JP2004206998A - Cell and cell plate for solid oxide fuel cell, and manufacturing method thereof - Google Patents
Cell and cell plate for solid oxide fuel cell, and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004206998A JP2004206998A JP2002373706A JP2002373706A JP2004206998A JP 2004206998 A JP2004206998 A JP 2004206998A JP 2002373706 A JP2002373706 A JP 2002373706A JP 2002373706 A JP2002373706 A JP 2002373706A JP 2004206998 A JP2004206998 A JP 2004206998A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- layer
- fuel cell
- solid oxide
- cell
- 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
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体酸化物電解質と該電解質を挟持する両電極(空気極及び燃料極)を積層して成る電池要素と、これを支持する基板を備えた固体酸化物形燃料電池(SOFC)に係わり、特に電池要素が形成される支持基板の開口部の開口面積を大きくすること、言い換えると開口部間の無駄なスペースを削減して発電有効面積を大きくすることができ、発電出力を向上させることができる固体酸化物形燃料電池用セル及びセル板、並びにこれら燃料電池用セル及びセル板の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
燃料電池は、電気化学的な反応により化学エネルギーを電気エネルギーに変換する装置であって、固体酸化物形燃料電池の場合、燃料極、固体電解質および空気極の各層を配置し、積層してこれら3層を構成し、これを燃料電池の発電部とし、外部から燃料極の側に水素、炭化水素等の燃料ガスを供給し、空気極には空気等の酸化剤ガスを供給することにより、一般的に約1000℃で作動するタイプの電池である。
【0003】
一般に、固体酸化物形燃料電池の固体電解質としては、電子を通さず、イオンを通す特性と共に、ガス不透過性であることが要求され、例えばイットリア(Y2O3)、酸化ネオジウム(Nd2O3)、酸化サマリウム(Sm2O3)、酸化ガドリニウム(Gd2O3)、酸化スカンジウム(Sc2O3)などを固溶した安定化ジルコニアや、セリア(CeO2)系固溶体、酸化ビスマスおよびランタンガレート(LaGaO3)などの酸化物から成る材料が用いられる。
【0004】
このような固体電解質の導電率は、りん酸形燃料電池(PAFC)や溶融炭酸塩形燃料電池(MCFC)における電解質の導電率に比較して約1桁低い値となることが知られている。一般に、電解質部分の電気抵抗は発電損失となることから、発電出力密度を向上させるためには、固体電解質を薄膜化して膜抵抗を極力低減させることが重要となる一方、電解質部分には電池としての機能を確保するためにある程度以上の大きさの面積が必要となることから、固体電解質形燃料電池においては、機械的強度を備えた支持体上に電解質膜を形成したセル構造が採用されている。
【0005】
例えば、特許文献1には、上面から下面に貫通する開口部を備えた基板を用い、この基板の上面の全部又は一部に上部電極層を上記開口部を閉塞するように積層すると共に、固体電解質層が基板の下面の全部又は一部から開口部を介して上部電極層の下面に被覆され、さらに下部電極層が上記固体電解質層の下面の全部又は一部に積層されて成るセル構造が記載されている。
【0006】
【特許文献1】
特開2002―170578号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献1において、基板に開口部を形成するには、シリコン基板を異方性エッチングする方法(図5〜7参照)や、機械加工による方法(図9〜12参照)が採用されている。
しかしながら、機械加工によって基板に予め開口部を形成する方法では、多数の開口部を形成するのが煩雑であったり、基板の種類によっては機械加工自体が困難であったりするばかりでなく、開口部を跨ぐように電池要素を積層するために、電池要素の成膜に先立って仮基板や仮基板層を形成すると共に、成膜後にこれを除去する必要があることから、工程が複雑なものとなり、コストアップ要因となる。
【0008】
これに対し、基板として単結晶シリコン基板を用い、電池要素の成膜後に、エッチング液によって成膜面の裏面側から基板を腐食させて開口部を形成する方法は、一度に多数の開口部を均一に形成することができる点において有利であるが、等方性エッチングの場合には、マスク層の内側において腐食が基板面方向に進展し易いことから、隣接する開口部との間の実質寸法が小さくなって、基板の機械的強度が低下する惧れがある。
【0009】
一方、エッチング液として水酸化カリウムやヒドラジンを主成分とする溶液を用いた異方性エッチングを成膜面の裏面側から行った場合、最もエッチング速度の遅い(111)面が残存するように基板が溶解することから、開口部の開口角α(図1(a)参照)が鋭角、すなわち電池要素の成膜面の裏面側に向けて拡がった形状の開口部となるため、基板に対する開口面積、換言すれば電池としての発電有効面積が小さくなってしまい、発電出力が低いものとなり、単位体積あたりの出力向上に限界が生じ、燃料電池の小型化にも限界があるという問題があった。
【0010】
本発明は、従来の固体酸化物形燃料燃料電池における上記課題に鑑みてなされたものであって、固体酸化物電解質とこれを挟持する両電極から成る電池要素を基板によって支持するタイプの固体酸化物形燃料電池において、支持基板における開口部の開口面積の割合を大きくすることができ、発電有効面積を大きくして発電出力を向上させることができる固体酸化物形燃料電池用セルと、このような燃料電池用セルを2次元的に配列させた固体酸化物形燃料電池用セル板、さらにこれら燃料電池用セル及びセル板の製造方法を提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の固体酸化物形燃料電池用セルは、固体酸化物から成る電解質層を上下の電極層で狭持した電池要素を基板に積層して支持するようにしたものであって、上記基板が(100)面を表面とする単結晶シリコン基板であり、電池要素が当該基板に形成された開口部を塞ぐように積層されていると共に、基板開口部の開口角が90°以上である構成としたことを特徴とし、本発明の固体酸化物形燃料電池セル板は、上記固体酸化物形燃料電池用セルが積層方向とほぼ直角をなす方向に2次元的に複数個連結されて一体化している構成としたことを特徴としている。
【0012】
また、本発明の固体酸化物形燃料電池用セル又はセル板の製造方法は、上記燃料電池セルやセル板の製造に好適に適用することができ、シリコン基板の上面にエッチング液に可溶な犠牲層を形成した上で、当該シリコン基板の下面側を異方性エッチングにより除去した後、上記犠牲層を等方エッチングして除去し、さらにシリコン基板の上面側を異方性エッチングにより除去して開口部を形成する工程を含むことを特徴としており、当該製造方法の好適形態としては、上記犠牲層として異方性エッチング液に可溶な犠牲層を形成したのち、シリコン基板の下面側からエッチングすることにより、基板下面側の異方性エッチング、犠牲層の等方性エッチング及び基板上面側の異方性エッチングを一種類の異方性エッチング液を用いて連続的に行うこともできる。
【0013】
さらに、本発明の固体酸化物形燃料電池スタック及び固体酸化物形燃料電池システムは、本発明による上記固体酸化物形燃料電池用セル又は固体酸化物形燃料電池用セル板を用いて成ることを特徴としている。
【発明の実施の形態】
以下、本発明の固体酸化物形燃料電池用セル及びセル板について、その製造方法と共に詳細に説明する。
なお、本明細書において、「%」は、特記しない限り質量百分率を意味する。また、説明の便宜上、基板や電解質層など各層の一方の面を「上面(あるいは表面)」、他方の面を「下面(あるいは裏面)」と称し、これに応じて電極層を「上部電極層」、「下部電極層」などと記載しているが、これらは、相対的な位置関係を示すものに過ぎなく、使用状態において必ずしも上部電極層が下部電極層の上方に位置するとは限らず、場合によっては「上面」が鉛直状態や斜めとなった状態で使用されることもあり得る。したがって、これらを相互に置換した構成についても本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【0014】
図1(a)〜(f)は、本発明の固体酸化物形燃料電池用セルの断面形状例をに示すものであって、本発明の固体酸化物形燃料電池用セルは、(100)面を表面とする単結晶シリコン基板1に、固体酸化物からなる電解質層2を上部及び下部電極層3及び4(燃料極及び空気極)で狭持した電池要素が基板1に形成した開口部5を塞ぐように積層されており、上記電池要素2,3,4が積層されている上記基板1の上面と開口部5の壁面とがなす開口角αが90°、又は90°を超える鈍角となっていることから、また、本発明の固体酸化物形燃料電池用セル板は、このようなセルを基板1の面方向に2次元的に多数配設し、連結して一体化したものであるから、当該開口角αが鋭角であった従来の燃料電池用セル及びセル板と比較して、基板1の強度を低下させることなく電池要素の有効発電面積が広いものとなり、単位体積あたりの発電出力が向上、燃料電池の小型化への対応が可能なものとなる。
【0015】
本発明の固体酸化物形燃料電池用セル及びセル板においては、固体電解質層として、上記したように、酸化ネオジウム(Nd2O3)、酸化サマリウム(Sm2O3)、イットリア(Y2O3)、酸化ガドリニウム(Gd2O3)、酸化スカンジウム(Sc2O3)などを固溶した安定化ジルコニアや、セリア(CeO2)系固溶体、酸化ビスマス(BiO2)及びランタンガレート(LaGaO3)などの酸化物から成る材料を用いることができるが、これらに限定されるものではない。
