JP2009245654A - Manufacturing method for solid oxide fuel cell, and the solid oxide fuel cell - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method for a solid oxide fuel cell capable of preventing warpages, when sintering together an electrolyte green sheet and an electrode green sheet, including a material of a fuel electrode or an air electrode and improving reliability at making of a fuel cell stack. <P>SOLUTION: At least one of electrolyte green sheets 2a, 2b containing an electrolyte material and having a through-hole 7 on at least a part of the electrolyte green sheet and having a gas-permeating zone in the thickness direction, is arranged on at least one of the electrode green sheets 1 containing one electrode material of a fuel electrode or an air electrode; the electrode green sheet is bent so as to make it laminated in two layers or more by at least one crease; and a laminate, wherein the gas-permeating zone is arranged on one surface is formed, by holding the bent electrode green sheet between the electrolyte green sheets; an electrolyte and one electrode are formed by sintering the laminate; and the other electrode 41 is formed on the electrolyte on the surface, where the gas-permeating zone is not formed. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、固体酸化物形燃料電池の製造方法、及び固体酸化物形燃料電池に関する。   The present invention relates to a method for producing a solid oxide fuel cell and a solid oxide fuel cell.

燃料電池とは外部からの燃料供給と燃焼生成物の排気とを連続的に行いながら、燃料が酸化する際に発生する化学エネルギーを電気エネルギーに直接変換できる電池である。燃料電池の種類は電解質により分類され、電解質にイオン伝導性を持つ金属酸化物を用いたものを固体酸化物形燃料電池と呼んでいる。この固体酸化物形燃料電池としては、種々のものが提案されているが、例えば、特許文献1には、電解質層の両面に、燃料極(アノード)、電解質、及び空気極(カソード)がそれぞれ積層された単セルが開示されている。   A fuel cell is a cell that can directly convert chemical energy generated when fuel is oxidized into electric energy while continuously supplying fuel from the outside and exhausting combustion products. The types of fuel cells are classified according to the electrolyte, and those using metal oxides having ion conductivity for the electrolyte are called solid oxide fuel cells. Various types of solid oxide fuel cells have been proposed. For example, Patent Document 1 discloses a fuel electrode (anode), an electrolyte, and an air electrode (cathode) on both surfaces of an electrolyte layer. A stacked unit cell is disclosed.

ところで、上記のような単セルを作製するには、いわゆるセラミックスグリーンシートと呼ばれるシートを積層し、これを焼結する方法がある。例えば、電解質材料を含有する電解質グリーンシートと、燃料極材料を含有する燃料極グリーンシートとを積層し、これを共焼結すれば、電解質および燃料極の積層体が形成される。そして、電解質において燃料極が形成されている面とは反対側の面に空気極を形成すると、固体酸化物形燃料電池が得られる。
特開2006−339034号公報
By the way, in order to produce the above single cell, there is a method of laminating sheets called so-called ceramic green sheets and sintering them. For example, when an electrolyte green sheet containing an electrolyte material and a fuel electrode green sheet containing a fuel electrode material are laminated and co-sintered, a laminate of an electrolyte and a fuel electrode is formed. And if an air electrode is formed in the surface on the opposite side to the surface in which the fuel electrode is formed in electrolyte, a solid oxide fuel cell will be obtained.
JP 2006-339034 A

ところで、電解質グリーンシートと燃料極グリーンシートとは、熱膨張率が相違するため、これらを共焼結すると反りが生じるという問題がある。これにより、板状のセパレータやインターコネクタを積層し、スタックにした際、セルの一部に荷重が掛り、セル破壊が生じ、また、ガスシールが難しくなるという問題がある。   By the way, the electrolyte green sheet and the fuel electrode green sheet have different coefficients of thermal expansion, so that there is a problem that warping occurs when they are co-sintered. As a result, when plate-like separators and interconnectors are stacked and stacked, a load is applied to a part of the cells, cell destruction occurs, and gas sealing becomes difficult.

