JP2010287441A - 固体酸化物形燃料電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電池性能が高い固体酸化物形燃料電池を製造することができる固体酸化物形燃料電池の製造方法を提供する。
【解決手段】電解質グリーンシート１０及び燃料極グリーンシート１１を準備する準備ステップＳ１と、電解質グリーンシート１０の一方面に燃料極グリーンシート１１を積層することによりグリーンシート積層体１５を形成する積層ステップＳ２と、グリーンシート積層体１５を型押しすることにより電解質グリーンシート１０及び燃料極グリーンシート１１に凹凸を形成する型押しステップＳ３と、型押しされたグリーンシート積層体１５を焼結することにより、電解質２及び燃料極３を形成する焼結ステップＳ４と、電解質２の他方面に空気極４を形成する電極形成ステップＳ５とを備える固体酸化物形燃料電池の製造方法である。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃料ガス及び酸化剤ガスとの反応により発電する固体酸化物形燃料電池を製造する方法に関する。

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。このような固体酸化物形燃料電池として、例えば、図６に示すものが知られている（特許文献１参照）。

図６に示すように、この固体酸化物形燃料電池１００は、電解質１０１と、電解質１０１の下面（一方面）に積層配置された燃料極１０２と、電解質１０１の上面（他方面）に積層配置された空気極１０３とを備えている。電解質１０１、燃料極１０２及び空気極１０３は、それぞれ表面に凹凸が形成されている。

また、この固体酸化物形燃料電池１００を製造するときは、まず、電解質グリーンシートを準備し、この電解質グリーンシートを型押しすることにより電解質グリーンシートに凹凸を形成する。次に、凹凸を有する電解質グリーンシートを焼結することにより、図６に示す電解質１０１を形成する。続いて、電解質１０１の下面に燃料極ペーストを塗布し、上面に空気極ペーストを塗布し、その後、焼結を行うことにより、図６に示す燃料極１０２及び空気極１０３を形成する。こうして、固体酸化物形燃料電池１００が製造される。

特開２００６−３２４１９０号公報

上記の製造方法では、電解質に凹凸を形成した後に、この電解質に対して燃料極ペースト及び空気極ペーストを塗布している。しかしながら、上記方法では、電解質の凹凸形状によっては、燃料極ペーストおよび空気極ペーストを凹凸内部まで充分に充填できないといった問題があった。さらに、焼結段階で、凹凸内部から上記燃料極と空気極が剥れてしまうといった問題があった。そして、これにより、電解質１０１、燃料極１０２及び空気極１０３が良好に接触せず、固体酸化物形燃料電池１００の電池性能が低下することがあった。
さらに、上記方法では後工程で燃料極と空気極を塗布するため、電解質を基板として用いる必要がある。そのため、電解質の薄膜化に限界があるため、更なる電池性能の向上が困難であった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、電池性能が高い固体酸化物形燃料電池を製造することができる固体酸化物形燃料電池の製造方法の提供を目的とする。

本発明に係る固体酸化物形燃料電池の製造方法は、上記課題を解決するためになされたものであって、電解質グリーンシート及び第１の電極グリーンシートを準備する準備ステップと、前記電解質グリーンシートの一方面に前記第１の電極グリーンシートを積層することによりグリーンシート積層体を形成する積層ステップと、前記グリーンシート積層体を型押しすることにより前記電解質グリーンシート及び前記第１の電極グリーンシートに凹凸を形成する型押しステップと、前記型押しされたグリーンシート積層体を焼結することにより、電解質及び第１の電極を形成する焼結ステップと、前記電解質の他方面に第２の電極を形成する電極形成ステップとを備える。

このような製造方法によれば、予め積層状態になっているグリーンシート積層体を型押しするため、その押圧力は、電解質グリーンシート及び第１の電極グリーンシートに対して均一に作用する。そのため、各グリーンシートの積層状態を乱すことなく、凹凸を形成することができる。これにより、グリーンシートを焼結した後の電解質及び電極を均質にできると共に、電解質と電極との接触状態を良好とした固体酸化物形燃料電池を製造することができる。また、第１の電極グリーンシートの厚さを制御することで、焼結後の第１の電極を基板とすることができるため、電解質を薄膜化することができ、電解質の抵抗を低減させることができる。さらに、型押しにより凹凸を形成するときに、電解質グリーンシートの曲がり部分の厚みを薄くできるので、焼結後の電解質の抵抗を低減させることができる。したがって、電池性能の高い固体酸化物形燃料電池を製造することができる。

また、本発明に係る固体酸化物形燃料電池の製造方法は、上記課題を解決するためになされたものであって、電解質グリーンシート、第１の電極グリーンシート及び第２の電極グリーンシートを準備する準備ステップと、前記電解質グリーンシートの一方面に前記第１の電極グリーンシートを積層し、他方面に第２の電極グリーンシートを積層することによりグリーンシート積層体を形成する積層ステップと、前記グリーンシート積層体を型押しすることにより前記電解質グリーンシート、前記第１の電極グリーンシート及び前記第２の電極グリーンシートに凹凸を形成する型押しステップと、前記型押しされたグリーンシート積層体を焼結することにより、電解質、第１の電極及び第２の電極を形成する焼結ステップとを備える。

この製造方法においても、上述と同様に、各グリーンシートの積層状態を乱すことがないので、電解質と両電極との接触状態を良好にすることができる。また、焼結後の電解質を薄くして抵抗を低減させることができる。したがって、電池性能を高めることができ、固体酸化物形燃料電池を製造することができる。

本発明の固体酸化物形燃料電池の製造方法によれば、電池性能が高い固体酸化物形燃料電池を製造することができる。

本発明の第１の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の製造方法を説明する図である。 本発明の第１の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の製造方法のフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の製造方法を説明する図である。 本発明の第２の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の製造方法のフローチャートである。 従来の固体酸化物形燃料電池の断面図である。 起電力の測定結果である。 最高出力密度の測定結果である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
まず、本発明の固体酸化物形燃料電池の製造方法により製造される固体酸化物形燃料電池について説明する。図１は、第１の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の断面図である。図１に示すように、この固体酸化物形燃料電池（以下、単に「燃料電池」という）１は、多孔質の電解質２、燃料極３及び空気極４を備えている。燃料極３は、電解質２の下面（一方面）に積層配置されており、空気極４は、電解質２の上面（他方面）に積層配置されている。電解質２は、断面視において、周囲より窪んだ凹部２１と、周囲より突出した凸部２２とを備えている。また、燃料極３も電解質２と同様に、凹部３１及び凸部３２を備えている。

次に、固体酸化物形燃料電池を構成する材料について説明する。電解質２、燃料極３及び空気極４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。

電解質２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。

燃料極３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３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３は、金属触媒を単体で用いて構成することもできる。

空気極４を形成する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_３，（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ_３，（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ_３，（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｏ）Ｏ_３，（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ）Ｏ_３などの酸化物が挙げられ、好ましくは、（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｏ）Ｏ_３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。

次に、固体酸化物形燃料電池の製造方法について添付図面を参照して説明する。図２は、本発明の第１の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の製造方法を説明する図である。また、図３は、第１の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の製造方法のフローチャートである。

燃料電池１を製造するときは、まず、図２（ａ）に示すように、電解質グリーンシート１０及び燃料極グリーンシート（第１の電極グリーンシート）１１を準備する（準備ステップＳ１）。燃料極グリーンシート１１は、例えば、ドクターブレード法により以下のように作製することができる。すなわち、上記燃料極粉末に、造孔剤を添加し、バインダー、分散剤および可塑剤を加え、エタノール、２−プロパノールといったアルコール系溶媒からなる分散媒体に分散されているスラリーを作製する。造孔剤の添加量は、５〜２０ｗ％が好ましい。添加されている造孔剤は、焼結の際に燃焼して気化するため、造孔剤が存在していた箇所には空孔が形成される。なお、造孔剤としては、カーボン系粉末や樹脂系粉末が挙げられるが、焼結の際に気化して空孔が形成可能な材料であれば、他の材料を用いるようにしてもよい。