【0016】
また、上部及び下部電極層の一方である空気極としては、酸化に強く、酸化ガスを透過し、電気伝導度が高く、酸素分子を酸素イオンに変換する触媒作用に優れていることが要求され、一般に、例えば銀(Ag)や白金(Pt)などの金属系や、LaSrMnOやLaSrCoOに代表されるペロブスカイト構造の酸化物材料を用いることができる。
【0017】
そして、上部及び下部電極層の他方である燃料極としては、還元雰囲気に強く、燃料ガスを透過し、電気伝導度が高く、水素分子をプロトンに変換する触媒作用に優れていることが要求され、例えばニッケル(Ni)やニッケルと固体電解質のサーメットなどを一般的に用いることができる。
【0018】
本発明の固体酸化物形燃料電池用セル及びセル板は、シリコン基板の上面にエッチング液に可溶な犠牲層を形成した上で、当該シリコン基板の下面側を異方性エッチングにより除去した後、上記犠牲層を等方性エッチングして除去し、さらにシリコン基板の上面側を異方性エッチングにより除去して開口部を形成することによって得ることができる。
【0019】
すなわち、シリコン基板のエッチングに用いられるエッチング液には、フッ酸とリン酸の混合液(HF−H3PO4)や、フッ硝酸やフッ硝酸の水又は酢酸との混合液(aq−HF−HNO3、HF−HNO3−CH3COOH)などのように、エッチング速度がシリコン基板の面方位に関係なく一定な等方性エッチング液と、抱水ヒドラジン(aq−H2NNH2)、水酸化カリウム(KOH)、TMAH(テトラ水酸化メチルアンモニウム)、EDP(エチレンジアミン‐ピロカテコール)などのように、エッチング速度がシリコンの面方位に大きく依存する異方性エッチング液とがあり、(100)面である表面から異方性エッチングを施すと、最もエッチング速度の遅い(111)面でエッチングが停止する。したがって、電池要素を積層した裏面側から異方性エッチングを行うと、裏面側に向けて拡がった断面形状の開口部となるが、裏面側からの開口部が予め表面側(電池要素の積層面側)に形成しておいた犠牲層に到達した後、当該犠牲層を等方性エッチングによって除去し、さらに異方性エッチングを行うと、基板の表面側がエッチングされ、やがて(111)面でエッチングが停止することから、図1に示したように、開口角αが90°以上のものとなる。
【0020】
このとき、シリコン基板1の厚さや、上面側(表面側)に形成する犠牲層の大きさ、裏面側マスク層の開口幅などによって、開口部5の断面形状が図1の(a)及び(b)のようなV型、(c)及び(d)のようなX型、さらに、犠牲層を厚くすることによって(e)及び(f)のような開口角αが90°のU型パターンとなる。
なお、図1において、記号6は、応力緩和層としても機能する絶縁層であって、例えば、酸化ケイ素(SiO2)、窒化ケイ素(Si3N4)、PSG(リンケイ酸ガラス)、PBSG(リン硼ケイ酸ガラス)、アルミナ(Al2O3)、チタニア(TiO2)、ジルコニア(ZrO2)、マグネシア(MgO)等を使用することができる。また、図1においては、電池要素を基板1の上面側に形成したものを示しているが、電池要素のうちの1種又は2種を裏面(下面)側に形成することも可能である。
【0021】
本発明の固体酸化物形燃料電池用セル及びセル板は、具体的には、例えば、
[1]:シリコン基板上面の所定部分に犠牲層を形成する工程、
[2]:上記基板の上面に絶縁層を成膜すると共に、下面に開口部を形成するためのマスク層を成膜する工程、
[3]:上記絶縁層に接する下部電極層を成膜する工程、
[4]:上記下部電極層に接する電解質層を成膜する工程、
[5]:上記電解質層に接する上部電極層を成膜する工程、
[6]:上記基板の下面側を異方性エッチングする工程、
[7]:上記基板に形成された犠牲層を等方性エッチングする工程、
[8]:上記基板の上面側を異方性エッチングする工程、
[9]:上記下部電極層の下面に成膜された絶縁層を除去する工程、
[10]:上記基板の下面に成膜されたマスク層を除去する工程、
を含む製造工程によって製造することができる。
この工程によれば、下部電極4、電解質2、上部電極3を基材1の片面側に連続的に成膜することができ、片面から+−の両極を集電する構成となる。
【0022】
上記工程において、工程[1]と工程[2]は、どちらを先に行ってもよく、工程[6]は、工程[1]及び[2]の後、すなわち犠牲層、絶縁層及びマスク層の形成後ならば、基本的にいつ行ってもよいが、絶縁層強度を考慮すると、すくなくとも下部電極4の成膜後に実施することが望ましい。また、工程[7]〜[9]は、工程[6]の終了後にこの順序に行いさえすれば、間に工程[4]や[5]が入っても差し支えないが、実際上は、電池要素を連続して形成(工程[3]〜[5])したのち、工程[6]〜[8]のエッチングを連続的に行うことが工程的に合理的であって、有利なものとなる。工程[9]および[10]は、どちらを先に行ってもよい。
【0023】
なお、上記した各成膜工程においては、一般に、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法、プラズマスプレー法、イオンプレーティング法、フレームスプレー法、プラズマジェットトーチ法、EVD法、CVD法などを適用することができる。
【0024】
また、下記の製造工程、すなわち
[1]:シリコン基板上面の所定部分に犠牲層を形成する工程、
[2]:上記基板の上面に絶縁層を成膜すると共に、下面に開口部を形成するためのマスク層を成膜する工程、
[3]:上記基板の下面側を異方性エッチングする工程、
[4]:上記基板に形成された犠牲層を等方性エッチングする工程、
[5]:上記基板の上面側を異方性エッチングする工程、
[6]:上記絶縁層に接する電解質層を成膜する工程、
[7]:上記電解質層の下面に成膜された絶縁層を除去する工程、
[8]:上記電解質層に接する上部電極層を成膜する工程、
[9]:基板の下面側から上記電解質層に接する下部電極層を成膜する工程、
[10]:上記基板の下面に成膜されたマスク層を除去する工程、
を含む製造工程を採用して、基板1の上面側に上部電極層3及び電解質層2、下面側に下部電極層4を形成することによって、空気極及び燃料極の集電を基板1の表面側と裏面側とに分けることができ、集電のパターニングが簡単なものとなり、もってセルの有効面積をさらに増加することができ、出力をさらに向上させることができるようになる。
【0025】
上記工程において、工程[1]と工程[2]、すなわち犠牲層と絶縁層の形成は、どちらを先に行ってもよく、工程[6]は、犠牲層、絶縁層及びマスク層の形成後ならば、基本的に開口部をエッチングした後でもよいが、絶縁層強度を考慮すると、エッチングによる開口部の形成前に行うことが望ましい。工程[8]は電解質層の成膜後であればいつでもよく、工程[9]も電解質層に接する絶縁層の除去後であれば、上部電極層成膜の前でも後でもよい。また、工程[10]は、エッチングの終了(工程[5])後であればいつ行っても差し支えない。
【0026】
また、下記の製造工程、すなわち
[1]:シリコン基板上面の所定部分に犠牲層を形成する工程、
[2]:上記基板の上面に絶縁層を成膜すると共に、下面に開口部を形成するためのマスク層を成膜する工程、
[3]:上記基板の下面側を異方性エッチングする工程、
[4]:上記基板に形成された犠牲層を等方性エッチングする工程、
[5]:上記基板の上面側を異方性エッチングする工程、
[6]:上記絶縁層に接する上部電極層を成膜する工程、
[7]:上記上部電極層の下面に成膜された絶縁層を除去する工程、
[8]:基板の下面側から、上記上部電極層に接する電解質層を成膜する工程、
[9]:上記電解質層に接する下部電極層を成膜する工程、
[10]:上記基板の下面に成膜されたマスク層を除去する工程、
を含む製造工程を採用して、基板1の上面側に上部電極層3、下面側に電解質層2及び下部電極層4を形成することによって、上記の製造工程によるものと同様に、空気極及び燃料極の集電を基板1の表面側と裏面側とに分けることができ、集電のパターニングが簡単なものとすることができる。そして、パターニングの簡素化によって、セルの有効面積がさらに増加し、出力を一層向上させることができるようになる。
【0027】
上記工程においても、工程[1]と工程[2]、すなわち犠牲層と絶縁層の形成は、どちらを先に行ってもよく、工程[6]も同様に、犠牲層、絶縁層及びマスク層の形成後ならば、基本的に開口部エッチングの前でも後でもよい。また、工程[7]〜[9]は、上部電極層の成膜後であって、当該上部電極層に接する絶縁層の除去後に、この順序に実行される。そして、工程[10]は、エッチングの終了(工程[5])後であればいつ行っても差し支えない。
【0028】
上記した各製造方法においては、工程[2]において成膜する絶縁層をマスク層と同じもの、すなわち絶縁層としてエッチング液に耐え、マスク層としても機能するものを選択して使用することができ、これによってこれらの成膜及び除去を同時に、あるいは連続的に行うことができるようになり、工程の簡略化が可能になる。
【0029】
上記した各製造方法において、犠牲層としては、金属や酸化物をシリコン基板上に成膜したり、Ar+、Ge+、Ne+、H+、B+、O+などのイオンをシリコン基板に高濃度に注入して変質させたりすることによって形成することができる。犠牲層として成膜することができる金属や酸化物の一例をそれらのエッチング液と共に表1に示す。なお、表1において、リン酸(H3PO4)又はフッ酸(HF)を含むエッチング液はSi3N4を侵し、フッ酸(HF)単独のエッチング液はSi3N4及びSiO2 を侵す性質があるので、これらエッチング液を使用する場合には、マスク層の材質を考慮する必要がある。
【0030】
【表1】
【0031】
また、上記犠牲層の形成に際して、例えば酸化珪素や窒化ケイ素層を成膜あるいはイオン打ち込みによってヒドラジンなどの異方性エッチング液に可溶な犠牲層とすることが望ましく、これによって、基材の下面側の異方性エッチング、当該犠牲層の等方性エッチング、及び基材上面側の異方性エッチングを1種類の異方性エッチング液によって連続的に行うことができるようになり、製造工程の簡略化が達成できることになる。
【0032】
