が堆積される際にこ
の気泡を巻き込んでしまうおそれがある。このようなこ
とを避けるためには、電気分解しにくい有機溶媒を分散
媒として用い、さらに溶媒への導電性付与のためにヨウ
素を添加する等の方法が考えられる。しかし、環境負荷
という観点からは、このような方法はあまり好ましいも
のではない。
Further, when an aqueous solvent is used as the dispersion medium, when the applied voltage exceeds the electrolysis voltage value of the solvent, water is electrolyzed and bubbles are generated on the electrode 112. Therefore, when the YSZ particles 113 are deposited, there is a possibility that the bubbles may be caught. In order to avoid such a situation, a method of using an organic solvent which is not easily electrolyzed as a dispersion medium and further adding iodine for imparting conductivity to the solvent can be considered. However, from the viewpoint of environmental load, such a method is not very preferable.

【0008】本発明は、上記した事情に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、多孔性部材上に良質なセラミ
ックス層を簡易に製造できるセラミックス層の製造方法
を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a method of manufacturing a ceramics layer which can easily manufacture a good quality ceramics layer on a porous member.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、多孔性部
材上に良質なセラミックス層を簡易に製造できるセラミ
ックス層の製造方法を開発すべく鋭意研究してきたとこ
ろ、以下の知見を見出した。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have earnestly studied to develop a method for manufacturing a ceramics layer capable of easily manufacturing a good quality ceramics layer on a porous member, and have found the following findings. .

【0010】セラミックス粒子を分散させた懸濁液中に
正負一対の電極を設置し、それら両電極間に電位差を与
える。すると電気泳動現象によってセラミックス粒子
は、いずれかの電極の方向に移動する。このとき、懸濁
液中には、セラミックス粒子の経路上に多孔性部材が備
えられているので、懸濁液中を移動してきたセラミック
ス粒子は、この多孔性部材の表面に付着、堆積すること
となる。このことによって、非導電性の多孔性部材であ
っても、その表面に直接にセラミックス粒子を堆積させ
ることができることを見出した。
A pair of positive and negative electrodes are placed in a suspension in which ceramic particles are dispersed, and a potential difference is applied between the two electrodes. Then, due to the electrophoretic phenomenon, the ceramic particles move toward either of the electrodes. At this time, since the porous member is provided on the path of the ceramic particles in the suspension, the ceramic particles moving in the suspension should adhere and deposit on the surface of the porous member. Becomes As a result, it has been found that even a non-conductive porous member can directly deposit ceramic particles on the surface thereof.

【0011】また、多孔性部材自体を電極とするのでな
く、一対の電極の間に多孔性部材を設けることにより、
セラミックス粒子は、泳動時に多孔性部材の表層に存在
する空隙中に優先的に入り込み、付着する。このことに
よって、多孔性部材とセラミックス層との界面に3次元
的なネットワーク構造を形成でき、両者の密着性を良好
にできることを見出した。
Further, instead of using the porous member itself as an electrode, by providing a porous member between a pair of electrodes,
The ceramic particles preferentially enter and adhere to the voids existing in the surface layer of the porous member during migration. It has been found that this makes it possible to form a three-dimensional network structure at the interface between the porous member and the ceramics layer and improve the adhesion between the two.

【0012】本発明のセラミックス層の製造方法は、か
かる新規な知見に基づいてなされたものであり、分散媒
中にセラミックス粒子を分散させた懸濁液の中に、正負
一対の電極を設け、これら両電極間に電位差を与えて電
気泳動現象により前記セラミックス粒子を堆積させてセ
ラミックス層を形成させる方法であって、前記懸濁液の
中には、前記セラミックス粒子の経路上に、前記分散媒
の通過を許容する一方前記セラミックス粒子の通過を規
制する多孔性部材が設けられており、前記セラミックス
層は、この多孔性部材の表面に形成されることを特徴と
する。
The method for producing a ceramic layer of the present invention is based on such a new finding, and a pair of positive and negative electrodes are provided in a suspension obtained by dispersing ceramic particles in a dispersion medium, A method of depositing the ceramic particles by an electrophoretic phenomenon by applying a potential difference between these two electrodes to form a ceramic layer, wherein the dispersion medium is provided in the suspension on the path of the ceramic particles. Is provided while restricting the passage of the ceramic particles, and the ceramic layer is formed on the surface of the porous member.

【0013】本発明に用いられる電極の材質は、電気泳
動に通常に用いられる導電性の材質であればよく、例え
ば銅、白金、ステンレス、ニッケル等が挙げられる。こ
れらの材質のなかでも白金が好ましい。また、分散媒と
して水を用いる場合において、電極の近傍で気泡(水素
または酸素)の発生が著しい場合には、パラジウムまた
はパラジウム−銀等の水素吸蔵合金を使用することが好
ましい。
The material of the electrode used in the present invention may be any conductive material usually used in electrophoresis, and examples thereof include copper, platinum, stainless steel and nickel. Of these materials, platinum is preferable. Further, when water is used as the dispersion medium and when bubbles (hydrogen or oxygen) are remarkably generated in the vicinity of the electrode, it is preferable to use a hydrogen storage alloy such as palladium or palladium-silver.

【0014】なお、電極の形状は、多孔性部材の形状に
適合するものを使用することが望ましく、必要に応じて
メッシュ状、ワイヤー状の電極を使用することもでき
る。
It is desirable to use an electrode having a shape that conforms to the shape of the porous member, and a mesh-shaped or wire-shaped electrode may be used if necessary.

【0015】本発明に用いられるセラミックス粒子とし
ては、特に限定されないが、例えばアルミナ、シリカ、
マグネシア、チタニア、ヒドロキシアパタイト等が挙げ
られる。また、懸濁液中のセラミックス粒子の濃度は、
1重量%〜2重量%が好ましい。
The ceramic particles used in the present invention are not particularly limited, but for example, alumina, silica,
Examples include magnesia, titania and hydroxyapatite. The concentration of ceramic particles in the suspension is
1% to 2% by weight is preferred.

