JP3266525B2 - 電極膜付基体の製造方法 - Google Patents
電極膜付基体の製造方法Info
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- electrode film
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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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- Fuel Cell (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電極膜付基体の製
造方法に関し、例えば、燃料電池セル等の電極を有する
電極膜付基体の製造方法に関する。
造方法に関し、例えば、燃料電池セル等の電極を有する
電極膜付基体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】近年においては、固体電解質型燃料電池
は、小型であることに加えて作動温度が１０００〜１０
５０℃と高温であるため、発電効率が高く、第３世代の
発電システムとして大いに期待されている。一般に、固
体電解質型燃料電池セルには、円筒型燃料電池セルと平
板型燃料電池セルと呼ばれる２種類の構造が知られてい
る。平板型燃料電池セルは、単位体積当たりの出力密度
が高いという特長を有するが、実用化においてはガスシ
ールの不完全性やセル内の温度分布の不均一性の問題が
ある。一方、円筒型燃料電池セルは出力密度が低いもの
の、円筒形状であるため機械的強度が高いという特長が
ある。
は、小型であることに加えて作動温度が１０００〜１０
５０℃と高温であるため、発電効率が高く、第３世代の
発電システムとして大いに期待されている。一般に、固
体電解質型燃料電池セルには、円筒型燃料電池セルと平
板型燃料電池セルと呼ばれる２種類の構造が知られてい
る。平板型燃料電池セルは、単位体積当たりの出力密度
が高いという特長を有するが、実用化においてはガスシ
ールの不完全性やセル内の温度分布の不均一性の問題が
ある。一方、円筒型燃料電池セルは出力密度が低いもの
の、円筒形状であるため機械的強度が高いという特長が
ある。
【０００３】円筒型燃料電池セルは、図３に示したよう
に開気孔率が３０％程度のＣａＯ安定化ＺｒＯ2を支持
管１とし、その上にＬａＭｎＯ3系材料からなる多孔性
の空気極２を形成し、その表面にＹ2Ｏ3安定化ＺｒＯ2
からなる固体電解質３を被覆し、さらにこの表面に多孔
性のＮｉ／ＺｒＯ2の燃料極４が設けられている。
に開気孔率が３０％程度のＣａＯ安定化ＺｒＯ2を支持
管１とし、その上にＬａＭｎＯ3系材料からなる多孔性
の空気極２を形成し、その表面にＹ2Ｏ3安定化ＺｒＯ2
からなる固体電解質３を被覆し、さらにこの表面に多孔
性のＮｉ／ＺｒＯ2の燃料極４が設けられている。
【０００４】燃料電池モジュールにおいては、各単セル
はＬａＣｒＯ3系材料からなるインターコネクタ５を介
してＮｉフェルトにより接続される。このような燃料電
池セルの発電は、セルを約１０００℃の温度に保持し、
支持管１の内部に空気６を外部に水素等の燃料７を供給
することにより行われる。
はＬａＣｒＯ3系材料からなるインターコネクタ５を介
してＮｉフェルトにより接続される。このような燃料電
池セルの発電は、セルを約１０００℃の温度に保持し、
支持管１の内部に空気６を外部に水素等の燃料７を供給
することにより行われる。
【０００５】近年、この円筒型燃料電池セルの製造プロ
セスを単純化するため空気極を直接支持管に用いる試み
がなされている。空気極としての機能を併せ持つ支持管
としてはＬａをＣａ、Ｓｒで１０〜２０原子％置換した
ＬａＭｎＯ3材料が検討されている。
セスを単純化するため空気極を直接支持管に用いる試み
がなされている。空気極としての機能を併せ持つ支持管
としてはＬａをＣａ、Ｓｒで１０〜２０原子％置換した
ＬａＭｎＯ3材料が検討されている。
【０００６】また、平板型セルは円筒型セルと同じ材料
を用いて、図４に示したように固体電解質８の一方に空
