JP3220314B2 - 多孔質基板と一体化したｙｓｚ膜の作製方法 - Google Patents
多孔質基板と一体化したｙｓｚ膜の作製方法Info
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- film
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- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL 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
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は多孔質基板と一体化した
ＹＳＺ膜の作製方法に関する。
ＹＳＺ膜の作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、酸素と水素をそれぞれ、酸化剤お
よび燃料として、燃料が本来持っている化学エネルギー
を直接電気エネルギーに変換する燃料電池が、省資源、
環境保護などの観点から注目されている。特に、イット
リアなどをドープしたジルコニア（ＹＳＺと称する）を
電解質層として用い、ランタンクロマイト酸化物等をセ
パレータとして用いた平板型固体電解質燃料電池は、低
コストでコンパクトであり、作動温度が高く、発電効率
が良く、かつ高温廃熱の利用により総合効率が高く、コ
・ジェネレーション用として有利なため研究開発が進ん
でいる。
よび燃料として、燃料が本来持っている化学エネルギー
を直接電気エネルギーに変換する燃料電池が、省資源、
環境保護などの観点から注目されている。特に、イット
リアなどをドープしたジルコニア（ＹＳＺと称する）を
電解質層として用い、ランタンクロマイト酸化物等をセ
パレータとして用いた平板型固体電解質燃料電池は、低
コストでコンパクトであり、作動温度が高く、発電効率
が良く、かつ高温廃熱の利用により総合効率が高く、コ
・ジェネレーション用として有利なため研究開発が進ん
でいる。
【０００３】この燃料電池の電池性能は電池の内部抵
抗、特にその中の構成材料のオーム抵抗により支配され
る。このオーム抵抗損失は抵抗率の最も高いＹＳＺ固体
電解質を薄くすることで低減が可能となる。また、ＹＳ
Ｚ固体電解質は電解質支持膜方式の電池を構成すること
により、電解質自立方式に比べ大幅に薄膜化が可能とな
る。したがって、性能の良い支持膜型固体電解質燃料電
池を構成するためにはＮｉ−ＹＳＺサーメットである燃
料極板を多孔質基板とするか、もしくはＬａＭｎＯ か
らなる空気極板を多孔質基板とし、この上に薄い（一般
的には１〜２００ミクロン）酸化物被膜であるＹＳＺ電
解質膜を成膜している。
抗、特にその中の構成材料のオーム抵抗により支配され
る。このオーム抵抗損失は抵抗率の最も高いＹＳＺ固体
電解質を薄くすることで低減が可能となる。また、ＹＳ
Ｚ固体電解質は電解質支持膜方式の電池を構成すること
により、電解質自立方式に比べ大幅に薄膜化が可能とな
る。したがって、性能の良い支持膜型固体電解質燃料電
池を構成するためにはＮｉ−ＹＳＺサーメットである燃
料極板を多孔質基板とするか、もしくはＬａＭｎＯ か
らなる空気極板を多孔質基板とし、この上に薄い（一般
的には１〜２００ミクロン）酸化物被膜であるＹＳＺ電
解質膜を成膜している。
【０００４】多孔質基板上に酸化物被膜を形成する方法
としては、（１）ＭＯＣＶＤ法、ＥＶＤ法、スパッタリ
ング法、電子ビーム蒸着法等の気相法、（２）スラリー
コート法、スリップキャスト法、電気泳動法等の、あら
かじめ焼成した基板上にＹＳＺ粉を含むスラリーをコー
ティングして焼成する方法、（３）スプレーパイロリシ
ス法、ゾルゲル法、塗布熱分解法等の、溶液を出発原料
としたもの、（４）基板のグリーン上に直接ＹＳＺのグ
リーン膜を作製し同時焼成する方法、がある。
としては、（１）ＭＯＣＶＤ法、ＥＶＤ法、スパッタリ
ング法、電子ビーム蒸着法等の気相法、（２）スラリー
コート法、スリップキャスト法、電気泳動法等の、あら
かじめ焼成した基板上にＹＳＺ粉を含むスラリーをコー
ティングして焼成する方法、（３）スプレーパイロリシ
ス法、ゾルゲル法、塗布熱分解法等の、溶液を出発原料
としたもの、（４）基板のグリーン上に直接ＹＳＺのグ
リーン膜を作製し同時焼成する方法、がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の各種方法には次のような欠点がある。 （１）これらの方法を実施する装置が高価である。 （２）同じ操作を多数回繰り返す必要があり、その結果
