JP2011165652A - Method of manufacturing interconnector for fuel cell, and interconnector for fuel cell - Google Patents

Method of manufacturing interconnector for fuel cell, and interconnector for fuel cell Download PDF

Info

Publication number
JP2011165652A
JP2011165652A JP2010262695A JP2010262695A JP2011165652A JP 2011165652 A JP2011165652 A JP 2011165652A JP 2010262695 A JP2010262695 A JP 2010262695A JP 2010262695 A JP2010262695 A JP 2010262695A JP 2011165652 A JP2011165652 A JP 2011165652A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
interconnector
coating film
coating
fuel cell
film
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
Application number
JP2010262695A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuya Takuwa
雄也 宅和
Shuichi Inoue
修一 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Osaka Gas Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osaka Gas Co Ltd filed Critical Osaka Gas Co Ltd
Priority to JP2010262695A priority Critical patent/JP2011165652A/en
Publication of JP2011165652A publication Critical patent/JP2011165652A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology for inexpensively manufacturing an interconnector including a further uniform protective film with high productivity by a dip coat method. <P>SOLUTION: In this method of manufacturing an interconnector for a fuel cell which forms a protective film 12 by dip-coating a slurry-like coating film formation material on a base material 11 for an interconnector, after a coating film formation process of dip-coating a coating film of a coating film formation material on the base material 11 for an interconnector, a recoating process of performing dip-coating by superposing a new coating film on the coating film is repeated before perfect drying time passage for perfectly drying the coating film, and the coating film dip-coated by being superposed a plurality of times are dried, whereby a protective film 12 is formed. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池用インターコネクタの製造方法および燃料電池用インターコネクタに関する。   The present invention relates to a method of manufacturing a fuel cell interconnector and a fuel cell interconnector.

インターコネクタの製造は、燃料電池セルの製造技術の中で最も重要かつ困難なプロセスの一つである。また、燃料電池のインターコネクタは、空気極側から燃料極側までの広範囲の酸素分圧下において安定かつ十分な電子伝導性を有し、熱膨張率が電解質の材料とほぼ等しく、かつ、他の電池構成物質と1,273Kにおいても反応しないものでなければならない。   The production of an interconnector is one of the most important and difficult processes in fuel cell manufacturing technology. In addition, the interconnector of the fuel cell has stable and sufficient electronic conductivity under a wide range of oxygen partial pressure from the air electrode side to the fuel electrode side, the thermal expansion coefficient is almost equal to the electrolyte material, and other It must be non-reactive with battery constituents at 1,273K.

そこで、インターコネクタ用基材に高温下でも酸化劣化しにくい半導体材料からなる保護膜を設ける技術が知られている。
インターコネクタの保護膜は、例えば、ウエットコ−ティング法或いは、ドライコーティング法によって形成することができる。ウエットコ−ティング法としては、スクリーン印刷法、電気泳動(EPD)法、ドクターブレード法、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が例示できる。また、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(EVD)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、溶射法等が例示できる。
Therefore, a technique is known in which a protective film made of a semiconductor material that hardly oxidizes and deteriorates even at high temperatures is provided on an interconnector base material.
The protective film of the interconnector can be formed by, for example, a wet coating method or a dry coating method. Examples of the wet coating method include a screen printing method, an electrophoresis (EPD) method, a doctor blade method, a spray coating method, an ink jet method, a spin coating method, and a dip coating method. Examples of the dry coating method include vapor deposition, sputtering, ion plating, chemical vapor deposition (CVD), electrochemical vapor deposition (EVD), ion beam, laser ablation, and atmospheric pressure plasma. Examples thereof include a film forming method, a low pressure plasma film forming method, and a thermal spraying method.

しかし、ドライコーティング法として、CVD・EVD法や溶射法等は、保護膜形成のためのプロセスが複雑であったり、保護膜の組成が安定しないという欠点があるため、これらの方法に代えて、レーザーアブレーション法により保護膜を形成することも考えられている。(特許文献1)   However, as a dry coating method, the CVD / EVD method, the thermal spraying method, and the like have a drawback that the process for forming the protective film is complicated or the composition of the protective film is not stable. It is also considered to form a protective film by a laser ablation method. (Patent Document 1)

また、レーザーアブレーション法を採用すると、CVD・EVD法や溶射法に比べて、製造コストが高くなるため、現実的には、安価に保護膜を製造できる技術として、ウエットコ−ティング法が採用される場合が多い。   In addition, when the laser ablation method is employed, the manufacturing cost is higher than that of the CVD / EVD method or the thermal spraying method. Therefore, the wet coating method is practically employed as a technique capable of producing a protective film at a low cost. There are many cases.

特開平05−174853号公報Japanese Patent Laid-Open No. 05-174853

ところが、ウェットコーティング法として代表的なディップコート法を採用すると、後にも示すように、インターコネクタ用基材に対する保護膜の厚みを一定に制御することが困難である。インターコネクタの保護膜の厚さが不均一であると、その耐久性が低下し、燃料電池の性能そのものに悪影響を及ぼす懸念がある。   However, when a typical dip coating method is adopted as the wet coating method, it is difficult to control the thickness of the protective film with respect to the substrate for an interconnector to be constant as will be shown later. If the thickness of the protective film of the interconnector is not uniform, its durability is lowered, and there is a concern that the performance of the fuel cell itself may be adversely affected.

そこで、本発明は、より均一な保護膜を備えたインターコネクタを、ディップコート法により生産性よく安価に製造する技術を提供することにある。   Accordingly, the present invention is to provide a technique for manufacturing an interconnector having a more uniform protective film with good productivity and low cost by the dip coating method.

本発明者らは、ディップコート法によりインターコネクタ用基材に形成される塗膜は、インターコネクタ用基材の面部で膜厚大となり、乾燥が遅く、側部、角部で膜厚小となり、乾燥が早いという経験則に基き、ディップコート法について鋭意研究した結果、塗膜を重ね塗りして保護膜を形成する際に、十分乾燥した塗膜上の部位に新たな塗膜を塗布すると、塗膜の膜厚が増加するのに対して、十分乾燥していない塗膜上の部位に新たな塗膜を塗布すると、塗膜の膜厚があまり増加しないという現象が発生していることを見出した。   The present inventors have found that the coating film formed on the interconnector substrate by the dip coating method has a large film thickness on the surface of the interconnector substrate, slow drying, and a small film thickness on the sides and corners. As a result of diligent research on the dip coating method based on the empirical rule that drying is fast, when forming a protective film by overcoating the coating film, when a new coating film is applied to a part on the sufficiently dried coating film The film thickness of the paint film increases, but when a new paint film is applied to a part of the paint film that is not sufficiently dry, the film thickness of the paint film does not increase so much. I found.

これは、新たな塗膜が、十分乾燥していない下の塗膜とともに流動する傾向にあることから、十分乾燥していない塗膜上で保持される新たな塗膜形成材料が、十分乾燥した塗膜上で保持される新たな塗膜形成材料よりも少なくなることに由来する。また、塗膜は、膜厚の薄い部分ほど乾燥が早く、逆に厚い部分ほど乾燥が遅い。そのため、重ね塗りの回数を重ねるほど膜厚の薄い部分と厚い部分との比率が減少し(1に近づき)、より均一な膜厚に近づくのである。   This is because the new coating film tends to flow with the underlying coating that is not sufficiently dry, so that the new coating-forming material that is retained on the coating that is not sufficiently dried is sufficiently dried. This is because it is less than the new film-forming material that is retained on the film. Further, the coating film is dried faster as the film thickness is thinner, and the drying is slower as the film is thicker. Therefore, as the number of times of overcoating is increased, the ratio of the thin part to the thick part decreases (approaching 1), and the film thickness approaches a more uniform film thickness.

本発明は上記知見に基づきなされたものであって、以下の特徴構成を備える。   This invention is made | formed based on the said knowledge, Comprising: The following characteristic structures are provided.