気極９が、他方に燃料極１０が形成されている。単セル
同士の接続は、セパレータ１１と呼ばれるＬａの一部を
Ｃａ、Ｓｒで置換したＬａＣｒＯ3、あるいはＣｒの一
部をＭｇで置換したＬａＣｒＯ3が利用される。
を用いて、図４に示したように固体電解質８の一方に空
気極９が、他方に燃料極１０が形成されている。単セル
同士の接続は、セパレータ１１と呼ばれるＬａの一部を
Ｃａ、Ｓｒで置換したＬａＣｒＯ3、あるいはＣｒの一
部をＭｇで置換したＬａＣｒＯ3が利用される。
【０００７】上述の円筒型燃料電池セルおよび平板型燃
料電池セルとも、燃料極４、１０は、ＮｉＯとＺｒＯ2
（Ｙ2Ｏ3含有）の混合粉末とバインダと溶媒を含有する
ペーストをスクリーン印刷により固体電解質３、８表面
に塗布するか、上記ペースト中に浸漬し（いわゆるディ
ッピング）、乾燥して、厚み５０μｍ程度の燃料極４、
１０を形成していた。この場合には、発電時にバインダ
が飛散される。また、塗布または浸漬したものを、大気
中において１０００〜１４００℃の温度で熱処理して形
成される場合もある。
料電池セルとも、燃料極４、１０は、ＮｉＯとＺｒＯ2
（Ｙ2Ｏ3含有）の混合粉末とバインダと溶媒を含有する
ペーストをスクリーン印刷により固体電解質３、８表面
に塗布するか、上記ペースト中に浸漬し（いわゆるディ
ッピング）、乾燥して、厚み５０μｍ程度の燃料極４、
１０を形成していた。この場合には、発電時にバインダ
が飛散される。また、塗布または浸漬したものを、大気
中において１０００〜１４００℃の温度で熱処理して形
成される場合もある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにペーストをスクリーン印刷により固体電解質３、
８表面に塗布するか、ペースト中に浸漬し、乾燥した燃
料極４、１０は、その厚みバラツキが燃料極厚み５０μ
ｍに対して１０〜２０μｍ（２０〜４０％）程度であ
り、厚みバラツキが大きいという問題があった。その結
果、燃料電池セルを作製した場合には出力密度が小さく
なるという問題があった。
ようにペーストをスクリーン印刷により固体電解質３、
８表面に塗布するか、ペースト中に浸漬し、乾燥した燃
料極４、１０は、その厚みバラツキが燃料極厚み５０μ
ｍに対して１０〜２０μｍ（２０〜４０％）程度であ
り、厚みバラツキが大きいという問題があった。その結
果、燃料電池セルを作製した場合には出力密度が小さく
なるという問題があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の電極膜付基体の
製造方法は、少なくとも電極材料およびバインダ溶液を
含有する電極ペースト膜を基体に形成する工程と、該電
極ペースト膜を前記バインダ溶液の軟化点以上の温度に
加熱保持し、粘度を低くして前記電極ペースト膜を均一
な厚みとする工程と、前記電極ペースト膜を前記温度よ
りも高温で加熱し、前記電極ペースト膜中のバインダ溶
液を飛散させる工程とを具備する方法である。
製造方法は、少なくとも電極材料およびバインダ溶液を
含有する電極ペースト膜を基体に形成する工程と、該電
極ペースト膜を前記バインダ溶液の軟化点以上の温度に
加熱保持し、粘度を低くして前記電極ペースト膜を均一
な厚みとする工程と、前記電極ペースト膜を前記温度よ
りも高温で加熱し、前記電極ペースト膜中のバインダ溶
液を飛散させる工程とを具備する方法である。
【００１０】少なくとも電極材料およびバインダ溶液を
含有するペースト中に基体を浸漬した後引き上げ、基体
に電極ペースト膜を形成することが望ましい。
含有するペースト中に基体を浸漬した後引き上げ、基体
に電極ペースト膜を形成することが望ましい。
【００１１】
【作用】本発明の製造方法により得られた電極膜付基体
は、基体表面に電極膜を形成した電極膜付基体であっ
て、電極膜の厚みバラツキが、５μｍ以下のものであ
る。このように電極膜の厚みバラツキが小さいため、例
えば、円筒型の固体電解質に電極膜を形成した場合に
は、均一な厚みの電極膜を形成することができ、これに
より電極膜全体における電気抵抗が同一となり、出力密
度を向上できる。
は、基体表面に電極膜を形成した電極膜付基体であっ
