JP3230423B2 - 中空平板状電極基板およびその製造方法 - Google Patents
中空平板状電極基板およびその製造方法Info
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Fuel Cell (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体電解質型燃料電池
の電極基板、さらに詳細には固体電解質型燃料電池の電
極材料からなる、内部にガス流路を有する中空平板状電
極基板およびその製造方法に関するものである。
の電極基板、さらに詳細には固体電解質型燃料電池の電
極材料からなる、内部にガス流路を有する中空平板状電
極基板およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術および問題点】固体電解質型燃料電池の原理
は燃料の化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換す
るものであり、高効率で環境への影響が少ない次世代の
発電技術として研究が進められている。この固体電解質
型燃料電池の単セルは空気極、燃料極、電解質、インタ
ーコネクタから構成されるが、セルの運転温度が１００
０℃と非常に高温であるため、各構成部は表１に示すよ
うなセラミックス材料が一般的に用いられている。
は燃料の化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換す
るものであり、高効率で環境への影響が少ない次世代の
発電技術として研究が進められている。この固体電解質
型燃料電池の単セルは空気極、燃料極、電解質、インタ
ーコネクタから構成されるが、セルの運転温度が１００
０℃と非常に高温であるため、各構成部は表１に示すよ
うなセラミックス材料が一般的に用いられている。
【０００３】表１
【０００４】固体電解質型燃料電池の基本構成は電解質
を挟んで、燃料極、空気極を配し、両電極にそれぞれ燃
料（水素）、空気（酸素）ガスを供給するものである
が、実用的なセル設計においては、これらのガスが直接
接触することによる発電効率の低下を防ぐために、ガス
シールしやすい構造であることが重要である。また、実
際の発電は十分な出力を得るために単セルを複数積層し
たスタックの形で行うが、単セルにはスタック化の時に
加わる荷重に耐えうる強度も要求される。
を挟んで、燃料極、空気極を配し、両電極にそれぞれ燃
料（水素）、空気（酸素）ガスを供給するものである
が、実用的なセル設計においては、これらのガスが直接
接触することによる発電効率の低下を防ぐために、ガス
シールしやすい構造であることが重要である。また、実
際の発電は十分な出力を得るために単セルを複数積層し
たスタックの形で行うが、単セルにはスタック化の時に
加わる荷重に耐えうる強度も要求される。
【０００５】これまでに、これらの要求項目を満足する
セル構造として、図４に示すような内部に複数のガス流
路を有する平板状電極基板上にセルを形成する方式が考
えられる（特開平５−３６４１７号）。図４において１
は電解質、２は燃料極、３は空気極、４はインターコネ
クタ、５は内部ガス流路、６は緻密膜である。
セル構造として、図４に示すような内部に複数のガス流
路を有する平板状電極基板上にセルを形成する方式が考
えられる（特開平５−３６４１７号）。図４において１
は電解質、２は燃料極、３は空気極、４はインターコネ
クタ、５は内部ガス流路、６は緻密膜である。
【０００６】この方式では、一方の反応ガスは中空基板
内のガス流路を流れるため、基板両端部のガスシールを
行うだけで気密性を保つことができる。また、厚みのあ
る中空電極基板により単セルの強度は確保されるため、
導電率が低い電解質の薄膜化が可能となり、発電特性の
向上が期待される。
内のガス流路を流れるため、基板両端部のガスシールを
行うだけで気密性を保つことができる。また、厚みのあ
る中空電極基板により単セルの強度は確保されるため、
導電率が低い電解質の薄膜化が可能となり、発電特性の