【0016】本発明は、燃料極または空気極と固体電解
質層との密着性が要求される固体電解質型燃料電池の製
造に、特に好ましく適用できるものである。すなわち、
多孔性部材として空気極または燃料極を使用し、セラミ
ックス粒子として固体電解質層を形成する固体電解質粒
子を用いることにより、燃料極または空気極上に良好な
品質を備えた固体電解質層を形成させることができる。
この場合に用いることのできる固体電解質粒子として
は、例えばイットリウムやスカンジウムを添加した安定
化ジルコニアやランタンガレート系材料等が挙げられ
る。
The present invention is particularly preferably applicable to the production of a solid oxide fuel cell in which the adhesion between the fuel electrode or the air electrode and the solid electrolyte layer is required. That is,
By using the air electrode or the fuel electrode as the porous member and the solid electrolyte particles forming the solid electrolyte layer as the ceramic particles, it is possible to form the solid electrolyte layer with good quality on the fuel electrode or the air electrode. it can.
Examples of solid electrolyte particles that can be used in this case include stabilized zirconia to which yttrium or scandium is added, lanthanum gallate-based materials, and the like.

【0017】また、本発明に用いられる多孔性部材は、
電極として使用する必要がないため、導電性の空気極に
限られず、非導電性の燃料極であっても使用することが
できる。また、多孔性部材の形状は、特に限定されるも
のではなく、角筒や円筒等のような筒形状のもの、平板
状のものなど、目的に合わせたさまざまな形状のものを
使用することができる。
The porous member used in the present invention is
Since it is not necessary to use it as an electrode, it is not limited to a conductive air electrode, and a non-conductive fuel electrode can also be used. Further, the shape of the porous member is not particularly limited, and various shapes such as a rectangular tube, a cylindrical shape such as a cylinder, and a flat shape may be used according to the purpose. it can.

【0018】また、「分散媒の通過を許容する一方前記
セラミックス粒子の通過を規制する」とは、必ずしもセ
ラミックス粒子を全く通過させないという性質のもので
はなく、電気泳動によってその表面上にセラミックス粒
子が積層してくる程度の多孔性ということを意味してい
る。
The phrase "permitting passage of the dispersion medium while restricting passage of the ceramic particles" does not necessarily mean that the ceramic particles do not pass at all, but the ceramic particles are not deposited on the surface by electrophoresis. It means that it is porous enough to be laminated.

【0019】特に、多孔性部材に存在する空隙が非常に
大きく、表面の凹凸が大きい場合等においては、セラミ
ックス粒子は空隙内部には流れ込み易い一方、凸状とな
っている部分には付着しにくく、セラミックス層の表面
が均一となりにくい場合がある。特に、薄いセラミック
ス層の場合には、このような弊害が生じやすい。
In particular, when the voids present in the porous member are very large and the surface irregularities are large, the ceramic particles easily flow into the voids, but are unlikely to adhere to the convex portions. However, the surface of the ceramic layer may not be uniform. Particularly, in the case of a thin ceramic layer, such an adverse effect is likely to occur.

【0020】このような場合には、まず、懸濁液中にお
いてセラミックス粒子の経路上に多孔性部材を設けて、
この多孔性部材の表層に存在する空隙内にセラミックス
粒子を堆積させる。次いで、この多孔性部材を一方の電
極として使用してさらにセラミックス粒子を堆積させ
る。このように2段階の工程を経てセラミックス層を形
成させることにより、多孔性部材の表面を完全に覆う、
均一かつ緻密なセラミックス層を形成させることができ
る。なお、この方法を適用する場合には、多孔性部材が
導電性を有していることが必要となる。
In such a case, first, a porous member is provided on the path of the ceramic particles in the suspension,
Ceramic particles are deposited in the voids present in the surface layer of this porous member. Next, ceramic particles are further deposited using this porous member as one electrode. By thus forming the ceramic layer through the two-step process, the surface of the porous member is completely covered.
It is possible to form a uniform and dense ceramic layer. When this method is applied, it is necessary that the porous member has conductivity.

【0021】本発明に用いられる分散媒は、電気泳動に
通常に用いられる溶媒であれば特に限定するものではな
く、例えば水、エタノール、アセチルアセトン等あるい
はこれらを混合した溶媒を使用することができる。ま
た、分散媒の他にアクリル系エマルジョン、水ガラス、
ポリビニルアルコール、酢酸ビニル等のバインダー、ポ
リアクリル酸系、リン酸ソーダ、ポリカルボン酸系、リ
グニンスルフォン酸系等の解膠剤、懸濁液のpHを調整
するための酸またはアルカリ、等を電気泳動によるセラ
ミックス粒子の積層を円滑に行うために適宜添加しても
よい。
The dispersion medium used in the present invention is not particularly limited as long as it is a solvent usually used for electrophoresis, and for example, water, ethanol, acetylacetone or the like or a mixture thereof can be used. In addition to the dispersion medium, acrylic emulsion, water glass,
Binders such as polyvinyl alcohol and vinyl acetate, polyacrylic acid-based, sodium phosphate, polycarboxylic acid-based, lignin sulfonic acid-based peptizers, acid or alkali for adjusting the pH of the suspension, etc. You may add suitably in order to carry out the lamination | stacking of the ceramic particle | grains by migration smoothly.

【0022】本発明の電気泳動の電流通電条件は、使用
する電極や多孔性部材の配置、セラミックス粒子、分散
媒の種類などによって変動し、一概に制限されないが、
エタノールを分散媒とし、安定化ジルコニア粒子をセラ
ミックス粒子として使用する場合、電圧は500〜10
00V程度、通電時間は2〜4分程度であることが好ま
しい。
The current-carrying conditions of the electrophoresis of the present invention vary depending on the arrangement of the electrodes and porous members used, the type of ceramic particles and the dispersion medium, and are not particularly limited,
When ethanol is used as the dispersion medium and the stabilized zirconia particles are used as the ceramic particles, the voltage is 500 to 10
It is preferable that the voltage is about 00V and the energization time is about 2 to 4 minutes.

【0023】本発明のセラミックス層の製造方法によれ
ば、多孔性部材の表面全体に緻密なセラミックス層を形
成させることができるが、さらなる品質の確保が求めら
れる場合には、焼成後のセラミックス層を同質材料のゾ
ルにディッピングすることが有効である。あるいは、こ
のようなゾルを使用してさらに電気泳動を行ってもよ
い。これにより、セラミックス層の緻密化をより完全な
ものとできる。
According to the method for producing a ceramic layer of the present invention, a dense ceramic layer can be formed on the entire surface of the porous member. However, when further quality assurance is required, the ceramic layer after firing is required. It is effective to dip the same into a sol of homogeneous material. Alternatively, such a sol may be used for further electrophoresis. Thereby, the densification of the ceramic layer can be made more complete.

