JP3091280B2 - 中空セラミックス板の製造方法 - Google Patents
中空セラミックス板の製造方法Info
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Description
電極等として使用可能な中空状のセラミックス板の製造
方法に関するものである。
従来の方法としては、押し出し成形法による方法、また
は特願昭59−29107号に示されるようなドクター
ブレード法で作製したシートを貼り合わせる方法等が挙
げられる。この特願昭59−29107号には、ドクタ
ーブレード法により作製した薄板と、この薄板から打ち
抜いた額縁状のシートを重ね、その接触部にスラリーを
塗布して接合し、焼結する方法が述べられている。ドク
ターブレード法は、1mm以上で所定の強度を有するよ
うな比較的厚い板の作製には向いていないが、0.1〜
0.2mm以下の薄ものに適している。
て構成する固体電解質燃料電池の例(特願平3−211
747号)である。図において、5は空気極、6は電解
質、7は燃料極、8はインタコネクタ、9はガス不透過
性被膜、10は単位発電セル、11は空気流路である。
空気極5は中空状薄板であり、この板を支持板として使
用し、この上に電解質6と燃料電極7を形成して単位発
電セルが構成される(逆に、燃料極を支持板として使用
し、この上に電解質と空気極を形成する構成もある)。
一方、電解質6を形成した反対側の板面には、単位発電
セル間を電気的に接続するインタコネクタ8が形成され
る。酸化剤である空気は、中空状薄板の内部に設けた空
気流路11を流れ、燃料ガスはこの単位発電セル10の
外周辺部を流れる。
電解質燃料電池の単位発電セルを構成するには、最終的
に10〜20cm角の大きさの中空状薄板が必要であ
る。また、この単位発電セルでは、中空状薄板の片側の
板の表面に電解質6の層と燃料極7の層が形成され、そ
の反対側の板の表面に単位発電セル間を電気的に接続す
るインタコネクタ8が形成された中空状薄板そのもの
は、導電体として作用する。従って、電解質6の層と燃
料極7の層が形成された板部にはガスの透過に優れる多
孔性が要求され、一方、導電体として作用する板部には
ガスの透過を防ぐとともに高い導電性が必要であり、緻
密性が要求される。
来の技術による中空状の薄板の製造方法では、以下のよ
うな問題点があった。まず、押し出し法では薄板の押し
出し、とりわけ中空状の薄板の作製は一層難しく、押し
出しが可能であったとしても押し出しの際の応力が内部
に残り、これが原因となって焼結の際に変形が生じ易
く、平坦な焼結体を得ることが困難であった。一方、特
願昭59−291747号の製造方法では、20cm角
程度の大きさの中空状薄板を得ようとした場合、焼結の
前には粉末に含有させた有機物のバインダーを除去する
ための脱脂工程が必要であり、大面積のものではこの過
程において強度を保ち得ず、本焼結の前に崩壊してしま
うという問題があった。
する中空状のセラミックス板の製造について考えた場
合、従来の押し出し法では、たとえ押し出しが可能であ
っても組成を部分的に変えることは実質的に不可能であ
った。また、特願昭59−29107号に示されるよう
なドクターブレード法によるシートの加工による方法で
は、焼結後に密度が異なるようなシートを作製し接着し
得たとしても、焼結の際にはこれらのシートの収縮特性
が異なるため反りが発生し、平坦な板には仕上がらない
と言う問題があった。
されたものであり、その目的は、固体電解質燃料電池等
に好適な、大きな中空状のセラミックスの薄板を容易に
得ることができる中空セラミックス板の製造方法を提供
することにある。
め、本発明の中空セラミックス板の製造方法において
は、試料粉体にバインダーを添加して加圧成形あるいは
静水圧プレス法によって成形したグリーン体を焼結して
溝付きと溝無しの2枚の焼結体もしくは溝付きの2枚の
焼結体または溝無しの2枚の焼結体を作製する際に、バ
インダーの種類または焼結温度を変えることで前記2枚
の焼結体の密度が互いに異なるようにし、前記溝付きと
溝無しの2枚もしくは前記溝付きの2枚の焼結体を内部
に中空が生じるように重ね合わせ、または前記溝無しの
2枚の焼結体の中間に前記溝無しの2枚の焼結体のうち
の密度が高いものと同様の焼結体から成る支持物を配置
して内部に中空が生じるように重ね合わせ、これらの各
焼結体の接触部にこれらの焼結体の粉末によって作製し
たスラリーを塗布し、このように接合した焼結体を再度