向上が期待される。
【０００７】このようなセルの作製方法としては、押し
出し成形法であらかじめ中空電極基板を作製した後、そ
の表面に電解質、電極、インターコネクタを溶射法、Ｅ
ＶＤ法等により形成する方法と、ドクターブレード法等
により作製したセル各部分のセラミックスシートを積層
して形成し、燒結する共燒結法が考えられる。
出し成形法であらかじめ中空電極基板を作製した後、そ
の表面に電解質、電極、インターコネクタを溶射法、Ｅ
ＶＤ法等により形成する方法と、ドクターブレード法等
により作製したセル各部分のセラミックスシートを積層
して形成し、燒結する共燒結法が考えられる。
【０００８】押し出し成形法は、断面形状が一定のもの
を大量に成形する方法に適しているが、基板の厚みや、
厚み方向において密度や導電率などの燒結体の物性を部
分的に変えることができず、形状の自由度も小さい。ま
た、単セルの形成に複数の工程が必要となるため、使用
する装置が大掛かりとなることや、高温処理過程が複数
になることから、その間に多孔性であるべき電極基板が
緻密化し、失活してしまうという欠点がある。
を大量に成形する方法に適しているが、基板の厚みや、
厚み方向において密度や導電率などの燒結体の物性を部
分的に変えることができず、形状の自由度も小さい。ま
た、単セルの形成に複数の工程が必要となるため、使用
する装置が大掛かりとなることや、高温処理過程が複数
になることから、その間に多孔性であるべき電極基板が
緻密化し、失活してしまうという欠点がある。
【０００９】一方、共燒結法は異種材料シートを積層、
圧着しセルを形成した後、これを燒結するもので、高温
処理過程が一度で済むことから電極の劣化が最小限に抑
えられ、用いる装置も簡単であるため経済的にも優れた
方法と言える。また、シート積層により基板を作製する
際には、シートの積層数による成形体の厚みの制御や、
積層するシートの組成を変えることで部分的に物性の異
なる基板の作製も可能となる。
圧着しセルを形成した後、これを燒結するもので、高温
処理過程が一度で済むことから電極の劣化が最小限に抑
えられ、用いる装置も簡単であるため経済的にも優れた
方法と言える。また、シート積層により基板を作製する
際には、シートの積層数による成形体の厚みの制御や、
積層するシートの組成を変えることで部分的に物性の異
なる基板の作製も可能となる。
【００１０】シート積層法のこのような長所を活かし、
これまでに図５に示すような組成の異なる空気極材料を
組み合わせた形の電極基板が考えられている（特願平７
−７２３１９号）。図５で３’はＬＳＭ（ｘ＝０．３）
からなる第一の電極、３”はＬＳＭ（ｘ＝０．５）から
なる第二の電極、５はガス流路である。このように強度
の大きなＬＳＭ（ｘ＝０．３）と比抵抗の小さいＬＳＭ
（ｘ＝０．５）の複合基板とすることで、両空気極材料
のそれぞれの利点を活かした、強度と導電率の高い電極
基板を作製することができる。
これまでに図５に示すような組成の異なる空気極材料を
組み合わせた形の電極基板が考えられている（特願平７
−７２３１９号）。図５で３’はＬＳＭ（ｘ＝０．３）
からなる第一の電極、３”はＬＳＭ（ｘ＝０．５）から
なる第二の電極、５はガス流路である。このように強度
の大きなＬＳＭ（ｘ＝０．３）と比抵抗の小さいＬＳＭ
（ｘ＝０．５）の複合基板とすることで、両空気極材料
のそれぞれの利点を活かした、強度と導電率の高い電極
基板を作製することができる。
【００１１】また、燃料極材料を用いた中空平板状電極
基板についても同様に、複合基板の作製が考えられる。
表１に示したように燃料極材料にはＮｉＯと電解質材料
であるＹＳＺのサーメットが用いられている。このよう
にＮｉＯとＹＳＺを混合することで電解質との熱膨張率
差が小さくなり両者の密着性が向上するが、サーメット
中のＹＳＺの割合が大きくなると電極としての導電率が
低下してしまう。そこで、燃料極材料を用いた中空平板
状電極基板の作製では、電解質を形成する側をＮｉＯ／
ＺｒＯ2−Ｙ2Ｏ3（ＮｉＯ：４０ｗｔ％）サーメット、
反対側を導電率の高いＮｉＯ／ＺｒＯ2−Ｙ2Ｏ3（Ｎｉ