【0024】[0024]

【発明の作用、および発明の効果】請求項1の発明によ
れば、多孔性部材が非導電性部材であっても、還元処理
や導電性薄膜の形成処理等を行うことなく、直接にセラ
ミックス粒子を積層させることができる。これにより、
従来の導電性薄膜コーティングの工程を省略することが
でき、工程の簡略化を図ることができる。また、導電性
薄膜が不必要であることから、純粋なセラミックス層を
得ることができるとともに、厚みの制御が容易となるた
め、極めて薄い層の形成が可能となる。さらに、セラミ
ックス粒子は、泳動時に多孔性部材の表層に存在する空
隙内に優先的に入り込み、付着する。このことによっ
て、多孔性部材とセラミックス層との密着性を良好にで
きる。
According to the invention of claim 1, even if the porous member is a non-conductive member, the ceramic is directly subjected to no reduction treatment or formation of a conductive thin film. The particles can be laminated. This allows
The conventional conductive thin film coating process can be omitted, and the process can be simplified. Further, since a conductive thin film is unnecessary, a pure ceramic layer can be obtained, and the thickness can be easily controlled, so that an extremely thin layer can be formed. Further, the ceramic particles preferentially enter and adhere to the voids existing in the surface layer of the porous member during migration. This can improve the adhesion between the porous member and the ceramic layer.

【0025】加えて、セラミックス層が形成される多孔
性部材を、直接に電極として用いないので、電極上で水
の電気分解による気泡が発生したとしても、この気泡を
セラミックス層に巻き込んでしまうことがない。このた
め、分散媒として環境負荷の小さい水系の溶媒を使用す
ることが可能となる。これにより、環境への悪影響を防
止するための大掛かりな装置等が不要となり、生産設備
を簡略化できる。また、水系の溶媒では導電性付与材の
添加が不要であるため、製造コストを低減することがで
きる。
In addition, since the porous member on which the ceramics layer is formed is not used directly as an electrode, even if a bubble is generated on the electrode due to electrolysis of water, the bubble is caught in the ceramics layer. There is no. Therefore, it is possible to use an aqueous solvent having a small environmental load as the dispersion medium. This eliminates the need for a large-scale device or the like for preventing adverse effects on the environment, and simplifies production equipment. In addition, since it is not necessary to add the conductivity-imparting material to the water-based solvent, the manufacturing cost can be reduced.

【0026】請求項2の発明によれば、懸濁液中におい
てセラミックス粒子の経路上に多孔性部材を設けて、こ
の多孔性部材の表面にセラミックス粒子を堆積させる第
1の積層工程と、この多孔性部材を一方の電極として使
用して、多孔性部材の表面にセラミックス粒子を堆積さ
せる第2の積層工程とを経てセラミックス層を形成させ
る。これにより、多孔性部材の表層に存在する空隙が非
常に大きく、表面の凹凸が大きい場合においても、セラ
ミックス粒子を空隙内に充填し、かつ多孔性部材の表面
を覆う緻密なセラミックス層を形成することができる。
According to the second aspect of the invention, a porous member is provided on the path of the ceramic particles in the suspension, and the first laminating step of depositing the ceramic particles on the surface of the porous member; Using the porous member as one of the electrodes, a ceramic layer is formed through a second laminating step of depositing ceramic particles on the surface of the porous member. As a result, even if the voids present in the surface layer of the porous member are very large and the surface irregularities are large, a dense ceramic layer that fills the voids with ceramic particles and covers the surface of the porous member is formed. be able to.

【0027】請求項3および請求項4の発明によれば、
燃料極または空気極と固体電解質層との密着性を良好に
できるとともに、燃料電池の電極構造として理想的な燃
料極(空気極)−固体電解質層−ガスの三相界面を多く
形成させることができる。これにより、電極反応による
活性点が多く、性能の良好な固体電解質型燃料電池を提
供できる。また、均一かつ緻密な固体電解質層を形成で
きるため、電圧の安定した固体電解質型燃料電池を提供
できる。
According to the inventions of claims 3 and 4,
Adhesion between the fuel electrode or the air electrode and the solid electrolyte layer can be improved, and many three-phase interfaces of the fuel electrode (air electrode) -solid electrolyte layer-gas ideal for the electrode structure of the fuel cell can be formed. it can. As a result, it is possible to provide a solid oxide fuel cell having a large number of active sites due to electrode reactions and having good performance. Moreover, since a uniform and dense solid electrolyte layer can be formed, a solid oxide fuel cell with stable voltage can be provided.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】<第1実施形態>以下、本発明の
第1実施形態について、図1および図2を参照しつつ、
詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION <First Embodiment> A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2.
The details will be described.

【0029】本実施形態においては、セラミックス層の
製造の一例として、高温固体電解質型燃料電池の燃料極
10の表面に、固体電解質層11を形成する方法につい
て説明する。
In this embodiment, a method for forming the solid electrolyte layer 11 on the surface of the fuel electrode 10 of the high temperature solid oxide fuel cell will be described as an example of the production of the ceramic layer.

【0030】本実施形態のセラミックス層の製造装置1
(以下には、「製造装置1」と省略する。)を図1に示
す。この製造装置1は、エタノール7(本発明の分散媒
に該当する)中にYSZ粒子8(本発明の固体電解質粒
子に該当する)を分散させた懸濁液9を貯留可能な容器
2と、この容器2中の懸濁液9に浸漬可能な正負一対の
電極3A、3Bとを備えている。
Apparatus 1 for manufacturing a ceramics layer of this embodiment
(Hereinafter, it is abbreviated as "manufacturing apparatus 1".) Is shown in FIG. The manufacturing apparatus 1 includes a container 2 capable of storing a suspension 9 in which YSZ particles 8 (corresponding to the solid electrolyte particles of the present invention) are dispersed in ethanol 7 (corresponding to the dispersion medium of the present invention), It is provided with a pair of positive and negative electrodes 3A and 3B which can be immersed in the suspension 9 in the container 2.