て、電極膜の厚みバラツキが、５μｍ以下のものであ
る。このように電極膜の厚みバラツキが小さいため、例
えば、円筒型の固体電解質に電極膜を形成した場合に
は、均一な厚みの電極膜を形成することができ、これに
より電極膜全体における電気抵抗が同一となり、出力密
度を向上できる。
【００１２】即ち、従来においては、例えば、燃料電池
セルの燃料極は、ディッピングにより形成されており、
図２に示すように基体１１の表面の電極膜１２の厚みバ
ラツキが、厚み５０μｍに対して１０〜２０μｍ（２０
〜４０％）であったため、最も厚い部分と最も薄い部分
とで電流量が異なり、出力密度が小さくなっていたが、
本発明では、上記のように厚みバラツキが殆どないた
め、燃料極全体で電流量が均等であり、出力密度を向上
できる。
セルの燃料極は、ディッピングにより形成されており、
図２に示すように基体１１の表面の電極膜１２の厚みバ
ラツキが、厚み５０μｍに対して１０〜２０μｍ（２０
〜４０％）であったため、最も厚い部分と最も薄い部分
とで電流量が異なり、出力密度が小さくなっていたが、
本発明では、上記のように厚みバラツキが殆どないた
め、燃料極全体で電流量が均等であり、出力密度を向上
できる。
【００１３】また、本発明の電極膜付基体の製造方法で
は、例えば、図１（ａ）に示すように、少なくとも金属
およびバインダ溶液を含有するペースト中に基体１１を
浸漬した後引き上げ、電極ペースト膜を基体に形成した
後、該電極ペースト膜を加熱し、この電極ペースト膜中
のバインダ溶液の軟化点以上の温度で保持し、図１
（ｂ）（ｃ）に示すように粘度を低くして電極ペースト
膜を均一な厚みとし、この後、さらに加熱し、電極ペー
スト膜中のバインダ溶液を飛散させることにより、電極
膜１２の厚みバラツキが５μｍ以下の電極膜付基体を容
易に得ることができる。
は、例えば、図１（ａ）に示すように、少なくとも金属
およびバインダ溶液を含有するペースト中に基体１１を
浸漬した後引き上げ、電極ペースト膜を基体に形成した
後、該電極ペースト膜を加熱し、この電極ペースト膜中
のバインダ溶液の軟化点以上の温度で保持し、図１
（ｂ）（ｃ）に示すように粘度を低くして電極ペースト
膜を均一な厚みとし、この後、さらに加熱し、電極ペー
スト膜中のバインダ溶液を飛散させることにより、電極
膜１２の厚みバラツキが５μｍ以下の電極膜付基体を容
易に得ることができる。
【００１４】例えば、少なくとも金属およびバインダ溶
液を含有するペースト中に基体を浸漬した後引き上げ、
電極ペースト膜を基体に形成した後、電極膜中のバイン
ダ溶液を飛散させる従来の方法による場合は、図２に示
すように、電極膜１２の厚みバラツキが大きかったが、
本願発明では、電極ペースト膜を基体に形成した後、電
極ペースト膜中のバインダ溶液の軟化点以上の温度で保
持し、粘度を低くして電極ペースト膜を均一な厚みとし
たので、図１（ｃ）に示すように電極膜１２の厚みがほ
ぼ均一となる。
液を含有するペースト中に基体を浸漬した後引き上げ、
電極ペースト膜を基体に形成した後、電極膜中のバイン
ダ溶液を飛散させる従来の方法による場合は、図２に示
すように、電極膜１２の厚みバラツキが大きかったが、
本願発明では、電極ペースト膜を基体に形成した後、電
極ペースト膜中のバインダ溶液の軟化点以上の温度で保
持し、粘度を低くして電極ペースト膜を均一な厚みとし
たので、図１（ｃ）に示すように電極膜１２の厚みがほ
ぼ均一となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の製造方法により得られた
電極膜付基体は、基体表面に電極膜を形成した電極膜付
基体であって、前記電極膜の厚みバラツキが５μｍ以下
のものである。
電極膜付基体は、基体表面に電極膜を形成した電極膜付
基体であって、前記電極膜の厚みバラツキが５μｍ以下
のものである。
【００１６】基体としては、例えば、円筒状の空気極の
表面に固体電解質を形成したものや、平板型の固体電解
質があり、電極膜としては、空気極または燃料極があ
る。本発明における基体は、電極を形成するものであれ
ばどのようなものでも良い。
表面に固体電解質を形成したものや、平板型の固体電解