そこで、本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、電解質グリーンシートと、燃料極または空気極材料を含む電極グリーンシートとを共焼結する際に、反りを防止することができ、ひいてはスタック化におけるセル破損が防げ、信頼性の向上及び、歩留まりの向上が可能となる固体酸化物形燃料電池の製造方法、および固体酸化物形燃料電池を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problem, and can prevent warping when co-sintering an electrolyte green sheet and an electrode green sheet containing a fuel electrode or an air electrode material. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a solid oxide fuel cell and a solid oxide fuel cell, which can prevent cell breakage in stacking and improve reliability and yield.

本発明に係る固体酸化物形燃料電池の製造方法は、上記問題を解決するためになされたものであり、燃料極または空気極のいずれか一方の電極材料を含有する少なくとも1枚の電極グリーンシート上に、電解質材料を含有し少なくとも一部の領域に厚さ方向に厚さ方向にガス透過可能な領域を有する少なくとも1枚の電解質グリーンシートを配置するステップと、前記電極グリーンシートを少なくとも一つの折り目で2層以上が積層されるように折り曲げ、当該折り曲げられた電極グリーンシートを、前記電解質グリーンシートが両面から狭持し、一方の面に前記ガス透過可能な領域が配置された積層体を形成するステップと、前記積層体を焼結し、電解質及び一方の電極を形成するステップと、前記積層体において、前記ガス透過可能な領域が形成されていない面の電解質上に、他方の電極を形成するステップと、を備えている。   The method for producing a solid oxide fuel cell according to the present invention has been made in order to solve the above problem, and includes at least one electrode green sheet containing an electrode material of either a fuel electrode or an air electrode. A step of disposing at least one electrolyte green sheet containing an electrolyte material and having a gas permeable region in the thickness direction in at least a part of the region; and at least one of the electrode green sheets A folded body in which two or more layers are folded at a crease, the folded electrode green sheet is sandwiched from both sides by the electrolyte green sheet, and the gas permeable region is arranged on one side A step of forming the sintered body, forming an electrolyte and one electrode, and the gas permeable region in the laminated body. Forming the other electrode on the electrolyte on the surface on which no is formed.

上記製造方法によれば、一方の電極と電解質グリーンシートとを折り曲げ、電極グリーンシートが、両面から電解質グリーンシートによって狭持されるように積層体を形成している。すなわち、同一の材料によって、電極グリーンシートが挟まれた状態となっているため、共焼結を行った際には、電極グリーンシートの一方の面で生じる反りが、他方の面で生じる反りによって相殺され、全体として反りの発生を防止することができる。したがって、スタック化の際の信頼性を高め、歩留まりの向上も図ることができる。なお、各グリーンシートは、1枚ずつを積層して使用することもできるが、複数枚を積層させた状態で、使用することもできる。例えば、複数枚の電極グリーンシートを積層し、その上に、複数枚の電解質グリーンシートを積層して、所定膜厚になるように調整して、上記積層体を形成することもできる。   According to the manufacturing method, one electrode and the electrolyte green sheet are bent, and the laminate is formed so that the electrode green sheet is sandwiched by the electrolyte green sheet from both sides. That is, since the electrode green sheet is sandwiched by the same material, when co-sintering is performed, the warp generated on one surface of the electrode green sheet is caused by the warp generated on the other surface. As a result, the occurrence of warpage can be prevented as a whole. Therefore, the reliability in stacking can be improved and the yield can be improved. Each green sheet can be used by stacking one by one, but can also be used in a state where a plurality of green sheets are stacked. For example, a plurality of electrode green sheets can be laminated, and a plurality of electrolyte green sheets can be laminated thereon, and adjusted so as to have a predetermined film thickness, thereby forming the laminate.

上記製造方法において、電解質グリーンシートは、1枚のシートで形成することもできるが、2枚のシートから構成することができ、この場合、一方のシートにガス透過可能な領域を形成することができる。   In the above manufacturing method, the electrolyte green sheet can be formed of one sheet, but can be formed of two sheets. In this case, a gas permeable region can be formed in one sheet. it can.

