JP2007080542A - 固体電解質型燃料電池の燃料極材料の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】酸化ニッケル粉末と安定化ジルコニア粉末を、安定化ジルコニア粉末の等電点におけるpH値より大きく、酸化ニッケル粉末の等電点におけるpH値未満のpH値である水溶液中で混合した後、ろ過をすることで、酸化ニッケル粉末と安定化ジルコニア粉末が均一に混合された混合粉末を得ることができる。
【選択図】 図3
Description
等電点は、大塚電子製ELS−8000(レーザードップラー法)を用いてゼータ電位を測定することにより求めた。pH調整剤には、0.01MのHNO3 水溶液および0.01MのNaOH水溶液を用い、測定温度は20℃、印加電圧は70Vとした。具体的には、前記pH調整剤でpHの値を振ったそれぞれの硝酸ナトリウム水溶液に、平均粒径0.8μmの酸化ニッケル(NiO)粉末(住友金属鉱山株式会社製、NiO−G39)または平均粒径0.4μmのイットリア安定化ジルコニア粉末(YSZ)粉末(東ソー株式会社製、TZ−8Y)を加え、超音波照射によって分散させたのち、前記の条件でゼータ電位を測定した。測定結果を図1に示す。図1は、NiO粉末およびYSZ粉末について、水溶液のpH値に対するゼータ電位を示すもので、縦軸はゼータ電位であり、横軸は水溶液のpH値である。各測定線と横軸の交点におけるpH値が等電点である。
0.01Mの硝酸ナトリウム水溶液に水酸化ナトリウム水溶液を加え、pH8に調整した水溶液中に、平均粒径0.8μmの酸化ニッケル(NiO)粉末(住友金属鉱山株式会社製、NiO−G39)と平均粒径0.4μmのイットリア安定化ジルコニア(YSZ)粉末(東ソー株式会社製、TZ−8Y)とを、スラリー濃度が2g/Lとなるように加えた。投入したNiOとYSZの割合(質量比)は、NiO:YSZ=60:40とした。
比較例として0.01Mの硝酸ナトリウム水溶液に、0.01Mの硝酸水溶液もしくは水酸化ナトリウム水溶液を添加し、pH値を5および11に調整した水溶液を用いた以外は実施例と同様にして、NiO粉末とYSZ粉末との混合粉を作製し、単セルを作製した。そして、実施例1と同様にして、作製した単セルについて、三端子法により発電特性を評価した。測定結果を図3に示す。
平均粒径0.8μmの酸化ニッケル(NiO)粉末(住友金属鉱山株式会社製、NiO−G39)と平均粒径0.4μmのイットリア安定化ジルコニア(YSZ)粉末(東ソー株式会社製、TZ−8Y)とを、質量比で、NiO:YSZ=60:40となるように秤量し、乳鉢で混合したのち、混合粉の全質量に対し、ターピネオールを40質量%、エチルセルロースを5質量%添加してペーストにした。以降は、実施例と同様にして単セルを作製し、評価を行なった。測定結果を図3に示す。
図3は、単セルの発電特性を示すもので、縦軸は燃料極単位面積当りの電流であり、横軸は起電力からの電圧降下である。一般的に電流を流すほど電圧は降下するが、電流が多く流れても電圧降下が小さく抑えられているほど、発電特性は良好であると言うことができる。
2 : NiO・YSZ混合粉ペースト
3,4 : Ptペースト
5 : 燃料極面
6 : 空気極面
7 : 参照極面
Claims (7)
- 酸化ニッケル粉末と酸素イオン伝導能を有する固体電解質粉末を、所定のpH値を有する水溶液中で混合し、混合粉を得る固体電解質型燃料電池の燃料極材料の製造方法であり、前記所定のpH値を、前記酸化ニッケル粉末の等電点におけるpH値と、前記酸素イオン伝導能を有する固体電解質粉末の等電点におけるpH値との間の値とすることを特徴とする固体電解質型燃料電池の燃料極材料の製造方法。
- 前記酸素イオン伝導能を有する固体電解質粉末として、安定化ジルコニア粉末および/または部分安定化ジルコニア粉末を用いることを特徴とする請求項1に記載の固体電解質型燃料電池の燃料極材料の製造方法。
- 前記水溶液のpH値を7.5以上10.1以下とすることを特徴とする請求項2に記載の固体電解質型燃料電池の燃料極材料の製造方法。
- 前記水溶液のpH値を8.0以上9.0以下とすることを特徴とする請求項2に記載の固体電解質型燃料電池の燃料極材料の製造方法。
- 前記混合粉の全質量に対して、前記酸化ニッケル粉末が55〜70質量%、前記安定化ジルコニア粉末および/または前記部分安定化ジルコニア粉末が30〜45質量%の割合で含有されるように混合することを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の固体電解質型燃料電池の燃料極材料の製造方法。
- 前記酸化ニッケル粉末として平均粒径が0.1〜1μmの粉末を、前記安定化ジルコニア粉末および/または前記部分安定化ジルコニア粉末として平均粒径が0.05〜1μmの粉末をそれぞれ用いることを特徴とする請求項2〜5のいずれかに記載の固体電解質型燃料電池の燃料極材料の製造方法。
- 前記安定化ジルコニア粉末および/または前記部分安定化ジルコニア粉末に用いる安定化剤として、CaO、Y2O3、Sc2O3からなる群から選ばれる少なくとも一種を選択することを特徴とする請求項2〜6に記載の固体電解質型燃料電池の燃料極材料の製造方法。
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