〔構成1〕
本発明の特徴構成は、インターコネクタ用基材に、スラリー状の塗膜形成材料をディップコートすることにより保護膜を形成する場合に、
前記インターコネクタ用基材上に前記塗膜形成材料の塗膜をディップコートする塗膜形成工程の後、前記塗膜が完全に乾燥する完全乾燥時間経過前に、前記塗膜上に新たな塗膜を重ねてディップコートする重ね塗り工程をくり返し、複数回重ねてディップコートされた塗膜を乾燥させることにより前記保護膜を形成する点にある。
[Configuration 1]
When the protective film is formed by dip-coating the slurry-like film forming material on the interconnector base material, the characteristic configuration of the present invention is:
After the coating film forming step of dip-coating the coating film forming material on the interconnector substrate, a new coating is applied on the coating film before the complete drying time elapses when the coating film is completely dried. The overcoating step of dip-coating the film repeatedly is repeated, and the protective film is formed by drying the coating film that has been dip-coated multiple times.

〔作用効果1〕
つまり、上記知見に基づけば、インターコネクタ用基材上に形成される塗膜は、まず、主にインターコネクタ用基材両面部に厚く付着し(この厚さを仮にd1とする)、側部と角部に薄く付着する(この厚さを仮にd2とする)。この比(rとする、r=d1/d2)が1に近いほど、塗膜はインターコネクタとして均一な厚さの保護膜を形成するものであることになる。
[Operation effect 1]
That is, based on the above knowledge, the coating film formed on the interconnector base material is firstly thickly attached to both sides of the interconnector base material (this thickness is assumed to be d1), and the side part. And adheres thinly to the corners (this thickness is assumed to be d2). The closer this ratio (r, r = d1 / d2) is to 1, the more the coating film forms a protective film having a uniform thickness as an interconnector.

この塗膜を完全に乾燥する完全乾燥時間経過後に、もう一度スラリー状の塗膜形成材料をディップコートすることにより塗膜を形成すると、単純に塗膜の厚さは全体で均等に増加する(d1/d2は、ほとんど変らない)。これに対して、この塗膜を完全に乾燥する完全乾燥時間経過前に、もう一度、スラリー状の塗膜形成材料をディップコートすることにより塗膜を形成すると、塗膜の厚さが薄い角部では乾燥が進んでいるため、塗膜がd2に近い厚さ分増加する(a*d2(a≒1))。これに対して塗膜の厚さが厚い面部では乾燥が進みにくいため、乾燥度の低い塗膜は、塗膜形成材料の流動に伴い、減肉されるため、塗膜上に形成される塗膜は、d1より小さい量だけ厚みを増す(b*d1(b<a))。すると、塗膜を重ね塗りするほど(k回とする)膜厚D1,D2は、
角部:D2=d2+(a*d2)*(k−1)
面部:D1=d1+(b*d1)*(k−1) ただし(d2<d1)、(b<a)
となる。
When the coating film is formed by dip coating the slurry-like film forming material once again after the complete drying time for completely drying the coating film, the thickness of the coating film simply increases evenly (d1). / D2 hardly changes). On the other hand, when the coating film is formed again by dip coating the slurry-like film forming material before the complete drying time for completely drying this coating film, Then, since the drying is progressing, the coating film increases by a thickness close to d2 (a * d2 (a≈1)). On the other hand, since it is difficult for drying to proceed on the surface portion where the thickness of the coating film is thick, the coating film with low dryness is thinned with the flow of the coating film forming material. The film increases in thickness by an amount less than d1 (b * d1 (b <a)). Then, as the coating film is repeatedly applied (k times), the film thicknesses D1 and D2 are:
Corner: D2 = d2 + (a * d2) * (k-1)
Surface portion: D1 = d1 + (b * d1) * (k−1) where (d2 <d1), (b <a)
It becomes.

したがって、それらの比率(Rとする)は、
R=D1/D2=(d1*(1+b(k−1)))/(d2*(1+a(k−1)))
となり、kを増加させるほど、
R=(d1/d2)*(b/a)
に近づく。つまり、b<aであるから、Rは単調に減少し、rよりも小さな値に近づくことになる。
Therefore, their ratio (R) is
R = D1 / D2 = (d1 * (1 + b (k-1))) / (d2 * (1 + a (k-1)))
And as k increases,
R = (d1 / d2) * (b / a)
Get closer to. That is, since b <a, R decreases monotonously and approaches a value smaller than r.

そのため、塗膜が完全に乾燥する完全乾燥時間経過前に、前記塗膜上に新たな塗膜を重ねてディップコートする重ね塗り工程をくり返すと、前記インターコネクタ用基盤に形成される塗膜の厚さが均一になり、均質な保護膜が形成されるため、燃料電池用インターコネクタとして好適なものを製造することができる。   Therefore, the coating film formed on the substrate for the interconnector by repeating the overcoating step of dip-coating a new coating film on the coating film before the complete drying time elapses. As a result, a uniform protective film is formed, so that a suitable fuel cell interconnector can be manufactured.

〔構成2〕
また、前記塗膜形成材料が、導電性セラミック材料を主成分とし、バインダ、溶媒を含有するものであることが好ましい。
[Configuration 2]
Moreover, it is preferable that the coating film-forming material contains a conductive ceramic material as a main component, and contains a binder and a solvent.

〔作用効果2〕
塗膜形成材料としては、バインダ及び溶媒を含有すれば、これをスラリー状の塗膜形成可能な物性のものとすることができる。また、前記塗膜形成材料を塗膜形成容易なものとするためには、適度な粘度と溶媒の揮発性を有することが望ましい。
[Operation effect 2]
As a coating film forming material, if a binder and a solvent are contained, it can be made into the physical property which can form a slurry-like coating film. Moreover, in order to make the coating film forming material easy to form a coating film, it is desirable to have an appropriate viscosity and solvent volatility.

前記スラリーを形成するための溶媒としては、水、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、メトキシプロパノール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチルなど種々の溶媒を、単独もしくは混合して用いることが出来る。   As a solvent for forming the slurry, various solvents such as water, ethanol, propanol, isopropanol, methoxypropanol, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ethyl acetate, and butyl acetate can be used alone or in combination.

前記バインダとしては、アクリル樹脂、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルピロリドンなどを用いることが出来る。   As the binder, acrylic resin, ethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, polyvinyl pyrrolidone, or the like can be used.

〔構成3〕
前記導電性セラミック材料が、スピネル系酸化物、ペロブスカイト系酸化物から選ばれる少なくとも1種以上を主成分とするものであることが好ましい。
[Configuration 3]
It is preferable that the conductive ceramic material contains at least one selected from a spinel oxide and a perovskite oxide as a main component.

これらの具体的な例としては、スピネル系酸化物として、NiCo24、ZnCo24、FeMn24、NiMn24、CoMn24、MnFe24、MnNi24、MnCo24、TiCo24、ZnFe24、FeCo24、CoFe24、MgCo24、Co34、ZnMn24、Co1.5Mn1.54等、ペロブスカイト系酸化物としては、LaM
nO3、LaFeO3、LaCoO3、(La,Sr)MnO3、(La,Sr)CoO3
(La,Sr)FeO3、(La,Sr)(Co,Fe)O3等が挙げられる。
Specific examples of these include spinel-based oxides such as NiCo 2 0 4 , ZnCo 2 O 4 , FeMn 2 0 4 , NiMn 2 0 4 , CoMn 2 0 4 , MnFe 2 0 4 , MnNi 2 0 4 , Perovskite series, such as MnCo 2 0 4 , TiCo 2 0 4 , ZnFe 2 0 4 , FeCo 2 0 4 , CoFe 2 0 4 , MgCo 2 0 4 , Co 3 0 4 , ZnMn 2 O 4 , Co 1.5 Mn 1.5 O 4 As an oxide, LaM
nO 3 , LaFeO 3 , LaCoO 3 , (La, Sr) MnO 3 , (La, Sr) CoO 3 ,
(La, Sr) FeO 3 , (La, Sr) (Co, Fe) O 3 and the like can be mentioned.