また、上記ガス透過可能な領域は、種々の態様にすることができるが、例えば、電解質グリーンシートに複数の貫通孔を形成することで、構成することができる。このとき、貫通孔を多数の小孔で構成したメッシュ状の領域とすることができる。このように、ガス透過可能な領域は、例えば、電極グリーンシートが貫通孔などを介して露出するように形成することかできる。   Moreover, although the area | region which can permeate | transmit a gas can be made into various aspects, it can be comprised, for example by forming a some through-hole in an electrolyte green sheet. At this time, the through-hole can be a mesh-like region composed of a large number of small holes. Thus, the gas permeable region can be formed, for example, such that the electrode green sheet is exposed through a through hole or the like.

また、本発明に係る固体酸化物形燃料電池は、上記問題を解決するためになされたものであり、扁平状の第1の電解質と、前記第1の電解質の一方面に配置された扁平状の燃料極と、前記第1電解質の他方面に配置された扁平状の空気極と、前記燃料極又は空気極上に配置され、厚さ方向にガス透過可能な領域が形成された扁平状の第2の電解質と、を備えている。   In addition, a solid oxide fuel cell according to the present invention is made to solve the above-described problem, and includes a flat first electrolyte and a flat shape disposed on one surface of the first electrolyte. A flat air electrode disposed on the other surface of the first electrolyte, a flat air electrode disposed on the fuel electrode or the air electrode, and formed with a gas permeable region in the thickness direction. 2 electrolytes.

この構成によれば、燃料極又は空気極の電極が、第1及び第2の電解質によって狭持されているため、製造時に、いずれか一方の電極を電解質によって狭持して作製すれば、反りの発生を防止することができる。その結果、スタック化におけるセル破損が防げ、信頼性の向上及び、歩留まりの向上を高めることができる。なお、扁平状とは、シート状、薄膜状などの厚みの小さい形状をいうが、必ずしもこれに限らず、幅方向の長さよりも厚さが小さい形状であれば、特には限定されない。なお、この電池に対しては、燃料極に炭化水素系ガスなどの燃料ガス、空気極に空気などの酸化剤ガスを供給することで、発電が行われるが、混合ガスを供給することもできる。   According to this configuration, since the electrode of the fuel electrode or the air electrode is sandwiched between the first and second electrolytes, if any one electrode is sandwiched between the electrolytes at the time of manufacture, the warp will occur. Can be prevented. As a result, cell breakage in stacking can be prevented, and reliability and yield can be improved. In addition, although flat shape means shapes with small thickness, such as a sheet form and a thin film form, it will not necessarily be restricted if it is a shape with thickness smaller than the length of the width direction. For this battery, power is generated by supplying a fuel gas such as a hydrocarbon-based gas to the fuel electrode and an oxidant gas such as air to the air electrode, but a mixed gas can also be supplied. .

第2の電解質のガス透過可能な領域は、種々の形態が可能であるが、例えば、複数の貫通孔により形成することができる。貫通孔の例としては、例えば、多数の小孔からなるメッシュ状に形成することができる。   The gas permeable region of the second electrolyte can take various forms, but can be formed by, for example, a plurality of through holes. As an example of a through-hole, it can form in the mesh form which consists of many small holes, for example.

本発明によれば、電解質材料を含有する電解質グリーンシートと、燃料極または空気極材料を含有する電極グリーンシートとを共焼結する際に、反りを防止することができ、ひいてはスタック化の際の信頼性向上が可能となる。   According to the present invention, when an electrolyte green sheet containing an electrolyte material and an electrode green sheet containing a fuel electrode or an air electrode material are co-sintered, warping can be prevented, and as a result, stacking can be performed. The reliability can be improved.

本発明に係る固体酸化物形燃料電池の製造方法の一実施形態について説明する。本実施形態に係る固体酸化物形燃料電池は、シート状の電解質の両面に、同じくシート状の燃料極と空気極とを配置することで、構成される。電池を構成する部材は、主としてグリーンシートにより形成される。最初に、各部材を構成する材料について説明する。   An embodiment of a method for producing a solid oxide fuel cell according to the present invention will be described. The solid oxide fuel cell according to the present embodiment is configured by arranging a sheet-like fuel electrode and an air electrode on both surfaces of a sheet-like electrolyte. The member constituting the battery is mainly formed of a green sheet. Initially, the material which comprises each member is demonstrated.