Ｏ：６０ｗｔ％）サーメットとすることで、電解質との
密着性がよく、しかも導電率の高い電極基板を得ること
ができる。
基板についても同様に、複合基板の作製が考えられる。
表１に示したように燃料極材料にはＮｉＯと電解質材料
であるＹＳＺのサーメットが用いられている。このよう
にＮｉＯとＹＳＺを混合することで電解質との熱膨張率
差が小さくなり両者の密着性が向上するが、サーメット
中のＹＳＺの割合が大きくなると電極としての導電率が
低下してしまう。そこで、燃料極材料を用いた中空平板
状電極基板の作製では、電解質を形成する側をＮｉＯ／
ＺｒＯ2−Ｙ2Ｏ3（ＮｉＯ：４０ｗｔ％）サーメット、
反対側を導電率の高いＮｉＯ／ＺｒＯ2−Ｙ2Ｏ3（Ｎｉ
Ｏ：６０ｗｔ％）サーメットとすることで、電解質との
密着性がよく、しかも導電率の高い電極基板を得ること
ができる。
【００１２】このような中空状基板の成形は図６に示す
ように、等間隔に配置した短冊状シート積層体（柱状
部）Ｐを２枚の板状シート積層体（平板部）Ｌ’、Ｌ”
で挟み込み、熱圧着して行うものである。しかし、これ
らの積層体を熱圧着する際にバインダーを含むシートが
軟化して中空部が潰れやすいため、加圧し過ぎないよう
に注意が必要である。異種材料シートの接着では同一材
料に比べて密着性が悪いため、特に十分な加圧が必要と
されるが、図６のように柱状部Ｐと平板部Ｌ’、Ｌ”の
境界で両材料を張り合わせるものでは、前記の理由から
十分に密着できない。
ように、等間隔に配置した短冊状シート積層体（柱状
部）Ｐを２枚の板状シート積層体（平板部）Ｌ’、Ｌ”
で挟み込み、熱圧着して行うものである。しかし、これ
らの積層体を熱圧着する際にバインダーを含むシートが
軟化して中空部が潰れやすいため、加圧し過ぎないよう
に注意が必要である。異種材料シートの接着では同一材
料に比べて密着性が悪いため、特に十分な加圧が必要と
されるが、図６のように柱状部Ｐと平板部Ｌ’、Ｌ”の
境界で両材料を張り合わせるものでは、前記の理由から
十分に密着できない。
【００１３】そこで、基板成形時の密着性を向上させる
ため、図７のように２枚の板状シート積層体Ｌ’、Ｌ”
で挟み込む短冊状シート積層体Ｐとして、あらかじめ両
シートを十分加圧して接着した板状シート積層体Ｌ’、
Ｌ”を短冊状に切断したものを用いることで、図５のよ
うなガス流路を形成する柱状部Ｐの中央で異種材料を張
り合わせる形のセルを形成することが考えられる。この
場合、熱圧着時の両材料間の密着性は向上するものの、
燒結における両シートの収縮率や、燒結後の熱膨張率が
異なることから、接着界面で応力が生じ、シートの剥離
や基板平面の歪みが起こることがある。このような基板
の歪みは、単セルを積層しスタック化した際に部分的に
大きな応力が加わり割れが生じる原因となるため最小限
に抑える必要がある。
ため、図７のように２枚の板状シート積層体Ｌ’、Ｌ”
で挟み込む短冊状シート積層体Ｐとして、あらかじめ両
シートを十分加圧して接着した板状シート積層体Ｌ’、
Ｌ”を短冊状に切断したものを用いることで、図５のよ
うなガス流路を形成する柱状部Ｐの中央で異種材料を張
り合わせる形のセルを形成することが考えられる。この
場合、熱圧着時の両材料間の密着性は向上するものの、
燒結における両シートの収縮率や、燒結後の熱膨張率が
異なることから、接着界面で応力が生じ、シートの剥離
や基板平面の歪みが起こることがある。このような基板
の歪みは、単セルを積層しスタック化した際に部分的に
大きな応力が加わり割れが生じる原因となるため最小限
に抑える必要がある。
【００１４】そこで本発明では、このような異種材料か
らなる中空平板状基板の課題を解決するため、異種材料
の接着界面を互いに入り組んだ形状にして接着面積を大
きくし、燒結時やセルスタックの昇・降温時に異種材料
シートの密着性をよくすることで、シートの剥離や割れ
を防ぎ、基板強度の向上を図ることを目的とする。
らなる中空平板状基板の課題を解決するため、異種材料
の接着界面を互いに入り組んだ形状にして接着面積を大
きくし、燒結時やセルスタックの昇・降温時に異種材料