〔作用効果3〕
塗膜形成材料としては、導電性セラミック材料を主成分とすれば、燃料電池用インターコネクタの導電性を確保することができ、これをスラリー状の塗膜形成可能な物性のものとすることができる。
[Operation effect 3]
As a coating film forming material, if the main component is a conductive ceramic material, the conductivity of the fuel cell interconnector can be secured, and this should be of a physical property capable of forming a slurry-like coating film. it can.

前記導電性セラミック材料としては、スピネル系酸化物、ペロブスカイト系酸化物などによって形成することができ、これらのうちの1種を単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。これらの導電性セラミック材料は、塗膜形成時の取り扱いに優れ、かつ、比較的汎用的で安価であるとともに、高い耐熱耐久性、導電性等の優れた物性を有するので好ましい。
〔構成4〕
また、前記導電性セラミック材料の粒径が0.2μm〜1.0μmであることが好ましい。
The conductive ceramic material can be formed of a spinel oxide, a perovskite oxide, or the like. One of these may be used alone, or a mixture of two or more may be used. May be. These conductive ceramic materials are preferable because they are excellent in handling during coating film formation, are relatively versatile and inexpensive, and have excellent physical properties such as high heat durability and conductivity.
[Configuration 4]
The conductive ceramic material preferably has a particle size of 0.2 μm to 1.0 μm.

〔作用効果4〕
導電性セラミック材料の粒径は細かすぎると、形成した塗膜を乾燥して保護膜とする際に、ひび割れの発生が生じやすくなり、大きすぎると好適な粘度に調製することが困難になるため0.2μm〜1.0μmが好ましい。
[Operation effect 4]
If the particle size of the conductive ceramic material is too fine, cracks are likely to occur when the formed coating film is dried to form a protective film, and if it is too large, it will be difficult to prepare a suitable viscosity. 0.2 μm to 1.0 μm is preferable.

〔構成5〕
さらに、前記塗膜形成材料の粘度が25mPa・s以上80mPa・s以下であることが好ましい。
[Configuration 5]
Furthermore, the viscosity of the coating film forming material is preferably 25 mPa · s or more and 80 mPa · s or less.

〔作用効果5〕
また、前記塗膜形成材料の粘度は、低過ぎると、塗膜厚が薄くなりすぎ、重ね塗り回数を多くせねばならず、作業性が低下するとともに、重ね塗りしたとしても角部の塗膜が十分な厚さに達しない。逆に、粘度が高すぎると、塗膜が厚くなりすぎ、乾燥時にひび割れ等の不良を発生させやすくなってしまう。そのため、25mPa・s以上80mPa・s以下が好ましい。
[Operation effect 5]
In addition, if the viscosity of the coating film forming material is too low, the coating film thickness becomes too thin, the number of repeated coatings must be increased, workability decreases, and even if the coating is repeated, the coating film at the corners Does not reach a sufficient thickness. On the other hand, if the viscosity is too high, the coating film becomes too thick and defects such as cracks are likely to occur during drying. Therefore, it is preferably 25 mPa · s or more and 80 mPa · s or less.

〔構成6〕
また、前記溶媒がイソプロパノール、メトキシプロパノールから選ばれる少なくとも一種を主成分とするものであることが好ましい。
[Configuration 6]
Moreover, it is preferable that the said solvent has as a main component at least 1 type chosen from isopropanol and methoxypropanol.

〔作用効果6〕
前記塗膜形成材料を塗膜形成容易なものとするためには、適度な粘度と溶媒の揮発性を有することが望ましいが、前記バインダの量および種類、導電性セラミック材料の粒径を選択することによって粘度を調整することができ、また、前記溶媒を選択することによって、揮発性を調整することが出来る。従って、前記溶媒としては、特に、イソプロパノール、メトキシプロパノールから選ばれる少なくとも一種を主成分とするものが好ましい。
[Operation effect 6]
In order to make the coating film forming material easy to form a coating film, it is desirable to have an appropriate viscosity and volatility of the solvent. However, the amount and type of the binder and the particle size of the conductive ceramic material are selected. Thus, the viscosity can be adjusted, and the volatility can be adjusted by selecting the solvent. Therefore, as the solvent, a solvent having at least one selected from isopropanol and methoxypropanol as a main component is particularly preferable.

〔構成7〕
また、前記バインダがヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルピロリドン、エチルセルロースから選ばれる少なくとも一種を主成分とするものであることが好ましい。
[Configuration 7]
Moreover, it is preferable that the binder contains at least one selected from hydroxypropylcellulose, polyvinylpyrrolidone, and ethylcellulose as a main component.

〔作用効果7〕
前記バインダとしては、アクリル樹脂、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルピロリドンなどを用いることが出来るが、特に、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルピロリドン、エチルセルロースを用いた場合、好適な保護膜を形成することが後述の実施例より確認されている。
[Operation effect 7]
As the binder, acrylic resin, ethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, polyvinyl pyrrolidone, or the like can be used. In particular, when hydroxypropyl cellulose, polyvinyl pyrrolidone, or ethyl cellulose is used, forming a suitable protective film will be described later. It has been confirmed from the examples.

〔構成8〕
また、前記バインダがヒドロキシプロピルセルロースであり、前記溶媒がイソプロパノールであり、前記完全乾燥時間が大気開放条件で300秒〜1200秒に調製してあることが好ましい。
[Configuration 8]
Moreover, it is preferable that the binder is hydroxypropyl cellulose, the solvent is isopropanol, and the complete drying time is adjusted to 300 seconds to 1200 seconds under an open air condition.

〔作用効果8〕
前記完全乾燥時間は、前記塗膜形成材料を適度な乾燥状態で、適度な膜厚を有する塗膜を形成することが望ましく、また、ある程度の期間を見越して次の塗膜を重ね塗りする時間的余裕を持って乾燥硬化することが好ましい。つまり、塗膜を重ね塗りする乾燥時間を適切に設定容易にするには、ある程度長い必要性があり、逆に、あまり長すぎると、塗膜形成作業性が低下するため、長過ぎるのも好ましくない。したがって、例えば、前記バインダがヒドロキシプロピルセルロースであり、前記溶媒がイソプロパノールである場合には、前記完全乾燥時間が300秒〜1200秒に調製してあることが好ましい。
[Operation effect 8]
The complete drying time is preferably the time when the coating film forming material is formed in a moderately dried state and a film having an appropriate film thickness is formed, and the next coating film is repeatedly applied in anticipation of a certain period of time. It is preferable to dry and cure with sufficient margin. In other words, in order to make it easy to properly set the drying time for overcoating the coating, it needs to be long to some extent, and conversely, if it is too long, workability for forming the coating is reduced, so it is also preferable that it is too long. Absent. Therefore, for example, when the binder is hydroxypropyl cellulose and the solvent is isopropanol, the complete drying time is preferably adjusted to 300 seconds to 1200 seconds.

〔構成9〕
また、前記塗膜が完全に乾燥する完全乾燥時間経過前の状態が、前記塗膜を完全に乾燥させるのに要する完全乾燥時間時間の1/30〜1/8だけ前記塗膜を乾燥させた状態であることが好ましい。
[Configuration 9]
In addition, the coating film was dried by 1/30 to 1/8 of the complete drying time required for completely drying the coating film before the drying time until the coating film was completely dried. The state is preferable.

