JP3310867B2 - 円筒横縞型固体電解質燃料電池の製造方法 - Google Patents
円筒横縞型固体電解質燃料電池の製造方法Info
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- 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、円筒横縞型固体電
解質燃料電池（ＳＯＦＣ）の製造方法に関する。
解質燃料電池（ＳＯＦＣ）の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】円筒横縞型ＳＯＦＣの代表的な断面構造
例を図４（ａ），（ｂ）に示す。図中の符号１０１は多
孔質の基体管を図示する。図４に示すように、基体管１
０１上には燃料極１０２，電解質１０３，空気極１０４
及びインターコネクタ１０５が夫々設けられている。こ
こで、図４（ｂ）に示すように、基体管１０１の内側に
は燃料ガス，外側には酸化剤（空気）を流すために緻密
な電解質１０３とインターコネクタ１０５をオーバーラ
ップさせ気密性を維持するとともに、燃料極１０２，電
解質１０３，空気極１０４からなる発電素子（単電池セ
ル）の燃料極端部と、それと隣合う発電素子の空気極１
０４の端部とがインターコネクタ１０５を介して電気的
に直列に接続する構造となっている。
例を図４（ａ），（ｂ）に示す。図中の符号１０１は多
孔質の基体管を図示する。図４に示すように、基体管１
０１上には燃料極１０２，電解質１０３，空気極１０４
及びインターコネクタ１０５が夫々設けられている。こ
こで、図４（ｂ）に示すように、基体管１０１の内側に
は燃料ガス，外側には酸化剤（空気）を流すために緻密
な電解質１０３とインターコネクタ１０５をオーバーラ
ップさせ気密性を維持するとともに、燃料極１０２，電
解質１０３，空気極１０４からなる発電素子（単電池セ
ル）の燃料極端部と、それと隣合う発電素子の空気極１
０４の端部とがインターコネクタ１０５を介して電気的
に直列に接続する構造となっている。
【０００３】上記円筒横縞型ＳＯＦＣの製造プロセスに
おいて、基体管１０１上への各構成膜の形成は溶射法，
焼結法，ＥＶＤ法あるいはＣＶＤ法など種々の方法が考
えられる。このうち焼結法による成膜方法としては一般
的に各構成膜の減量粉スラリーを用い、スラリー塗付
法，ディッピング法（浸漬法），スクリーン印刷法によ
り直接成膜するか、あるいはいったんシート状に成形後
貼付けるなどの方法により成膜し、その後焼成すること
により各構成膜を形成する。
おいて、基体管１０１上への各構成膜の形成は溶射法，
焼結法，ＥＶＤ法あるいはＣＶＤ法など種々の方法が考
えられる。このうち焼結法による成膜方法としては一般
的に各構成膜の減量粉スラリーを用い、スラリー塗付
法，ディッピング法（浸漬法），スクリーン印刷法によ
り直接成膜するか、あるいはいったんシート状に成形後
貼付けるなどの方法により成膜し、その後焼成すること
により各構成膜を形成する。
【０００４】前述したスラリーの成膜方法のうちスクリ
ーン印刷法による基体管１０１上への直接成膜は、他の
方法に比べ寸法精度良く均一な成膜が可能で、マスキン
グ等を必要としないなど製造プロセスも比較的簡単とな
り量産化への対応が容易である。
ーン印刷法による基体管１０１上への直接成膜は、他の
方法に比べ寸法精度良く均一な成膜が可能で、マスキン
グ等を必要としないなど製造プロセスも比較的簡単とな
り量産化への対応が容易である。
【０００５】図５及び図６はスクリーン印刷法を用いた
基体管１０１上への成膜プロセスを模式的に示したもの
である。ここでスクリーン版２０１はスキージ２０２に
より基体管１０１側へ押し付けられており、この状態で
スクリーン版２０１が図中右方向にスライドする。同時
に基体管１０１が回転し、スクリーン版２０１の印刷パ
ターン上に設けたスラリー２０３が基体管１０１上に転
写され、成膜２０４される。
基体管１０１上への成膜プロセスを模式的に示したもの
である。ここでスクリーン版２０１はスキージ２０２に
より基体管１０１側へ押し付けられており、この状態で