シートの密着性をよくすることで、シートの剥離や割れ
を防ぎ、基板強度の向上を図ることを目的とする。
【００１５】
【問題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明による固体電解質型燃料電池に用いる内部に
ガス流路を有する中空平板状電極基板は、 第１の電極材
料からなる板状の第１の電極、第２の電極材料からなる
板状の第２の電極および前記第１、第２の電極に挟まれ
ガス流路を形成する柱状部で構成され、前記第１、第２
の電極材料は組成の異なる２種の電極材料であり、前記
柱状部は、前記第１の電極材料からなる第１の短冊状板
と、前記第２の電極材料からなりかつ前記第１の短冊状
板と同一形状の第２の短冊状板とを積層して構成され、
前記第２の電極上に複数の前記柱状部を前記第１、第２
の短冊状板がともに前記第２の電極に接着するよう等間
隔に配置し、かつ前記複数の柱状部の上にさらに前記柱
状部に接着するよう前記第１の電極を配置して構成した
ことを特徴とする。
め、本発明による固体電解質型燃料電池に用いる内部に
ガス流路を有する中空平板状電極基板は、 第１の電極材
料からなる板状の第１の電極、第２の電極材料からなる
板状の第２の電極および前記第１、第２の電極に挟まれ
ガス流路を形成する柱状部で構成され、前記第１、第２
の電極材料は組成の異なる２種の電極材料であり、前記
柱状部は、前記第１の電極材料からなる第１の短冊状板
と、前記第２の電極材料からなりかつ前記第１の短冊状
板と同一形状の第２の短冊状板とを積層して構成され、
前記第２の電極上に複数の前記柱状部を前記第１、第２
の短冊状板がともに前記第２の電極に接着するよう等間
隔に配置し、かつ前記複数の柱状部の上にさらに前記柱
状部に接着するよう前記第１の電極を配置して構成した
ことを特徴とする。
【００１６】また、上記中空平板状電極基板はＬａ
(1-x)ＳｒxＭｎＯ3（ｘ＝０．３±０．１）とＬａ(1-x)
ＳｒxＭｎＯ3（ｘ＝０．５±０．０５）から構成される
ことを特徴とする。
(1-x)ＳｒxＭｎＯ3（ｘ＝０．３±０．１）とＬａ(1-x)
ＳｒxＭｎＯ3（ｘ＝０．５±０．０５）から構成される
ことを特徴とする。
【００１７】また、上記中空平板状電極基板は、ＮｉＯ
／ＺｒＯ2−Ｙ2Ｏ3（ＮｉＯ：４０±１０ｗｔ％）とＮ
ｉＯ／ＺｒＯ2−Ｙ2Ｏ3（ＮｉＯ：６０±１０ｗｔ％）
から構成されることを特徴とする。
／ＺｒＯ2−Ｙ2Ｏ3（ＮｉＯ：４０±１０ｗｔ％）とＮ
ｉＯ／ＺｒＯ2−Ｙ2Ｏ3（ＮｉＯ：６０±１０ｗｔ％）
から構成されることを特徴とする。
【００１８】さらに、上記の固体電解質型燃料電池の中
空平板状電極基板は、Ｌａ(1-x)ＳｒxＭｎＯ3（ｘ＝
０．３±０．１）とＬａ(1-x)ＳｒxＭｎＯ3（ｘ＝０．
５±０．０５）、または、ＮｉＯ／ＺｒＯ2−Ｙ2Ｏ
3（ＮｉＯ：４０±１０ｗｔ％）とＮｉＯ／ＺｒＯ2−Ｙ
2Ｏ3（ＮｉＯ：６０±１０ｗｔ％）のセラミックスシー
トを複数枚用意し、両シートの積層・切断により作製し
た複数の短冊状シート積層体を上下方向として等間隔で
配置し、これをそれぞれの組成のシートからなる２枚の
板状シート積層体で挟み込み、圧着し、燒結することを
特徴としている。
空平板状電極基板は、Ｌａ(1-x)ＳｒxＭｎＯ3（ｘ＝
０．３±０．１）とＬａ(1-x)ＳｒxＭｎＯ3（ｘ＝０．
５±０．０５）、または、ＮｉＯ／ＺｒＯ2−Ｙ2Ｏ
3（ＮｉＯ：４０±１０ｗｔ％）とＮｉＯ／ＺｒＯ2−Ｙ
2Ｏ3（ＮｉＯ：６０±１０ｗｔ％）のセラミックスシー
トを複数枚用意し、両シートの積層・切断により作製し
た複数の短冊状シート積層体を上下方向として等間隔で
配置し、これをそれぞれの組成のシートからなる２枚の
板状シート積層体で挟み込み、圧着し、燒結することを
特徴としている。
【００１９】
【実施例】以下に本発明を、実施例により詳細に説明す
る。図１は本発明の実施例を示すもので、図１中の番号
は図５と同じものを示している。ここでは空気極材料か
らなる基板について示すが、本発明は燃料極材料を用い
る電極基板についても同様に実施することができる。