さらに、本発明の製造方法においては、エッチングに際して、その時点で基板上に成膜されている電池要素を、例えばPSG(りんケイ酸ガラス)等によってマスキングすることが望ましく、これによって各電池要素の積層界面がエッチング液に曝されることがなくなり、電極層の反応抵抗を軽減して出力の向上を図ることができる。
【0033】
本発明の上記固体酸化物形燃料電池用セル、あるいは固体酸化物形燃料電池用セル板を用いて燃料電池スタックを構成することができ、これによって発電有効面積及びセル数が大きなものとなり、スタックとしての発電出力が増大することになる。
また、本発明の上記固体酸化物形燃料電池用セル、あるいは固体酸化物形燃料電池用セル板は、燃料電池システムに適用することができ、例えば燃料ガス及び酸化剤ガス(空気)の供給量などを制御する制御部と、ガス供給部と共に組み込み、これらガス供給量を最適な状態に制御するよになすことによって、システム全体の発電効率をさらに向上させることが可能になる。
【0034】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されることはない。
【0035】
(実施例1)
基板1として、(100)面を表面とする板厚0.5mmの単結晶シリコン基板を使用し、まず図2(a)に示すように、上記シリコン基板1の表面(図中上面)に、レジスト11を塗布した。次いで、フォトリソグラフィによってパターニングし、図2(b)に示すように、一辺2mmの正方形である犠牲層形成用のイオン注入口11aを形成した。
【0036】
次に、図2(c)に示すように、上記注入口11aから高濃度のArイオンを加速電圧75keV、注入量1×1015/cm2で注入することによって、当該部分を非結晶化して、基板1の表面に犠牲層12を形成したのち、図2(d)に示すように、有機溶媒あるいは適当なエッチング液を用いて、レジスト11を除去した。
さらに、図2(e)に示すように、シリコン基板1の上下面に、CVD法によってSi3N4層から成る絶縁層6を成膜した。なお、当該Si3N4層は、開口部形成時のエッチングに際して、マスク層としても機能するものであって、基板1の下面側Si3N4層6については、一辺3mmである正方形の開口部形成用のエッチング口13を形成している。なお、犠牲層12の形成については、Si3N4層6を形成してからマスクし、イオン注入することもでき、この場合にはSi単結晶基板に対し引張り応力の大きいSi3N4層の結合がイオン注入により切れて、引張り応力が減少することから、開口部に成膜する電解質層の強度が向上する効果をも期待することができる。
【0037】
そして、基板1の上面側に成膜されたSi3N4層6の上に、図2(f)に示すように、空気極としてのLSC(La0.8Sr0.2CoO3)を10PaのAr中における出力200WのRFスパッタ法によって0.5μmの厚さに成膜して下部電極層4とすると共に、この空気極4の上に、8YSZ(8mol%Y2O3添加ZrO2)から成る固体電解質を1PaのAr中における出力200WのRFスパッタ法によって2μmの厚さに成膜して、図2(g)に示すように電解質層2とした。
さらに、この電解質層2の上に、NiOと8YSZの原料粉を1:1に混合して焼成したターゲットを用いたRFスパッタ法(200W、1Pa(Ar))によって、図2(h)に示すように、燃料極としてのNiO−8YSZサーメットを0.5μmの厚さに成膜して、上部電極層3とした。
【0038】
そして次に、図3(i)に示すように、基板1の上面側Si3N4層6の上に、PSG(りんケイ酸ガラス)から成るマスク材14をCVD成膜し、Si3N4層6の上に成膜された電池要素2,3,4を覆うようにマスキングを施したのち、図3(j)に示すように、基板1の裏面(下面)側から、ヒドラジン系エッチング液を用いて、先に形成した犠牲層12に到達するまでシリコン基板1の下面側を異方性エッチングし、続いて、図3(k)に示すように犠牲層12を上記エッチング液による等方性エッチングによって除去した。さらに、続いてシリコン基板1の上面側を同じエッチング液によって異方性エッチングした。これによって、シリコン材の(111)面でエッチングが停止し、図3(l)に示すように、開口角αが鈍角である開口部5が形成される。
【0039】
次いで、図3(m)に示すように、基板1の下面側からCF4を用いたプラズマエッチングを行い、空気極4の下面に接しているSi3N4層部分と、基板1の下面の開口部5の周囲に付着しているSi3N4層を除去したのち、最後にHF‐HNO3エッチング液によりマスク材14を除去することにより、固体酸化物形燃料電池用セルが得られる。
【0040】
当該実施例に係わる製造方法によれば、電池要素4,2,3を連続的に形成することができると共に、鈍角の開口角αを有する開口部5のエッチングを同一の異方性エッチング液によって連続的に行うことができ工程の簡略化が可能である。さらに、開口部5のエッチングに先立って成膜された電池要素にマスキングを施すようにしているので、電池要素の積層界面がエッチング液に侵されることがなく、電極層の反応抵抗が減少して発電出力を向上させることができる。
【0041】
(実施例2)
次に、本発明の第2の実施例として、基板1の上下両面側から電池要素を成膜する方法について説明する。
先ず、(100)面を表面とする板厚0.5mmの単結晶シリコン基板を使用し、図4(a)〜(e)に示すように、上記実施例1と同様の手順によって、犠牲層12及び絶縁層6を形成した。
【0042】
次に、図4(f)に示すように、基板1の上面側に成膜された絶縁層6であるSi3N4層の上に、上記実施例1と同様に、8YSZから成る固体電解質を同様のRFスパッタ法によって成膜して電解質層2とした。
【0043】
そして、図4(g)に示すように、基板1の裏面(下面)側から、ヒドラジン系エッチング液を用いて、シリコン基板1の下面側を異方性エッチングし、続いて、図4(h)に示すように犠牲層12を上記エッチング液による等方性エッチングによって除去し、さらにシリコン基板1の上面側を同じエッチング液によって異方性エッチングし、図5(i)に示すように、上記実施例1と同様の開口部5を形成した。
【0044】
次いで、図5(j)に示すように、基板1の下面側からCF4を用いたプラズマエッチングにより、電解質層2の下面のSi3N4層部分と、基板1の下面の開口部5の周囲に付着しているSi3N4層を除去したのち、図5(k)に示すように、電解質層2の上に空気極としてのLSCを同様のRFスパッタ法(200W、10Pa(Ar))によって成膜して上部電極層3とした。
そして、最後に基板1の下面側から、RFスパッタ法による自公転斜めスパッタリングによって燃料極としてのNiO−8YSZサーメットを電解質層2の下面上に成膜して下部電極層4とし、図5(m)に示すように、固体酸化物形燃料電池用セルを完成させた。
【0045】
当該実施例に係わる製造方法によれば、上記実施例と同様に、鈍角の開口角αを有する開口部5のエッチングを同一の異方性エッチング液によって連続的に行うことができると共に、空気極及び燃料極の集電を基板1の表面側と裏面側とに分けることができ、集電のパターニングが簡単なものなり、セルの有効面積がさらに増加し、出力を一層向上させることができる。
【0046】
(実施例3)
本発明の第3の実施例においても、上記実施例2と同様に、基板1の上下両面側から電池要素を成膜する方法について説明する。
同様に、(100)面を表面とする板厚0.5mmの単結晶シリコン基板を使用し、図6(a)〜(f)に示すように、上記実施例2と同じ手順により、犠牲層12及び絶縁層6を形成し、絶縁層の上に8YSZから成る固体電解質を同様のRFスパッタ法によって成膜して電解質層2とした。
【0047】
次に、図6(g)に示すように、電解質層2の上に、空気極としてのLSCを同様のRFスパッタ法によって成膜して上部電極層3としたのち、図6(h)に示すように、基板1の上面側に成膜されたSi3N4層6の上に、PSGから成るマスク材14をCVD成膜し、Si3N4層6の上に成膜された電解質層2及び空気極3を覆うようにマスキングを施した。
【0048】
PSGによるマスキングを電池要素に施した後、図7(i)〜(k)に示すように、上記実施例と同様のエッチングによって開口部5を形成し、図7(l)に示すように、電解質層2の裏面側及び基板1の下面側のSi3N4層6を同様に除去したのち、図7(m)のように、HNO3を主成分とするエッチング液によってマスク材14を除去した。
そして、基板1の下面側から、RFスパッタ法による自公転斜めスパッタリングによって燃料極としてのNiO−8YSZサーメットを電解質層2の下面上に成膜して下部電極層4とし、図7(n)に示すように、固体酸化物形燃料電池用セルを完成させた。
【0049】
当該実施例に係わる製造方法によれば、上記実施例と同様に、鈍角の開口角αを有する開口部5のエッチングを同一の異方性エッチング液によって連続的に行うことができると共に、集電を基板1の表面側と裏面側とに分けることによって集電のパターニングが簡単なものとすることができ、セルの有効面積の増加によって、出力をさらに向上させることができ、さらに、エッチングに際して電池要素にマスキングを施すようにしているので、空気極の積層界面がエッチング液に曝されることがなく、反応抵抗が減少して発電出力を向上させることができる。
【0050】
(実施例4)
本発明の第4の実施例として、基板1の犠牲層6を成膜する場合について説明する。
まず、基板1として、(100)面を表面とする板厚0.5mmの単結晶シリコン基板を使用し、図8(a)に示すように、上記シリコン基板1の表面に、レジスト11を塗布し、フォトリソグラフィによってパターニングすることによってし、図8(b)に示すように、犠牲層成膜用の開口11bを形成した。
【0051】
次に、図8(c)に示すように、上記レジスト11の開口11bの内側と、その周囲に、1PaのAr中における出力300WのDCスパッタ法によってAl層を0.5μmの厚さに成膜して犠牲層12を形成したのち、図8(d)に示すように、有機溶媒あるいはエッチング液を用いてレジスト11を除去し、犠牲層12のみを基板1の上に残した。なお、このとき、シリコン基板1の表面を削って窪みを設けた状態でAl成膜を行った後、表面を研磨することによって犠牲層12のレベルを基板1と同じにすることができ、次工程において絶縁層6を平坦に形成することができる。
【0052】