スクリーン版２０１が図中右方向にスライドする。同時
に基体管１０１が回転し、スクリーン版２０１の印刷パ
ターン上に設けたスラリー２０３が基体管１０１上に転
写され、成膜２０４される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の円筒横縞型ＳＯ
ＦＣ構造では各構成膜は基体管全周に成膜・形成されて
おり、特に気密性を必要とする緻密性の電解質及びイン
ターコネクタは基体管全周への成膜が必要である。
ＦＣ構造では各構成膜は基体管全周に成膜・形成されて
おり、特に気密性を必要とする緻密性の電解質及びイン
ターコネクタは基体管全周への成膜が必要である。
【０００７】しかしながらスクリーン印刷法を適用し基
体管上へ直接成膜する場合、基体管全周への印刷・成膜
では、図７に示すように、膜２０４のつなぎ目部分で最
初に成膜された膜２０３ａが再びスクリーン版２０１と
接触するため、終端部においてスラリー２０３の糸引き
により成膜２０４のつなぎ目部分に凹凸が生じ、膜２０
４の均一性が低下し、膜厚の制御が困難である、という
問題がある。
体管上へ直接成膜する場合、基体管全周への印刷・成膜
では、図７に示すように、膜２０４のつなぎ目部分で最
初に成膜された膜２０３ａが再びスクリーン版２０１と
接触するため、終端部においてスラリー２０３の糸引き
により成膜２０４のつなぎ目部分に凹凸が生じ、膜２０
４の均一性が低下し、膜厚の制御が困難である、という
問題がある。
【０００８】また上記の如く成膜の均一性が低下する
と、次に別の膜を印刷する場合において気泡の巻き込み
によるピンホール２０５の発生原因となる。特に気密性
を必要とする電解質，インターコネクタの成膜ではピン
ホール２０５の発生は致命的な問題となる。
と、次に別の膜を印刷する場合において気泡の巻き込み
によるピンホール２０５の発生原因となる。特に気密性
を必要とする電解質，インターコネクタの成膜ではピン
ホール２０５の発生は致命的な問題となる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記問題を解決するため
の手段として、最初に気密性を有する緻密なストライプ
状の気密膜を基体管上の軸方向に設け、次いで燃料極を
該気密膜とオーバーラップすることなく成膜し、その後
電解質，空気極，インターコネクタ等の各構成膜を前記
気密膜とオーバーラップさせた構造とすることにより、
各構成膜は基体管全周以下で成膜でき、各構成膜は基体
管全周に亙って成膜する必要がなくなるため、スクリー
ン印刷法を適用し基体管上へ均一な成膜が可能となり、
また各構成膜を順次成膜する場合にもピンホール等の発
生を防止できることを知見した。
の手段として、最初に気密性を有する緻密なストライプ
状の気密膜を基体管上の軸方向に設け、次いで燃料極を
該気密膜とオーバーラップすることなく成膜し、その後
電解質，空気極，インターコネクタ等の各構成膜を前記
気密膜とオーバーラップさせた構造とすることにより、
各構成膜は基体管全周以下で成膜でき、各構成膜は基体
管全周に亙って成膜する必要がなくなるため、スクリー
ン印刷法を適用し基体管上へ均一な成膜が可能となり、
また各構成膜を順次成膜する場合にもピンホール等の発
生を防止できることを知見した。
【００１０】かかる知見に基づく本発明の構成は、多孔
質の基体管上にスクリーン印刷法によって燃料極、電解
質及び空気極からなる発電素子とインターコネクタとを
軸方向に亙って複数成膜し、焼成する円筒横縞型固体電
解質燃料電池の製造方法において、前記基体管上に、先
ず緻密性のストライプ状の気密膜を軸方向にスクリーン
印刷法で成膜し乾燥させ、次に前記燃料極の周方向の膜
両端部が前記気密膜の周方向の両端部とオーバーラップ
しないように前記基体管上に当該燃料極を軸方向に沿っ
て所定間隔をおいて複数成膜し乾燥させ、次いで前記電
解質の周方向の膜両端部が前記気密膜の周方向の両端部
とオーバーラップするように前記燃料極上に当該電解質
を成膜する際、前記電解質の軸方向の一端では、前記燃
料極を完全に覆い、他の一端では前記燃料極を露出させ