【0031】製造装置1の容器2は、例えばアクリロニ
トリル−スチレン−ブタジエン樹脂(ABS樹脂)によ
り有底の円筒状に形成されており、その内部に懸濁液9
を貯留可能とされている。この容器2の底には、懸濁液
9を攪拌するための撹拌子6が投入されている。
The container 2 of the manufacturing apparatus 1 is formed of, for example, acrylonitrile-styrene-butadiene resin (ABS resin) in a bottomed cylindrical shape, and the suspension 9 is contained therein.
Can be stored. A stirrer 6 for stirring the suspension 9 is placed at the bottom of the container 2.

【0032】容器2内には、内側電極3A、外側電極3
B、および燃料極10が設置されている。
Inside the container 2, the inner electrode 3A and the outer electrode 3
B and the fuel electrode 10 are installed.

【0033】燃料極10は、高温固体電解質型燃料電池
に使用されるものであって、例えば酸化ニッケルと安定
化ジルコニアとのサーメットからなり、外径10mm、
内径6mmの円筒状に成形された多孔性の部材である。
燃料極10の細孔径は、エタノール7の通過を許容する
一方、YSZ粒子8の通過を規制する程度の平均細孔径
とされている。この燃料極10は、容器2の上端縁付近
に設けられた図示しない支持腕によって保持され、容器
2内の中央位置に垂下されている。
The fuel electrode 10 is used for a high temperature solid oxide fuel cell, and is made of, for example, a cermet of nickel oxide and stabilized zirconia, and has an outer diameter of 10 mm,
It is a porous member formed into a cylindrical shape having an inner diameter of 6 mm.
The pore diameter of the fuel electrode 10 is set to an average pore diameter that allows the passage of the ethanol 7 while restricting the passage of the YSZ particles 8. The fuel electrode 10 is held by a support arm (not shown) provided near the upper edge of the container 2 and hangs down at a central position in the container 2.

【0034】内側電極3Aは、燃料極10とほぼ同じ長
さを有するステンレス製のワイヤーであって、燃料極1
0の内部に挿入されている。そして、その上端は、燃料
極10と同様に図示しない支持腕により保持されてい
る。
The inner electrode 3A is a wire made of stainless steel having substantially the same length as that of the fuel electrode 10.
It is inserted inside 0. The upper end thereof is held by a support arm (not shown) like the fuel electrode 10.

【0035】外側電極3Bは、ステンレス製のネットに
より、内径20mmの円筒状に形成されている。この外
側電極3Bは、燃料極10と同軸となるように位置決め
されて、燃料極10の全周を取り囲むように容器2内に
設置されている。
The outer electrode 3B is formed of a stainless net into a cylindrical shape having an inner diameter of 20 mm. The outer electrode 3B is positioned so as to be coaxial with the fuel electrode 10, and is installed in the container 2 so as to surround the entire circumference of the fuel electrode 10.

【0036】そして、これらの内側電極3Aおよび外側
電極3Bは、それぞれ配線4により直流電源5のマイナ
ス側端子、プラス側端子に接続されている。
The inner electrode 3A and the outer electrode 3B are connected to the negative side terminal and the positive side terminal of the DC power source 5 by the wiring 4, respectively.

【0037】上記のように構成された製造装置1の容器
2中に、エタノール7中にYSZ粒子8を1重量%〜3
重量%となるように均一に懸濁した懸濁液9を注ぎ入れ
て、燃料極10全体が浸漬されるようにする。
1% by weight to 3% of YSZ particles 8 in ethanol 7 is placed in the container 2 of the manufacturing apparatus 1 configured as described above.
The suspension 9 uniformly suspended so as to have a weight% is poured in so that the entire fuel electrode 10 is immersed.

【0038】次に、容器2を図示しないスターラーの上
に設置し、撹拌子6を回転させて懸濁液9を攪拌しなが
ら、直流電源5のスイッチを入れて、両電極3A、3B
間に500Vの電圧を印加する。これによりYSZ粒子
8は、電気泳動現象により内側電極3Aの方へ移動し、
燃料極10の表面に堆積する。
Next, the container 2 is placed on a stirrer (not shown), the stirring bar 6 is rotated and the suspension 9 is stirred, and the DC power supply 5 is turned on to switch both electrodes 3A and 3B.
A voltage of 500 V is applied between them. As a result, the YSZ particles 8 move toward the inner electrode 3A due to the electrophoretic phenomenon,
Deposit on the surface of the fuel electrode 10.

【0039】電圧の印加操作が終了後、YSZ粒子8が
堆積した燃料極10を引き上げ、1400℃で10時間
燒結することにより、固体電解質層11が得られる。こ
のときの燃料極10および固体電解質層11の断面の様
子を図2に示した。この図からも明らかなように、YS
Z粒子8は燃料極10の表面に存在する空隙10A内に
も充填されており、形成された固体電解質層11は燃料
極10との界面に3次元的なネットワーク構造を備え、
燃料極10との接触性が良好な構造となっていた。ま
た、固体電解質層11は、全長・全周に渡って非常に緻
密でかつ均一な厚さを備えるとともに、ピンホールがほ
とんど存在しない良好な品質を備えていた。
After the voltage application operation is completed, the fuel electrode 10 on which the YSZ particles 8 have been deposited is pulled up and sintered at 1400 ° C. for 10 hours to obtain the solid electrolyte layer 11. The state of the cross section of the fuel electrode 10 and the solid electrolyte layer 11 at this time is shown in FIG. As is clear from this figure, YS
The Z particles 8 are also filled in the voids 10A existing on the surface of the fuel electrode 10, and the formed solid electrolyte layer 11 has a three-dimensional network structure at the interface with the fuel electrode 10.
The structure had good contact with the fuel electrode 10. Further, the solid electrolyte layer 11 had a very dense and uniform thickness over the entire length and circumference, and had good quality with almost no pinholes.

【0040】なお、さらに固体電解質層11の緻密化を
完全なものとしたい場合には、焼成後にジルコニアゾル
へのディッピングを施してもよい。
If it is desired that the solid electrolyte layer 11 be completely densified, dipping may be performed on the zirconia sol after firing.