次いで、図8(e)に示すように、シリコン基板1の上下面に、CVD法によってSi3N4層から成る絶縁層6を成膜すると共に、基板1の下面側については、開口部形成用のエッチング口13を形成した。次いで、図8(f)に示すように、基板1の上面側に成膜されたSi3N4層6の上に、上記実施例2,3と同様に、8YSZから成る固体電解質をRFスパッタ法によって同様に成膜して電解質層2とした。
【0053】
そして、図8(g)に示すように、基板1の下面側から、ヒドラジン系エッチング液を用いて、シリコン基板1の下面側を異方性エッチングすることにより、犠牲層12に達する穴を形成した後、塩酸を用いて犠牲層12の等方性エッチングを行い、図8(h)に示すように犠牲層12を除去した。さらにシリコン基板1の上面側をヒドラジン系エッチング液によって異方性エッチングし、図9(i)に示すように、実施例2,3と同様の開口部5を形成した。
【0054】
次いで、図9(j)に示すように、基板1の下面側からCF4を用いたプラズマエッチングにより、電解質層2の裏面部分と、基板1の下面に付着しているSi3N4層6を除去したのち、図9(k)に示すように、電解質層2の上に空気極としてのLSCを同様のRFスパッタ法(200W、10Pa(Ar))によって成膜して上部電極層3とした。
そして、最後に基板1の下面側から、RFスパッタ法による自公転斜めスパッタリングによって燃料極としてのNiO−8YSZサーメットを電解質層2の下面上に成膜して下部電極層4とし、図9(l)に示すような固体酸化物形燃料電池用セルを得た。
【0055】
(実施例5)
上記実施例2に示した構造のセルを複数個配列したセル板を作製すると共に、当該セル板を重ねて燃料電池スタックを組立て、鋭角の開口角αを有する従来タイプのセル板からなる燃料電池との性能比較を行った。
【0056】
すなわち、(100)面を表面とする100mm×100mm×0.5mmの単結晶シリコン基板1を使用し、この基板1に、図10に示すように、実施例2と同じ構造を有し、セルサイズ、すなわち電池要素の有効積層サイズが2mm四方の単セルを2次元的に配列した。当該セル板の端縁部からそれぞれ5mmをシールしろとし、基板1の裏面側におけるセル間距離を最低0.5mmとすると、開口部5の開口角αが鈍角である実施例2のセル構造を採用することにより、基板1の表面側におけるセル間距離を1mmとすることができ、基板1の1辺に沿って30個、合計900個の単セルを配設することができた。
【0057】
このようなセル板100枚を用い、図11に示すように、間に板厚0.5mm、溝深さがそれぞれ0.2mmのセパレータを挟んで積層することにより、燃料電池スタックを作製すると、高さが100.5mmとなった。
このような燃料電池セルにおいては、出力密度が0.2W/cm2であることが判っているので、上記セル板1枚当たり7.2W(0.2×0.2×900×0.2)、スタック全体では720Wの出力が得られることになる。
【0058】
これに対し、犠牲層を形成することなく、Si3N4から成る絶縁層を形成し、8YSZから成る電解質層を成膜したのち、異方性エッチングにより開口部を形成し、次いで、LSCからなる空気極およびNiO−8YSZサーメットからなる燃料極を順次成膜して製造した従来のセル構造においては、開口部の開口角αが鋭角となることから、シールしろを5mmとすると、図13に示すように、基板裏面側のセル間距離を0.5mmとしても、基板表面側におけるセル間距離が3.21mmとなってしまい、単セルを17列しか配列することができず(合計289個)、したがってセル板1枚当たりの出力が2.31W(0.2×0.2×289×0.2)、スタック全体でも231Wの出力が得られるに過ぎないことになる。
【0059】
(実施例6)
図12は、本発明の固体酸化物形燃料電池システムの構成例を示すブロック図であって、当該燃料電池システムは、本発明の上記燃料電池セル又はセル板を用いて成る燃料電池スタックと、燃料電池スタックに水素や炭化水素などの燃料ガスを供給する燃料供給部と、燃料電池スタックに空気を供給する空気供給部と、これら燃料電池スタック、燃料供給部、空気供給部に各種センサを介して接続された制御装置から主に構成されている。
【0060】
上記システムにおいては、制御装置がそれぞれのセンサによって検出された燃料電池スタックの温度や、供給ガス成分、排出ガス成分、電池出力などに応じて、温度や燃料供給量、空気供給量を最も効率良く発電が行われるように制御するようになっているので、上記燃料電池スタックの単位体積あたりの発電出力の向上と併せて、システム全体の発電効率をさらに向上させることができる。
【0061】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、(100)面を表面とする単結晶シリコン基板に形成された開口部を塞ぐように電池要素が積層された構造の個体酸化物形燃料電池用セル又はセル板において、基板表面と開口部の壁面とのなす開口角αを90°以上としたことから、開口角αが鋭角であった従来の燃料電池用セル及びセル板と比較して、基板の強度を低下させることなく電池要素の有効発電面積を広くすることができ、単位体積あたりの発電出力を大幅に向上させることができる向上、燃料電池の小型化への対応が可能なものとなる。
また、本発明の製造方法によれば、シリコン基板の電池要素の積層面側に犠牲層を形成した上で、反積層面側から基板を異方性エッチングし、上記犠牲層を等方性エッチングして除去したのち、基板の積層面側を異方性エッチングすることにより、開口角αが90°以上の開口部を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の固体酸化物形燃料電池用セルにおける開口部の断面形状例を示す断面図である。
【図2】本発明の第1の実施例による固体酸化物形燃料電池用セルの製造手順の前半を示す工程図である。
【図3】本発明の第1の実施例による固体酸化物形燃料電池用セルの製造手順の後半を示す工程図である。
【図4】本発明の第2の実施例による固体酸化物形燃料電池用セルの製造手順の前半を示す工程図である。
【図5】本発明の第2の実施例による固体酸化物形燃料電池用セルの製造手順の後半を示す工程図である。
【図6】本発明の第3の実施例による固体酸化物形燃料電池用セルの製造手順の前半を示す工程図である。
【図7】本発明の第3の実施例による固体酸化物形燃料電池用セルの製造手順の後半を示す工程図である。
【図8】本発明の第4の実施例による固体酸化物形燃料電池用セルの製造手順の前半を示す工程図である。
【図9】本発明の第4の実施例による固体酸化物形燃料電池用セルの製造手順の後半を示す工程図である。
【図10】本発明の固体酸化物形燃料電池セル板の形状を示す斜視図及び断面図である。
【図11】(a) 本発明の固体酸化物形燃料電池スタックの形状を示す断面図である。
(b) 図11(a)に示したセパレータの形状を示す斜視図である。
(c) 図11(a)に示したスタックの斜視図である。
【図12】本発明の固体酸化物形燃料電池システムの構成例を示すブロック図である。
【図13】従来の固体酸化物形燃料電池セル板の形状を示す斜視図及び断面図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板
2 電解質層
3 上部電極層
4 下部電極層
5 開口部
6 絶縁層
12 犠牲層
14 マスキング[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides a solid oxide fuel cell (SOFC) comprising a battery element comprising a solid oxide electrolyte and both electrodes (air electrode and fuel electrode) sandwiching the electrolyte, and a substrate supporting the same. In particular, it is possible to increase the opening area of the opening of the supporting substrate on which the battery element is formed, in other words, it is possible to increase a power generation effective area by reducing a useless space between the openings, thereby improving the power generation output. The present invention relates to a cell and a cell plate for a solid oxide fuel cell, and a method for producing the fuel cell and the cell plate.
[0002]
[Prior art]
A fuel cell is a device that converts chemical energy into electric energy by an electrochemical reaction.In the case of a solid oxide fuel cell, each layer of a fuel electrode, a solid electrolyte, and an air electrode is arranged, laminated and stacked. By constructing three layers and using this as the power generation section of the fuel cell, a fuel gas such as hydrogen or hydrocarbon is supplied from the outside to the fuel electrode side, and an oxidizing gas such as air is supplied to the air electrode, Generally, this type of battery operates at about 1000 ° C.