熱処理することで中空セラミックス板を得ることを特徴
とし、固体電解質燃料電池の電極に用いる。
試料粉体を加圧成形あるいは静水圧プレス法によって成
形したグリーン体を焼結して、まず反りのない大きな2
枚の薄板を得て、これらを貼り合わせて再度の焼結で大
きな中空状のセラミックスの薄板を得る。このように貼
り合わせる板にすでに焼結されたものを使用すること
で、再度の焼結時に反りやクラックの発生を無くし、ま
た、2枚の薄板の多孔度も任意に選定可能とし、所望の
性質を持つ中空セラミックス板を容易に作製できるよう
にしている。
細に説明する。
構成を示す中空状セラミックス薄板の斜視図である。図
において、1は溝付きの焼結体、2は溝無しの焼結体、
3はスラリー、4は支持体を示す。本実施例で用いる溝
付きの焼結体1と溝無しの焼結体2は、乾式プレスや静
水圧プレスによって成形し焼結した板である。また、ス
ラリー3は、焼結体1,2と同一組成の粉末にテレピン
油を添加して調製したものである。
(a)は溝付きの焼結体1の板と溝無しの焼結体2の板
を内部に中空が生じるように重ね合わせて、これらの接
触部にスラリー3を塗布し、このように接合された中空
状の薄板を再度熱処理し、塗布したスラリー3を焼結さ
せ、焼結体1,2を接着させた例である。溝付きの焼結
体1の板は静水圧プレスによって直接作製しても良い
し、静水圧プレスを行った後に焼結させた薄板に溝の機
械加工を施しても良い。また、この時、各薄板の表面の
研磨とともに厚さを調整するために表面切削を行っても
よい。静水圧プレスの条件の例は、2〜3t/cm2で
ある。
体2の薄板を使用し、この2枚の板の間に板と同一組成
の支持体4を配置して中空状とし、接触部にやはり板と
同一組成の粉末からなるスラリー3を塗布している。こ
のような状態で、上から重しをかけたまま熱処理を行
い、塗布したスラリー3を焼結することにより、各焼結
体2,2の薄板と支持体4を接合させ、中空状のセラミ
ックスの薄板を得ることができる。
る板はすでに焼結されたものを使用しているので、焼結
時に反りやクラックの発生が無く、また、上下の板の多
孔度も任意に選定でき、容易に所望の性質を持つ中空状
薄板を作製することができる。
747号の技術における固体電解質燃料電池では、本発
明で示すような中空状の薄板で、片面が多孔性、他の面
が緻密な板が要求される。このような場合には、予め各
々の焼結密度を変えて板を作製しておくだけで、最適な
中空状の薄板を得ることができる。
用する中空状薄板の作製例を示す。空気極を単位発電セ
ルの支持板とする場合、試料粉末には、一般的に空気極
材料として使用される、粒径分布が1〜10μmのLa
1-XSrXMnO3を使用する。この粉末にPVA系のバ
インダーを添加して成形し焼結させた時の焼結特性は、
図2のとおりである。ここには、バインダーとして使用
した2種類の添加物A,Bの効果が示してある。図よ
り、温度によっても密度は影響され、また同一の焼結温
度であっても使用したバインダーによって密度は大きく
変わることがわかる。逆に、この関係によればバインダ
ーの選定と温度条件によって任意の密度の焼結体を得る
ことができる。
体1(または溝無し焼結体2)の板は、図2中のD1の
密度のものを、また、電解質を形成させる溝無し焼結体
2(または溝付き焼結体1)の板の方はD2の密度のも
のを使用する。これらは、いずれも出発粉末は同一であ
るが、使用バインダーと焼結温度を適宜バインダーAと
バインダーB,1500℃,1400℃とすることで作
製する。このように作製した2枚の板の接触部にスラリ
ー3を塗布し、これを焼結させるが、この焼結にあたっ
ては1400℃より若干低い温度である1350℃で行
うのが良い。これは、スラリー3の量は僅かであるの
で、焼結体1,2の板の焼結温度よりも低くても焼結が
進行すること、および既に焼結させた焼結体1,2の板
の過焼結を防止するためである。また、図1(b)にお
いては、焼結済みの板としては2枚とも溝無し焼結体2
の板を用い(一方は緻密性)、この中間に配置する支持
体4には緻密性のものを使用する。各焼結体2,2の作
製条件は、図1(a)と同様とする。また、塗布したス
ラリー3の焼結条件は図1(a)と同様である。このよ
うな方法によって、片側が緻密で他の面が多孔性の中空
板状焼結体を作製することができる。
焼結体を重ね合わせても、同様にして中空状のセラミッ
クスの薄板が得られる。このように本発明は、その主旨
に沿って種々に応用され、種々の実施態様を取り得るも
のである。
