JP2006273658A - 複合構造体及びその製造方法 - Google Patents
複合構造体及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006273658A JP2006273658A JP2005095248A JP2005095248A JP2006273658A JP 2006273658 A JP2006273658 A JP 2006273658A JP 2005095248 A JP2005095248 A JP 2005095248A JP 2005095248 A JP2005095248 A JP 2005095248A JP 2006273658 A JP2006273658 A JP 2006273658A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solid electrolyte
- composite structure
- plating layer
- oxygen
- metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
【解決手段】 固体電解質セラミックスと金属部材とが銀ろうによって接合されてなる複合構造体であって、前記固体電解質セラミックスの少なくとも銀ろうと接する表面に金属メッキ層を形成した後、前記固体電解質セラミックスと金属部材とが銀ろう接合されてなる。
【選択図】 図1
Description
(1).固体電解質セラミックスと金属部材とが銀ろうによって接合されてなる複合構造体であって、前記固体電解質セラミックスの少なくとも銀ろうと接する表面に金属メッキ層を形成した後、前記固体電解質セラミックスと金属部材とが銀ろう接合されてなることを特徴とする複合構造体。
(2).前記金属メッキ層が複数の金属メッキ層からなり、このうち少なくとも一層が金或いは金を含む合金メッキ層であることを特徴とする(1)に記載の複合構造体。
(3).前記金或いは金を含む合金メッキ層が少なくとも最表層にあることを特徴とする(2)に記載の複合構造体。
(4).前記金属メッキ層が複数の金属メッキ層からなり、前記固体電解質セラミックスに接する第一のメッキ層が、ニッケル、コバルト、クロムから選ばれる1種或いはこれらの組合せからなることを特徴とする(1)〜(3)のいずれか1項に記載の複合構造体。
(5).前記金属メッキ層が0.02μm以上5μm以下の厚さであることを特徴とする(1)〜(4)のいずれか1項に記載の複合構造体。
(6).(1)〜(5)のいずれか1項に記載の複合構造体を有する膜式酸素分離装置。
(7).(1)〜(5)のいずれか1項に記載の複合構造体を有する膜型反応器。
(8).(1)〜(5)のいずれか1項に記載の複合構造体を有する固体酸化物燃料電池。
(9).(1)〜(5)のいずれか1項に記載の複合構造体の製造方法であって、固体電解質セラミックスの少なくとも接合表面に予め金属メッキ層を形成し、前記固体電解質セラミックスの金属メッキ部分と金属部材との間に銀ろう部材を配して、銀ろうの融点以上金属メッキ層の融点以下に加熱して、金属メッキ層を介して前記固体電解質セラミックスと該金属部材とを銀ろう接合することを特徴とする複合構造体の製造方法。
図1は、本発明を適用した複合構造体の一例であり、代表的な構造の断面を示したものである。同図において、1は多孔質支持体、2は固体電解質薄膜(接合表面に金属メッキ層が形成)、3は銀ろう、4は金属部材である。
以下、本発明を実施例、比較例で説明する。
(実施例1)
SrO、Co3O4、Nb2O5の粉末を、SrCo0.9Nb0.1Ox(xは、電荷中性条件を満たすように決まる値)の組成となるよう混合・粉砕し、空気中900℃で4時間仮焼した。得られた仮焼粉は粉砕、粒度調整後、多孔化材としてのPVA(ポリビニルアルコール)粉末と混合した。これを円筒管形状となるようゴム型に充填し、CIP(静水圧プレス)成形後、空気中1100℃にて焼成して多孔質支持管とした。多孔質支持管の気孔率は32%であった。次に、多孔質支持管と同一材料の粉末を使った薄膜形成用スラリーを調製しておき、多孔質支持管をスラリー中にディップし、乾燥後、空気中1250℃にて焼成した。こうして、外表面のみに50μm厚の混合伝導性固体電解質の緻密な薄膜層を形成した。焼き上がった酸素分離管の寸法は、外径約20mm、内径約15mm、長さ約300mmであった。
実施例1と同じ要領で酸素分離管を試作し、金属メッキ処理なしで、そのままSUS製金属フランジとの接合を行なった。接合方法は、実施例1と同一とした。外観上問題の無い接合に仕上がっており、常温でのリークも認められなかったため、そのまま高温シール性の評価を行なった。高温での酸素分離実験の結果、得られた酸素の純度は89%に低下しており、差圧0.9MPaで若干のリークが認められた。この試料を常温まで冷却後、常温で実施したリーク評価試験では、やはりリークが認められ、高温でのリーク量の2倍に増加していることが分かった。
実施例1と比較例1とでは、酸素分離管にかかる熱膨張差に由来する応力発生の度合いは同じであるにも係らず、信頼性に大きな差が出たことから、金属メッキの役割を明らかにするため、2度目の熱サイクル試験終了後、試料を回収して断面観察を行なった。試料は、金属メッキを1μm施したものと金属メッキなしのものとし、両者を比較した。
実施例1と同様の方法で、各種酸素分離管を作製した。いずれの分離管も、多孔質支持管の気孔率25〜40%、混合伝導性固体電解質の緻密膜厚み40〜70μmとなるよう調製した。得られた分離管の開放端から20mm程度までの領域を、条件を変えて金属メッキ処理した後、やはり実施例1と同様の手順で、SUS製金属フランジと銀ろうを用いて接合した。
実施例1と同様の方法で、膜型反応器用の反応管、及び固体酸化物燃料電池用反応管を作製した。但し、燃料電池用反応管の多孔質支持管は8mol%のイットリアを含むジルコニア(以下、8YSZ)とNiからなるサーメット(質量比で1:1)で形成した。いずれの反応管も、多孔質支持管の気孔率30〜40%、固体電解質の緻密膜厚み50〜70μmとなるよう調製した。得られた反応管の開放端から20mm程度までの領域を、条件を変えて金属メッキ処理した後、やはり実施例1と同様の手順で、SUS製金属フランジと銀ろうを用いて接合した。
2:固体電解質薄膜(接合表面に金属メッキ層が形成)
3:銀ろう
4:金属部材
5:膜式酸素分離装置本体
6:酸素分離管
7:銀ろう
8:金属部材
9:高温高圧空気導入口
10:高温高圧酸素貧化空気排出口
11:酸素排出口
12:膜型反応器本体
13:反応管
14:銀ろう
15:金属部材
16:メタン等炭化水素ガス導入口
17:合成ガス(改質ガス)
18:空気導入口
19:酸素貧化空気排出口
20:固体酸化物燃料電池
21:空気極
22:酸素イオン伝導性固体電解質膜
23:多孔質支持体(燃料極)
24:銀ろう
25:金属部材(アノード)
26:空気導入口
27:酸素貧化空気排出口
28:燃料ガス導入口
29:燃料排ガス排出口
30:絶縁部材
31:配線