【0041】以上のように本実施形態によれば、非導電
性の燃料極10であっても、還元処理や導電性薄膜の形
成処理等を行うことなく、直接に固体電解質層11を形
成させることができる。これにより、工程の簡略化を図
ることができるとともに、非常に緻密でかつ均一な厚さ
を備える層の形成が可能となる。さらに、YSZ粒子8
は、泳動時に燃料極10の表層に存在する空隙10A内
に優先的に入りこみ、付着する。このことによって、燃
料極10と固体電解質層11との密着性を良好にできる
とともに、燃料極10−固体電解質層11−ガスの三相
界面を多く形成させることができる。これらにより、電
圧の安定した、性能の良好な固体電解質型燃料電池を提
供できる。
As described above, according to the present embodiment, even with the non-conductive fuel electrode 10, the solid electrolyte layer 11 is directly formed without performing reduction treatment or formation treatment of the conductive thin film. be able to. This makes it possible to simplify the process and to form a very dense layer having a uniform thickness. Furthermore, YSZ particles 8
Preferentially enters and adheres to the voids 10A existing in the surface layer of the fuel electrode 10 during migration. As a result, the adhesion between the fuel electrode 10 and the solid electrolyte layer 11 can be improved, and many three-phase interfaces of the fuel electrode 10-solid electrolyte layer 11-gas can be formed. As a result, a solid oxide fuel cell having stable voltage and good performance can be provided.

【0042】<第2実施形態>以下、本発明の第2実施
形態について、図3および図4を参照しつつ、詳細に説
明する。
<Second Embodiment> Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4.

【0043】本実施形態の固体電解質層21の製造方法
と第1実施形態の製造方法との主たる相違点は、懸濁液
9中においてYSZ粒子8の経路上に空気極20を設け
て、この空気極20の表面にYSZ粒子8を堆積させる
第1の積層工程と、この空気極20を一方の電極として
使用して、空気極20の表面にYSZ粒子8を堆積させ
る第2の積層工程とを経て固体電解質層21を形成させ
ることである。なお、本実施形態において、第一実施形
態と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略す
る。
The main difference between the method of manufacturing the solid electrolyte layer 21 of this embodiment and the method of manufacturing of the first embodiment is that the air electrode 20 is provided on the path of the YSZ particles 8 in the suspension 9 and A first lamination step of depositing the YSZ particles 8 on the surface of the air electrode 20, and a second lamination step of depositing the YSZ particles 8 on the surface of the air electrode 20 using the air electrode 20 as one electrode. To form the solid electrolyte layer 21. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0044】本実施形態においては、第1実施形態と同
様の構成の製造装置1において、燃料極10の代わりに
空気極20が容器2内に設置されている。本実施形態の
空気極20は、高温固体電解質型燃料電池に使用される
ものであって、例えばランタンストロンチウムマンガン
ナイトからなり、外径10mm、内径6mmの円筒状に
成形された多孔性の部材であって、その空隙20Aは堆
積されるYSZ粒子8の大きさに比して大きくなってい
る。また、この空気極20は導電性を有し、電極として
使用することができる。
In this embodiment, an air electrode 20 is installed in the container 2 instead of the fuel electrode 10 in the manufacturing apparatus 1 having the same structure as the first embodiment. The air electrode 20 of the present embodiment is used for a high temperature solid oxide fuel cell, and is made of, for example, lanthanum strontium manganite, and is a porous member formed into a cylindrical shape having an outer diameter of 10 mm and an inner diameter of 6 mm. Therefore, the void 20A is larger than the size of the deposited YSZ particles 8. The air electrode 20 has conductivity and can be used as an electrode.

【0045】空気極20は、第1実施形態と同様に容器
2の上端縁付近に設けられた図示しない支持腕によって
保持され、容器2内の中央位置に垂下されている。
The air electrode 20 is held by a support arm (not shown) provided near the upper edge of the container 2 as in the first embodiment, and hangs down in the center of the container 2.

【0046】第1の積層工程においては、第1実施形態
と同様に、内側電極3Aを空気極20の内部に挿入す
る。そして、これらの内側電極3Aおよび外側電極3B
を、それぞれ配線4により直流電源5のマイナス側端
子、プラス側端子に接続する。
In the first laminating step, the inner electrode 3A is inserted inside the air electrode 20 as in the first embodiment. And these inner electrode 3A and outer electrode 3B
Are respectively connected to the negative side terminal and the positive side terminal of the DC power supply 5 by the wiring 4.

【0047】上記のように構成された製造装置1の容器
2中に、エタノール7中にYSZ粒子8を1重量%〜3
重量%となるように均一に懸濁した懸濁液9を注ぎ入れ
て、空気極20全体が浸漬されるようにする(図3
A)。
1% by weight to 3% of YSZ particles 8 in ethanol 7 is placed in the container 2 of the manufacturing apparatus 1 configured as described above.
A suspension 9 uniformly suspended so as to have a weight% is poured in so that the entire air electrode 20 is immersed (FIG. 3).
A).

【0048】次に、容器2を図示しないスターラーの上
に設置し、撹拌子6を回転させて懸濁液9を攪拌しなが
ら、直流電源5のスイッチを入れて、両電極3A、3B
間に500Vの電圧を印加する。これによりYSZ粒子
8は、電気泳動現象により内側電極3Aの方へ移動し、
空気極20の表面に堆積する。
Next, the container 2 is placed on a stirrer (not shown), the stirring bar 6 is rotated to stir the suspension 9, and the DC power source 5 is turned on to switch both electrodes 3A and 3B.
A voltage of 500 V is applied between them. As a result, the YSZ particles 8 move toward the inner electrode 3A due to the electrophoretic phenomenon,
Deposit on the surface of the air electrode 20.

【0049】ここで、本実施形態の空気極20は、その
空隙20AがYSZ粒子8の大きさに比して大きい。こ
のため、この空隙20A部分にYSZ粒子8が流れ込み
易く、YSZ粒子8が空隙20A内部に集中的に堆積す
る(図3B)。一方、空気極20を形成する粒子20B
が突出している部分には、YSZ粒子8が付着しにく
い。このため、形成された固体電解質層21には凹凸や
ピンホール22が生じる場合がある。
Here, in the air electrode 20 of this embodiment, the void 20A is larger than the size of the YSZ particles 8. Therefore, the YSZ particles 8 easily flow into the voids 20A, and the YSZ particles 8 are concentratedly deposited inside the voids 20A (FIG. 3B). On the other hand, particles 20B forming the air electrode 20
The YSZ particles 8 are unlikely to adhere to the protruding portions. Therefore, the formed solid electrolyte layer 21 may have irregularities or pinholes 22.