る。図１は本発明の実施例を示すもので、図１中の番号
は図５と同じものを示している。ここでは空気極材料か
らなる基板について示すが、本発明は燃料極材料を用い
る電極基板についても同様に実施することができる。
【００２０】以下に本発明の具体的実施例について詳細
に述べるが、本発明は以下の実施例のみ限定されるもの
ではない。表１からＳＯＦＣの電極材料としては空気極
材料のＬＳＭと燃料極材料のＮｉ−ＹＳＺの二つが考え
られるが、以下にＬＳＭを用いた例について述べる。ま
た、本実施例はＬＳＭ（ｘ＝０．３）とＬＳＭ（ｘ＝
０．５）を組み合わせたものであるが、本発明はこれら
の組成の組み合わせに限定されるものではない。
に述べるが、本発明は以下の実施例のみ限定されるもの
ではない。表１からＳＯＦＣの電極材料としては空気極
材料のＬＳＭと燃料極材料のＮｉ−ＹＳＺの二つが考え
られるが、以下にＬＳＭを用いた例について述べる。ま
た、本実施例はＬＳＭ（ｘ＝０．３）とＬＳＭ（ｘ＝
０．５）を組み合わせたものであるが、本発明はこれら
の組成の組み合わせに限定されるものではない。
【００２１】各材料粉末にバインダーとしてポリビニル
ブチラール、分散媒としてイソプロピルアルコールとト
ルエンの混合溶媒を加えてボールミルで混合した後、脱
泡して粘度を調整した。次にこのスラリーをドクターブ
レード法により厚さ１００μｍ程度のシート状に成形し
た。以後、記述の簡単のためＬＳＭ（ｘ＝０．３）シー
トＳ’から形成されたものを第一の電極３’、ＬＳＭ
（ｘ＝０．５）シートＳ”から形成されたものを第二の
電極３”とする。そして、このようにして作製した各シ
ートをそれぞれ厚さ２ｍｍとなるように積層・熱圧着
し、これを１０×５ｃｍに切り出した板状シート積層体
Ｌ’、Ｌ”を各１枚ずつ作製した。
ブチラール、分散媒としてイソプロピルアルコールとト
ルエンの混合溶媒を加えてボールミルで混合した後、脱
泡して粘度を調整した。次にこのスラリーをドクターブ
レード法により厚さ１００μｍ程度のシート状に成形し
た。以後、記述の簡単のためＬＳＭ（ｘ＝０．３）シー
トＳ’から形成されたものを第一の電極３’、ＬＳＭ
（ｘ＝０．５）シートＳ”から形成されたものを第二の
電極３”とする。そして、このようにして作製した各シ
ートをそれぞれ厚さ２ｍｍとなるように積層・熱圧着
し、これを１０×５ｃｍに切り出した板状シート積層体
Ｌ’、Ｌ”を各１枚ずつ作製した。
【００２２】また、シートＳ’：Ｓ”＝１：１で厚さ３
ｍｍの板状シート積層体を縦１０×横０．２ｃｍに切り
出して短冊状シート積層体Ｐを１０枚作製した。次に図
２に示すように、これらの短冊状シート積層体Ｐを一方
の板状シート積層体（Ｌ’あるいはＬ”）上に、切断面
が上下方向になるように等間隔で配置した後、その上に
もう一方の板状シート積層体（Ｌ’あるいはＬ”）を重
ね合わせ、これらをホットプレスにより接着して中空平
板状成形体とした。このようにして形成した中空平板状
成形体を、３６０℃で脱脂した後、１３００℃で２時間
燒結し、ＬＳＭ（ｘ＝０．３）、ＬＳＭ（ｘ＝０．５）
の２層からなる図１に示すような中空平板型電極基板を
作製した。このようにして作製した中空平板状基板で
は、２種の電極シートの界面の接着性は良好であり、シ
ート間の剥離や割れ、また、基板平面部の歪みは見られ
なかった。
ｍｍの板状シート積層体を縦１０×横０．２ｃｍに切り
出して短冊状シート積層体Ｐを１０枚作製した。次に図
２に示すように、これらの短冊状シート積層体Ｐを一方
の板状シート積層体（Ｌ’あるいはＬ”）上に、切断面
が上下方向になるように等間隔で配置した後、その上に
もう一方の板状シート積層体（Ｌ’あるいはＬ”）を重
ね合わせ、これらをホットプレスにより接着して中空平
板状成形体とした。このようにして形成した中空平板状
成形体を、３６０℃で脱脂した後、１３００℃で２時間
燒結し、ＬＳＭ（ｘ＝０．３）、ＬＳＭ（ｘ＝０．５）
の２層からなる図１に示すような中空平板型電極基板を
作製した。このようにして作製した中空平板状基板で
は、２種の電極シートの界面の接着性は良好であり、シ