Claims (9)
- 固体電解質セラミックスと金属部材とが銀ろうによって接合されてなる複合構造体であって、
前記固体電解質セラミックスの少なくとも銀ろうと接する表面に金属メッキ層を形成した後、前記固体電解質セラミックスと金属部材とが銀ろう接合されてなることを特徴とする複合構造体。 - 前記金属メッキ層が複数の金属メッキ層からなり、このうち少なくとも一層が金或いは金を含む合金メッキ層であることを特徴とする請求項1に記載の複合構造体。
- 前記金或いは金を含む合金メッキ層が少なくとも最表層にあることを特徴とする請求項2に記載の複合構造体。
- 前記金属メッキ層が複数の金属メッキ層からなり、前記固体電解質セラミックスに接する第一のメッキ層が、ニッケル、コバルト、クロムから選ばれる1種或いはこれらの組合せからなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の複合構造体。
- 前記金属メッキ層が0.02μm以上5μm以下の厚さであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の複合構造体。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の複合構造体を有する膜式酸素分離装置。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の複合構造体を有する膜型反応器。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の複合構造体を有する固体酸化物燃料電池。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の複合構造体の製造方法であって、
固体電解質セラミックスの少なくとも接合表面に予め金属メッキ層を形成し、前記固体電解質セラミックスの金属メッキ部分と金属部材との間に銀ろう部材を配して、銀ろうの融点以上金属メッキ層の融点以下に加熱して、金属メッキ層を介して前記固体電解質セラミックスと該金属部材とを銀ろう接合することを特徴とする複合構造体の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005095248A JP2006273658A (ja) | 2005-03-29 | 2005-03-29 | 複合構造体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005095248A JP2006273658A (ja) | 2005-03-29 | 2005-03-29 | 複合構造体及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006273658A true JP2006273658A (ja) | 2006-10-12 |
Family
ID=37208758
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005095248A Pending JP2006273658A (ja) | 2005-03-29 | 2005-03-29 | 複合構造体及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006273658A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009021195A (ja) * | 2007-07-13 | 2009-01-29 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
EP2219255A2 (de) * | 2009-02-12 | 2010-08-18 | ElringKlinger AG | Verfahren zur Herstellung einer elektrisch isolierenden Dichtungsanordnung und Dichtungsanordnung zum Abdichten zwischen zwei Bauteilen eines Brennstoffzellenstacks |
JP2012109173A (ja) * | 2010-11-19 | 2012-06-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 筒状meaの製造方法、この筒状meaを備えるガス分解素子及び発電装置 |
JP2012161775A (ja) * | 2011-02-09 | 2012-08-30 | Taiyo Nippon Sanso Corp | 膜エレメント及びその製造方法、並びに膜モジュール |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11340381A (ja) * | 1998-05-21 | 1999-12-10 | Nec Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
JP2001278601A (ja) * | 2000-03-30 | 2001-10-10 | Kyocera Corp | 燃料電池用改質器 |
JP2002016005A (ja) * | 2000-06-29 | 2002-01-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体製造装置用電極端子接合セラミックス部材及びその製造方法 |
JP2002020180A (ja) * | 2000-06-30 | 2002-01-23 | Nippon Steel Corp | セラミックス・金属複合構造体及びその製造方法、並びにセラミックス・金属複合構造体用ガスケット及び酸素輸送応用装置 |
JP2002083517A (ja) * | 2000-09-08 | 2002-03-22 | Nippon Steel Corp | 酸素イオン輸送用複合構造体及び酸素イオン輸送応用装置 |
-
2005
- 2005-03-29 JP JP2005095248A patent/JP2006273658A/ja active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11340381A (ja) * | 1998-05-21 | 1999-12-10 | Nec Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
JP2001278601A (ja) * | 2000-03-30 | 2001-10-10 | Kyocera Corp | 燃料電池用改質器 |
JP2002016005A (ja) * | 2000-06-29 | 2002-01-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体製造装置用電極端子接合セラミックス部材及びその製造方法 |