【0050】次いで、第2の積層工程を実行する。第2
の積層工程においては、内側電極3Aを取り外し、直流
電源5のマイナス側の配線4を、空気極20へ直接に接
続する(図4A)。すなわち、空気極20自体を陰極と
して使用する。
Next, the second laminating step is performed. Second
In the laminating step, the inner electrode 3A is removed, and the negative wiring 4 of the DC power supply 5 is directly connected to the air electrode 20 (FIG. 4A). That is, the air electrode 20 itself is used as the cathode.

【0051】この状態で、撹拌子6を回転させて懸濁液
9を攪拌しながら、直流電源5のスイッチを入れて、空
気極20−電極3B間に500Vの電圧を印加する。こ
れによりYSZ粒子8は、電気泳動現象により空気極2
0の方へ移動し、空気極20の表面に堆積する(図4
B)。これにより、YSZ粒子8は、第1の積層工程で
形成された固体電解質層21の表面に残っていた凹凸や
ピンホール22を埋めつつ堆積される。これにより、空
気極20の表面を完全に覆う、均一かつ緻密な固体電解
質層21が形成される。
In this state, while rotating the stirrer 6 to stir the suspension 9, the DC power source 5 is turned on to apply a voltage of 500 V between the air electrode 20 and the electrode 3B. As a result, the YSZ particles 8 are moved to the air electrode 2 due to the electrophoresis phenomenon.
It moves toward 0 and accumulates on the surface of the cathode 20 (FIG. 4).
B). As a result, the YSZ particles 8 are deposited while filling the irregularities and the pinholes 22 remaining on the surface of the solid electrolyte layer 21 formed in the first stacking step. As a result, a uniform and dense solid electrolyte layer 21 that completely covers the surface of the air electrode 20 is formed.

【0052】電圧の印加操作が終了後、YSZ粒子8が
堆積した空気極20を引き上げ、1400℃で10時間
燒結することにより、固体電解質層21が得られる。こ
のとき、第1実施形態と同様に、YSZ粒子8は空気極
20の表層に存在する空隙20A内にも充填されてお
り、形成された固体電解質層21は空気極20との界面
に3次元的なネットワーク構造を備え、空気極20との
接触性の良好な構造となっていた。また、固体電解質層
21は、全長・全周に渡って非常に緻密でかつ均一な厚
さを備えるとともに、ピンホールがほとんど存在しない
良好な品質を備えていた。
After the voltage application operation is completed, the air electrode 20 on which the YSZ particles 8 are deposited is pulled up and sintered at 1400 ° C. for 10 hours to obtain the solid electrolyte layer 21. At this time, as in the first embodiment, the YSZ particles 8 are also filled in the voids 20A existing in the surface layer of the air electrode 20, and the formed solid electrolyte layer 21 is three-dimensionally formed at the interface with the air electrode 20. It has a general network structure and has a good contact property with the air electrode 20. Further, the solid electrolyte layer 21 had a very dense and uniform thickness over the entire length and circumference, and had good quality with almost no pinholes.

【0053】以上のように本実施形態によれば、空気極
20に存在する空隙20Aが非常に大きく、表面の凹凸
が大きい場合においても、YSZ粒子8を空隙20A内
に充填し、かつ空気極20の表面に緻密な固体電解質層
21を形成することができる。これにより、第1実施形
態と同様に、電圧が安定し、性能の良好な固体電解質型
燃料電池を提供できる。
As described above, according to the present embodiment, even when the void 20A existing in the air electrode 20 is very large and the surface irregularities are large, the YSZ particles 8 are filled in the void 20A and the air electrode 20A is filled. A dense solid electrolyte layer 21 can be formed on the surface of 20. Thereby, similarly to the first embodiment, it is possible to provide a solid oxide fuel cell with stable voltage and good performance.

【0054】<第3実施形態>以下、本発明の第3実施
形態について、図5を参照しつつ詳細に説明する。
<Third Embodiment> The third embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIG.

【0055】本実施形態の固体電解質層31の製造方法
と上記各実施形態の製造方法との主たる相違点は、懸濁
液32の分散媒として水33を用いている点である。な
お、本実施形態において、上記各実施形態と同一の構成
には同一の符号を付して説明を省略する。
The main difference between the manufacturing method of the solid electrolyte layer 31 of this embodiment and the manufacturing method of each of the above-mentioned embodiments is that water 33 is used as the dispersion medium of the suspension 32. In this embodiment, the same components as those in the above-mentioned respective embodiments are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0056】本実施形態においては、第1実施形態と同
様の構成の製造装置1において、燃料極10の代わりに
空気極30が容器2内に設置されている。本実施形態の
空気極30は、高温固体電解質型燃料電池に使用される
ものであって、例えばランタンストロンチウムマンガン
ナイトと安定化ジルコニアの複合材からなり、第1実施
形態と同様の円筒状に成形された多孔性の部材である。
In this embodiment, an air electrode 30 is installed in the container 2 instead of the fuel electrode 10 in the manufacturing apparatus 1 having the same structure as that of the first embodiment. The air electrode 30 of the present embodiment is used for a high temperature solid oxide fuel cell, and is made of, for example, a composite material of lanthanum strontium manganite and stabilized zirconia, and formed into a cylindrical shape similar to that of the first embodiment. Is a porous member.

【0057】この空気極30を、第1実施形態と同様に
製造装置1の容器2内に設置する。そして、水33中に
YSZ粒子8を1重量%となるように均一に懸濁した懸
濁液32を容器2内に注ぎ入れて、空気極30全体が懸
濁液32に浸漬されるようにする。
This air electrode 30 is installed in the container 2 of the manufacturing apparatus 1 as in the first embodiment. Then, a suspension 32 in which the YSZ particles 8 are uniformly suspended in water 33 to be 1% by weight is poured into the container 2 so that the entire air electrode 30 is immersed in the suspension 32. To do.