高コストとなる。 （３）スプレーパイロリシス法は成膜速度が遅い。 （４）ゾルゲル法、塗布熱分解法は一回の膜厚が０．２
ミクロン程度と薄い。 （５）基板のグリーンの板上に直接ＹＳＺの膜を付けよ
うとすると基板が脆いため成膜上、種々の制約を受けて
しまう。また、グリーンなので溶剤に溶けるためディプ
コーティング等ができない。このように、従来の各種方
法はその使用上いろいろの制約がある。また、出来上が
った製品は多孔質基板とＹＳＺ膜とが完全に一体化して
いない。
うな従来の各種方法には次のような欠点がある。 （１）これらの方法を実施する装置が高価である。 （２）同じ操作を多数回繰り返す必要があり、その結果
高コストとなる。 （３）スプレーパイロリシス法は成膜速度が遅い。 （４）ゾルゲル法、塗布熱分解法は一回の膜厚が０．２
ミクロン程度と薄い。 （５）基板のグリーンの板上に直接ＹＳＺの膜を付けよ
うとすると基板が脆いため成膜上、種々の制約を受けて
しまう。また、グリーンなので溶剤に溶けるためディプ
コーティング等ができない。このように、従来の各種方
法はその使用上いろいろの制約がある。また、出来上が
った製品は多孔質基板とＹＳＺ膜とが完全に一体化して
いない。
【０００６】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、作製工程が簡単で、作製効率が良く、もって作製コ
ストを低下させることができ、且つ多孔質基板とＹＳＺ
膜との良質の一体化を実施することができる方法を提供
することを目的とする。
で、作製工程が簡単で、作製効率が良く、もって作製コ
ストを低下させることができ、且つ多孔質基板とＹＳＺ
膜との良質の一体化を実施することができる方法を提供
することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明はポリマーのシート上にＹＳＺのグリーン膜
を作製する段階と、焼成前の多孔質基板に前記ポリマー
シート上のＹＳＺグリーン膜を重ね合わせて圧着する段
階と、圧着された多孔質基板とポリマーシート上のＹＳ
Ｚグリーン膜とを焼成する段階とを有することを特徴と
する。
め、本発明はポリマーのシート上にＹＳＺのグリーン膜
を作製する段階と、焼成前の多孔質基板に前記ポリマー
シート上のＹＳＺグリーン膜を重ね合わせて圧着する段
階と、圧着された多孔質基板とポリマーシート上のＹＳ
Ｚグリーン膜とを焼成する段階とを有することを特徴と
する。
【０００８】また、本発明はポリマーのシート上にＹＳ
Ｚのグリーン膜を作製する段階と、グリーン基板の表面
を溶剤で溶かす段階と、グリーン基板の表面にポリマー
シート上のＹＳＺのグリーン膜を張り合わせ乾燥して接
着する段階と、接着された基板とポリマーシート上のＹ
ＳＺグリーン膜とを焼成する段階とを有することを特徴
とする。
Ｚのグリーン膜を作製する段階と、グリーン基板の表面
を溶剤で溶かす段階と、グリーン基板の表面にポリマー
シート上のＹＳＺのグリーン膜を張り合わせ乾燥して接
着する段階と、接着された基板とポリマーシート上のＹ
ＳＺグリーン膜とを焼成する段階とを有することを特徴
とする。
【０００９】
【作用】まず、ポリマーのシート上にＹＳＺのグリーン
膜を作製するので、従来のグリーン基板上に直接ＹＳＺ
のグリーン膜を作製するのと比較して、成膜上の制約が
なくスクリーン印刷等の種々の成膜技術を使用すること
ができる。また、グリーンの多孔質基板とＹＳＺグリー
ン膜とを焼成前にプレスするか、またはグリーン基板の
表面を溶剤で溶かしグリーン基板の表面にポリマーシー
ト上のＹＳＺのグリーン膜を張り合わせ乾燥するかし
て、接着してあるので焼成後に両者の界面が密着する。
そのため良質の固体電解質燃料電池ができる。
膜を作製するので、従来のグリーン基板上に直接ＹＳＺ
のグリーン膜を作製するのと比較して、成膜上の制約が
なくスクリーン印刷等の種々の成膜技術を使用すること
ができる。また、グリーンの多孔質基板とＹＳＺグリー
ン膜とを焼成前にプレスするか、またはグリーン基板の
表面を溶剤で溶かしグリーン基板の表面にポリマーシー
ト上のＹＳＺのグリーン膜を張り合わせ乾燥するかし
て、接着してあるので焼成後に両者の界面が密着する。
そのため良質の固体電解質燃料電池ができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。