JP2002020180A (ja) * | 2000-06-30 | 2002-01-23 | Nippon Steel Corp | セラミックス・金属複合構造体及びその製造方法、並びにセラミックス・金属複合構造体用ガスケット及び酸素輸送応用装置 |
JP2002083517A (ja) * | 2000-09-08 | 2002-03-22 | Nippon Steel Corp | 酸素イオン輸送用複合構造体及び酸素イオン輸送応用装置 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009021195A (ja) * | 2007-07-13 | 2009-01-29 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
EP2219255A2 (de) * | 2009-02-12 | 2010-08-18 | ElringKlinger AG | Verfahren zur Herstellung einer elektrisch isolierenden Dichtungsanordnung und Dichtungsanordnung zum Abdichten zwischen zwei Bauteilen eines Brennstoffzellenstacks |
EP2219255A3 (de) * | 2009-02-12 | 2010-10-13 | ElringKlinger AG | Verfahren zur Herstellung einer elektrisch isolierenden Dichtungsanordnung und Dichtungsanordnung zum Abdichten zwischen zwei Bauteilen eines Brennstoffzellenstacks |
JP2012109173A (ja) * | 2010-11-19 | 2012-06-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 筒状meaの製造方法、この筒状meaを備えるガス分解素子及び発電装置 |
JP2012161775A (ja) * | 2011-02-09 | 2012-08-30 | Taiyo Nippon Sanso Corp | 膜エレメント及びその製造方法、並びに膜モジュール |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100542514B1 (ko) | 세라믹스 및 금속 복합체, 산화물 이온 수송용 복합구조체 및 밀봉성을 갖는 복합체 | |
RU2389110C2 (ru) | Структура уплотненного узла соединения для электрохимического устройства | |
EP1500157B1 (en) | Multi-layer seal for electrochemical devices | |
EP2393148B1 (en) | Heat-resistant alloy, alloy member for fuel cell, fuel cell stack device, fuel cell module, and fuel cell device | |
JP5057685B2 (ja) | 水素分離装置および水素製造装置 | |
US20100263538A1 (en) | Hydrogen Purifier Module and Method for Forming the Same | |
JP2022553873A (ja) | 固体酸化物電気化学セルのスタック構造体 | |
US7794170B2 (en) | Joint with application in electrochemical devices | |
JP4544872B2 (ja) | 燃料電池セル及び燃料電池 | |
JP2002358974A (ja) | 固体高分子型燃料電池のセパレータ及びその製造方法 | |
JP2012007727A (ja) | ガスシール複合体及び該ガスシール複合体を備えた装置 | |
ZA200301964B (en) | Ceramic-metal composite body, composite structure for transporting oxide ion, and composite body having sealing property. | |
JP2006273658A (ja) | 複合構造体及びその製造方法 | |
JP2008159428A (ja) | 多孔構造体、これを用いた固体電解質型燃料電池及び燃料電池スタック | |
US20060172141A1 (en) | Joints and methods of making and using | |
WO2005106999A1 (en) | Improved joint with application in electrochemical devices | |
JP4911917B2 (ja) | 水素分離装置 | |
JP4664933B2 (ja) | 酸素分離膜の補修方法、酸素分離膜の再生方法、酸素分離膜、膜式酸素分離装置、及び膜型反応器 | |
JP4808526B2 (ja) | 複合構造体、複合構造体の製造方法、膜式酸素分離装置、及び膜型反応器 | |
JP2002020180A (ja) | セラミックス・金属複合構造体及びその製造方法、並びにセラミックス・金属複合構造体用ガスケット及び酸素輸送応用装置 | |
JP2002349714A (ja) | シール性を有する複合体及びその製造方法 | |
KR101606161B1 (ko) | 관형 금속 지지체 기반의 고체산화물 연료전지 제조 방법 | |
Nicholas et al. | Brazing methods using porous interlayers and related articles | |
JP2013507315A (ja) | ドーピング補助拡散性反応焼結による、アルカリ土類置換コバルト酸塩基体酸素透過性酸化物セラミックスの高温耐性結合方法 | |
JP2005166527A (ja) | 燃料電池セル及び燃料電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070905 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100323 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100413 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100608 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100803 |