[0003]
In general, a solid oxide of a solid oxide fuel cell is required to have a gas-impermeable property as well as an ion-permeable property and an ion-permeable property. 2 O 3 ), Neodymium oxide (Nd 2 O 3 ), Samarium oxide (Sm 2 O 3 ), Gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ), Scandium oxide (Sc 2 O 3 ) And ceria (CeO) 2 ) -Based solid solution, bismuth oxide and lanthanum gallate (LaGaO) 3 ) Is used.
[0004]
It is known that the conductivity of such a solid electrolyte is about one digit lower than the conductivity of the electrolyte in a phosphoric acid fuel cell (PAFC) or a molten carbonate fuel cell (MCFC). . In general, since the electrical resistance of the electrolyte part is a power generation loss, it is important to reduce the membrane resistance as much as possible by thinning the solid electrolyte in order to improve the power generation output density. Since a certain amount of area is required to secure the function of the solid electrolyte fuel cell, a cell structure in which an electrolyte membrane is formed on a support having mechanical strength is adopted. I have.
[0005]
For example, in
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2002-170578 A
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In
However, in the method of forming an opening in a substrate in advance by machining, it is not only complicated to form a large number of openings, or the machining itself is difficult depending on the type of the substrate, and the opening is not limited. In order to stack the battery elements so as to straddle the battery element, it is necessary to form a temporary substrate or a temporary substrate layer prior to the formation of the battery element and to remove it after the film formation, which makes the process complicated. This is a cost increase factor.
[0008]
On the other hand, a method in which a single-crystal silicon substrate is used as a substrate, and after the formation of the battery element, the opening is formed by etching the substrate from the back side of the film-forming surface with an etchant to form many openings at once. Although it is advantageous in that it can be formed uniformly, in the case of isotropic etching, since the corrosion easily propagates in the direction of the substrate surface inside the mask layer, the substantial dimensions between the adjacent openings are obtained. And the mechanical strength of the substrate may be reduced.
[0009]
On the other hand, when anisotropic etching using a solution containing potassium hydroxide or hydrazine as a main component as an etchant is performed from the back surface side of the film formation surface, the substrate is set so that the (111) surface with the slowest etching rate remains. Dissolves, the opening angle α (see FIG. 1A) of the opening becomes an acute angle, that is, an opening that expands toward the back side of the film-forming surface of the battery element, so that the opening area with respect to the substrate is increased. In other words, there is a problem in that the power generation effective area of the battery is reduced, the power generation output is reduced, the output per unit volume is limited, and the miniaturization of the fuel cell is limited.
[0010]
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in a conventional solid oxide fuel cell, and has a solid oxide type in which a cell element including a solid oxide electrolyte and both electrodes sandwiching the solid oxide electrolyte is supported by a substrate. In a solid fuel cell, a cell for a solid oxide fuel cell that can increase the ratio of the opening area of the opening in the support substrate and can increase the power generation effective area to improve the power generation output. It is an object of the present invention to provide a cell plate for a solid oxide fuel cell in which various fuel cell cells are two-dimensionally arranged, and a method for producing the fuel cell and the cell plate.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The solid oxide fuel cell for use in the present invention has a structure in which a battery element in which an electrolyte layer made of a solid oxide is sandwiched between upper and lower electrode layers is laminated on a substrate and supported, and the substrate is A single crystal silicon substrate having a (100) plane as a surface, wherein a battery element is stacked so as to cover an opening formed in the substrate, and an opening angle of the substrate opening is 90 ° or more; The solid oxide fuel cell plate according to the present invention is characterized in that the solid oxide fuel cell cells are two-dimensionally connected and integrated in a direction substantially perpendicular to the stacking direction. It is characterized by having a configuration that
[0012]
Further, the method for producing a cell or cell plate for a solid oxide fuel cell of the present invention can be suitably applied to the production of the fuel cell or the cell plate, and is soluble in an etching solution on the upper surface of a silicon substrate. After forming the sacrificial layer, the lower surface side of the silicon substrate is removed by anisotropic etching, the sacrificial layer is removed by isotropic etching, and the upper surface side of the silicon substrate is further removed by anisotropic etching. In a preferred embodiment of the manufacturing method, after forming a sacrificial layer soluble in an anisotropic etchant as the sacrificial layer, from the lower surface side of the silicon substrate By performing the etching, the anisotropic etching of the lower surface of the substrate, the isotropic etching of the sacrificial layer, and the anisotropic etching of the upper surface of the substrate are continuously performed using one type of anisotropic etching solution. It is also possible.
[0013]
Further, a solid oxide fuel cell stack and a solid oxide fuel cell system of the present invention are characterized in that the solid oxide fuel cell stack or the solid oxide fuel cell cell plate according to the present invention is used. Features.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the cell and cell plate for a solid oxide fuel cell of the present invention will be described in detail together with the method for producing the same.
In addition, in this specification, "%" means a mass percentage unless otherwise specified. For convenience of description, one surface of each layer such as a substrate and an electrolyte layer is referred to as an “upper surface (or front surface)”, and the other surface is referred to as a “lower surface (or rear surface)”. ), But described as "lower electrode layer", but these are merely indicative of the relative positional relationship, the upper electrode layer is not necessarily located above the lower electrode layer in use, In some cases, the “top surface” may be used in a vertical state or an inclined state. Therefore, it goes without saying that a configuration in which these are mutually replaced is also included in the scope of the present invention.
[0014]
FIGS. 1A to 1F show examples of the cross-sectional shape of a solid oxide fuel cell according to the present invention. The solid oxide fuel cell according to the present invention has a structure of (100) An opening formed in the
[0015]
In the solid oxide fuel cell and cell plate of the present invention, as described above, neodymium oxide (Nd 2 O 3 ), Samarium oxide (Sm 2 O 3 ), Yttria (Y 2 O 3 ), Gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ), Scandium oxide (Sc 2 O 3 ) And ceria (CeO) 2 ) -Based solid solution, bismuth oxide (BiO 2 ) And lanthanum gallate (LaGaO) 3 ) Can be used, but the material is not limited thereto.
[0016]
In addition, the air electrode, which is one of the upper and lower electrode layers, is required to be resistant to oxidation, permeate oxidizing gas, have high electric conductivity, and have excellent catalytic action for converting oxygen molecules into oxygen ions. Generally, for example, a metal-based material such as silver (Ag) or platinum (Pt), or an oxide material having a perovskite structure represented by LaSrMnO or LaSrCoO can be used.
[0017]
The fuel electrode, which is the other of the upper and lower electrode layers, is required to be strong in a reducing atmosphere, permeate a fuel gas, have high electric conductivity, and have an excellent catalytic action of converting hydrogen molecules into protons. For example, nickel (Ni) or a cermet of nickel and a solid electrolyte can be generally used.
[0018]
The solid oxide fuel cell and cell plate of the present invention are obtained by forming a sacrificial layer soluble in an etchant on the upper surface of a silicon substrate and then removing the lower surface of the silicon substrate by anisotropic etching. The sacrifice layer can be obtained by removing the sacrifice layer by isotropic etching and removing the upper surface side of the silicon substrate by anisotropic etching to form an opening.
[0019]
That is, a mixed solution of hydrofluoric acid and phosphoric acid (HF-H 3 PO 4 ) Or a mixed solution of hydrofluoric nitric acid or hydrofluoric nitric acid with water or acetic acid (aq-HF-HNO 3 , HF-HNO 3 -CH 3 COOH) and an isotropic etchant whose etching rate is constant irrespective of the plane orientation of the silicon substrate, and hydrazine hydrate (aq-H 2 NNH 2 ), Potassium hydroxide (KOH), TMAH (methylammonium hydroxide), EDP (ethylenediamine-pyrocatechol) and the like, and anisotropic etchants whose etching rate largely depends on the plane orientation of silicon. When anisotropic etching is performed from the (100) plane, the etching stops at the (111) plane where the etching rate is the slowest. Therefore, when anisotropic etching is performed from the back surface side on which the battery elements are stacked, an opening having a cross-sectional shape that expands toward the back surface side is formed. After reaching the sacrificial layer formed on the (side), the sacrificial layer is removed by isotropic etching, and further anisotropic etching is performed, whereby the front surface side of the substrate is etched and eventually etched on the (111) plane. Stops, the aperture angle α becomes 90 ° or more as shown in FIG.
[0020]
At this time, depending on the thickness of the
In FIG. 1,
[0021]
The solid oxide fuel cell and cell plate of the present invention, specifically, for example,
[1]: forming a sacrificial layer on a predetermined portion of the upper surface of the silicon substrate,
[2]: forming an insulating layer on the upper surface of the substrate and forming a mask layer for forming an opening on the lower surface;
[3]: forming a lower electrode layer in contact with the insulating layer,
[4]: forming an electrolyte layer in contact with the lower electrode layer,
[5]: forming an upper electrode layer in contact with the electrolyte layer,
[6]: a step of anisotropically etching the lower surface side of the substrate,
[7]: a step of isotropically etching the sacrificial layer formed on the substrate,
[8]: a step of anisotropically etching the upper surface side of the substrate,
[9]: removing the insulating layer formed on the lower surface of the lower electrode layer,
[10]: removing a mask layer formed on the lower surface of the substrate,
Can be manufactured by a manufacturing process including:
According to this step, the
[0022]
In the above steps, either of the steps [1] and [2] may be performed first, and the step [6] is performed after the steps [1] and [2], that is, the sacrificial layer, the insulating layer, and the mask layer. After the formation of the
[0023]
Note that, in each of the above film forming steps, generally, a sputtering method, an electron beam evaporation method, a plasma spray method, an ion plating method, a frame spray method, a plasma jet torch method, an EVD method, a CVD method, or the like can be applied. it can.