【００１１】図１は本発明の多孔質基板と一体化したＹ
ＳＺ膜の作製方法を説明する図である。
ＳＺ膜の作製方法を説明する図である。
【００１２】図１を参照して本発明の一実施例を説明す
る。 （１）多孔質基板として固体電解質燃料電池の燃料極の
グリーン板１を作製する。
る。 （１）多孔質基板として固体電解質燃料電池の燃料極の
グリーン板１を作製する。
【００１３】原料として１００ｇのＮｉＯに対し、５
８．７ｇのＹＳＺと、１００ｃｃの（Ｙ＋Ｚｒ）オクチ
ル酸塩溶液（金属濃度８％）を混合し、乾燥後に砕いて
粉体とする。この粉体を ０．６トン／ｃｍ2 の圧力
で加圧成形して板１にする。 （２）ＹＳＺのグリーン膜２を作製する。
８．７ｇのＹＳＺと、１００ｃｃの（Ｙ＋Ｚｒ）オクチ
ル酸塩溶液（金属濃度８％）を混合し、乾燥後に砕いて
粉体とする。この粉体を ０．６トン／ｃｍ2 の圧力
で加圧成形して板１にする。 （２）ＹＳＺのグリーン膜２を作製する。
【００１４】原料としてＹＳＺの微粉体１００ｇに対
し、１．５ｃｃの分散剤（ノニオン）と、溶剤（アセチ
ルアセトン）と、２０ｃｃの（Ｙ＋Ｚｒ）オクチル酸塩
溶液（金属濃度８％）を混合してスラリーとなし、ＹＳ
Ｚのグリーン膜２をポリエステルのシート３上にスクリ
ーン印刷する。 （３）（１）段階で作製した燃料極のグリーン板と、
（２）段階で作製したポリエステルシート３上のＹＳＺ
グリーン膜２を重ね合わせ、０．３トン／ｃｍ２の圧力
でプレスする。 （４）このように接着したものを、１３５０℃で１０時
間焼成する。またその際ポリエステルシート３は焼失さ
れる。
し、１．５ｃｃの分散剤（ノニオン）と、溶剤（アセチ
ルアセトン）と、２０ｃｃの（Ｙ＋Ｚｒ）オクチル酸塩
溶液（金属濃度８％）を混合してスラリーとなし、ＹＳ
Ｚのグリーン膜２をポリエステルのシート３上にスクリ
ーン印刷する。 （３）（１）段階で作製した燃料極のグリーン板と、
（２）段階で作製したポリエステルシート３上のＹＳＺ
グリーン膜２を重ね合わせ、０．３トン／ｃｍ２の圧力
でプレスする。 （４）このように接着したものを、１３５０℃で１０時
間焼成する。またその際ポリエステルシート３は焼失さ
れる。
【００１５】以上の作業段階を経て、多孔質基板と一体
化したＹＳＺ膜を作製することができる。
化したＹＳＺ膜を作製することができる。
【００１６】図２は本発明の多孔質基板と一体化したＹ
ＳＺ膜の作製方法の別の実施例を説明するブロック線図
である。
ＳＺ膜の作製方法の別の実施例を説明するブロック線図
である。
【００１７】図２の実施例は図１の実施例における
（３）作業段階が下記のように変わるのみで、その他の
作業段階はすべて前述の実施例と同一である。 （３）燃料極のグリーン板の片面をトルエンで溶かし、
その上にＹＳＺグリーン膜を張り、室温で２４時間乾燥
させる。
（３）作業段階が下記のように変わるのみで、その他の
作業段階はすべて前述の実施例と同一である。 （３）燃料極のグリーン板の片面をトルエンで溶かし、
その上にＹＳＺグリーン膜を張り、室温で２４時間乾燥
させる。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、先
ずポリマーシート上にＹＳＺのグリーン膜を作製し、焼
成前の多孔質基板に前記ポリマーシート上のＹＳＺグリ
ーン膜を重ね合わせて圧着するか、または、燃料極のグ
リーン板の片面をトルエンで溶かしその上にＹＳＺグリ
ーン膜を張り室温で２４時間乾燥させて、接着した多孔
質基板とポリマーシート上のＹＳＺグリーン膜とを焼成
するようにしたので、成膜上の制約が無くなり、ディプ
コート、スラリーコート、スピンコート、スプレー塗
布、テープキャスト、スクリーン印刷等の種々の成膜方
法を使用することができ、膜厚もサブミクロンから数百
ミクロンの広い範囲で容易に制御できる。また、グリー
ンの多孔質基板とＹＳＺグリーン膜とを焼成前に接着し
てあるので焼成後に両者の界面が密着する。そのため良
質の固体電解質燃料電池を作ることができる。
ずポリマーシート上にＹＳＺのグリーン膜を作製し、焼
成前の多孔質基板に前記ポリマーシート上のＹＳＺグリ
ーン膜を重ね合わせて圧着するか、または、燃料極のグ
リーン板の片面をトルエンで溶かしその上にＹＳＺグリ
ーン膜を張り室温で２４時間乾燥させて、接着した多孔
質基板とポリマーシート上のＹＳＺグリーン膜とを焼成
するようにしたので、成膜上の制約が無くなり、ディプ
コート、スラリーコート、スピンコート、スプレー塗
布、テープキャスト、スクリーン印刷等の種々の成膜方