まず、本実施形態で使用する電解質、燃料極、及び空気極は、セラミックス粉末材料により形成することができる。このとき用いられる粉末の平均粒径は、好ましくは10nm〜100μmであり、さらに好ましくは50nm〜50μmであり、特に好ましくは100nm〜10μmである。なお、平均粒径は、例えば、JISZ8901にしたがって計測することができる。以下、各部材について詳細に説明する。   First, the electrolyte, fuel electrode, and air electrode used in this embodiment can be formed of a ceramic powder material. The average particle size of the powder used at this time is preferably 10 nm to 100 μm, more preferably 50 nm to 50 μm, and particularly preferably 100 nm to 10 μm. In addition, an average particle diameter can be measured according to JISZ8901, for example. Hereinafter, each member will be described in detail.

(電解質)
電解質の材料としては、固体酸化物形燃料電池の電解質として公知のものを使用することができ、例えば、サマリウムやガドリニウム等をドープしたセリア系酸化物(GDC)、ストロンチウムやマグネシウムをドープしたランタン・ガレード系酸化物、スカンジウムやイットリウムを含むジルコニア系酸化物(YSZ)などの酸素イオン伝導性セラミックス材料を用いることができる。
(Electrolytes)
As the electrolyte material, those known as electrolytes for solid oxide fuel cells can be used. For example, ceria oxide (GDC) doped with samarium or gadolinium, lanthanum doped with strontium or magnesium, An oxygen ion conductive ceramic material such as a galide oxide, zirconia oxide (YSZ) containing scandium or yttrium can be used.

(燃料極)
燃料極は、例えば、金属触媒と酸化物イオン導電体からなるセラミックス粉末材料との混合物を用いることができる。このとき用いられる金属触媒としては、ニッケル、鉄、コバルトや、貴金属(白金、ルテニウム、パラジウム等)等の還元性雰囲気中で安定で、水素酸化活性を有する材料を用いることができる。また、酸化物イオン導電体としては、蛍石型構造又はペロブスカイト型構造を有するものを好ましく用いることができる。蛍石型構造を有するものとしては、例えばサマリウムやガドリニウム等をドープしたセリア系酸化物、スカンジウムやイットリウムを含むジルコニア系酸化物などを挙げることができる。また、ペロブスカイト型構造を有するものとしてはストロンチウムやマグネシウムをドープしたランタン・ガレード系酸化物を挙げることができる。上記材料の中では、酸化物イオン導電体とニッケルとの混合物で、燃料極を形成することが好ましい。なお、酸化物イオン導電体からなるセラミックス材料とニッケルとの混合形態は、物理的な混合形態であってもよいし、ニッケルへの粉末修飾またはセラミックス材料へのニッケル修飾などの形態であってもよい。また、上述したセラミックス材料は、1種類を単独で、或いは2種類以上を混合して使用することができる。また、燃料極2は、金属触媒を単体で用いて構成することもできる。
(Fuel electrode)
As the fuel electrode, for example, a mixture of a metal catalyst and a ceramic powder material made of an oxide ion conductor can be used. As the metal catalyst used at this time, a material that is stable in a reducing atmosphere, such as nickel, iron, cobalt, or a noble metal (platinum, ruthenium, palladium, etc.) and has hydrogen oxidation activity can be used. In addition, as the oxide ion conductor, one having a fluorite structure or a perovskite structure can be preferably used. Examples of those having a fluorite structure include ceria-based oxides doped with samarium, gadolinium, and the like, and zirconia-based oxides containing scandium and yttrium. In addition, examples of those having a perovskite structure include lanthanum galide oxides doped with strontium and magnesium. Among the above materials, it is preferable to form the fuel electrode with a mixture of an oxide ion conductor and nickel. The mixed form of the ceramic material made of the oxide ion conductor and nickel may be a physical mixed form, or may be a powder modification to nickel or a nickel modification to ceramic material. Good. Moreover, the ceramic material mentioned above can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types. The fuel electrode 2 can also be configured using a metal catalyst alone.