〔作用効果9〕
前記塗膜が完全に乾燥する完全乾燥時間経過前の状態は、塗膜の厚い部分があまり乾燥しておらず、かつ、塗膜の薄い部分の乾燥が完了しつつある時期に設定するのが好ましいため、前記塗膜を完全に乾燥させるのに要する完全乾燥時間時間の1/30〜1/8だけ前記塗膜を乾燥させた状態が好適であるといえる。具体的には、前記バインダがヒドロキシプロピルセルロースであり、前記溶媒がイソプロパノールである場合で、前記完全乾燥時間が600秒であるときには、20秒〜80秒程度で好適な状態を得ることが出来る。
[Effect 9]
The state before the complete drying time elapses when the coating film is completely dried is set at a time when the thick part of the coating film is not so dry and the drying of the thin part of the coating film is being completed. Therefore, it can be said that a state in which the coating film is dried by 1/30 to 1/8 of a complete drying time required for completely drying the coating film is preferable. Specifically, when the binder is hydroxypropyl cellulose and the solvent is isopropanol, and the complete drying time is 600 seconds, a suitable state can be obtained in about 20 seconds to 80 seconds.

〔構成10〕
前記バインダがヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルピロリドンから選ばれる少なくとも一種を主成分とするものであり、前記溶媒がメトキシプロパノールであり、前記完全乾燥時間が大気開放条件で300秒〜1400秒に調製してあることが好ましい。
[Configuration 10]
The binder is mainly composed of at least one selected from hydroxypropylcellulose, ethylcellulose, and polyvinylpyrrolidone, the solvent is methoxypropanol, and the complete drying time is adjusted to 300 seconds to 1400 seconds under an open air condition. It is preferable.

〔作用効果10〕
前記完全乾燥時間は、先述のように適切な長さに設定される事が望ましい。そこで、前記バインダがヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルピロリドンから選ばれる少なくとも一種を主成分とするものであり、前記溶媒がメトキシプロパノールである場合には、前記完全乾燥時間が300秒〜1400秒に調製してあることが好ましい。
[Operation effect 10]
The complete drying time is preferably set to an appropriate length as described above. Therefore, when the binder is mainly composed of at least one selected from hydroxypropylcellulose, ethylcellulose, and polyvinylpyrrolidone, and the solvent is methoxypropanol, the complete drying time is adjusted to 300 seconds to 1400 seconds. Preferably it is.

〔構成11〕
前記塗膜が完全に乾燥する完全乾燥時間経過前の状態が、前記塗膜を完全に乾燥させるのに要する完全乾燥時間時間の1/70〜1/8だけ前記塗膜を乾燥させた状態であることが好ましい。
[Configuration 11]
The state before the complete drying time when the coating film is completely dried is a state where the coating film is dried by 1/70 to 1/8 of the complete drying time required for completely drying the coating film. Preferably there is.

〔作用効果11〕
前記塗膜が完全に乾燥する完全乾燥時間経過前の状態は、前述のように適切な時期により設定される事が望ましい。具体的には、前記バインダがヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルピロリドンから選ばれる少なくとも一種を主成分とするものであり、前記溶媒がメトキシプロパノールである場合で、前記完全乾燥時間が1400秒であるときには、20秒〜180秒程度で好適な状態を得ることが出来る。
[Effect 11]
As described above, it is desirable that the state before the complete drying time elapses when the coating film is completely dried is set at an appropriate time. Specifically, when the binder is mainly composed of at least one selected from hydroxypropylcellulose, ethylcellulose, and polyvinylpyrrolidone, and the solvent is methoxypropanol, and the complete drying time is 1400 seconds A suitable state can be obtained in about 20 seconds to 180 seconds.

〔構成12〕
また、上記燃料電池用インターコネクタの製造方法により製造された燃料電池用インターコネクタは、前記保護膜の最厚部と最薄部との厚さ比(最厚部の厚さ/最薄部の厚さ)が、3以下であることが好ましい。
[Configuration 12]
Further, the fuel cell interconnector manufactured by the method for manufacturing a fuel cell interconnector has a thickness ratio between the thickest part and the thinnest part of the protective film (thickest part thickness / thinnest part). The (thickness) is preferably 3 or less.

〔作用効果12〕
つまり、上記燃料電池用インターコネクタの製造方法により製造された燃料電池用インターコネクタは、インターコネクタ用基材に対して膜厚を均一に形成しやすいので、生産性良く物性にムラの無い良質な燃料電池用インターコネクタとすることが出来る。その保護膜の膜厚は均質で適度な厚さを有することが望まれるわけであるが、前記保護膜の最厚部と最薄部との厚さ比(最厚部の厚さ/最薄部の厚さ)が、3以下としておくことによって、実用的に十分均質といえる高品質な燃料電池用インターコネクタを安価に提供することができるようになった。
[Operation effect 12]
In other words, since the fuel cell interconnector manufactured by the method for manufacturing the fuel cell interconnector can easily form a uniform film thickness on the interconnector base material, the productivity is high and the physical properties are uniform. It can be set as the interconnector for fuel cells. The thickness of the protective film is desired to be uniform and appropriate, but the thickness ratio of the thickest part to the thinnest part of the protective film (thickness of the thickest part / thinnest By setting the thickness of the portion to 3 or less, it has become possible to provide a high-quality interconnector for a fuel cell that can be said to be practically sufficiently homogeneous at low cost.

固体酸化物燃料電池の概略図Schematic diagram of solid oxide fuel cell 固体酸化物燃料電池のインターコネクタの使用形態を示す図The figure which shows the usage form of the interconnector of a solid oxide fuel cell 保護膜を形成したインターコネクタ試験片の断面図Cross section of interconnector test piece with protective film インターコネクタ上に形成した塗膜を乾燥するときの塗膜重量の経時変化を示すグラフGraph showing change in coating weight over time when drying the coating formed on the interconnector

以下に、本発明の固体酸化物燃料電池(SOFC)用インターコネクタの製造方法およびSOFC用インターコネクタを説明する。尚、以下に好適な実施例を記すが、これら実施例は、本発明をより具体的に例示するために記載されたものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能であり、本発明は、以下の記載に限定されるものではない。   Below, the manufacturing method of the interconnector for solid oxide fuel cells (SOFC) of this invention and the interconnector for SOFC are demonstrated. Preferred examples are described below, but these examples are described in order to more specifically illustrate the present invention, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. The present invention is not limited to the following description.

<固体酸化物型燃料電池>
本発明に係るSOFC用インターコネクタ及びその製造方法の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図1及び図2に示すSOFC用セルCは、酸化物イオン電導性の固体酸化物の緻密体からなる電解質膜30の一方面側に、酸化物イオン及び電子電導性の多孔体からなる空気極31を接合すると共に、同電解質膜30の他方面側に電子電導性の多孔体からなる燃料極32を接合してなる単セル3を備える。
更に、SOFC用セルCは、この単セル3を、空気極31又は燃料極32に対して電子の授受を行うと共に空気及び水素を供給するための溝2が形成された一対の電子電導性の合金又は酸化物からなるインターコネクタ1により、適宜外周縁部においてガスシール体を挟持した状態で挟み込んだ構造を有する。そして、空気極31側の上記溝2が、空気極31とインターコネクタ1とが密着配置されることで、空気極31に空気を供給するための空気流路2aとして機能し、一方、燃料極32側の上記溝2が、燃料極32とインターコネクタ1とが密着配置されることで、燃料極32に水素を供給するための燃料流路2bとして機能する。
<Solid oxide fuel cell>
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments of an SOFC interconnector and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to the drawings.
The SOFC cell C shown in FIGS. 1 and 2 has an air electrode made of an oxide ion and an electron conductive porous body on one side of an electrolyte membrane 30 made of a dense oxide oxide conductive solid oxide. 31 and a single cell 3 formed by joining a fuel electrode 32 made of an electron conductive porous body to the other surface side of the electrolyte membrane 30.
Further, the SOFC cell C exchanges electrons with the single cell 3 with respect to the air electrode 31 or the fuel electrode 32, and at the same time, a pair of electronically conductive elements in which grooves 2 for supplying air and hydrogen are formed. The interconnector 1 made of an alloy or oxide has a structure in which the gas seal body is appropriately sandwiched between outer peripheral edges. And the said groove | channel 2 by the side of the air electrode 31 functions as the air flow path 2a for supplying air to the air electrode 31 because the air electrode 31 and the interconnector 1 are closely_contact | adhered, on the other hand, a fuel electrode The groove 2 on the 32 side functions as a fuel flow path 2 b for supplying hydrogen to the fuel electrode 32 by arranging the fuel electrode 32 and the interconnector 1 in close contact with each other.