質があり、電極膜としては、空気極または燃料極があ
る。本発明における基体は、電極を形成するものであれ
ばどのようなものでも良い。
【００１７】また、電極膜としては、少なくとも電極材
料を含有するものであり、例えば、上記燃料電池セルの
燃料極としては、Ｎｉや、ＮｉとＺｒＯ2（Ｙ2Ｏ3含
有）等がある。そして、電極膜の厚みバラツキを５μｍ
以下としたのは、５μｍよりも大きい場合には、均一な
電極膜が得られず、例えば、燃料電池セルの燃料極の場
合には出力密度が低下するからである。電極膜厚みのバ
ラツキは、出力密度を向上するという点から小さい方が
望ましい。
料を含有するものであり、例えば、上記燃料電池セルの
燃料極としては、Ｎｉや、ＮｉとＺｒＯ2（Ｙ2Ｏ3含
有）等がある。そして、電極膜の厚みバラツキを５μｍ
以下としたのは、５μｍよりも大きい場合には、均一な
電極膜が得られず、例えば、燃料電池セルの燃料極の場
合には出力密度が低下するからである。電極膜厚みのバ
ラツキは、出力密度を向上するという点から小さい方が
望ましい。
【００１８】本発明の電極膜付基体の製造方法は、電極
材料およびバインダ溶液を含有する電極ペースト膜を基
体に形成した後、電極ペースト膜をバインダ溶液の軟化
点以上の温度に加熱保持し、粘度を小さくして電極ペー
スト膜を均一な厚みとし、この後、さらに高温で加熱
し、電極ペースト膜中のバインダ溶液を飛散させる。
材料およびバインダ溶液を含有する電極ペースト膜を基
体に形成した後、電極ペースト膜をバインダ溶液の軟化
点以上の温度に加熱保持し、粘度を小さくして電極ペー
スト膜を均一な厚みとし、この後、さらに高温で加熱
し、電極ペースト膜中のバインダ溶液を飛散させる。
【００１９】バインダ溶液としては、電極ペースト膜を
形成する際には所望する電極ペースト膜厚みよりも厚く
形成でき、しかも軟化点を有し、これ以上の温度で電極
ペースト膜の粘度が低くなるバインダ溶液が選択され
る。さらに、温度により粘度が異なるバインダ溶液を用
いることにより、粘度を調整することができ、これによ
り、電極ペースト膜の厚みも調整することができる。
形成する際には所望する電極ペースト膜厚みよりも厚く
形成でき、しかも軟化点を有し、これ以上の温度で電極
ペースト膜の粘度が低くなるバインダ溶液が選択され
る。さらに、温度により粘度が異なるバインダ溶液を用
いることにより、粘度を調整することができ、これによ
り、電極ペースト膜の厚みも調整することができる。
【００２０】バインダ溶液としては、融点を４０℃に持
つバインダ、例えば、ポリオクテナマー（化学名）を、
沸点２００℃以上の溶媒、例えば、ノルマルパラフィン
に溶解させたものが好適に用いられる。この溶媒量を調
整することにより、バインダの濃度が調整される。バイ
ンダの濃度はバインダと溶媒の合量中１〜３０重量％で
あることが望ましい。バインダの濃度が高くなるとペー
ストの粘度が上昇し、電極材料粉末との混合が悪くなる
と同時に、流動性が悪くなるために均一膜厚の電極膜を
作製するのが難しくなる。また、３０重量％を越える場
合には、一定膜厚の電極ペースト膜を形成できなくなる
からである。
つバインダ、例えば、ポリオクテナマー（化学名）を、
沸点２００℃以上の溶媒、例えば、ノルマルパラフィン
に溶解させたものが好適に用いられる。この溶媒量を調
整することにより、バインダの濃度が調整される。バイ
ンダの濃度はバインダと溶媒の合量中１〜３０重量％で
あることが望ましい。バインダの濃度が高くなるとペー
ストの粘度が上昇し、電極材料粉末との混合が悪くなる
と同時に、流動性が悪くなるために均一膜厚の電極膜を
作製するのが難しくなる。また、３０重量％を越える場
合には、一定膜厚の電極ペースト膜を形成できなくなる
からである。
【００２１】そして、上記場合には、加熱温度をバイン
ダ溶液の軟化温度以上とすると次第にバインダ溶液の粘
度が小さくなり、これにより電極材料が流動しはじめ
る。従って、加熱温度を上げる程、電極ペースト膜が薄
くなることになる。
ダ溶液の軟化温度以上とすると次第にバインダ溶液の粘
度が小さくなり、これにより電極材料が流動しはじめ
る。従って、加熱温度を上げる程、電極ペースト膜が薄
くなることになる。