(空気極)
空気極を形成するセラミックス粉末材料の粒径は、燃料極と同じものを使用することができる。そして、セラミックス粉末材料としては、例えば、ペロブスカイト型構造等を有するCo,Fe,Ni,Cr又はMn等からなる金属酸化物を用いることができる。具体的には(Sm,Sr)CoO,(La,Sr)MnO,(La,Sr)CoO,(La,Sr)(Fe,Co)O,(La,Sr)(Fe,Co,Ni)Oなどの酸化物が挙げられ、好ましくは、(La,Sr)(Fe,Co)Oである。上述したセラミックス材料は、1種を単独で、或いは2種以上を混合して使用することができる。
(Air electrode)
The ceramic powder material that forms the air electrode may have the same particle size as that of the fuel electrode. As the ceramic powder material, for example, a metal oxide made of Co, Fe, Ni, Cr, Mn or the like having a perovskite structure or the like can be used. Specifically, (Sm, Sr) CoO 3 , (La, Sr) MnO 3 , (La, Sr) CoO 3 , (La, Sr) (Fe, Co) O 3 , (La, Sr) (Fe, Co , Ni) O 3 and the like, and (La, Sr) (Fe, Co) O 3 is preferable. The ceramic material mentioned above can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.

(形成方法)
そして、これら電解質、燃料極、及び空気極は、例えば、ドクターブレード法によって基材となるシート上に形成することができる。その際、これら電解質、燃料極、空気極は、ペースト状にする必要があり、上述した材料を主成分として、さらにバインダー樹脂、可塑剤、分散剤、有機溶媒などが適量加えられることにより形成される。より詳細には、上記主成分とバインダー樹脂との混合において、上記主成分が20〜90重量%で好ましくは、40〜60重量%となるように、バインダー樹脂等を加えることが好ましい。こうして形成されたペーストを基材となるシート上で所定時間、所定温度で乾燥させれば、グリーンシートが完成する。
(Formation method)
And these electrolyte, fuel electrode, and air electrode can be formed on the sheet | seat used as a base material by the doctor blade method, for example. At that time, these electrolyte, fuel electrode, and air electrode need to be made into a paste, and are formed by adding appropriate amounts of binder resin, plasticizer, dispersant, organic solvent, etc., with the above-mentioned materials as the main components. The More specifically, in mixing the main component and the binder resin, it is preferable to add a binder resin or the like so that the main component is 20 to 90% by weight, preferably 40 to 60% by weight. If the paste thus formed is dried at a predetermined temperature for a predetermined time on the base sheet, a green sheet is completed.

(電池の製造方法)
以下、本実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の製造方法について図面を参照しつつ説明する。図1は、本実施形態に係る第1の固体酸化物形燃料電池の製造方法を示す図である。ここでは、電解質材料、燃料極材料、および空気極材料をそれぞれ含有した電解質、燃料極、および空気極グリーンシートを用いて燃料電池を製造する。
(Battery manufacturing method)
Hereinafter, a method for manufacturing a solid oxide fuel cell according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a method for manufacturing the first solid oxide fuel cell according to the present embodiment. Here, a fuel cell is manufactured using an electrolyte, a fuel electrode, and an air electrode green sheet each containing an electrolyte material, a fuel electrode material, and an air electrode material.