るように成膜し乾燥させ、続いて前記インターコネクタ
の周方向の膜両端部が前記気密膜の周方向の両端部とオ
ーバーラップすると共に、該インターコネクタの軸方向
の膜両端部が前記電解質の軸方向の両端部とオーバーラ
ップするように成膜し乾燥させ、得られた成形体を乾燥
後一体焼成すると共に、得られた一体焼成体に空気極が
前記電解質とインターコネクタとを覆うように成膜し乾
燥させ焼成することを特徴とするものである。
質の基体管上にスクリーン印刷法によって燃料極、電解
質及び空気極からなる発電素子とインターコネクタとを
軸方向に亙って複数成膜し、焼成する円筒横縞型固体電
解質燃料電池の製造方法において、前記基体管上に、先
ず緻密性のストライプ状の気密膜を軸方向にスクリーン
印刷法で成膜し乾燥させ、次に前記燃料極の周方向の膜
両端部が前記気密膜の周方向の両端部とオーバーラップ
しないように前記基体管上に当該燃料極を軸方向に沿っ
て所定間隔をおいて複数成膜し乾燥させ、次いで前記電
解質の周方向の膜両端部が前記気密膜の周方向の両端部
とオーバーラップするように前記燃料極上に当該電解質
を成膜する際、前記電解質の軸方向の一端では、前記燃
料極を完全に覆い、他の一端では前記燃料極を露出させ
るように成膜し乾燥させ、続いて前記インターコネクタ
の周方向の膜両端部が前記気密膜の周方向の両端部とオ
ーバーラップすると共に、該インターコネクタの軸方向
の膜両端部が前記電解質の軸方向の両端部とオーバーラ
ップするように成膜し乾燥させ、得られた成形体を乾燥
後一体焼成すると共に、得られた一体焼成体に空気極が
前記電解質とインターコネクタとを覆うように成膜し乾
燥させ焼成することを特徴とするものである。
【００１１】すなわち、基体管上に予めストライプ状の
気密膜を軸方向に亙って設けることで、気密性を必要と
する緻密な電解質，インターコネクタにおいても基体管
全周に印刷・成膜する必要がなくなり、成膜における局
部的な均一性の低下を防ぐことができ、この結果、スク
リーン印刷法を用いてピンホール等を生じることなく各
構成膜を順次良好に成膜できる。
気密膜を軸方向に亙って設けることで、気密性を必要と
する緻密な電解質，インターコネクタにおいても基体管
全周に印刷・成膜する必要がなくなり、成膜における局
部的な均一性の低下を防ぐことができ、この結果、スク
リーン印刷法を用いてピンホール等を生じることなく各
構成膜を順次良好に成膜できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。
する。
【００１３】図１は本実施の形態による円筒横縞型ＳＯ
ＦＣの集電・シール構造図、図２は円筒横縞型ＳＯＦＣ
の集電・シール構造図、図３（ａ）は図１のＡ−Ａ線断
面図、図３（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線断面図である。
ＦＣの集電・シール構造図、図２は円筒横縞型ＳＯＦＣ
の集電・シール構造図、図３（ａ）は図１のＡ−Ａ線断
面図、図３（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【００１４】円筒横縞型固体電解質燃料電池の基体管１
１は押出し法により成形する。先ず緻密性のストライプ
状の気密膜１２を軸方向にスクリーン印刷法で成膜し乾
燥させる。
１は押出し法により成形する。先ず緻密性のストライプ
状の気密膜１２を軸方向にスクリーン印刷法で成膜し乾
燥させる。
【００１５】図１及び図３（ａ）に示すように、前記基
体管１１上には、先ず緻密性の気密膜１２を軸方向に数
ｍｍ幅でスクリーン印刷法で成膜し乾燥する。
体管１１上には、先ず緻密性の気密膜１２を軸方向に数
ｍｍ幅でスクリーン印刷法で成膜し乾燥する。
【００１６】次に、図１に示すように、前記燃料極１３
の周方向膜両端部１３ａ，１３ｂを前記気密膜１２の周
方向膜両端部１２ａ，１２ｂとオーバーラップしないよ
うに前記基体管１１上に成膜し乾燥させる。
の周方向膜両端部１３ａ，１３ｂを前記気密膜１２の周
方向膜両端部１２ａ，１２ｂとオーバーラップしないよ
うに前記基体管１１上に成膜し乾燥させる。