【００２２】電極ペートス膜を基体に形成する方法とし
ては、少なくとも電極材料およびバインダ溶液を含有す
るペースト中に基体を浸漬した後引き上げる、いわゆる
ディッピングによる方法の他に、スクリーン印刷による
方法、ハケ等により塗布する方法等がある。
ては、少なくとも電極材料およびバインダ溶液を含有す
るペースト中に基体を浸漬した後引き上げる、いわゆる
ディッピングによる方法の他に、スクリーン印刷による
方法、ハケ等により塗布する方法等がある。
【００２３】また、焼き付け後の電極ペースト膜の膜厚
は金属材料とバインダ溶液の混合比で制御できる。ペー
ストは金属材料がバインダと溶媒の合量に対して１００
〜４００重量％の割合で含有してなるものが好適であ
る。
は金属材料とバインダ溶液の混合比で制御できる。ペー
ストは金属材料がバインダと溶媒の合量に対して１００
〜４００重量％の割合で含有してなるものが好適であ
る。
【００２４】電極ペースト膜の膜厚は、上記したよう
に、溶媒量、バインダ量、金属量、金属材料とバインダ
溶液の混合比等により調整できる。
に、溶媒量、バインダ量、金属量、金属材料とバインダ
溶液の混合比等により調整できる。
【００２５】さらに、本発明の電極膜付基体の製造方法
を固体電解質型燃料電池セルに適用した例について説明
したが、固体電解質型燃料電池セル以外のもので、基体
表面に電極材料を塗布する方法としても適用して良いこ
とは勿論である。
を固体電解質型燃料電池セルに適用した例について説明
したが、固体電解質型燃料電池セル以外のもので、基体
表面に電極材料を塗布する方法としても適用して良いこ
とは勿論である。
【００２６】本発明の電極膜は厚み１００μｍ以下に適
用するのが望ましく、特に５０μｍ以下の場合には、そ
の厚みに対して１０％以下の厚みバラツキとすることが
できる。また、本発明の方法を２回以上繰り返して、厚
い電極膜を形成することもでき、この場合にも、１０％
以下の厚みバラツキとできる。
用するのが望ましく、特に５０μｍ以下の場合には、そ
の厚みに対して１０％以下の厚みバラツキとすることが
できる。また、本発明の方法を２回以上繰り返して、厚
い電極膜を形成することもでき、この場合にも、１０％
以下の厚みバラツキとできる。
【００２７】
【実施例】実施例１ 市販の純度９９．９％以上のＬａ2Ｏ3，Ｙ2Ｏ3，ＣａＣ
Ｏ3，Ｍｎ2Ｏ3を出発原料として、これをＬａ0.56Ｙ
0.14Ｃａ0.3ＭｎＯ3の組成になるように秤量混合した
後、１５００℃で３時間仮焼し粉砕して平均粒径が５〜
８μｍの固溶体粉末を得た。この固溶体粉末にバインダ
を添加し、押出成形法で円筒状の空気極成形体を作製し
た。
Ｏ3，Ｍｎ2Ｏ3を出発原料として、これをＬａ0.56Ｙ
0.14Ｃａ0.3ＭｎＯ3の組成になるように秤量混合した
後、１５００℃で３時間仮焼し粉砕して平均粒径が５〜
８μｍの固溶体粉末を得た。この固溶体粉末にバインダ
を添加し、押出成形法で円筒状の空気極成形体を作製し
た。
【００２８】次に、共沈法により得られたＹ2Ｏ3を８ｍ
ｏｌ％の割合で含有する平均粒径が１〜２μｍのＺｒＯ
2粉末に、トルエンとバインダを添加してスラリ−を調
製し、ドクタ−ブレ−ド法により厚み１２０〜１５０μ
ｍのシート状の固体電解質成形体を作製した。
ｏｌ％の割合で含有する平均粒径が１〜２μｍのＺｒＯ
2粉末に、トルエンとバインダを添加してスラリ−を調
製し、ドクタ−ブレ−ド法により厚み１２０〜１５０μ
ｍのシート状の固体電解質成形体を作製した。
【００２９】次に、市販の純度９９．９％以上のＬａ2
Ｏ3，Ｃｒ2Ｏ3，ＭｇＯを出発原料として、これをＬａ
（Ｍｇ0.3Ｃｒ0.7）0.97Ｏ3の組成になるように秤量混
合した後、１５００℃で３時間仮焼し粉砕して、平均粒
径が１〜３μｍの固溶体粉末を得た。次に、この固溶体
粉末にトルエンとバインダを添加してスラリ−を調製
し、ドクタ−ブレ−ド法により厚み１２０〜１５０μｍ
のシート状の集電体用成形体を作製した。
Ｏ3，Ｃｒ2Ｏ3，ＭｇＯを出発原料として、これをＬａ
（Ｍｇ0.3Ｃｒ0.7）0.97Ｏ3の組成になるように秤量混
合した後、１５００℃で３時間仮焼し粉砕して、平均粒
径が１〜３μｍの固溶体粉末を得た。次に、この固溶体