尚、上記SOFC用セルCを構成する各要素で利用される一般的な材料について説明を加えると、例えば、上記空気極31の材料としては、LaMO3(例えばM=Mn,Fe,Co)中のLaの一部をアルカリ土類金属AE(AE=Sr,Ca)で置換した(La,AE)MO3のペロブスカイト型酸化物を利用することができ、上記燃料極32の材料としては、Niとイットリア安定化ジルコニア(YSZ)とのサーメットを利用することができ、更に、電解質膜30の材料としては、イットリア安定化ジルコニア(YSZ)を利用することができる。   In addition, when a general material used in each element constituting the SOFC cell C is described, for example, the material of the air electrode 31 is LaMO3 (for example, M = Mn, Fe, Co). A perovskite oxide of (La, AE) MO3 in which a part of La is replaced with an alkaline earth metal AE (AE = Sr, Ca) can be used. As the material of the fuel electrode 32, Ni and yttria are used. Cermet with stabilized zirconia (YSZ) can be used, and yttria stabilized zirconia (YSZ) can be used as the material of the electrolyte membrane 30.

更に、これまで説明してきたSOFC用セルCでは、インターコネクタ1の材料としては、電子電導性及び耐熱性の優れた材料であるLaCrO3系等のペロブスカイト型酸化物や、フェライト系ステンレス鋼であるFe−Cr合金や、オーステナイト系ステンレス鋼であるFe−Cr−Ni合金や、ニッケル基合金であるNi−Cr合金などのように、Crを含有する合金又は酸化物が利用されている。   Furthermore, in the SOFC cell C described so far, the material of the interconnector 1 is a perovskite oxide such as LaCrO3, which is a material excellent in electronic conductivity and heat resistance, or Fe ferritic stainless steel. Alloys or oxides containing Cr are used, such as —Cr alloys, Fe—Cr—Ni alloys that are austenitic stainless steels, and Ni—Cr alloys that are nickel-based alloys.

そして、複数のSOFC用セルCが積層配置された状態で、複数のボルト及びナットにより積層方向に押圧力を与えて挟持され、セルスタックとなる。
このセルスタックにおいて、積層方向の両端部に配置されたインターコネクタ1は、燃料流路2b又は空気流路2aの一方のみが形成されるものであればよく、その他の中間に配置されたインターコネクタ1は、一方の面に燃料流路2bが形成され他方の面に空気流路2aが形成されるものを利用することができる。尚、かかる積層構造のセルスタックでは、上記インターコネクタ1をセパレータと呼ぶ場合がある。
このようなセルスタックの構造を有するSOFCを一般的に平板型SOFCと呼ぶ。本実施形態では、一例として平板型SOFCについて説明するが、本願発明は、その他の構造のSOFCについても適用可能である。
Then, in a state where the plurality of SOFC cells C are arranged in a stacked manner, a pressing force is applied in the stacking direction by a plurality of bolts and nuts to form a cell stack.
In this cell stack, the interconnector 1 disposed at both ends in the stacking direction may be any one in which only one of the fuel flow path 2b or the air flow path 2a is formed, and the other interconnector disposed in the middle. 1 may use a fuel channel 2b formed on one surface and an air channel 2a formed on the other surface. In such a stacked cell stack, the interconnector 1 may be called a separator.
An SOFC having such a cell stack structure is generally called a flat-plate SOFC. In the present embodiment, a flat SOFC will be described as an example. However, the present invention is applicable to SOFCs having other structures.

そして、このようなSOFC用セルCを備えたSOFCの作動時には、図2に示すように、空気極31に対して隣接するインターコネクタ1に形成された空気流路2aを介して空気を供給すると共に、燃料極32に対して隣接するインターコネクタ1に形成された燃料流路2bを介して水素を供給し、例えば800℃程度の作動温度で作動する。すると、空気極31においてO2が電子e-と反応してO2-が生成され、そのO2-が電解質膜30を通って燃料極32に移動し、燃料極32において供給されたH2がそのO2-と反応してH2Oとe-とが生成されることで、一対のインターコネクタ1の間に起電力Eが発生し、その起電力Eを外部に取り出し利用することができる。   When the SOFC having the SOFC cell C is operated, air is supplied through an air flow path 2a formed in the interconnector 1 adjacent to the air electrode 31, as shown in FIG. At the same time, hydrogen is supplied through the fuel flow path 2b formed in the interconnector 1 adjacent to the fuel electrode 32, and operates at an operating temperature of, for example, about 800 ° C. Then, O2 reacts with the electron e- in the air electrode 31 to generate O2-, and the O2- moves through the electrolyte membrane 30 to the fuel electrode 32, and H2 supplied in the fuel electrode 32 becomes the O2-. As a result, H 2 O and e − are generated to generate an electromotive force E between the pair of interconnectors 1, and the electromotive force E can be taken out and used.

<インターコネクタ>
前記インターコネクタ1は、図1、図3に示すように、インターコネクタ用基材11の表面に保護膜12を設けて構成してある。そして、前記各セル3の間に空気流路2a、燃料流路2bを形成しつつ接続可能にする溝板状に形成してある。
<Interconnector>
As shown in FIGS. 1 and 3, the interconnector 1 is configured by providing a protective film 12 on the surface of a substrate 11 for an interconnector. And it forms in the shape of a groove plate which can be connected, forming the air flow path 2a and the fuel flow path 2b between the cells 3.

前記保護膜12は、導電性セラミック材料を含有する塗膜形成用材料を、前記インターコネクタ用基材11にディップコートすることにより保護膜12を厚膜として形成してある。   The protective film 12 is formed as a thick film by dip-coating the base material for interconnector 11 with a film-forming material containing a conductive ceramic material.

<保護膜>
導電性セラミック材料粉末を、バインダとともに溶媒中に分散させ、スラリー状の塗膜形成材料を形成する。この塗膜形成用材料を、前記インターコネクタ用基材上に前記塗膜形成材料の塗膜をディップコートする塗膜形成工程を行う。その後、前記塗膜が完全に乾燥する完全乾燥時間経過前に、前記塗膜上に新たな塗膜を重ねてディップコートする重ね塗り工程をくり返し、複数回重ねてディップコートされた塗膜を乾燥させることにより前記保護膜12を形成する。
<Protective film>
The conductive ceramic material powder is dispersed in a solvent together with a binder to form a slurry-like film forming material. The coating film forming material is subjected to a coating film forming step of dip-coating the coating film of the coating film forming material on the interconnector base material. After that, before the complete drying time until the coating film is completely dried, a repeated coating process is repeated to dip coat a new coating film on the coating film, and the coating film that has been dip coated multiple times is dried. Thus, the protective film 12 is formed.

以下に前記保護膜12の具体的な製造方法を詳述するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものでは無い。   Although the specific manufacturing method of the said protective film 12 is explained in full detail below, this invention is not limited to a following example.

〔実施例1〜5〕
<塗膜形成材料>
導電性セラミック材料粉末を、バインダとともに溶媒中に分散させ、スラリー状の塗膜形成材料を形成する。具体的には、導電性セラミック材料粉末として粒径1.0μmのスピネル系酸化物粉末15gを溶媒としてのイソプロパノール50mlに分散させ、バインダとしてヒドロキシプロピルセルロースを添加したスラリーを調製した。このスラリーの粘度は、室温(25℃)で40mPa・sであった。
[Examples 1 to 5]
<Coating material>
The conductive ceramic material powder is dispersed in a solvent together with a binder to form a slurry-like film forming material. Specifically, a slurry was prepared by dispersing 15 g of spinel oxide powder having a particle size of 1.0 μm as conductive ceramic material powder in 50 ml of isopropanol as a solvent and adding hydroxypropylcellulose as a binder. The slurry had a viscosity of 40 mPa · s at room temperature (25 ° C.).