まず、図1(a)に示すように、燃料極グリーンシート1上に、所定間隔をおいて2箇所の位置に第1および第2電解質グリーンシート2a,2bを配置する。ここでは、各グリーンシート1,2a,2bを一枚ずつ積層することもできるが、複数枚ずつ積層して所定の膜厚にすることもできる。このとき、各電解質グリーンシート2a,2bの一方の端部が、燃料極グリーンシート1の左右の両端部とそれぞれ一致するように配置する。第2電解質グリーンシート2bには、複数の貫通孔7が形成されている。次に、図1(b)に示すように、燃料極グリーンシート1を2つ折りにして、プレスすることにより積層体3を形成する。このとき、折り目は、両電解質グリーンシート2a,2bの隙間に形成する。この積層体3は、燃料極グリーンシート1が2つ折りにされ、これを両面から挟むように、各電解質グリーンシート2a,2bが配置されている。続いて、この積層体3を公知の条件、例えば約1450℃で約1時間焼結を行う。こうして、第1および第2電解質21a,21bおよび燃料極11が形成される。これに続いて、図1(c)に示すように、積層体3の上面に配置された第1電解質21a上に、空気極グリーンシートを配置し、公知の条件、例えば約1000℃で約1時間焼結し、空気極4を形成する。以上の工程により、燃料電池が完成する。   First, as shown in FIG. 1 (a), first and second electrolyte green sheets 2a and 2b are arranged at two positions on a fuel electrode green sheet 1 at a predetermined interval. Here, the green sheets 1, 2a, 2b can be stacked one by one, but a plurality of sheets can be stacked to have a predetermined film thickness. At this time, it arrange | positions so that one edge part of each electrolyte green sheet 2a, 2b may each correspond with the both right-and-left both ends of the fuel electrode green sheet | seat 1. FIG. A plurality of through holes 7 are formed in the second electrolyte green sheet 2b. Next, as shown in FIG. 1B, the fuel electrode green sheet 1 is folded in half and pressed to form the laminate 3. At this time, the crease is formed in the gap between the two electrolyte green sheets 2a and 2b. In this laminate 3, the fuel electrode green sheet 1 is folded in half, and the electrolyte green sheets 2a and 2b are arranged so as to sandwich the fuel electrode green sheet 1 from both sides. Subsequently, the laminate 3 is sintered at a known condition, for example, at about 1450 ° C. for about 1 hour. Thus, the first and second electrolytes 21a and 21b and the fuel electrode 11 are formed. Subsequently, as shown in FIG. 1 (c), an air electrode green sheet is disposed on the first electrolyte 21a disposed on the upper surface of the multilayer body 3, and a known condition, for example, about 1 at about 1000 ° C. The air electrode 4 is formed by time sintering. The fuel cell is completed through the above steps.

なお、第2電解質21b上には、例えば、図1(d)に示すように、燃料極11からの集電を行う集電体を形成することができる。この集電体8は、第2電解質21bのガス透過性を妨げないように、多孔質であるかガス透過流域を有するように複数の貫通孔を形成する必要がある。集電体8は、例えば、Fe,Ti,Cr,Cu,Ni,Ag,Au,Pt等の導電性金属を用いることができ、1種を単独で使用したペーストまたは、2種以上を混合したペーストを、第2電解質21bの貫通孔7に充填し、燃料極11と接触するようにする。その後、公知の条件で乾燥し、集電体として使用する。また、図1(d)に示すように、空気極4上にも同様の集電体8を形成することができる。   Note that a current collector that collects current from the fuel electrode 11 can be formed on the second electrolyte 21b, for example, as shown in FIG. The current collector 8 needs to be formed with a plurality of through holes so as to be porous or have a gas permeable flow region so as not to disturb the gas permeability of the second electrolyte 21b. The current collector 8 can be made of, for example, a conductive metal such as Fe, Ti, Cr, Cu, Ni, Ag, Au, or Pt. A paste that is used alone or a mixture of two or more is used. The paste is filled in the through hole 7 of the second electrolyte 21 b so as to come into contact with the fuel electrode 11. Thereafter, it is dried under known conditions and used as a current collector. Further, as shown in FIG. 1 (d), a similar current collector 8 can be formed on the air electrode 4.