[0024]
In addition, the following manufacturing process, namely,
[1]: forming a sacrificial layer on a predetermined portion of the upper surface of the silicon substrate,
[2]: forming an insulating layer on the upper surface of the substrate and forming a mask layer for forming an opening on the lower surface;
[3]: a step of anisotropically etching the lower surface side of the substrate,
[4]: a step of isotropically etching the sacrificial layer formed on the substrate,
[5]: a step of anisotropically etching the upper surface side of the substrate,
[6]: forming an electrolyte layer in contact with the insulating layer,
[7]: a step of removing the insulating layer formed on the lower surface of the electrolyte layer,
[8]: forming an upper electrode layer in contact with the electrolyte layer,
[9]: forming a lower electrode layer in contact with the electrolyte layer from the lower surface side of the substrate,
[10]: removing a mask layer formed on the lower surface of the substrate,
By forming the
[0025]
In the above steps, the step [1] and the step [2], that is, the formation of the sacrificial layer and the insulating layer may be performed first, and the step [6] is performed after the formation of the sacrificial layer, the insulating layer and the mask layer. Then, the etching may be basically performed after the opening is etched. However, in consideration of the strength of the insulating layer, it is preferable that the etching be performed before the opening is formed by etching. The step [8] may be performed any time after the formation of the electrolyte layer, and the step [9] may be performed before or after the formation of the upper electrode layer as long as the insulating layer in contact with the electrolyte layer is removed. Step [10] may be performed any time after the end of the etching (step [5]).
[0026]
In addition, the following manufacturing process, namely,
[1]: forming a sacrificial layer on a predetermined portion of the upper surface of the silicon substrate,
[2]: forming an insulating layer on the upper surface of the substrate and forming a mask layer for forming an opening on the lower surface;
[3]: a step of anisotropically etching the lower surface side of the substrate,
[4]: a step of isotropically etching the sacrificial layer formed on the substrate,
[5]: a step of anisotropically etching the upper surface side of the substrate,
[6]: forming an upper electrode layer in contact with the insulating layer,
[7]: removing an insulating layer formed on the lower surface of the upper electrode layer,
[8]: forming an electrolyte layer in contact with the upper electrode layer from the lower surface side of the substrate,
[9]: forming a lower electrode layer in contact with the electrolyte layer,
[10]: removing a mask layer formed on the lower surface of the substrate,
By forming the
[0027]
In the above step, either the step [1] or the step [2], that is, the formation of the sacrificial layer and the insulating layer may be performed first, and in the step [6], the sacrificial layer, the insulating layer and the mask layer are similarly formed. After the formation of the opening, it may be basically before or after the etching of the opening. Steps [7] to [9] are performed in this order after forming the upper electrode layer and after removing the insulating layer in contact with the upper electrode layer. The step [10] may be performed any time after the end of the etching (step [5]).
[0028]
In each of the above-described manufacturing methods, the insulating layer formed in step [2] may be the same as the mask layer, that is, an insulating layer that can withstand an etchant and also functions as a mask layer. Thereby, these film formation and removal can be performed simultaneously or continuously, and the process can be simplified.
[0029]
In each of the above-described manufacturing methods, as the sacrificial layer, a metal or oxide is formed on a silicon substrate, + , Ge + , Ne + , H + , B + , O + Such ions can be formed by injecting ions of a high concentration into a silicon substrate to alter the quality. Table 1 shows examples of metals and oxides that can be formed as the sacrificial layer together with their etching solutions. In Table 1, phosphoric acid (H 3 PO 4 ) Or the etching solution containing hydrofluoric acid (HF) is Si 3 N 4 And the etching solution of hydrofluoric acid (HF) alone is Si 3 N 4 And SiO 2 Therefore, when using these etchants, it is necessary to consider the material of the mask layer.
[0030]
[Table 1]
[0031]
In forming the sacrificial layer, it is preferable to form a silicon oxide or silicon nitride layer into a sacrificial layer that is soluble in an anisotropic etching solution such as hydrazine by film formation or ion implantation. Side anisotropic etching, the isotropic etching of the sacrificial layer, and the anisotropic etching of the upper surface of the base material can be continuously performed by using one type of anisotropic etching solution. Simplification can be achieved.
[0032]
Further, in the manufacturing method of the present invention, at the time of etching, it is preferable that the battery elements formed on the substrate at that time are masked by, for example, PSG (phosphosilicate glass) or the like. The lamination interface is not exposed to the etching solution, and the reaction resistance of the electrode layer is reduced, so that the output can be improved.
[0033]
A fuel cell stack can be formed using the solid oxide fuel cell or the solid oxide fuel cell plate of the present invention, thereby increasing the effective power generation area and the number of cells. As a result, the power generation output will increase.
Further, the above-described cell for a solid oxide fuel cell or the cell plate for a solid oxide fuel cell according to the present invention can be applied to a fuel cell system. For example, the supply amounts of fuel gas and oxidant gas (air) The power generation efficiency of the entire system can be further improved by incorporating the control section and the gas supply section together with the control section for controlling the gas supply amount to an optimum state.
[0034]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples. Note that the present invention is not limited to only these examples.
[0035]
(Example 1)
As the
[0036]
Next, as shown in FIG. 2C, a high concentration of Ar ions is injected from the
Further, as shown in FIG. 2E, Si is formed on the upper and lower surfaces of the
[0037]
Then, the Si film formed on the upper surface side of the substrate 1 3 N 4 On the
Further, FIG. 2 (h) shows an RF sputtering method (200 W, 1 Pa (Ar)) using a target obtained by mixing NiO and 8YSZ raw material powder at a ratio of 1: 1 and firing on the
[0038]
Next, as shown in FIG. 3 N 4 A
[0039]
Next, as shown in FIG. 4 Plasma etching is performed using Si and the lower surface of the
[0040]
According to the manufacturing method according to this embodiment, the
[0041]
(Example 2)
Next, as a second embodiment of the present invention, a method for forming a battery element from both upper and lower surfaces of the
First, as shown in FIGS. 4A to 4E, a sacrifice layer is formed by using a single-crystal silicon substrate having a thickness of 0.5 mm and having a (100) plane as a surface, as shown in FIGS. 12 and the insulating
[0042]
Next, as shown in FIG. 4F, the insulating
[0043]
Then, as shown in FIG. 4 (g), the lower surface side of the
[0044]
Next, as shown in FIG. 4 By plasma etching using Si, Si on the lower surface of the electrolyte layer 2 3 N 4 Si adhered to the layer portion and the periphery of the
Finally, from the lower surface side of the
[0045]
According to the manufacturing method according to this embodiment, similarly to the above-described embodiment, the etching of the
[0046]
(Example 3)
Also in the third embodiment of the present invention, a method of forming a battery element from both the upper and lower surfaces of the
Similarly, as shown in FIGS. 6A to 6F, a single crystal silicon substrate having a thickness of 0.5 mm and having the (100) plane as the surface is used, and the sacrificial layer is formed in the same procedure as in the second embodiment. 12 and the insulating
[0047]
Next, as shown in FIG. 6G, an LSC as an air electrode is formed on the
[0048]
After masking the battery element with PSG, as shown in FIGS. 7 (i) to 7 (k), an
Then, from the lower surface side of the
[0049]
According to the manufacturing method according to this embodiment, similarly to the above-described embodiment, the etching of the
[0050]
(Example 4)
As a fourth embodiment of the present invention, a case where the
First, a single crystal silicon substrate having a thickness of 0.5 mm and having a (100) plane as a surface is used as the
[0051]
Next, as shown in FIG. 8 (c), an Al layer is formed to a thickness of 0.5 μm inside and around the opening 11b of the resist 11 by DC sputtering with an output of 300 W in Ar of 1 Pa. After the film was formed to form the
[0052]
Next, as shown in FIG. 8E, Si is formed on the upper and lower surfaces of the
[0053]
Then, as shown in FIG. 8G, a hole reaching the
[0054]
Next, as shown in FIG. 9J, the lower surface of the
Finally, from the lower surface side of the
[0055]
(Example 5)
A fuel cell comprising a conventional type of cell plate having an acute opening angle α is fabricated by manufacturing a cell plate in which a plurality of cells having the structure shown in Example 2 are arranged, stacking the cell plates, and assembling the fuel cell stack. And performance comparison.
[0056]
That is, a single-
[0057]
As shown in FIG. 11, a fuel cell stack is manufactured by stacking 100 such cell plates with a separator having a plate thickness of 0.5 mm and a groove depth of 0.2 mm each interposed therebetween as shown in FIG. The height became 100.5 mm.
In such a fuel cell, the power density is 0.2 W / cm. 2 Therefore, an output of 7.2 W (0.2 × 0.2 × 900 × 0.2) per cell plate and 720 W is obtained for the entire stack.
[0058]
On the other hand, without forming a sacrificial layer, 3 N 4 After forming an insulating layer made of YSZ and forming an electrolyte layer made of 8YSZ, an opening is formed by anisotropic etching, and then an air electrode made of LSC and a fuel electrode made of NiO-8YSZ cermet are sequentially formed. In the conventional cell structure manufactured as described above, since the opening angle α of the opening is an acute angle, if the sealing margin is 5 mm, as shown in FIG. Also, the distance between cells on the substrate surface side was 3.21 mm, and only 17 rows of single cells could be arranged (total of 289 cells). Therefore, the output per cell plate was 2.31 W (0%). .2 × 0.2 × 289 × 0.2), and only 231 W of output can be obtained with the entire stack.