<インターコネクタ用基材>
インターコネクタ用基材11として、面部の長さが0.5〜2mm、側部の長さがその半分となるような複数の櫛からなる、ステンレス製の櫛状試験片を用いて塗膜形成工程を行った。
<Base materials for interconnectors>
Forming a coating using a stainless-steel comb-shaped test piece comprising a plurality of combs having a surface portion length of 0.5 to 2 mm and a side portion length of half as the interconnector base material 11 The process was performed.

<塗膜形成工程>
塗膜形成工程は、ディップコーター(株式会社アイデン社製DC4200)を用い室温にて行った。試験片は吊り下げ保持した状態で、前記スラリー中に浸漬した後、引き上げ速度36mm/sで引き上げることにより塗膜を形成した。得られた塗膜は、完全乾燥させるのに大気開放状態(25℃、62%RH)で約600秒(完全乾燥時間)要した。尚、本発明において完全乾燥と言うのは、図4に示す塗膜が基材上に保持された重量m1と、その塗膜の焼成時の重量m2との関係から、塗膜の重量減少速度が十分遅くなって、ほぼ一定の重量になったとみなすことが出来る状態をいい、本発明では、(m3−m2)/(m1−m2)<0.05となるようなw=m3を与える時間tを完全乾燥時間として決定した。
<Coating film formation process>
The coating film forming step was performed at room temperature using a dip coater (DC4200 manufactured by Aiden Co., Ltd.). The test piece was suspended and held, immersed in the slurry, and then pulled up at a pulling speed of 36 mm / s to form a coating film. The obtained coating film required about 600 seconds (complete drying time) in an open air state (25 ° C., 62% RH) to be completely dried. In the present invention, complete drying means that the coating film weight reduction rate is based on the relationship between the weight m1 of the coating film shown in FIG. 4 held on the substrate and the weight m2 of the coating film upon firing. Is sufficiently slow and can be regarded as a substantially constant weight. In the present invention, the time for giving w = m3 such that (m3−m2) / (m1−m2) <0.05 t was determined as the complete drying time.

上記塗膜形成工程で得られた塗膜を完全乾燥時関経過前に、前記塗膜上に新たな塗膜を重ねてディップコートする重ね塗り工程をくり返し、10回重ねてディップコートされた塗膜を乾燥させることにより、前記試料片に保護膜を形成した。得られた保護膜は、電気炉内で1000℃、2時間加熱して、溶媒及びバインダを完全に除去し焼成した。完全乾燥時間経過前の乾燥時間としては、10秒、20秒、40秒、60秒、80秒(この順に実施例1〜5とする)で試験を行った結果を順に表1(1)〜(5)に示す。尚、比較例として、完全乾燥させた塗膜を5度重ね塗りした結果を表1(10)に示す。   The coating film obtained in the above-mentioned coating film forming step is repeatedly coated with a new coating film on the coating film before dip coating, and repeated dip coating is repeated 10 times. A protective film was formed on the sample piece by drying the film. The obtained protective film was heated in an electric furnace at 1000 ° C. for 2 hours to completely remove the solvent and the binder and baked. As the drying time before the complete drying time, the results of tests conducted in 10 seconds, 20 seconds, 40 seconds, 60 seconds, and 80 seconds (referred to as Examples 1 to 5 in this order) in order are shown in Table 1 (1) to 1 Shown in (5). As a comparative example, Table 1 (10) shows the result of applying the completely dried coating film 5 times.

保護膜12の厚さの評価は、図3に示す様に、保護膜12を形成したインターコネクタ用基材11の試験片を横断し、面部に相当する図中a,bの保護膜12の厚さの平均(x)を圧延面膜厚、側部に相当するc,dの保護膜12の厚さの平均(y)を側面膜厚、角部に相当するe,f,g,hの保護膜12の厚さの平均(z)をエッジ膜厚として評価した。   As shown in FIG. 3, the thickness of the protective film 12 crosses the test piece of the interconnector substrate 11 on which the protective film 12 is formed, and the protective film 12 in FIGS. The average thickness (x) is the thickness of the rolled surface, and the average thickness (y) of the c and d protective films 12 corresponding to the side portions is the side thickness, and e, f, g, and h corresponding to the corner portions. The average thickness (z) of the protective film 12 was evaluated as the edge film thickness.

〔実施例6〕
実施例3における導電性セラミック材料粉末の粒径を、0.2μmに変更して保護膜を形成した結果を表1(6)に示す。
Example 6
Table 1 (6) shows the results of forming the protective film by changing the particle size of the conductive ceramic material powder in Example 3 to 0.2 μm.

〔実施例7〕
実施例4における溶媒を、メトキシプロパノールに変更して、同様に保護膜を形成した結果を表1(7)に示す。尚、ここで用いたスラリーは、塗膜を形成した際に、得られた塗膜が、完全乾燥させるのに大気開放状態(25℃、62%RH)で約1400秒(完全乾燥時間)要するものであった。
Example 7
Table 1 (7) shows the results of changing the solvent in Example 4 to methoxypropanol and forming a protective film in the same manner. In addition, the slurry used here requires about 1400 seconds (complete drying time) in an air-released state (25 ° C., 62% RH) to completely dry the obtained coating film when the coating film is formed. It was a thing.

〔実施例8〕
実施例2におけるバインダを、エチルセルロースに変更して、同様に保護膜を形成した結果を表1(8)に示す。尚、ここで用いたスラリーは、塗膜を形成した際に、得られた塗膜が、完全乾燥させるのに大気開放状態(25℃、62%RH)で約1400秒(完全乾燥時間)要するものであった。
Example 8
Table 1 (8) shows the results of changing the binder in Example 2 to ethyl cellulose and forming a protective film in the same manner. In addition, the slurry used here requires about 1400 seconds (complete drying time) in an air-released state (25 ° C., 62% RH) to completely dry the obtained coating film when the coating film is formed. It was a thing.

〔実施例9〕
実施例2におけるバインダを、ポリビニルピロリドンに変更し、導電性セラミック材料粉末の粒径を0.5μmに変更して、同様に保護膜を形成した結果を表1(9)に示す。尚、ここで用いたスラリーは、塗膜を形成した際に、得られた塗膜が、完全乾燥させるのに大気開放状態(25℃、62%RH)で約1400秒(完全乾燥時間)要するものであった。
Example 9
Table 1 (9) shows the results of changing the binder in Example 2 to polyvinyl pyrrolidone, changing the particle size of the conductive ceramic material powder to 0.5 μm, and similarly forming a protective film. In addition, the slurry used here requires about 1400 seconds (complete drying time) in an air-released state (25 ° C., 62% RH) to completely dry the obtained coating film when the coating film is formed. It was a thing.