ート間の剥離や割れ、また、基板平面部の歪みは見られ
なかった。
【００２３】上記の中空平板状電極基板は、燃料極材料
として、４０ｗｔ％のＮｉＯを含むＮｉＯ−ＹＳＺサー
メットと６０ｗｔ％のＮｉＯを含むＮｉＯ−ＹＳＺサー
メットを用いても全く同様にして作製することができ
る。
として、４０ｗｔ％のＮｉＯを含むＮｉＯ−ＹＳＺサー
メットと６０ｗｔ％のＮｉＯを含むＮｉＯ−ＹＳＺサー
メットを用いても全く同様にして作製することができ
る。
【００２４】ＮｉＯとＹＳＺを４：６（ＮｉＯ４０ｗｔ
％）、６：４（ＮｉＯ６０ｗｔ％）の割合で混合した各
材料粉末にバインダーとしてポリビニルブチラール、分
散媒としてイソプロピルアルコールとトルエンの混合溶
媒を加えてボールミルで混合した後、脱脂して粘度を調
整した。次にスラリーをドクターブレード法により厚差
１００μｍ程度のシート状に成形した。そして、このよ
うにして作製した各シートをそれぞれ厚さ２ｍｍとなる
ように積層・熱圧着し、これを１０×５ｃｍにきりだし
た板状シート積層体Ｌ’、Ｌ”を各１枚ずつと両シート
を１：１で厚さ３ｍｍの板状シート積層体を縦１０×横
０．２に切り出した短冊状シート積層体１０枚を作製し
た。次にこれらを図２と同様に配置した後、ホットプレ
スにより接着して中空平板状成形体とした。このように
して形成した中空平板状成形体を、３６０℃で脱脂した
後、１３００℃で２時間燒結し、４０ｗｔ％のＮｉＯを
含むＮｉＯ−ＹＳＺサーメットと６０ｗｔ％のＮｉＯを
含むＮｉＯ−ＹＳＺサーメットからなる中空平板型電極
基板を作製した。
％）、６：４（ＮｉＯ６０ｗｔ％）の割合で混合した各
材料粉末にバインダーとしてポリビニルブチラール、分
散媒としてイソプロピルアルコールとトルエンの混合溶
媒を加えてボールミルで混合した後、脱脂して粘度を調
整した。次にスラリーをドクターブレード法により厚差
１００μｍ程度のシート状に成形した。そして、このよ
うにして作製した各シートをそれぞれ厚さ２ｍｍとなる
ように積層・熱圧着し、これを１０×５ｃｍにきりだし
た板状シート積層体Ｌ’、Ｌ”を各１枚ずつと両シート
を１：１で厚さ３ｍｍの板状シート積層体を縦１０×横
０．２に切り出した短冊状シート積層体１０枚を作製し
た。次にこれらを図２と同様に配置した後、ホットプレ
スにより接着して中空平板状成形体とした。このように
して形成した中空平板状成形体を、３６０℃で脱脂した
後、１３００℃で２時間燒結し、４０ｗｔ％のＮｉＯを
含むＮｉＯ−ＹＳＺサーメットと６０ｗｔ％のＮｉＯを
含むＮｉＯ−ＹＳＺサーメットからなる中空平板型電極
基板を作製した。
【００２５】また、さらに両シート界面の密着性を向上
するために、図３に示すような中空基板の作製も考えら
れる。シート３’、３”をこれらの積層、ホットプレス
により、３’：３”：３’＝１：１：１（Ｉ）、３”：
３’：３”＝１：１：１（ＩＩ）で厚さ３ｍｍの積層体
とし、Ｉ、ＩＩをそれぞれ縦１０×幅０．２ｃｍに切り
出した短冊状シート積層体各５枚を作製した。次にこれ
らの短冊状シート積層体を、一方の板状シート積層体上
に、図１と同様に切断面が上下方向になるようにして、
ＩとＩＩを一列おきに等間隔で配置した後、その上にも
う一方の板状シート積層体を重ね合わせ、これらをホッ
トプレスにより接着して図３のような中空平板状成形体
とした。このように異種材料シートの接着面積を大きく
することで、両シートの剥離が起きにくくなり、基板の
割れや反りを抑制できるため、中空基板強度が大きくな
る。
するために、図３に示すような中空基板の作製も考えら
れる。シート３’、３”をこれらの積層、ホットプレス
により、３’：３”：３’＝１：１：１（Ｉ）、３”：
３’：３”＝１：１：１（ＩＩ）で厚さ３ｍｍの積層体
とし、Ｉ、ＩＩをそれぞれ縦１０×幅０．２ｃｍに切り
出した短冊状シート積層体各５枚を作製した。次にこれ
らの短冊状シート積層体を、一方の板状シート積層体上
に、図１と同様に切断面が上下方向になるようにして、
ＩとＩＩを一列おきに等間隔で配置した後、その上にも
う一方の板状シート積層体を重ね合わせ、これらをホッ