粉末にトルエンとバインダを添加してスラリ−を調製
し、ドクタ−ブレ−ド法により厚み１２０〜１５０μｍ
のシート状の集電体用成形体を作製した。
【００３０】この後、前記円筒状空気極成形体に固体電
解質成形体をロ−ル状に巻き付け、１１００℃で１時間
の仮焼を行なった。仮焼後、集電体の積層箇所となる空
気極仮焼体及び固体電解質仮焼体のそれぞれの表面上を
平面研磨し、前記集電体用成形体を所定箇所に帯状に巻
き付けた。その後、大気中において１５００℃で６時間
の条件で共焼結した。
解質成形体をロ−ル状に巻き付け、１１００℃で１時間
の仮焼を行なった。仮焼後、集電体の積層箇所となる空
気極仮焼体及び固体電解質仮焼体のそれぞれの表面上を
平面研磨し、前記集電体用成形体を所定箇所に帯状に巻
き付けた。その後、大気中において１５００℃で６時間
の条件で共焼結した。
【００３１】そして、燃料極を形成する粉末としてＮｉ
Ｏ粉末とＺｒＯ2（Ｙ2Ｏ3含有）粉末を重量比で８０：
２０の割合で混合した粉末を準備した。融点を４０℃に
持つバインダ（ポリオクテナマー（化学名））を溶媒で
ある沸点２００℃以上のノルマルパラフィンに溶解さ
せ、バインダ含有量２０重量％のバインダ溶液を得た。
上記燃料極材料と作製したバインダ溶液を２：１の割合
で混合し、５０℃で暖めながら攪拌してディップ用のペ
ーストを作製した。
Ｏ粉末とＺｒＯ2（Ｙ2Ｏ3含有）粉末を重量比で８０：
２０の割合で混合した粉末を準備した。融点を４０℃に
持つバインダ（ポリオクテナマー（化学名））を溶媒で
ある沸点２００℃以上のノルマルパラフィンに溶解さ
せ、バインダ含有量２０重量％のバインダ溶液を得た。
上記燃料極材料と作製したバインダ溶液を２：１の割合
で混合し、５０℃で暖めながら攪拌してディップ用のペ
ーストを作製した。
【００３２】このペースト中に、上記した基体を浸漬し
た後引き上げ、室温にて乾燥し、固体電解質表面に燃料
極材料を含むペーストを付着させた。この基体を６０℃
で１時間熱処理後、１００℃で１時間乾燥し溶媒を除去
して、固体電解質表面に燃料極膜を形成した。これを１
４００℃で焼き付け、バインダー分を飛散させ、長さ５
０ｃｍの燃料電池セルを作製した。このセルを縦割りし
て、その断面の燃料極厚みを５ｃｍ間隔で走査電子顕微
鏡（ＳＥＭ）により測定したところ、燃料極厚みは平均
４０μｍであり、厚みバラツキ（最大厚みと最小厚みの
差）は４μｍ（１０％）であった。
た後引き上げ、室温にて乾燥し、固体電解質表面に燃料
極材料を含むペーストを付着させた。この基体を６０℃
で１時間熱処理後、１００℃で１時間乾燥し溶媒を除去
して、固体電解質表面に燃料極膜を形成した。これを１
４００℃で焼き付け、バインダー分を飛散させ、長さ５
０ｃｍの燃料電池セルを作製した。このセルを縦割りし
て、その断面の燃料極厚みを５ｃｍ間隔で走査電子顕微
鏡（ＳＥＭ）により測定したところ、燃料極厚みは平均
４０μｍであり、厚みバラツキ（最大厚みと最小厚みの
差）は４μｍ（１０％）であった。
【００３３】この時基体（空気極）の外径１５ｍｍ、厚
み２ｍｍであり、その表面の固体電解質膜の厚み０．１
ｍｍであった。この燃料電池セルの出力密度を測定した
ところ、０．３３Ｗ／ｃｍ2であった。
み２ｍｍであり、その表面の固体電解質膜の厚み０．１
ｍｍであった。この燃料電池セルの出力密度を測定した
ところ、０．３３Ｗ／ｃｍ2であった。
【００３４】比較例として、燃料極膜の形成を、基体の
表面に、上記ペーストに浸漬した後、室温にて乾燥さ
せ、１４００℃で加熱して燃料極膜を形成する以外は、
上記例と同様にして燃料電池セルを作製した。この燃料
極の膜厚を上記と同様にして測定したところ、燃料極厚
みは平均４０μｍであり、厚みバラツキは１３μｍ（３
３％）であった。また、燃料電池セルの出力密度を測定
したところ、０．２５Ｗ／ｃｍ2であった。
表面に、上記ペーストに浸漬した後、室温にて乾燥さ
せ、１４００℃で加熱して燃料極膜を形成する以外は、
上記例と同様にして燃料電池セルを作製した。この燃料
極の膜厚を上記と同様にして測定したところ、燃料極厚
みは平均４０μｍであり、厚みバラツキは１３μｍ（３
３％）であった。また、燃料電池セルの出力密度を測定