以上のように、本実施形態によれば、燃料極グリーンシート1を折り曲げ、この燃料極グリーンシート1が、両面から第1および第2電解質グリーンシート2a,2bによって狭持されるように積層体3を形成している。すなわち、同一の材料によって燃料極グリーンシート1が挟まれた状態となっているため、共焼結を行った際には、燃料極グリーンシート1と第1電解質グリーンシート2aで生じる反りが、第2電解質グリーンシート2bとの間で生じる反りによって相殺され、全体として反りの発生を防止することができる。したがって、スタック化の際の信頼性を高めることができる。また、押さえ板などを必要とせず、燃料極と電解質を同時に焼結できるため、生産性を向上することができる。   As described above, according to the present embodiment, the fuel electrode green sheet 1 is bent, and the fuel electrode green sheet 1 is sandwiched by the first and second electrolyte green sheets 2a and 2b from both sides. 3 is formed. That is, since the fuel electrode green sheet 1 is sandwiched between the same materials, the warpage that occurs in the fuel electrode green sheet 1 and the first electrolyte green sheet 2a occurs when co-sintering is performed. It is offset by the warp generated between the two electrolyte green sheets 2b, and the generation of the warp can be prevented as a whole. Therefore, the reliability at the time of stacking can be improved. Further, since the fuel electrode and the electrolyte can be sintered at the same time without requiring a holding plate or the like, the productivity can be improved.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態における積層体の形成方法は、例示であり、その他の方法も可能である。すなわち、グリーンシートを折り畳むことによって、燃料極グリーンシートが両面から電解質グリーンシートによって挟まれるような積層体が形成されればよい。このとき、上記のように、2枚の電解質グリーンシート2a,2bを使用するのではなく、1枚の電解質グリーンシートを使用してもよい。この場合、電解質グリーンシートには、貫通孔などのガス透過可能な領域を少なくとも一部に形成しておき、この領域が燃料極グリーンシートを挟むいずれかの面に配置されればよい。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these, A various change is possible unless it deviates from the meaning of this invention. For example, the formation method of the laminated body in the said embodiment is an illustration, and the other method is also possible. That is, it is only necessary to form a laminated body in which the fuel electrode green sheet is sandwiched between the electrolyte green sheets from both sides by folding the green sheet. At this time, as described above, instead of using the two electrolyte green sheets 2a and 2b, a single electrolyte green sheet may be used. In this case, the electrolyte green sheet may be formed with at least part of a gas permeable region such as a through hole, and the region may be disposed on any surface sandwiching the fuel electrode green sheet.

また、第2電解質21bに形成される貫通7は、例えばメッシュ状に形成することができ、この場合のメッシュの大きさは、例えば、#100〜#150程度にすることができる。このほか、電解質に形成されるガス透過可能な領域は、電解質を多孔質によって形成することで設けられてもよい。   Moreover, the penetration 7 formed in the 2nd electrolyte 21b can be formed, for example in mesh shape, and the magnitude | size of the mesh in this case can be made into # 100- # 150 grade, for example. In addition, the gas permeable region formed in the electrolyte may be provided by forming the electrolyte with a porous structure.

また、上記実施形態では、燃料極グリーンシート1と電解質グリーンシート2とで積層体3を形成しているが、空気極グリーンシートと電解質グリーンシートにより、積層体を形成してもよい。この場合の方法は、上述した燃料極グリーンシートを用いた場合と同様である。
また、積層体を焼結した後の、もう一つの電極の形成方法は、上記のようにグリーンシートを用いてもよいが、以下の方法によっても製造することができる。
Moreover, in the said embodiment, although the laminated body 3 is formed with the fuel electrode green sheet 1 and the electrolyte green sheet 2, you may form a laminated body with an air electrode green sheet and an electrolyte green sheet. The method in this case is the same as that using the above-described fuel electrode green sheet.
In addition, as another method for forming the electrode after sintering the laminate, a green sheet may be used as described above, but it can also be manufactured by the following method.

例えば、上述したドクターブレード法のほか、ウエットコ−ティング法としては、例えば、スクリーン印刷法、電気泳動法、ドクターブレード法、ディスペンサーコート法、スプレーコート法、ディップコート法などが適用でき、コーティング後に焼結を行うる。また、他には、ドライコーティング法によって形成することができる。ドライコーティング法としては、例えば蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、化学気相成長(CVD)法、電気化学気相成長法、イオンビーム法、レーザーアブレーション法、大気圧プラズマ成膜法、減圧プラズマ成膜法等で形成することもでき、必要があればコーティング後に焼結を行い、もう一つの電極を形成する。   For example, in addition to the doctor blade method described above, as a wet coating method, for example, a screen printing method, an electrophoresis method, a doctor blade method, a dispenser coating method, a spray coating method, a dip coating method, or the like can be applied. Do the tie. In addition, it can be formed by a dry coating method. Examples of dry coating methods include vapor deposition, sputtering, ion plating, chemical vapor deposition (CVD), electrochemical vapor deposition, ion beam, laser ablation, atmospheric pressure plasma deposition, and reduced pressure. It can also be formed by a plasma film forming method or the like. If necessary, sintering is performed after coating to form another electrode.