Figure 2011165652
Figure 2011165652

〔結果〕
実施例1〜5、比較例より、塗膜が完全に乾燥する完全乾燥時間経過前に、前記塗膜上に新たな塗膜を重ねてディップコートする重ね塗り工程をくり返し、複数回重ねてディップコートされた塗膜を得ると、完全乾燥させて重ね塗り工程を行うのに比べて、膜厚比があまりおおきくならない状態で、薄くて強固な保護膜12を形成できることがわかった。尚、乾燥時間が20秒の例では、10回の重ね塗りでもエッジ膜厚が十分に厚くなっていないことから、さらに重ね塗りが必要であることがわかり、より簡便に保護膜12を形成するには、20秒以上の乾燥を行うことが好ましいことがわかる。また、80秒の例では、圧延面膜厚も初期の比率で増加していることがわかり、比率を低下させる効果が十分でないため、80秒以下の乾燥にとどめることが好ましいことがわかる。これは、エッジ部の乾燥が他の部分よりも進んだ状態は、塗膜形成工程における試料片の引き上げ操作直後では、全ての部分で未乾燥であるため、塗膜の形成度に差が見られず、また、十分乾燥した状態でも、全ての部分の乾燥度に差が見られなくなるため、塗膜の形成度に差が見られなくなることによると考えられ、この間の条件下では、塗膜の重ね塗りを繰り返す毎に、比率が低下している(前記保護膜12の最厚部(圧延面)と最薄部(エッジ)との厚さ比(x/z)が、4.5から3以下に低下している)ものと考えられる。
〔result〕
From Examples 1 to 5 and Comparative Example, before the complete drying time until the coating film was completely dried, the overcoating step of dip coating a new coating film on the coating film was repeated, and the dip was repeated several times. It was found that when the coated film was obtained, the thin and strong protective film 12 could be formed in a state where the film thickness ratio was not so great as compared with the case where the overcoating process was performed by completely drying. In the case where the drying time is 20 seconds, the edge film thickness is not sufficiently increased even after 10 times of overcoating, so that it is understood that further overcoating is necessary, and the protective film 12 is formed more easily. It is understood that it is preferable to perform drying for 20 seconds or longer. Moreover, in the example of 80 seconds, it turns out that the rolling surface film thickness is also increasing by the initial ratio, and since the effect of reducing the ratio is not sufficient, it is understood that it is preferable to keep the drying for 80 seconds or less. This is because when the edge part has been dried more than the other parts, all parts are not dried immediately after the sample piece is pulled up in the coating film forming process. In addition, even in a sufficiently dry state, there is no difference in the dryness of all parts, so it is considered that there is no difference in the degree of formation of the coating film. The ratio decreases each time the overcoating is repeated (the thickness ratio (x / z) between the thickest portion (rolled surface) and the thinnest portion (edge) of the protective film 12 is 4.5). It is thought that it has fallen to 3 or less.

尚、上述の実施例1〜5では、約600秒で完全乾燥する塗膜を、20秒〜80秒の乾燥時間で重ね塗りすることが好ましい結果となった。また、このときの目安としては、上述の結果より、前記塗膜を完全に乾燥させるのに要する完全乾燥時間の1/30〜1/8だけ前記塗膜を乾燥させた状態が好ましいと考えられる。尚、同様の乾燥特性を有するスラリーを用いて塗膜を形成する場合、同様の時間条件で保護膜が形成できる。   In Examples 1 to 5 described above, it was preferable to repeatedly coat the coating film that completely dried in about 600 seconds with a drying time of 20 seconds to 80 seconds. Moreover, as a standard at this time, from the above-mentioned result, it is considered that the state in which the coating film is dried for 1/30 to 1/8 of the complete drying time required to completely dry the coating film is preferable. . In addition, when forming a coating film using the slurry which has the same drying characteristic, a protective film can be formed on the same time conditions.

また、実施例2、6、9より、導電性セラミック材料の粒径が、0.2μm、0.5μm、1.0μmのいずれの場合であっても、溶媒が同じであれば完全乾燥時間もほぼ同じで、塗膜を形成する際の作業性、乾燥時の強度等についても良好であることが分かった。尚、粒径が細かくなるほど、ひび割れの発生が生じやすくなり、大きすぎると好適な粘度に調製することが困難になるため0.2μm〜1.0μmが好ましい。   In addition, from Examples 2, 6, and 9, even if the particle size of the conductive ceramic material is 0.2 μm, 0.5 μm, or 1.0 μm, if the solvent is the same, the complete drying time can be reduced. It was almost the same, and it was found that the workability at the time of forming the coating film and the strength at the time of drying were also good. In addition, since it becomes easy to generate | occur | produce a crack, so that a particle size becomes fine and it will become difficult to adjust to a suitable viscosity when it is too large, 0.2 micrometer-1.0 micrometer are preferable.

さらに、実施例4、7より、塗膜形成材料を調製するための溶媒は、イソプロパノールであってもメトキシプロパノールであっても得られる保護膜の膜厚比率に大きな差はなく、いずれであっても良好に用いることができることが確認された。従って、これらと同等の溶媒であれば、水、エタノール、プロパノール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチルなど種々の溶媒を、単独もしくは混合して用いることが出来ることがわかる。   Furthermore, from Examples 4 and 7, the solvent for preparing the film-forming material is either isopropanol or methoxypropanol, and there is no significant difference in the film thickness ratio of the protective film obtained. It was confirmed that can be used well. Therefore, it can be seen that various solvents such as water, ethanol, propanol, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ethyl acetate, and butyl acetate can be used alone or in combination as long as they are equivalent solvents.

また、さらに、実施例7〜9より、塗膜形成材料を調製するためのバインダは、ヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルピロリドンのいずれであっても得られる保護膜の膜厚比率に大きな差はなく、いずれであっても良好に用いることができることが確認された。従って、これらと同等の物性を示す例えばアクリル樹脂等のバインダであれば、適宜好適に用いることができることがわかる。   Furthermore, from Examples 7 to 9, the binder for preparing the coating film forming material is hydroxypropyl cellulose, ethyl cellulose, or polyvinyl pyrrolidone. It was confirmed that any of them can be used satisfactorily. Therefore, it can be seen that any binder such as an acrylic resin having the same physical properties as these can be suitably used.

1 :インターコネクタ
11 :インターコネクタ用基材
12 :保護膜
2 :溝
2a :空気流路
2b :燃料流路
3 :単セル
30 :電解質膜
31 :空気極
32 :燃料極
C :SOFC用セル
1: Interconnector 11: Interconnector base material 12: Protective film 2: Groove 2a: Air flow path 2b: Fuel flow path 3: Single cell 30: Electrolyte film 31: Air electrode 32: Fuel electrode C: Cell for SOFC

Claims (12)