したところ、０．２５Ｗ／ｃｍ2であった。
【００３５】実施例２ 上記実施例１と同様な空気極、固体電解質膜、インター
コネクタを有する基体を作製した。
コネクタを有する基体を作製した。
【００３６】燃料極を形成する粉末としてＮｉ粉末とＺ
ｒＯ2（Ｙ2Ｏ3含有）粉末を重量比で８０：２０の割合
で混合した粉末を準備した。融点を４０℃に持つバイン
ダ（ポリオクテナマー（化学名））を沸点２００℃以上
の溶媒（ノルマルパラフィン）に溶解させ、バインダ含
有量２０重量％のバインダ溶液を得た。上記燃料極材料
と作製したバインダ溶液を２：１の割合で混合し、５０
℃で暖めながら攪拌してディップ用のペーストを作製し
た。
ｒＯ2（Ｙ2Ｏ3含有）粉末を重量比で８０：２０の割合
で混合した粉末を準備した。融点を４０℃に持つバイン
ダ（ポリオクテナマー（化学名））を沸点２００℃以上
の溶媒（ノルマルパラフィン）に溶解させ、バインダ含
有量２０重量％のバインダ溶液を得た。上記燃料極材料
と作製したバインダ溶液を２：１の割合で混合し、５０
℃で暖めながら攪拌してディップ用のペーストを作製し
た。
【００３７】そして、このペーストに上記基体を浸し、
室温にて乾燥させ、固体電解質膜表面に燃料極材料を含
むペーストを付着させた。この基体を６０℃で１時間熱
処理後、１００℃で１時間乾燥し溶媒を除去して固体電
解質表面に燃料極材料を塗布した。これを還元雰囲気
下、１０００℃で２時間焼き付け、バインダー分を飛散
させた。燃料極の膜厚を上記と同様にして測定したとこ
ろ、燃料極の膜厚は平均５０μｍであり、その厚みバラ
ツキは３μｍ（６％）であった。
室温にて乾燥させ、固体電解質膜表面に燃料極材料を含
むペーストを付着させた。この基体を６０℃で１時間熱
処理後、１００℃で１時間乾燥し溶媒を除去して固体電
解質表面に燃料極材料を塗布した。これを還元雰囲気
下、１０００℃で２時間焼き付け、バインダー分を飛散
させた。燃料極の膜厚を上記と同様にして測定したとこ
ろ、燃料極の膜厚は平均５０μｍであり、その厚みバラ
ツキは３μｍ（６％）であった。
【００３８】この時基体（空気極）の外径１５ｍｍ、厚
み２ｍｍであり、その表面の固体電解質膜の厚み０．１
ｍｍであった。この燃料電池セルの出力密度を測定した
ところ、０．３０Ｗ／ｃｍ2であった。
み２ｍｍであり、その表面の固体電解質膜の厚み０．１
ｍｍであった。この燃料電池セルの出力密度を測定した
ところ、０．３０Ｗ／ｃｍ2であった。
【００３９】比較例として、燃料極膜の形成を、基体の
表面に、上記ペーストに浸漬した後、室温にて乾燥さ
せ、還元雰囲気下、１０００℃で２時間加熱して形成し
て、上記例と同様に燃料極膜を形成する以外は、上記例
と同様にして燃料電池セルを作製した。この燃料極の膜
厚を上記と同様にして測定したところ、平均厚みは５０
μｍであり、その厚みバラツキは１０μｍであった。ま
た、燃料電池セルの出力密度を測定したところ、０．２
３Ｗ／ｃｍ2であった。
表面に、上記ペーストに浸漬した後、室温にて乾燥さ
せ、還元雰囲気下、１０００℃で２時間加熱して形成し
て、上記例と同様に燃料極膜を形成する以外は、上記例
と同様にして燃料電池セルを作製した。この燃料極の膜
厚を上記と同様にして測定したところ、平均厚みは５０
μｍであり、その厚みバラツキは１０μｍであった。ま
た、燃料電池セルの出力密度を測定したところ、０．２
３Ｗ／ｃｍ2であった。
【００４０】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の製造方法に
より得られた電極膜付基体は、電極膜の厚みバラツキが
小さいため、例えば、円筒型の固体電解質に電極膜を形
成した場合には、均一な厚みの電極膜を形成することが
でき、これにより電極膜全体での抵抗が同一となり、例
えば、燃料電池セルの場合には出力密度を向上できる。
また、均一な厚みの電極膜を短時間で生成することがで
き、これにより、電極膜作製時間の大幅な短縮および電
極膜の品質の大幅な改善が期待できる。
より得られた電極膜付基体は、電極膜の厚みバラツキが
小さいため、例えば、円筒型の固体電解質に電極膜を形
成した場合には、均一な厚みの電極膜を形成することが