トプレスにより接着して図３のような中空平板状成形体
とした。このように異種材料シートの接着面積を大きく
することで、両シートの剥離が起きにくくなり、基板の
割れや反りを抑制できるため、中空基板強度が大きくな
る。
【００２６】
【発明の効果】以上説明のように、本発明では固体電解
質型燃料電池の空気極または燃料極材料のどちらか一方
で、組成の異なる２種の電極材料からなる中空平板状電
極基板の作製において、中空部を形成する柱状部におけ
る両電極材料の接着面を互いに入り組んだ形状とするこ
とで、接着界面での密着性を向上させるものである。そ
の結果、成形体の燒結時に両シート界面での収縮率差に
よる応力が緩和されるためシートの剥離や割れが抑制さ
れ、歪みのない平らな平板状基板を作製することがで
き、電極基板の強度が向上する。
質型燃料電池の空気極または燃料極材料のどちらか一方
で、組成の異なる２種の電極材料からなる中空平板状電
極基板の作製において、中空部を形成する柱状部におけ
る両電極材料の接着面を互いに入り組んだ形状とするこ
とで、接着界面での密着性を向上させるものである。そ
の結果、成形体の燒結時に両シート界面での収縮率差に
よる応力が緩和されるためシートの剥離や割れが抑制さ
れ、歪みのない平らな平板状基板を作製することがで
き、電極基板の強度が向上する。
【図１】本発明による中空平板状基板の作製例を示す斜
視図。
視図。
【図２】前記実施例の斜視図。
【図３】本発明による中空平板状基板の応用例を示す斜
視図。
視図。
【図４】内部にガス流路を有する電極基板を用いた燃料
電池の斜視図。
電池の斜視図。
【図５】２種の電極材料より構成される中空平板状基板
の斜視図。
の斜視図。
【図６】前記中空平板状基板のシート積層法による作製
を示す斜視図。
を示す斜視図。
【図７】２種の電極材料シートの接着位置を変えた中空
平板状基板のシート積層法による作製を示す斜視図。
平板状基板のシート積層法による作製を示す斜視図。
【図８】前記中空平板状基板の斜視図。
１ 電解質 ２ 燃料極 ３ 空気極 ３’ 第一の電極基板 ３” 第二の電極基板 ４ インターコネクタ ５ ガス流路 ６ 緻密膜 Ｐ 短冊状シート積層体 Ｌ’ 第一の電極を形成する板状シート積層体 Ｌ” 第二の電極を形成する板状シート積層体 Ｓ’ 第一の電極を形成するシート Ｓ” 第二の電極を形成するシート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 4/86 H01M 4/88 H01M 8/02
Claims (4)
- 【請求項１】 固体電解質型燃料電池に用いる内部にガ
ス流路を有する中空平板状電極基板であって、第１の電極材料からなる板状の第１の電極、第２の電極
材料からなる板状の第２の電極および前記第１、第２の
電極に挟まれガス流路を形成する柱状部で構成され、 前記第１、第２の電極材料は組成の異なる２種の電極材
料であり、 前記柱状部は、前記第１の電極材料からなる第１の短冊
状板と、前記第２の電極材料からなりかつ前記第１の短
冊状板と同一形状の第２の短冊状板とを積層して構成さ
れ、 前記第２の電極上に複数の前記柱状部を前記第１、第２
の短冊状板がともに前記第２の電極に接着するよう等間
隔に配置し、 かつ前記複数の柱状部の上にさらに前記柱状部に接着す
るよう前記第１の電極を配置して構成した ことを特徴と
する中空平板状電極基板。 - 【請求項２】前記中空平板状電極基板はＬａ(1-x)Ｓｒx
ＭｎＯ3（ｘ＝０．３±０．１）とＬａ(1-x)ＳｒxＭｎ
Ｏ3（ｘ＝０．５±０．０５）から構成されることを特
徴とする請求項１記載の中空平板状電極基板。 - 【請求項３】前記中空平板状電極基板は、ＮｉＯ／Ｚｒ
Ｏ2−Ｙ2Ｏ3（ＮｉＯ：４０±１０ｗｔ％）とＮｉＯ／
ＺｒＯ2−Ｙ2Ｏ3（ＮｉＯ：６０±１０ｗｔ％）から構
成されることを特徴とする請求項１記載の中空平板状電
極基板。 - 【請求項４】固体電解質型燃料電池の電極材料でＬａ
(1-x)ＳｒxＭｎＯ3（ｘ＝０．３±０．１）とＬａ(1-x)
ＳｒxＭｎＯ3（ｘ＝０．５±０．０５）または、ＮｉＯ
／ＺｒＯ2−Ｙ2Ｏ3（ＮｉＯ：４０±１０ｗｔ％）とＮ
ｉＯ／ＺｒＯ2−Ｙ2Ｏ3（ＮｉＯ：６０±１０ｗｔ％）
のセラミックスシートを複数枚用意し、両シートの積層
・切断により作製した複数の短冊状シート積層体を、切
断面を上下方向として等間隔で配置し、これをそれぞれ
の組成のシートからなる２枚の板状シート積層体で挟み
込み、圧着し、燒結することを特徴とする中空平板状電
極基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25921295A JP3230423B2 (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 中空平板状電極基板およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25921295A JP3230423B2 (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 中空平板状電極基板およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0982336A JPH0982336A (ja) | 1997-03-28 |
| JP3230423B2 true JP3230423B2 (ja) | 2001-11-19 |
Family
ID=17330959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25921295A Expired - Fee Related JP3230423B2 (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 中空平板状電極基板およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3230423B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AUPQ492199A0 (en) * | 1999-12-30 | 2000-02-03 | Ceramic Fuel Cells Limited | Laminated structure and method of forming same |
| JP4811776B2 (ja) * | 2001-09-17 | 2011-11-09 | Ｔｏｔｏ株式会社 | 固体電解質型燃料電池燃料極膜およびその製造方法 |
| KR100658756B1 (ko) | 2006-02-16 | 2006-12-15 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료 혼합형 연료 전지용 막-전극 어셈블리 및 이를포함하는 연료 혼합형 연료 전지 시스템 |
| KR100709222B1 (ko) | 2006-02-20 | 2007-04-18 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료 혼합형 연료 전지용 스택 및 이를 포함하는 연료혼합형 연료 전지 시스템 |
| US20100151345A1 (en) * | 2008-12-17 | 2010-06-17 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Electrode Gas Channel Supports and Methods for Forming Internal Channels |
-
1995
- 1995-09-12 JP JP25921295A patent/JP3230423B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0982336A (ja) | 1997-03-28 |
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