法を使用することができ、膜厚もサブミクロンから数百
ミクロンの広い範囲で容易に制御できる。また、グリー
ンの多孔質基板とＹＳＺグリーン膜とを焼成前に接着し
てあるので焼成後に両者の界面が密着する。そのため良
質の固体電解質燃料電池を作ることができる。
【図１】本発明の多孔質基板と一体化したＹＳＺ膜の作
製方法を説明する図である。
製方法を説明する図である。
【図２】本発明の多孔質基板と一体化したＹＳＺ膜の作
製方法の別の実施例を説明するブロック線図である。
製方法の別の実施例を説明するブロック線図である。
１ 燃料極のグリーン板 ２ ＹＳＺグリーン膜 ３ ポリエステルシート
Claims (2)
- 【請求項１】 ポリマーのシート上にＹＳＺのグリーン
膜を作製する段階と、焼成前の多孔質基板に前記ポリマ
ーシート上のＹＳＺグリーン膜を重ね合わせて圧着する
段階と、圧着された多孔質基板とポリマーシート上のＹ
ＳＺグリーン膜とを焼成するとともに前記ポリマーシー
トを焼失させる段階とを有することを特徴とする多孔質
基板と一体化したＹＳＺ膜の作製方法。 - 【請求項２】 ポリマーのシート上にＹＳＺのグリーン
膜を作製する段階と、グリーン基板の表面を溶剤で溶か
す段階と、グリーン基板の表面にポリマーシート上のＹ
ＳＺのグリーン膜を張り合わせ乾燥して接着する段階
と、接着された基板とポリマーシート上のＹＳＺグリー
ン膜とを焼成するとともに前記ポリマーシートを焼失さ
せる段階とを有することを特徴とする多孔質基板と一体
化したＹＳＺ膜の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30576993A JP3220314B2 (ja) | 1993-11-11 | 1993-11-11 | 多孔質基板と一体化したｙｓｚ膜の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30576993A JP3220314B2 (ja) | 1993-11-11 | 1993-11-11 | 多孔質基板と一体化したｙｓｚ膜の作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07135002A JPH07135002A (ja) | 1995-05-23 |
| JP3220314B2 true JP3220314B2 (ja) | 2001-10-22 |
Family
ID=17949129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30576993A Expired - Fee Related JP3220314B2 (ja) | 1993-11-11 | 1993-11-11 | 多孔質基板と一体化したｙｓｚ膜の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3220314B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4559068B2 (ja) * | 2003-12-26 | 2010-10-06 | 日本特殊陶業株式会社 | 固体電解質形燃料電池の製造方法 |
| JP5231080B2 (ja) * | 2008-04-30 | 2013-07-10 | 行政院原子能委員會核能研究所 | スパッタリング法による高性能固体酸化物形燃料電池膜電極接合体（ｓｏｆｃ−ｍｅａ）の電解質層の製造方法。 |
| KR101850950B1 (ko) * | 2010-10-20 | 2018-04-20 | 신토고교 가부시키가이샤 | 전고체 전지를 구성하는 층 구조체의 제조 방법, 제조 장치 및 그 층 구조체를 구비한 전고체 전지 |
| JP5916661B2 (ja) * | 2013-05-31 | 2016-05-11 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 固体酸化物形燃料電池形成用のグリーンシートの製造方法 |
-
1993
- 1993-11-11 JP JP30576993A patent/JP3220314B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07135002A (ja) | 1995-05-23 |
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