また、上記スラリー組成物あるいは混練組成物を作製する際に用いられるバインダーの種類にも制限はなく、公知の有機質のバインダーを使用することができる。有機質バインダーとしては、エチレン系共重合体、スチレン系共重合体、アクリレート系及びメタクリレート系共重合体、酢酸ビニル系共重合体、マレイン酸系共重合体、ビニルアセタール系樹脂、ビニルホルマール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ビニルアルコール系樹脂、エチルセルロース等のセルロース類、ワックス類等が例示される。

次に、作製したスラリーを公知のドクターブレード法により成形してポリエチレンテレフタレートなどのフィルム上にスラリーの層を形成し、このスラリーの層より分散媒体を除去することで乾燥させ、燃料極グリーンシートが形成された状態とする。分散媒体としては、アルコール系溶媒に限らず、トルエン，キシレン，及びケトン系などの他の有機溶媒を用いてもよい。また、有機溶媒に限らず、上記混合粉末が、水に分散されたスラリーを用いるようにしてもよい。例えば、所定の分散剤を用いることで、上記混合粉末が水に分散された状態とすることができる。

電解質グリーンシートは以下の方法で作製する。上記電解質粉末に、バインダー及び分散剤および可塑剤を加え、有機溶媒からなる分散媒体に分散されているスラリーを作製する。作製したスラリーは燃料極と同様にドクターブレード法にてポリエチレンテレフタレートなどのフィルム上にスラリー層を形成する。このスラリーの層より分散媒体を除去することで乾燥させ、電解質グリーンシートが形成された状態とする。

次に、図２（ｂ）に示すように、電解質グリーンシート１０の下面（一方面）に燃料極グリーンシート１１を積層配置することにより、グリーンシート積層体１５を形成する（積層ステップＳ２）。積層ステップＳ２では、グリーンシート積層体１５を熱プレスすることにより、電解質グリーンシート１０及び燃料極グリーンシート１１を融着させることが好ましい。

続いて、図２（ｃ）、（ｄ）に示すように、グリーンシート積層体１５を押し型５で型押しすることにより、電解質グリーンシート１０及び燃料極グリーンシート１１に凹凸を形成する（型押しステップＳ３）。押し型５としては、物体を押圧することにより凹凸模様を形成可能な公知の金型、木型などを用いることができる。また、凹凸模様としては、断面視において凹部と凸部が形成されていれば特に限定されず、例えば、平面視において縞模様、市松模様など種々の模様にすることができる。また、グリーンシート積層体１５と押し型５との間に、図示しない保護シートを挿むことが好ましい。これにより、押し型５によるグリーンシート１０、１１の破れを抑えることができる。保護シートとしては、ＰＥＴ、ＰＴＦＥなどの高分子フィルムを使用することができる。
また、凹凸の寸法としては、幅、深さ、ピッチが１００nm〜１０００nmであることが好ましい。

次に、グリーンシート積層体１５を焼結することにより、電解質２及び燃料極３（第１の電極）を形成する（焼結ステップＳ４）。電解質２及び燃料極３には、それぞれ、凹部２１、３１及び凸部２２、３２が形成される。このときの焼結温度は、１１００℃〜１５００℃が好ましい。

続いて、図２（ｅ）に示すように、電解質２の上面に空気極４（第２の電極）を形成する（電極形成ステップＳ５）。具体的には、空気極ペーストを作製し、電解質２の上面に塗布する。空気極ペーストは、上述の空気極用の粉末材料を主成分として、これにバインダー樹脂、有機溶媒などを適量加えて混練することにより作製できる。また、空気極ペーストの塗布は、例えば、公知のスクリーン印刷法、スプレーコート法、インクジェット法、スピンコ−ト法、ディップコート法等によって行うことができる。その後、空気極ペーストを焼結することにより、空気極４が形成される。こうして、燃料電池１が完成する。空気極４は、空気極ペーストに限らず、空気極グリーンシートを用いて形成することも可能である。また、本実施形態では、電解質グリーンシート１０に燃料極グリーンシート１１を積層してグリーンシート積層体１５を作製したが、これに限られず、電解質グリーンシート１０に空気極グリーンシートを積層してグリーンシート積層体１５を作製し、その後に燃料極３を形成することもできる。

以上のような構成を備える固体酸化物形燃料電池では、次のように発電が行われる。まず、水素、又はメタン、エタンなどの炭化水素からなる燃料ガスを多孔質の燃料極３に供給する。一方、空気極４には、空気などの酸化剤ガスを供給する。こうして、燃料ガス及び酸化剤ガスは、それぞれ個別に、燃料極３及び空気極４全体に行き渡る。このとき供給される燃料ガスと空気等の酸化剤ガスとは、例えば、４００〜１０００℃の高温で供給する。こうして、燃料極３及び空気極４がそれぞれ燃料ガス及び酸化剤ガスと接触するため、燃料極３と空気極４との間で、電解質２を介した酸素イオン伝導が起こり、発電が行われる。なお、燃料ガスと酸化剤ガスとの混合ガス中で発電する単室型固体酸化物形燃料電池としても使用することができる。このようにしても、各電極３，４が選択的に燃料ガス、或いは酸化剤ガスと反応するので、発電を行うことができる。

上記の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池１によれば、グリーンシート積層体１５を型押しすることにより、各グリーンシート１０、１１に対して押圧力が均一に作用するので、各グリーンシート１０、１１の積層状態を乱すことなく、凹凸を形成することができる。これにより、グリーンシートを焼結した後の電解質２及び燃料極３を均質にできると共に、電解質２と燃料極３との接触状態を良好にすることができる。また、型押しにより凹凸を形成するときに、電解質グリーンシート１０の曲がり部分の厚みを薄くできるので、焼結後の電解質２の抵抗を低減させることができる。したがって、電池性能の高い固体酸化物形燃料電池１を製造することができる。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について添付図面を参照して説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の製造方法を説明する図である。また、図５は、第２の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の製造方法のフローチャートである。

燃料電池１を製造するときは、まず、図４（ａ）に示すように、電解質グリーンシート１０、燃料極グリーンシート１１（第１の電極グリーンシート）、及び、空気極グリーンシート１２（第２の電極グリーンシート）、を準備する（準備ステップＳ１）。電解質グリーンシート１０及び燃料極グリーンシート１１は、上記第１の実施形態と同様の方法で作製することができる。また、空気極グリーンシート１２は、燃料極グリーンシート１１と同様の方法で作製することができる。

次に、図４（ｂ）に示すように、電解質グリーンシート１０の下面（一方面）に燃料極グリーンシート１１を積層配置し、上面（他方面）に空気極グリーンシート１２を積層配置することにより、グリーンシート積層体２５を形成する（積層ステップＳ２）。積層ステップＳ２では、グリーンシート積層体２５を熱プレスすることにより、電解質グリーンシート１０、燃料極グリーンシート１１及び空気極グリーンシート１２を融着させることが好ましい。

続いて、図４（ｃ）、（ｄ）に示すように、グリーンシート積層体２５を押し型５で型押しすることにより、電解質グリーンシート１０、燃料極グリーンシート１１及び空気極グリーンシート１２に凹凸を形成する（型押しステップＳ３）。押し型５は、第１の実施形態における構成と同様である。

次に、グリーンシート積層体２５を焼結することにより、電解質２、燃料極３（第１の電極）及び空気極４（第２の電極）を形成する（焼結ステップＳ４）。電解質２、燃料極３及び空気極４には、それぞれ、図４（ｅ）に示すように、凹部２１、３１、４１及び凸部２２、３２、４２が形成される。このときの焼結温度は、１１００℃〜１５００℃が好ましい。こうして、燃料電池９が完成する。

第２の実施形態に係る燃料電池の製造方法においても、第１の実施形態と同様に、電池性能の高い固体酸化物形燃料電池９を製造することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の具体的な態様は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、第１の電極グリーンシートを燃料極グリーンシート１１とし、第２の電極グリーンシートを空気極グリーンシート１２としていたが、この構成と逆であってもよい。また、第１の電極を燃料極３とし、第２の電極を空気極４としていたが、この構成と逆であってもよい。

（実施例１）
以下、実施例及び比較例を用いて本発明を更に詳細に説明する。ただし、本発明が本実施形態に限定されるものではない。

実施例として、上記の実施形態１に係る製造方法により固体酸化物形燃料電池を製造した。以下に実施例について詳細に説明する。

（燃料極グリーンシート）
実施例では、まず、燃料極グリーンシート１１を以下の方法で作製した。すなわち、イットリア安定化ジルコニア粉末（ＹＳＺ）（粒径範囲：０．１〜３μｍ、平均粒径１μｍ）とＮｉＯ（粒径範囲：０．１〜３μｍ、平均粒径１μｍ）に、カーボン粉末からなる造孔材を添加し、ポリビニル系のバインダーおよび可塑剤としてジブチルフタレートを加え、２−プロパノールなどの有機溶媒からなる分散媒体に分散されているスラリーを作製した。造孔材の添加量は、総量の１０ｗ％とした。

次に、作製したスラリーを例えばよく知られたドクターブレード法により成形して、ポリエチレンテレフタレートなどのフィルム上にスラリーの層を形成し、このスラリーの層から分散媒体を除去することで乾燥し、４０μｍの燃料極グリーンシート１１を形成した。

（電解質グリーンシート）
続いて、電解質グリーンシート１０を以下の方法で作製した。すなわち、８モル％イットリア安定化ジルコニア粉末（ＹＳＺ）（粒径範囲：０．１〜３μｍ、平均粒径１μｍ）に、ポリビニル系のバインダー及び可塑剤としてジブチルフタレートを加え、２−プロパノールなどの有機溶媒からなる分散媒体に分散されているスラリーを作製した。作製したスラリーは燃料極と同様にドクターブレード法にてポリエチレンテレフタレートなどのフィルム上にスラリー層を形成し、このスラリーの層から分散媒体を除去することで乾燥し、２０μｍのＹＳＺ電解質グリーンシート１０を形成した。

（空気極ペースト）
次に、空気極ペーストを以下の方法で作製した。すなわち、エチルカルピトールに、ＬＳＣＦ（Ｌａ：Ｓｒ：Ｃｏ：Ｆｅ：Ｏ＝０．６：０．４：０．２：０．８：３）（粒径範囲：０．１〜３μｍ、平均粒径１μｍ）を加え、さらにバインダーとしてエチルセルロースを加えた後、これらをボールミルで混合して空気極を形成するための空気極ペーストを調製した。

（グリーンシート積層体）
続いて、基板の厚さになるように積層した燃料極グリーンシート１１（ＮｉＯ・ＹＳＺグリーンシート）の上に電解質グリーンシート１０（ＹＳＺグリーンシート）を積層したグリーンシート積層体１５を準備し、熱プレス機により前記積層体を接着させた。続いて、前記グリーンシート積層体１５に、厚さ40μｍのＰＥＴフィルムをのせ、さらにその上面から幅２００μｍ、深さ１００μｍ、ピッチ４００μｍのライン状の溝が形成されているＳＵＳ基板（押し型５）を乗せ、プレス機によりグリーンシート積層体１５に凹凸を形成した。