本発明に係る固体酸化物形燃料電池の製造方法の第1実施形態を示す図である。It is a figure which shows 1st Embodiment of the manufacturing method of the solid oxide fuel cell which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 燃料極グリーンシート
11 燃料極
2a,2b 電解質グリーンシート
21a,21b 電解質
3 積層体
4 空気極グリーンシート
41 空気極
7 貫通孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel electrode green sheet 11 Fuel electrode 2a, 2b Electrolyte green sheet 21a, 21b Electrolyte 3 Laminated body 4 Air electrode green sheet 41 Air electrode 7 Through-hole

Claims (5)

燃料極または空気極のいずれか一方の電極材料を含有する少なくとも1枚の電極グリーンシート上に、電解質材料を含有し少なくとも一部に厚さ方向にガス透過可能な領域を有する少なくとも1枚の電解質グリーンシートを配置するステップと、
前記電極グリーンシートを少なくとも一つの折り目で2層以上が積層されるように折り曲げ、当該折り曲げられた電極グリーンシートを、前記電解質グリーンシートが両面から狭持し、一方の面に前記ガス透過可能な領域が配置された積層体を形成するステップと、
前記積層体を焼結し、電解質及び一方の電極を形成するステップと、
前記積層体において、前記ガス透過可能な領域が形成されていない面の電解質上に、他方の電極を形成するステップと、
を備えている、固体酸化物形燃料電池の製造方法。
At least one electrolyte containing an electrolyte material and having at least part of a gas-permeable region in the thickness direction on at least one electrode green sheet containing either the electrode material of the fuel electrode or the air electrode Placing a green sheet;
The electrode green sheet is folded so that two or more layers are laminated by at least one crease, and the folded electrode green sheet is sandwiched from both sides by the electrolyte green sheet, and the gas is permeable to one side. Forming a laminate in which regions are arranged;
Sintering the laminate to form an electrolyte and one electrode;
Forming the other electrode on the electrolyte on the surface where the gas permeable region is not formed in the laminate;
A method for producing a solid oxide fuel cell.
前記電解質グリーンシートは、2枚のシートから構成され、一方のシートには前記ガス透過可能な領域が形成されている、請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池の製造方法。   2. The method for producing a solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein the electrolyte green sheet includes two sheets, and the gas permeable region is formed on one sheet. 前記ガス透過可能な領域は、前記電解質グリーンシートに形成された複数の貫通孔を有している、請求項1または2に記載の固体酸化物形燃料電池の製造方法。   The method for producing a solid oxide fuel cell according to claim 1 or 2, wherein the gas permeable region has a plurality of through holes formed in the electrolyte green sheet. 扁平状の第1の電解質と、
前記第1の電解質の一方面に配置された扁平状の燃料極と、
前記第1の電解質の他方面に配置された扁平状の空気極と、
前記燃料極又は空気極上に配置され、厚さ方向にガス透過可能な領域が形成された扁平状の第2の電解質と、
を備えている、固体酸化物形燃料電池。
A flat first electrolyte;
A flat fuel electrode disposed on one surface of the first electrolyte;
A flat air electrode disposed on the other surface of the first electrolyte;
A flat second electrolyte disposed on the fuel electrode or air electrode and formed with a gas permeable region in the thickness direction;
A solid oxide fuel cell.
前記第2の電解質のガス透過可能な領域は、複数の貫通孔を有している、請求項4に記載の固体酸化物形燃料電池。

The solid oxide fuel cell according to claim 4, wherein the gas permeable region of the second electrolyte has a plurality of through holes.

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