[0059]
(Example 6)
FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration example of a solid oxide fuel cell system according to the present invention. The fuel cell system includes a fuel cell stack using the fuel cell or the cell plate according to the present invention; A fuel supply unit for supplying fuel gas such as hydrogen or hydrocarbon to the fuel cell stack, an air supply unit for supplying air to the fuel cell stack, and various sensors connected to the fuel cell stack, the fuel supply unit, and the air supply unit. It is mainly composed of a control device connected to the controller.
[0060]
In the above-described system, the control device most efficiently adjusts the temperature, the fuel supply amount, and the air supply amount according to the temperature of the fuel cell stack detected by each sensor, the supply gas component, the exhaust gas component, the battery output, and the like. Since the power generation is controlled to be performed, the power generation efficiency of the entire system can be further improved together with the improvement of the power generation output per unit volume of the fuel cell stack.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a cell for a solid oxide fuel cell having a structure in which battery elements are stacked so as to close an opening formed in a single crystal silicon substrate having a (100) plane as a surface. Or, in the cell plate, since the opening angle α between the substrate surface and the wall surface of the opening is 90 ° or more, the opening angle α is smaller than that of the conventional fuel cell and cell plate in which the opening angle α is acute. The effective power generation area of the battery element can be increased without reducing the strength of the fuel cell, the power generation output per unit volume can be greatly improved, and the fuel cell can be downsized. .
Further, according to the manufacturing method of the present invention, after forming a sacrificial layer on the stack side of the battery element of the silicon substrate, the substrate is anisotropically etched from the anti-stack side, and the sacrificial layer is isotropically etched. Then, by performing anisotropic etching on the laminated surface side of the substrate, an opening having an opening angle α of 90 ° or more can be formed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a sectional shape of an opening in a cell for a solid oxide fuel cell of the present invention.
FIG. 2 is a process chart showing a first half of a manufacturing procedure of a cell for a solid oxide fuel cell according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a process chart showing the latter half of the manufacturing procedure of the cell for a solid oxide fuel cell according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a process chart showing a first half of a manufacturing procedure of a cell for a solid oxide fuel cell according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a process chart showing the latter half of the procedure for manufacturing the solid oxide fuel cell according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a process chart showing a first half of a manufacturing procedure of a cell for a solid oxide fuel cell according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a process chart showing the latter half of the procedure for manufacturing the solid oxide fuel cell according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a process chart showing a first half of a manufacturing procedure of a cell for a solid oxide fuel cell according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a process chart showing the latter half of the procedure for manufacturing the solid oxide fuel cell according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a perspective view and a sectional view showing the shape of the solid oxide fuel cell plate of the present invention.
FIG. 11 (a) is a cross-sectional view showing a shape of a solid oxide fuel cell stack of the present invention.
(B) It is a perspective view showing the shape of the separator shown in Drawing 11 (a).
FIG. 12C is a perspective view of the stack shown in FIG.
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration example of a solid oxide fuel cell system of the present invention.
FIG. 13 is a perspective view and a sectional view showing the shape of a conventional solid oxide fuel cell plate.
[Explanation of symbols]
1 Silicon substrate
2 Electrolyte layer
3 Upper electrode layer
4 Lower electrode layer
5 opening
6 Insulation layer
12 Sacrificial layer
14 Masking
Claims (12)
上記基板が(100)面を表面とする単結晶シリコン基板であると共に、上記電池要素が当該基板に形成された開口部を塞ぐように積層されており、且つ当該基板開口部の開口角が90°以上であることを特徴とする固体酸化物形燃料電池用セル。In a solid oxide fuel cell, a battery element in which an electrolyte layer composed of a solid oxide is sandwiched between an upper electrode layer and a lower electrode layer is laminated on a substrate,
The substrate is a single crystal silicon substrate having a (100) plane as a surface, the battery element is stacked so as to cover an opening formed in the substrate, and the opening angle of the substrate opening is 90%. ° or more, a cell for a solid oxide fuel cell.
シリコン基板の上面にエッチング液に可溶な犠牲層を形成した上で、当該シリコン基板の下面側を異方性エッチングにより除去した後、上記犠牲層を等方性エッチングして除去し、さらにシリコン基板の上面側を異方性エッチングにより除去して開口部を形成する工程を含むことを特徴とする固体酸化物形燃料電池用セル又はセル板の製造方法。A method for producing the fuel cell according to claim 1 or the fuel cell plate according to claim 2,
After forming a sacrificial layer soluble in an etching solution on the upper surface of the silicon substrate, the lower surface side of the silicon substrate is removed by anisotropic etching, and then the sacrificial layer is removed by isotropic etching. A method for manufacturing a cell or cell plate for a solid oxide fuel cell, comprising a step of forming an opening by removing an upper surface side of a substrate by anisotropic etching.
[2]:工程[1]の後又は前に実施され、上記基板の上面に絶縁層を成膜すると共に、下面に開口部を形成するためのマスク層を成膜する工程、
[3]:上記絶縁層に接する下部電極層を成膜する工程、
[4]:上記下部電極層に接する電解質層を成膜する工程、
[5]:上記電解質層に接する上部電極層を成膜する工程、
[6]:工程[1]及び工程[2]より後に実施され、上記基板の下面側を異方性エッチングする工程、
[7]:工程[6]より後に実施され、上記基板に形成された犠牲層を等方性エッチングする工程、
[8]:工程[7]より後に実施され、上記基板の上面側を異方性エッチングする工程、
[9]:工程[8]より後に実施され、上記下部電極層の下面に成膜された絶縁層を除去する工程、
[10]:工程[8]より後に実施され、上記基板の下面に成膜されたマスク層を除去する工程、
を含むことを特徴とする請求項3に記載の固体酸化物形燃料電池用セル又はセル板の製造方法。[1]: forming a sacrificial layer on a predetermined portion of the upper surface of the silicon substrate,
[2]: a step performed after or before the step [1], wherein an insulating layer is formed on the upper surface of the substrate and a mask layer for forming an opening is formed on the lower surface;
[3]: forming a lower electrode layer in contact with the insulating layer,
[4]: forming an electrolyte layer in contact with the lower electrode layer,
[5]: forming an upper electrode layer in contact with the electrolyte layer,
[6]: a step performed after the step [1] and the step [2], wherein the lower surface side of the substrate is anisotropically etched;
[7]: a step which is performed after the step [6] and isotropically etches the sacrificial layer formed on the substrate,
[8]: a step performed after the step [7], wherein the upper surface side of the substrate is anisotropically etched;
[9]: a step which is performed after the step [8] and removes the insulating layer formed on the lower surface of the lower electrode layer;
[10]: a step which is performed after the step [8] and removes the mask layer formed on the lower surface of the substrate.