中空セラミックス板の製造方法によれば、固体電解質燃
料電池に使用可能なセル支持板としても機能する電極材
の中空板が容易に作製できる。特に、このような板によ
って固体電解質燃料電池セルを形成した場合、一方の面
に電解質と燃料電極が形成され、他方は単に電子導電部
として機能すれば良いので、前者は多孔性、後者には緻
密性が望ましい。このような要求に応じうる中空板を、
容易かつ経済的に作製できることが本発明の特徴であ
り、これによって本発明で引用したような固体電解質燃
料電池も経済的に実現することができ、産業上もはなは
だ大きな効果を与えることができる。
状セラミックス薄膜の斜視図
焼結特性の例を示す図
視図
ー、4…支持体。
Claims (1)
- 【請求項1】 試料粉体にバインダーを添加して加圧成
形あるいは静水圧プレス法によって成形したグリーン体
を焼結して溝付きと溝無しの2枚の焼結体もしくは溝付
きの2枚の焼結体または溝無しの2枚の焼結体を作製す
る際に、バインダーの種類または焼結温度を変えること
で前記2枚の焼結体の密度が互いに異なるようにし、前
記溝付きと溝無しの2枚もしくは前記溝付きの2枚の焼
結体を内部に中空が生じるように重ね合わせ、または前
記溝無しの2枚の焼結体の中間に前記溝無しの2枚の焼
結体のうちの密度が高いものと同様の焼結体から成る支
持物を配置して内部に中空が生じるように重ね合わせ、
これらの各焼結体の接触部にこれらの焼結体の粉末によ
って作製したスラリーを塗布し、このように接合した焼
結体を再度熱処理することで中空セラミックス板を得る
ことを特徴とする固体電解質燃料電池の電極に用いるた
めの中空セラミックス板の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03302848A JP3091280B2 (ja) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | 中空セラミックス板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03302848A JP3091280B2 (ja) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | 中空セラミックス板の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05138620A JPH05138620A (ja) | 1993-06-08 |
JP3091280B2 true JP3091280B2 (ja) | 2000-09-25 |
Family
ID=17913827
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03302848A Expired - Lifetime JP3091280B2 (ja) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | 中空セラミックス板の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3091280B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4038400B2 (ja) * | 2001-09-11 | 2008-01-23 | 日本碍子株式会社 | セラミック積層体、セラミック積層体の製造方法、圧電/電歪デバイス、圧電/電歪デバイスの製造方法及びセラミック焼結体 |
JP2004345306A (ja) * | 2003-05-26 | 2004-12-09 | Kyocera Corp | セラミックス構造体 |
US10071537B2 (en) * | 2013-12-06 | 2018-09-11 | The Boeing Company | Ceramic matrix composite component and method of forming thereof |
-
1991
- 1991-11-19 JP JP03302848A patent/JP3091280B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPH05138620A (ja) | 1993-06-08 |
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