でき、これにより電極膜全体での抵抗が同一となり、例
えば、燃料電池セルの場合には出力密度を向上できる。
また、均一な厚みの電極膜を短時間で生成することがで
き、これにより、電極膜作製時間の大幅な短縮および電
極膜の品質の大幅な改善が期待できる。
【図１】基体表面に電極膜を形成する工程を示す概念図
である。
である。
【図２】従来の基体表面に形成された電極膜の概念図で
ある。
ある。
【図３】円筒型の燃料電池セルを示す斜視図である。
【図４】平板型の燃料電池セルを示す斜視図である。
２・・・空気極 ３・・・固体電解質 ４・・・燃料極 ５・・・インターコネクタ １１・・・基体 １２・・・電極膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−81962（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−103984（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−114405（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 4/88 H01M 4/86 H01M 8/02 H01M 8/12
Claims (2)
- 【請求項１】少なくとも電極材料およびバインダ溶液を
含有する電極ペースト膜を基体に形成する工程と、該電
極ペースト膜を前記バインダ溶液の軟化点以上の温度に
加熱保持し、粘度を低くして前記電極ペースト膜を均一
な厚みとする工程と、前記電極ペースト膜を前記温度よ
りも高温で加熱し、前記電極ペースト膜中のバインダ溶
液を飛散させる工程とを具備することを特徴とする電極
膜付基体の製造方法。 - 【請求項２】少なくとも電極材料およびバインダ溶液を
含有するペースト中に基体を浸漬した後引き上げ、基体
に電極ペースト膜を形成することを特徴とする請求項１
記載の電極膜付基体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31644796A JP3266525B2 (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 電極膜付基体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31644796A JP3266525B2 (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 電極膜付基体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10162843A JPH10162843A (ja) | 1998-06-19 |
| JP3266525B2 true JP3266525B2 (ja) | 2002-03-18 |
Family
ID=18077199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31644796A Expired - Fee Related JP3266525B2 (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 電極膜付基体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3266525B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4502665B2 (ja) * | 2004-02-25 | 2010-07-14 | 京セラ株式会社 | 棒状体の製法および棒状燃料電池セルの製法 |
-
1996
- 1996-11-27 JP JP31644796A patent/JP3266525B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10162843A (ja) | 1998-06-19 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |