JP2013033618A - 固体酸化物形燃料電池および固体酸化物形燃料電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】積層された複数の緻密な金属基板2と、複数の金属基板2の最上面に配置された燃料極3と、燃料極3の一方面に配置された電解質4と、電解質4の一方面に配置された空気極5と、を備え、複数の金属基板2を構成する各金属基板2には厚み方向に貫通する貫通孔6が複数形成されており、各金属基板2における少なくとも1つの貫通孔6は、積層方向に隣接する金属基板2における貫通孔6のいずれかと互いに連通している固体酸化物形燃料電池1。
【選択図】図1
Description
なお、上記の燃料極の活性とは、燃料極の表面で、水素等の燃料ガスの酸化反応を生じることをいう。
このような構成によれば、燃料極と接触する最上層の金属基板における貫通孔が最も縮径することになり、燃料極と金属基板との接触面積を大きくすることができる。したがって、貫通孔の孔径を徐々に縮径することにより、燃料極へのガスの拡散性(到達時間)を維持したまま、集電面積を大きくすることができる。
また、貫通孔6の孔径は、0.1μm〜250μmが好ましく、5μm〜50μmがより好ましい。
また、電解質の厚みは、例えば0.1μm〜100μmとすることができ、好ましくは1〜50μmとすることができる。
また、空気極ペースト15は、固体酸化物形燃料電池を製造するための公知のペーストであり、上述した空気極5の材料の原料粉末に、バインダー、有機溶媒などを混練することにより作製できる。
続いて、図3(d)に示すように、積層された最上層の基板用グリーンシート10の一方面(表面)に燃料極用グリーンシート13を積層する(燃料極用積層ステップS3)。
その後、空気極ペースト15を焼結することにより空気極5が形成され、これにより図1に示す燃料電池1が製造される(第2焼結ステップS7)。このときの焼結温度は、1100℃〜1500℃が好ましい。また、焼結はN2やArガスなどの不活性雰囲気下あるいは還元雰囲気下で行うことが好ましいが、金属基板2の酸化を防止できる温度であれば酸化雰囲気下で焼結をすることもできる。また、上記の第1焼結ステップS5において酸化雰囲気下で焼結を行った場合は、第2焼結ステップS7の前に金属基板2を還元処理後、上記方法で空気極5を焼結することができるが、第2焼結ステップS7の後に、金属基板2を還元処理することもできる。
また、上記実施形態では、グリーンシートを用いた方法により燃料極3及び電解質4を形成していたが、燃料極3及び電解質4の形成方法はこれに限定されるものではなく、上述の空気極5と同様に、ペーストを用いた方法により形成することもできる。
このように、燃料極3、電解質4および空気極5の形成方法は特に限定されるものではなく、スプレーコート法、スピンコ−ト法、電気泳動法、インクジェット法、CVD法(化学蒸着法)、EVD法(電気化学蒸着法)、PLD法(パルスレーザーデポジッション法)、エアロゾルデポジッション法、イオンプレーティング法、スパッタリング法等の一般的な印刷法を用いて作製することができる。
2 金属基板
3 燃料極
4 電解質
5 空気極
6 貫通孔
10 基板用グリーンシート
12 貫通孔
13 燃料極用グリーンシート
14 電解質用グリーンシート
15 空気極ペースト
Claims (6)
- 積層された複数の緻密な金属基板と、
前記複数の金属基板の最上面に配置された燃料極と、
前記燃料極の一方面に配置された電解質と、
前記電解質の一方面に配置された空気極と、を備え、
前記複数の金属基板を構成する各金属基板には厚み方向に貫通する貫通孔が複数形成されており、
前記各金属基板における少なくとも1つの前記貫通孔は、積層方向に隣接する前記金属基板における前記貫通孔のいずれかと互いに連通している固体酸化物形燃料電池。 - 積層された複数の緻密な金属基板と、
前記複数の金属基板の最上面に配置された電解質と、
前記電解質の一方面に配置された空気極と、を備え、
前記金属基板は、燃料極の活性を有しており、
前記複数の金属基板を構成する各金属基板には厚み方向に貫通する貫通孔が複数形成されており、
前記各金属基板における少なくとも1つの前記貫通孔は、積層方向に隣接する前記金属基板における前記貫通孔のいずれかと互いに連通している固体酸化物形燃料電池。 - 前記各金属基板は、基板用グリーンシートに厚み方向に貫通する貫通孔を複数形成し、当該貫通孔を有する基板用グリーンシートを焼結することにより形成されている請求項1又は2に記載の固体酸化物形燃料電池。
- 前記複数の金属基板を構成する各金属基板の貫通孔は、積層方向の上層側の前記金属基板における前記貫通孔の孔径がそれに隣接する下層側の前記金属基板における前記貫通孔の孔径より小さい請求項1から3のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池。
- 積層された複数の緻密な金属基板と、前記複数の金属基板の最上面に配置された燃料極と、当該燃料極の一方面に配置された電解質と、当該電解質の一方面に配置された空気極と、を備える固体酸化物形燃料電池の製造方法であって、
前記積層された複数の金属基板を形成する基板形成ステップを備え、
前記基板形成ステップは、基板用グリーンシートに厚み方向に貫通する貫通孔を複数形成する貫通ステップと、当該貫通孔を有する基板用グリーンシートを複数積層する基板用積層ステップと、当該積層された基板用グリーンシートを焼結する焼結ステップと、を備え、
前記基板用積層ステップは、積層された各前記基板用グリーンシートにおける少なくとも1つの前記貫通孔が、積層方向に隣接する前記基板用グリーンシートにおける前記貫通孔のいずれかと互いに連通するように前記複数の基板用グリーンシートを積層する、固体酸化物形燃料電池の製造方法。 - 積層された複数の緻密な金属基板と、前記複数の金属基板の最上面に配置された電解質と、当該電解質の一方面に配置された空気極と、を備える固体酸化物形燃料電池の製造方法であって、
前記積層された複数の金属基板を形成する基板形成ステップを備え、
前記基板形成ステップは、基板用グリーンシートに厚み方向に貫通する貫通孔を複数形成する貫通ステップと、当該貫通孔を有する基板用グリーンシートを複数積層する基板用積層ステップと、当該積層された基板用グリーンシートを焼結する焼結ステップと、を備え、
前記基板用グリーンシートは、燃料極の活性を有する物質を含み、
前記基板用積層ステップは、積層された各前記基板用グリーンシートにおける少なくとも1つの前記貫通孔が、積層方向に隣接する前記基板用グリーンシートにおける前記貫通孔のいずれかと互いに連通するように前記複数の基板用グリーンシートを積層する、固体酸化物形燃料電池の製造方法。
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