The method for producing a cell or cell plate for a solid oxide fuel cell according to claim 3, comprising:
[2]:工程[1]の後又は前に実施され、上記基板の上面に絶縁層を成膜すると共に、下面に開口部を形成するためのマスク層を成膜する工程、
[3]:上記基板の下面側を異方性エッチングする工程、
[4]:上記基板に形成された犠牲層を等方性エッチングする工程、
[5]:上記基板の上面側を異方性エッチングする工程、
[6]:工程[1]及び工程[2]より後に実施され、上記絶縁層に接する電解質層を成膜する工程、
[7]:工程[5]及び工程[6]より後に実施され、上記電解質層の下面に成膜された絶縁層を除去する工程、
[8]:工程[6]より後に実施され、上記電解質層に接する上部電極層を成膜する工程、
[9]:工程[7]より後に実施され、基板の下面側から上記電解質層に接する下部電極層を成膜する工程、
[10]:工程[5]より後に実施され、上記基板の下面に成膜されたマスク層を除去する工程、
を含むことを特徴とする請求項3に記載の固体酸化物形燃料電池用セル又はセル板の製造方法。[1]: forming a sacrificial layer on a predetermined portion of the upper surface of the silicon substrate,
[2]: a step performed after or before the step [1], wherein an insulating layer is formed on the upper surface of the substrate and a mask layer for forming an opening is formed on the lower surface;
[3]: a step of anisotropically etching the lower surface side of the substrate,
[4]: a step of isotropically etching the sacrificial layer formed on the substrate,
[5]: a step of anisotropically etching the upper surface side of the substrate,
[6]: a step performed after step [1] and step [2] to form an electrolyte layer in contact with the insulating layer,
[7]: a step which is performed after the steps [5] and [6] and removes the insulating layer formed on the lower surface of the electrolyte layer;
[8]: a step performed after step [6] to form an upper electrode layer in contact with the electrolyte layer;
[9]: a step which is performed after the step [7] and forms a lower electrode layer in contact with the electrolyte layer from the lower surface side of the substrate,
[10]: a step performed after step [5], wherein the mask layer formed on the lower surface of the substrate is removed;
The method for producing a cell or cell plate for a solid oxide fuel cell according to claim 3, comprising:
[2]:工程[1]の後又は前に実施され、上記基板の上面に絶縁層を成膜すると共に、下面に開口部を形成するためのマスク層を成膜する工程、
[3]:上記基板の下面側を異方性エッチングする工程、
[4]:上記基板に形成された犠牲層を等方性エッチングする工程、
[5]:上記基板の上面側を異方性エッチングする工程、
[6]:工程[1]及び工程[2]より後に実施され、上記絶縁層に接する上部電極層を成膜する工程、
[7]:工程[5]及び工程[6]より後に実施され、上記上部電極層の下面に成膜された絶縁層を除去する工程、
[8]:工程[7]より後に実施され、基板の下面側から、上記上部電極層に接する電解質層を成膜する工程、
[9]:工程[8]より後に実施され、上記電解質層に接する下部電極層を成膜する工程、
[10]:工程[5]より後に実施され、上記基板の下面に成膜されたマスク層を除去する工程、
を含むことを特徴とする請求項3に記載の固体酸化物形燃料電池用セル又はセル板の製造方法。[1]: forming a sacrificial layer on a predetermined portion of the upper surface of the silicon substrate,
[2]: a step performed after or before the step [1], wherein an insulating layer is formed on the upper surface of the substrate and a mask layer for forming an opening is formed on the lower surface;
[3]: a step of anisotropically etching the lower surface side of the substrate,
[4]: a step of isotropically etching the sacrificial layer formed on the substrate,
[5]: a step of anisotropically etching the upper surface side of the substrate,
[6]: a step performed after step [1] and step [2] to form an upper electrode layer in contact with the insulating layer;
[7]: a step which is performed after the steps [5] and [6] and removes the insulating layer formed on the lower surface of the upper electrode layer;
[8]: a step which is performed after the step [7] and forms an electrolyte layer in contact with the upper electrode layer from the lower surface side of the substrate,
[9]: a step performed after step [8] to form a lower electrode layer in contact with the electrolyte layer;
[10]: a step performed after step [5], wherein the mask layer formed on the lower surface of the substrate is removed;
The method for producing a cell or cell plate for a solid oxide fuel cell according to claim 3, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002373706A JP2004206998A (en) | 2002-12-25 | 2002-12-25 | Cell and cell plate for solid oxide fuel cell, and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002373706A JP2004206998A (en) | 2002-12-25 | 2002-12-25 | Cell and cell plate for solid oxide fuel cell, and manufacturing method thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004206998A true JP2004206998A (en) | 2004-07-22 |
Family
ID=32811914
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002373706A Pending JP2004206998A (en) | 2002-12-25 | 2002-12-25 | Cell and cell plate for solid oxide fuel cell, and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004206998A (en) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005067084A2 (en) * | 2003-12-29 | 2005-07-21 | Honeywell International Inc. | Micro fuel cell |
JP2006222006A (en) * | 2005-02-14 | 2006-08-24 | Nissan Motor Co Ltd | Cell for solid oxide type fuel battery and its manufacturing method |
US7578167B2 (en) | 2005-05-17 | 2009-08-25 | Honeywell International Inc. | Three-wafer channel structure for a fluid analyzer |
US7976971B2 (en) | 2006-05-11 | 2011-07-12 | Honeywell International Inc. | Power generator with a pneumatic slide valve |
US8153285B2 (en) | 2003-12-29 | 2012-04-10 | Honeywell International Inc. | Micro fuel cell |
KR101485950B1 (en) | 2013-04-09 | 2015-01-26 | 한국에너지기술연구원 | Gas Separation Membrane Planar Module and Fabrication Method Thereof |
US9029028B2 (en) | 2003-12-29 | 2015-05-12 | Honeywell International Inc. | Hydrogen and electrical power generator |
JP2018181448A (en) * | 2017-04-04 | 2018-11-15 | 株式会社豊田中央研究所 | Fuel cell |
JPWO2021090424A1 (en) * | 2019-11-07 | 2021-05-14 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01309384A (en) * | 1988-02-22 | 1989-12-13 | Honeywell Inc | Rear etching for integrated thin film diafragm |
JPH0862078A (en) * | 1994-08-24 | 1996-03-08 | Seiko Epson Corp | Pressure sensor and its manufacturing method |
JP3290169B2 (en) * | 2000-02-24 | 2002-06-10 | 雅則 奥山 | Micro fuel cell |
JP2002222659A (en) * | 2000-11-27 | 2002-08-09 | Nissan Motor Co Ltd | Single cell for fuel cell, and solid electrolyte fuel cell |
-
2002
- 2002-12-25 JP JP2002373706A patent/JP2004206998A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01309384A (en) * | 1988-02-22 | 1989-12-13 | Honeywell Inc | Rear etching for integrated thin film diafragm |
JPH0862078A (en) * | 1994-08-24 | 1996-03-08 | Seiko Epson Corp | Pressure sensor and its manufacturing method |
JP3290169B2 (en) * | 2000-02-24 | 2002-06-10 | 雅則 奥山 | Micro fuel cell |
JP2002222659A (en) * | 2000-11-27 | 2002-08-09 | Nissan Motor Co Ltd | Single cell for fuel cell, and solid electrolyte fuel cell |
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9029028B2 (en) | 2003-12-29 | 2015-05-12 | Honeywell International Inc. | Hydrogen and electrical power generator |
WO2005067084A3 (en) * | 2003-12-29 | 2005-09-15 | Honeywell Int Inc | Micro fuel cell |
US7879472B2 (en) | 2003-12-29 | 2011-02-01 | Honeywell International Inc. | Micro fuel cell |
JP4855269B2 (en) * | 2003-12-29 | 2012-01-18 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | Micro fuel cell |
US8153285B2 (en) | 2003-12-29 | 2012-04-10 | Honeywell International Inc. | Micro fuel cell |
WO2005067084A2 (en) * | 2003-12-29 | 2005-07-21 | Honeywell International Inc. | Micro fuel cell |
JP2006222006A (en) * | 2005-02-14 | 2006-08-24 | Nissan Motor Co Ltd | Cell for solid oxide type fuel battery and its manufacturing method |
US7578167B2 (en) | 2005-05-17 | 2009-08-25 | Honeywell International Inc. | Three-wafer channel structure for a fluid analyzer |
US7976971B2 (en) | 2006-05-11 | 2011-07-12 | Honeywell International Inc. | Power generator with a pneumatic slide valve |
KR101485950B1 (en) | 2013-04-09 | 2015-01-26 | 한국에너지기술연구원 | Gas Separation Membrane Planar Module and Fabrication Method Thereof |
JP2018181448A (en) * | 2017-04-04 | 2018-11-15 | 株式会社豊田中央研究所 | Fuel cell |
JP7052210B2 (en) | 2017-04-04 | 2022-04-12 | 株式会社豊田中央研究所 | Fuel cell |
JPWO2021090424A1 (en) * | 2019-11-07 | 2021-05-14 | ||
WO2021090424A1 (en) * | 2019-11-07 | 2021-05-14 | 株式会社日立ハイテク | Fuel battery cell and method for manufacturing fuel battery cell |
CN114600286A (en) * | 2019-11-07 | 2022-06-07 | 株式会社日立高新技术 | Fuel cell unit and fuel cell unit manufacturing method |
JP7324304B2 (en) | 2019-11-07 | 2023-08-09 | 株式会社日立ハイテク | FUEL BATTERY CELL, FUEL BATTERY CELL MANUFACTURING METHOD |
CN114600286B (en) * | 2019-11-07 | 2023-12-05 | 株式会社日立高新技术 | Fuel cell and method for manufacturing fuel cell |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3731648B2 (en) | Single cell for fuel cell and solid oxide fuel cell | |
KR100464607B1 (en) | Solid oxide fuel cell stack and method of manufacturing the same | |
KR101768775B1 (en) | Method for manufacturing solid oxide fuel cell | |
TWI479730B (en) | Crack free sofc electrolyte | |
US20110262839A1 (en) | Proton conducting electrolyte membranes having nano-grain ysz as protective layers, and membrane electrode assemblies and ceramic fuel cells comprising same | |
JP5608813B2 (en) | Method for producing solid oxide fuel cell unit cell | |
US8304136B2 (en) | Solid oxide fuel cell and solid oxide fuel cell bundle | |
JP5435385B2 (en) | Solid oxide fuel cell and method for producing solid oxide fuel cell | |
KR100691558B1 (en) | Fabrication method of solid oxide fuel cell | |
JP2018163753A (en) | Solid oxide fuel cell | |
JP2004206998A (en) | Cell and cell plate for solid oxide fuel cell, and manufacturing method thereof | |
JP2004134323A (en) | Solid oxide fuel cell | |
JP2003163016A (en) | Electrochemical equipment and conductive connector therefor | |
JP2003346817A (en) | Solid electrolyte fuel cell and method for manufacturing the same | |
JPH09129252A (en) | Highly durable solid electrlyte fuel cell and manufacture thereof | |
US20110053045A1 (en) | Solid oxide fuel cell and method of manufacturing the same | |
JP2009009738A (en) | Solid electrolyte fuel cell and its manufacturing method | |
EP4068436A1 (en) | Cell stack device, module, module accommodation device, and metal member | |
JP4093321B2 (en) | Hybrid porous tube | |
JP2002170578A (en) | Cell for fuel battery and manufacturing method thereof | |
JP2005129281A (en) | Solid electrolyte fuel battery cell | |
JP2004288382A (en) | Solid oxide fuel battery cell, cell plate, and its manufacturing method | |
JP2002352832A (en) | Cell plate for fuel cell, manufacturing method therefor, and fuel cell stack | |
JP2006503415A (en) | Electrolyte for thin film fuel cell and method for producing the same | |
US20140017598A1 (en) | Fuel cell |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050223 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070830 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071119 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071220 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090513 |