インターコネクタ用基材に、スラリー状の塗膜形成材料をディップコートすることにより保護膜を形成する燃料電池用インターコネクタの製造方法であって、
前記インターコネクタ用基材上に前記塗膜形成材料の塗膜をディップコートする塗膜形成工程の後、前記塗膜が完全に乾燥する完全乾燥時間経過前に、前記塗膜上に新たな塗膜を重ねてディップコートする重ね塗り工程をくり返し、複数回重ねてディップコートされた塗膜を乾燥させることにより前記保護膜を形成する燃料電池用インターコネクタの製造方法。
A method for producing an interconnector for a fuel cell, wherein a protective film is formed by dip-coating a slurry-like film forming material on a substrate for an interconnector,
After the coating film forming step of dip-coating the coating film forming material on the interconnector substrate, a new coating is applied on the coating film before the complete drying time elapses when the coating film is completely dried. A method of manufacturing an interconnector for a fuel cell, wherein the protective film is formed by repeating a multi-coating process of dip coating with overlapping films and drying a coating film that has been dip coated by multiple times.
前記塗膜形成材料が、導電性セラミック材料を主成分とし、バインダ、溶媒を含有する請求項1に記載の燃料電池用インターコネクタの製造方法。   The manufacturing method of the interconnector for fuel cells of Claim 1 with which the said coating-film formation material has a conductive ceramic material as a main component and contains a binder and a solvent. 前記導電性セラミック材料が、スピネル系酸化物、ペロブスカイト系酸化物から選ばれる少なくとも1種以上を主成分とするものである請求項2に記載の燃料電池用インターコネクタの製造方法。   The method for producing an interconnector for a fuel cell according to claim 2, wherein the conductive ceramic material contains at least one selected from a spinel oxide and a perovskite oxide as a main component. 前記導電性セラミック材料の粒径が0.2μm〜1.0μmである請求項2又は3に記載の燃料電池用インターコネクタの製造方法。   The method for manufacturing an interconnector for a fuel cell according to claim 2 or 3, wherein the conductive ceramic material has a particle size of 0.2 µm to 1.0 µm. 前記塗膜形成材料の粘度が25mPa・s以上80mPa・s以下である請求項2〜4のいずれか一項に記載の燃料電池用インターコネクタの製造方法。   The method for producing an interconnector for a fuel cell according to any one of claims 2 to 4, wherein the viscosity of the coating film forming material is 25 mPa · s or more and 80 mPa · s or less. 前記溶媒がイソプロパノール、メトキシプロパノールから選ばれる少なくとも一種を主成分とするものである請求項2〜5のいずれか一項に記載の燃料電池用インターコネクタの製造方法。   The method for producing an interconnector for a fuel cell according to any one of claims 2 to 5, wherein the solvent contains at least one selected from isopropanol and methoxypropanol as a main component. 前記バインダがヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルピロリドン、エチルセルロースから選ばれる少なくとも一種を主成分とするものである請求項2〜6のいずれか一項に記載の燃料電池用インターコネクタの製造方法。   The method for producing an interconnector for a fuel cell according to any one of claims 2 to 6, wherein the binder is mainly composed of at least one selected from hydroxypropylcellulose, polyvinylpyrrolidone, and ethylcellulose. 前記バインダがヒドロキシプロピルセルロースであり、前記溶媒がイソプロパノールであり、前記完全乾燥時間が大気開放条件で300秒〜1200秒に調製してある請求項2〜5のいずれか一項に記載の燃料電池用インターコネクタの製造方法。   The fuel cell according to any one of claims 2 to 5, wherein the binder is hydroxypropylcellulose, the solvent is isopropanol, and the complete drying time is adjusted to 300 seconds to 1200 seconds under an open air condition. Method of manufacturing an interconnector. 前記塗膜が完全に乾燥する完全乾燥時間経過前の状態が、前記塗膜を完全に乾燥させるのに要する完全乾燥時間時間の1/30〜1/8だけ前記塗膜を乾燥させた状態である請求項8に記載の燃料電池用インターコネクタの製造方法。   In a state where the coating film is dried by 1/30 to 1/8 of the complete drying time required to completely dry the coating film before the complete drying time has elapsed. A method for producing an interconnector for a fuel cell according to claim 8. 前記バインダがヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルピロリドンから選ばれる少なくとも一種を主成分とするものであり、前記溶媒がメトキシプロパノールであり、前記完全乾燥時間が大気開放条件で300秒〜1400秒に調製してある請求項2〜5のいずれか一項に記載の燃料電池用インターコネクタの製造方法。   The binder is mainly composed of at least one selected from hydroxypropylcellulose, ethylcellulose, and polyvinylpyrrolidone, the solvent is methoxypropanol, and the complete drying time is adjusted to 300 seconds to 1400 seconds under an open air condition. A method for producing an interconnector for a fuel cell according to any one of claims 2 to 5. 前記塗膜が完全に乾燥する完全乾燥時間経過前の状態が、前記塗膜を完全に乾燥させるのに要する完全乾燥時間時間の1/70〜1/8だけ前記塗膜を乾燥させた状態である請求項10に記載の燃料電池用インターコネクタの製造方法。   The state before the complete drying time when the coating film is completely dried is a state where the coating film is dried by 1/70 to 1/8 of the complete drying time required for completely drying the coating film. A method for manufacturing an interconnector for a fuel cell according to claim 10. 請求項1〜11のいずれか一項に記載の燃料電池用インターコネクタの製造方法により製造され、前記保護膜の最厚部と最薄部との厚さ比(最厚部の厚さ/最薄部の厚さ)が、3以下である燃料電池用インターコネクタ。   It is manufactured by the manufacturing method of the fuel cell interconnector according to any one of claims 1 to 11, wherein a thickness ratio between the thickest part and the thinnest part of the protective film (thickness of the thickest part / maximum thickness). A fuel cell interconnector having a thickness of a thin portion of 3 or less.
JP2010262695A 2010-01-14 2010-11-25 Method of manufacturing interconnector for fuel cell, and interconnector for fuel cell Pending JP2011165652A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010262695A JP2011165652A (en) 2010-01-14 2010-11-25 Method of manufacturing interconnector for fuel cell, and interconnector for fuel cell

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010006079 2010-01-14
JP2010006079 2010-01-14
JP2010262695A JP2011165652A (en) 2010-01-14 2010-11-25 Method of manufacturing interconnector for fuel cell, and interconnector for fuel cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011165652A true JP2011165652A (en) 2011-08-25

Family

ID=44596052

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010262695A Pending JP2011165652A (en) 2010-01-14 2010-11-25 Method of manufacturing interconnector for fuel cell, and interconnector for fuel cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011165652A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013054975A (en) * 2011-09-06 2013-03-21 Magunekusu Kk Coating material and coating method for fuel battery separator
JP2013229317A (en) * 2012-03-29 2013-11-07 Osaka Gas Co Ltd Cell for solid oxide fuel battery and inter-cell connection member for fuel battery
JP2015088446A (en) * 2013-09-27 2015-05-07 大阪瓦斯株式会社 Intercell connecting member joining structure and intercell connecting member joining method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013054975A (en) * 2011-09-06 2013-03-21 Magunekusu Kk Coating material and coating method for fuel battery separator
JP2013229317A (en) * 2012-03-29 2013-11-07 Osaka Gas Co Ltd Cell for solid oxide fuel battery and inter-cell connection member for fuel battery
JP2015088446A (en) * 2013-09-27 2015-05-07 大阪瓦斯株式会社 Intercell connecting member joining structure and intercell connecting member joining method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6800297B2 (en) Electrochemical devices, solid oxide fuel cell cells, and methods for manufacturing them
Perednis et al. Solid oxide fuel cells with electrolytes prepared via spray pyrolysis
JP6671132B2 (en) Electrochemical element, solid oxide fuel cell, and method for producing these
US8349395B2 (en) Electrically conductive steel-ceramic composite and process to manufacture it
TWI709277B (en) Metal supported electrochemical device, solid oxide fuel cell and method for manufacturing metal supported electrochemical device
AU2004213893B2 (en) Method for producing a protective coating for substrates that are subjected to high temperatures and form chromium oxide
JP6644363B2 (en) Electrochemical element, solid oxide fuel cell, and method for producing these
JP5572146B2 (en) Protective film forming method, cell connecting member, and solid oxide fuel cell
Son et al. Effect of fabrication parameters on coating properties of tubular solid oxide fuel cell electrolyte prepared by vacuum slurry coating
JP5731683B2 (en) Cell connecting member, cell for solid oxide fuel cell, and electrodeposition coating used for production thereof
Roehrens et al. Advances beyond traditional SOFC cell designs
Hedayat et al. Fabrication of tubular solid oxide fuel cells by solvent‐assisted lamination and co‐firing a rolled multilayer tape cast
JPH1092446A (en) Solid electrolyte type fuel cell
US20120064436A1 (en) Interconnecting plate for solid oxide fuel cell and manufacturing method thereof, and solid oxide fuel cell using the interconnecting plate
JP5785135B2 (en) Method for producing current collecting member for solid oxide fuel cell and current collecting member for solid oxide fuel cell
JP6289170B2 (en) Inter-cell connecting member joining structure and inter-cell connecting member joining method
JP2011165652A (en) Method of manufacturing interconnector for fuel cell, and interconnector for fuel cell
JP5778711B2 (en) Method for manufacturing inter-cell connecting member, inter-cell connecting member, and solid oxide fuel cell
JP6173074B2 (en) Method for forming protective film
JP5832405B2 (en) Method for forming protective film, method for manufacturing cell connecting member, and method for manufacturing cell for solid oxide fuel cell
JP6358921B2 (en) Method for producing solid oxide fuel cell and method for joining cells
JP6906310B2 (en) Manufacturing method of solid oxide fuel cell
JP6910172B2 (en) Manufacturing method of cell-to-cell connection member
JP6742104B2 (en) Method for producing inter-cell connecting member, and method for producing solid oxide fuel cell cell
JP5654915B2 (en) Method for forming protective film