【0058】次に、第1実施形態と同様に撹拌子6を回
転させて懸濁液32を攪拌しながら、直流電源5のスイ
ッチを入れて、両電極3A、3B間に13V〜15Vの
電圧を印加する。これによりYSZ粒子8は、電気泳動
現象により内側電極3Aの方へ移動し、空気極30の表
面に堆積する。
Next, as in the first embodiment, while rotating the stirrer 6 to stir the suspension 32, the DC power source 5 is turned on and a voltage of 13V to 15V is applied between the electrodes 3A and 3B. Is applied. As a result, the YSZ particles 8 move toward the inner electrode 3A due to the electrophoretic phenomenon and are deposited on the surface of the air electrode 30.

【0059】このとき、分散媒である水33は電気分解
され、内側電極3A上では水素、外側電極3B上では酸
素の気泡34が生じる。しかし、YSZ粒子8が堆積さ
れる空気極30は、直接に電極として使用されるのでは
なく、別の部材として両電極3A、3B間に設置されて
いるから、堆積の際に気泡34を巻き込んでしまうこと
がない。
At this time, the water 33 as the dispersion medium is electrolyzed, and bubbles 34 of hydrogen are produced on the inner electrode 3A and oxygen bubbles are produced on the outer electrode 3B. However, since the air electrode 30 on which the YSZ particles 8 are deposited is not directly used as an electrode but is installed as a separate member between the electrodes 3A and 3B, air bubbles 34 are trapped during the deposition. It doesn't come out.

【0060】電圧の印加操作が終了後、YSZ粒子8が
堆積した空気極30を引き上げ、1400℃で10時間
燒結することにより、固体電解質層31が得られる。詳
細に図示はしないが、本実施形態においても、形成され
た固体電解質層31は空気極30との界面に3次元的な
ネットワーク構造を備え、空気極30との接触性が良好
な構造となっていた。また、固体電解質層31は、全長
・全周に渡って非常に緻密でかつ均一な厚さを備えると
ともに、ピンホールがほとんど存在しない良好な品質を
備えていた。さらに、固体電解質層31に気泡の巻き込
みは観察されなかった。
After the voltage application operation is completed, the air electrode 30 on which the YSZ particles 8 are deposited is pulled up and sintered at 1400 ° C. for 10 hours to obtain the solid electrolyte layer 31. Although not shown in detail, also in this embodiment, the formed solid electrolyte layer 31 has a three-dimensional network structure at the interface with the air electrode 30 and has a good contact property with the air electrode 30. Was there. In addition, the solid electrolyte layer 31 had a very dense and uniform thickness over the entire length and circumference, and had good quality with almost no pinholes. Further, entrapment of bubbles in the solid electrolyte layer 31 was not observed.

【0061】以上のように本実施形態によれば、水33
の電気分解によって生じる気泡34の固体電解質層31
への巻き込みを回避して、第1実施形態と同様に良好な
品質を備えた固体電解質層31を形成させることができ
る。
As described above, according to this embodiment, the water 33
Solid electrolyte layer 31 of bubbles 34 generated by electrolysis of
The solid electrolyte layer 31 having good quality as in the first embodiment can be formed by avoiding the involvement of the solid electrolyte layer 31.

【0062】なお、本発明は以下のように変形して実施
することもできる。また、本発明の技術的範囲は、これ
らの実施形態によって限定されるものではなく、均等の
範囲にまで及ぶものである。
The present invention can be modified and implemented as follows. Further, the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments and extends to an equivalent range.

【0063】(1)第1実施形態では、燃料極10の外
側表面上に固体電解質層11を形成したが、適当に条件
を選択することにより、燃料極10の内側に固体電解質
層11を積層させることもできる。また、燃料極10の
代わりに空気極20を使用して、同様にその内側または
外側に固体電解質層を形成させることもできる。
(1) In the first embodiment, the solid electrolyte layer 11 is formed on the outer surface of the fuel electrode 10. However, the solid electrolyte layer 11 is laminated inside the fuel electrode 10 by selecting appropriate conditions. You can also let it. Further, the air electrode 20 may be used instead of the fuel electrode 10 to similarly form a solid electrolyte layer inside or outside thereof.

【0064】(2)上記各実施形態では、円筒状の燃料
極10および空気極20を用いたが、多孔性部材の形状
は上記各実施形態の限りではなく、例えば平板状のもの
を用いることもできる。
(2) In each of the above embodiments, the cylindrical fuel electrode 10 and the air electrode 20 are used, but the shape of the porous member is not limited to that of each of the above embodiments, and for example, a flat plate-shaped member is used. You can also

【0065】(3)上記各実施形態では、外側電極3B
を陽極とし、内側電極3Aまたは空気極20を陰極とし
たが、電極の配置は上記各実施形態の限りではなく、セ
ラミックス粒子や分散媒の種類等に応じて、正負を逆と
して電気泳動を行ってもよい。
(3) In the above embodiments, the outer electrode 3B is used.
Was used as the anode, and the inner electrode 3A or the air electrode 20 was used as the cathode. However, the arrangement of the electrodes is not limited to those in each of the above-described embodiments, and electrophoresis is performed by reversing the positive and negative depending on the type of ceramic particles or dispersion medium. May be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第1実施形態における固体電解質層の製造装置
の斜視図
FIG. 1 is a perspective view of a solid electrolyte layer manufacturing apparatus according to a first embodiment.

【図2】燃料極と固体電解質層との断面を示す図FIG. 2 is a diagram showing a cross section of a fuel electrode and a solid electrolyte layer.

【図3】(A)第2実施形態における第1の積層工程を
行っている固体電解質層の製造装置の断面図 (B)図3Aの円R内の拡大図
3A is a cross-sectional view of a solid electrolyte layer manufacturing apparatus performing a first stacking step in the second embodiment, and FIG. 3B is an enlarged view of a circle R in FIG. 3A.

【図4】(A)第2実施形態における第2の積層工程を
行っている固体電解質層の製造装置の断面図 (B)図4Aの円S内の拡大図
4A is a cross-sectional view of a solid electrolyte layer manufacturing apparatus performing a second stacking step in the second embodiment, and FIG. 4B is an enlarged view of a circle S in FIG. 4A.

【図5】第3実施形態における固体電解質層の製造装置
の断面図
FIG. 5 is a sectional view of an apparatus for manufacturing a solid electrolyte layer according to a third embodiment.

【図6】高温固体電解質型燃料電池の斜視図FIG. 6 is a perspective view of a high temperature solid oxide fuel cell.

【図7】従来の固体電解質層の製造装置の斜視図FIG. 7 is a perspective view of a conventional apparatus for manufacturing a solid electrolyte layer.

【図8】従来の製造方法による燃料極または空気極と固
体電解質層との断面を示す図
FIG. 8 is a view showing a cross section of a fuel electrode or an air electrode and a solid electrolyte layer by a conventional manufacturing method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3A、3B…電極 7…エタノール(分散媒) 8…YSZ粒子(固体電解質粒子) 9、32…懸濁液 10…燃料極 11、21、31…固体電解質層 20、30…空気極 33…水(分散媒) 3A, 3B ... Electrodes 7 ... Ethanol (dispersion medium) 8 ... YSZ particles (solid electrolyte particles) 9, 32 ... Suspension 10 ... Fuel pole 11, 21, 31 ... Solid electrolyte layer 20, 30 ... Air electrode 33 ... Water (dispersion medium)

───────────────────────────────────────────────────── 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 8/02 H01M 8/12 8/12 C04B 35/00 F (72)発明者 金村 聖志 東京都八王子市南大沢1−1 東京都立大 学大学院工学研究科内 (72)発明者 濱上 寿一 東京都八王子市南大沢1−1 東京都立大 学大学院工学研究科内 Fターム(参考) 4G030 AA12 AA17 BA03 GA17 GA20 5H026 AA06 BB00 EE13 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01M 8/02 H01M 8/12 8/12 C04B 35/00 F (72) Inventor Seiji Kanemura Hachioji, Tokyo Minami Osawa 1-1 Tokyo Metropolitan University Graduate School of Engineering (72) Inventor Juichi Hamagami 1-1 Hachioji City, Tokyo Minami Osawa 1-1 Tokyo Metropolitan University Graduate School of Engineering F-term (reference) 4G030 AA12 AA17 BA03 GA17 GA20 5H026 AA06 BB00 EE13

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 分散媒中にセラミックス粒子を分散させ
た懸濁液の中に、正負一対の電極を設け、これら両電極
間に電位差を与えて電気泳動現象により前記セラミック
ス粒子を堆積させてセラミックス層を形成させる方法で
あって、 前記懸濁液の中には、前記セラミックス粒子の経路上
に、前記分散媒の通過を許容する一方前記セラミックス
粒子の通過を規制する多孔性部材が設けられており、前
記セラミックス層は、この多孔性部材の表面に形成され
ることを特徴とするセラミックス層の製造方法。
1. A ceramic in which a pair of positive and negative electrodes are provided in a suspension in which ceramic particles are dispersed in a dispersion medium, and a potential difference is applied between these electrodes to deposit the ceramic particles by an electrophoretic phenomenon. A method of forming a layer, wherein in the suspension, a porous member for allowing passage of the dispersion medium while restricting passage of the ceramic particles is provided on a path of the ceramic particles. The ceramic layer is formed on the surface of the porous member.
【請求項2】 分散媒中にセラミックス粒子を分散させ
た懸濁液の中に、正負一対の電極を設け、これら両電極
間に電位差を与えて電気泳動現象により前記セラミック
ス粒子を堆積させてセラミックス層を形成させる方法で
あって、 前記懸濁液中において前記セラミックス粒子の経路上
に、前記分散媒の通過を許容する一方前記セラミックス
粒子の通過を規制する多孔性部材を設け、この多孔性部
材の表面にセラミックス粒子を堆積させる第1の積層工
程と、 前記多孔性部材を前記正負の電極のうちの一方の電極と
して使用して、電気泳動現象により前記多孔性部材の表
面にセラミックス粒子を堆積させる第2の積層工程とを
経ることを特徴とするセラミックス層の製造方法。
2. A ceramic in which a pair of positive and negative electrodes are provided in a suspension in which ceramic particles are dispersed in a dispersion medium, and a potential difference is applied between these electrodes to deposit the ceramic particles by an electrophoretic phenomenon. A method for forming a layer, wherein a porous member that allows passage of the dispersion medium while restricting passage of the ceramic particles is provided on a path of the ceramic particles in the suspension, and the porous member is provided. A first laminating step of depositing ceramic particles on the surface of the porous member, and using the porous member as one of the positive and negative electrodes to deposit the ceramic particles on the surface of the porous member by an electrophoretic phenomenon. And a second laminating step for allowing the ceramic layer to be manufactured.
【請求項3】 前記セラミックス層が固体電解質型燃料
電池における固体電解質層であり、前記多孔性部材が固
体電解質型燃料電池における空気極または燃料極であ
り、前記セラミックス粒子が前記空気極または燃料極の
表面に堆積することにより前記固体電解質層を形成可能
な固体電解質粒子であることを特徴とする請求項1に記
載のセラミックス層の製造方法。
3. The ceramic layer is a solid electrolyte layer in a solid oxide fuel cell, the porous member is an air electrode or a fuel electrode in a solid oxide fuel cell, and the ceramic particles are the air electrode or a fuel electrode. The method for producing a ceramic layer according to claim 1, wherein the solid electrolyte particles are capable of forming the solid electrolyte layer by depositing on the surface of the ceramic layer.
【請求項4】 前記セラミックス層が固体電解質型燃料
電池における固体電解質層であり、前記多孔性部材が固
体電解質型燃料電池における空気極であり、前記セラミ
ックス粒子が前記空気極の表面に堆積することにより前
記固体電解質層を形成可能な固体電解質粒子であること
を特徴とする請求項2に記載のセラミックス層の製造方
法。
4. The ceramic layer is a solid electrolyte layer in a solid oxide fuel cell, the porous member is an air electrode in a solid oxide fuel cell, and the ceramic particles are deposited on the surface of the air electrode. The method for producing a ceramics layer according to claim 2, wherein the solid electrolyte particles are capable of forming the solid electrolyte layer.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101536401B1 (en) * 2013-06-13 2015-07-13 주식회사 포스코 Method for electrophoretic deposition of nano-ceramics for the photo-generated non-sacrificial cathodic corrosion protection of metal substrates and the metal substrate thereof
KR101667959B1 (en) * 2015-07-14 2016-10-24 한국기계연구원 A plating jig

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