（グリーンシート積層体の焼結）
続いて、作製したグリーンシート積層体１５を約１３５０℃で焼結することにより、電解質２及び燃料極３を形成した。

その後、焼結された各サンプルの電解質２に空気極ペーストを、スクリーン印刷法により印刷した。そして、これらを、オーブンにて１３０℃で１５分間乾燥させ、１２００℃で１時間の焼成を行い、電解質２上に厚さ約２０μｍの空気極４を形成した。こうして、固体酸化物形燃料電池１を作製した。
（実施例２）
実施例２では、燃料極グリーンシート１１及び電解質グリーンシート１０を上記方法により作製した後、熱プレスによりグリーンシート積層体１５を作製した。続いて、前記グリーンシート積層体１５に、厚さ40μｍのＰＥＴフィルムをのせ、さらにその上面から幅３００μｍ、深さ１００μｍ、ピッチ６００μｍのライン状の溝が形成されているＳＵＳ基板（押し型５）を乗せ、プレス機によりグリーンシート積層体１５に凹凸を形成した。その後、電解質グリーンシート１０に空気極ペーストを塗布して、これを焼結した。こうして、凹凸が形状の異なる固体酸化物形燃料電池１を作製した。
（実施例３）
実施例３では、燃料極グリーンシート１１及び電解質グリーンシート１０を上記方法により作製した後、熱プレスによりグリーンシート積層体１５を作製した。続いて、前記グリーンシート積層体１５に、厚さ40μｍのＰＥＴフィルムをのせ、さらにその上面から幅５００μｍ、深さ１００μｍ、ピッチ５００μｍのライン状の溝が形成されているＳＵＳ基板（押し型５）を乗せ、プレス機によりグリーンシート積層体１５に凹凸を形成した。その後、電解質グリーンシート１０に空気極ペーストを塗布して、これを焼結した。こうして、凹凸が形状の異なる固体酸化物形燃料電池１を作製した。
（比較例）
比較例では、燃料極グリーンシート及び電解質グリーンシートを上記方法により作製した後、熱プレスによりグリーンシート積層体を作製した。続いて、グリーンシート積層体を焼結することにより燃料極及び電解質を作製した。その後、電解質に空気極ペーストを塗布して、これを焼結した。こうして、凹凸が形成されていない固体酸化物形燃料電池を作製した。

実施例におけるグリーンシート積層体１５を焼結した後の表面形状を接触式膜厚計（表面形状測定装置、DEKTAK−3ST）により計測し、溝形状寸法を測定した結果を表１に示す。

そして、実施例及び比較例の電池性能を以下に示す方法で評価した。すなわち、作動温度を８００℃にして、燃料極３側から水素を２００ｍｌ／ｍｉｎ（３％Ｈ２Ｏ）で供給するとともに、空気極４側から空気を５００ｍｌ／ｍｉｎで供給し、起電力と最高出力密度（ＰＰＤ）を測定した。起電力の測定結果を図７に、最高出力密度の測定結果を図８にそれぞれ示す。

上記起電力の測定結果からわかるように、凹凸形状を施しても１Ｖ以上の起電力を示しており、電解質２が緻密体として形成できていることが確認できる。

また、最高出力密度の測定結果からわかるように、比較例よりもすべての実施例において性能が向上しており、電解質２に凹凸形状を形成することにより電極との接触面積の増大や界面構造変化がおこり、性能が向上したと考えられる。

１ 固体酸化物形燃料電池
２ 電解質
３ 燃料極
４ 空気極
５ 押し型
１０ 電解質グリーンシート
１１ 燃料極グリーンシート
１２ 空気極グリーンシート
１５ グリーンシート積層体

Claims (2)

1. 電解質グリーンシート及び第１の電極グリーンシートを準備する準備ステップと、
   前記電解質グリーンシートの一方面に前記第１の電極グリーンシートを積層することによりグリーンシート積層体を形成する積層ステップと、
   前記グリーンシート積層体を型押しすることにより前記電解質グリーンシート及び前記第１の電極グリーンシートに凹凸を形成する型押しステップと、
   前記型押しされたグリーンシート積層体を焼結することにより、電解質及び第１の電極を形成する焼結ステップと、
   前記電解質の他方面に第２の電極を形成する電極形成ステップと
   を備える固体酸化物形燃料電池の製造方法。
2. 電解質グリーンシート、第１の電極グリーンシート及び第２の電極グリーンシートを準備する準備ステップと、
   前記電解質グリーンシートの一方面に前記第１の電極グリーンシートを積層し、他方面に第２の電極グリーンシートを積層することによりグリーンシート積層体を形成する積層ステップと、
   前記グリーンシート積層体を型押しすることにより前記電解質グリーンシート、前記第１の電極グリーンシート及び前記第２の電極グリーンシートに凹凸を形成する型押しステップと、
   前記型押しされたグリーンシート積層体を焼結することにより、電解質、第１の電極及び第２の電極を形成する焼結ステップと
   を備える固体酸化物形燃料電池の製造方法。

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