【００１７】次に、図１に示すように、前記電解質１４
の周方向膜両端部１４ａ，１４ｂを前記気密膜１２の周
方向両端部１２ａ，１２ｂとオーバーラップするように
前記燃料極１３上に成膜し、乾燥させる。
の周方向膜両端部１４ａ，１４ｂを前記気密膜１２の周
方向両端部１２ａ，１２ｂとオーバーラップするように
前記燃料極１３上に成膜し、乾燥させる。
【００１８】続いて、図２及び図３（ｂ）に示すよう
に、インターコネクタ１５の周方向膜両端部１５ａ，１
５ｂが前記気密膜１２並びに電解質１４の周方向両端部
１４ａ，１４ｂとオーバーラップするよう成膜し、乾燥
させる。このインターコネクタ１５の成膜は、図３
（ｂ）に示すように、もう一辺である軸方向膜両端部１
５ｃ，１５ｄが、前記電解質１４の軸方向で相対向する
両端部１４ｃ，１４ｄとオーバーラップするように成膜
し乾燥させる。
に、インターコネクタ１５の周方向膜両端部１５ａ，１
５ｂが前記気密膜１２並びに電解質１４の周方向両端部
１４ａ，１４ｂとオーバーラップするよう成膜し、乾燥
させる。このインターコネクタ１５の成膜は、図３
（ｂ）に示すように、もう一辺である軸方向膜両端部１
５ｃ，１５ｄが、前記電解質１４の軸方向で相対向する
両端部１４ｃ，１４ｄとオーバーラップするように成膜
し乾燥させる。
【００１９】以上によって得られた基体管１１，気密膜
１２，燃料極１３，電解質１４及びインターコネクタ１
５の複合成形体は約１００℃で乾燥後、大気中１４００
〜１５００℃で一体焼成する。
１２，燃料極１３，電解質１４及びインターコネクタ１
５の複合成形体は約１００℃で乾燥後、大気中１４００
〜１５００℃で一体焼成する。
【００２０】続いて前記で得られた基体管１１，気密膜
１２，燃料極１３，電解質１４及びインターコネクタ１
５の一体焼成体に、図３（ａ）に示すように、空気極１
６が電解質１４及びインターコネクタ１５を軸方向でオ
ーバーラップすると共に、図１に示すように電解質１４
の周方向軸端部１４ａ，１４ｂを残した状態でスクリー
ン印刷法で成膜した後乾燥し、その後大気中１３００℃
で焼成する。
１２，燃料極１３，電解質１４及びインターコネクタ１
５の一体焼成体に、図３（ａ）に示すように、空気極１
６が電解質１４及びインターコネクタ１５を軸方向でオ
ーバーラップすると共に、図１に示すように電解質１４
の周方向軸端部１４ａ，１４ｂを残した状態でスクリー
ン印刷法で成膜した後乾燥し、その後大気中１３００℃
で焼成する。
【００２１】このようにして得られた燃料電池は、図１
に示すように、基体管１１の表面に形成する構成膜は全
周に亙って形成する必要がなくなると共に電解質１４は
気密膜１２と燃料極１３とを覆うようにしているので、
気密性を保った良好な成膜ができる。しかも、図３
（ａ）に示すように、従来と同様に、円筒状の基体管１
１に形成された燃料極１３の表面に形成された電解質１
４の軸方向の一端部１４ｄを残して空気極１６が電解質
１４とインターコネクタ１５との接合面を覆うように成
膜され、直列接続性が確実なものとなる。
に示すように、基体管１１の表面に形成する構成膜は全
周に亙って形成する必要がなくなると共に電解質１４は
気密膜１２と燃料極１３とを覆うようにしているので、
気密性を保った良好な成膜ができる。しかも、図３
（ａ）に示すように、従来と同様に、円筒状の基体管１
１に形成された燃料極１３の表面に形成された電解質１
４の軸方向の一端部１４ｄを残して空気極１６が電解質
１４とインターコネクタ１５との接合面を覆うように成
膜され、直列接続性が確実なものとなる。
【００２２】また、各構成膜１３，１４，１５，１６
は、従来のように、基体管１１の全周に成膜する必要が
なくなるため、スクリーン印刷法を適用し基体管１１上
へ均一な成膜が可能となり、また各構成膜を順次成膜す
る場合にも均一に成膜するので気泡の巻込みが発生せ
ず、ピンホールの発生を防止できる。
は、従来のように、基体管１１の全周に成膜する必要が
なくなるため、スクリーン印刷法を適用し基体管１１上
へ均一な成膜が可能となり、また各構成膜を順次成膜す
る場合にも均一に成膜するので気泡の巻込みが発生せ
ず、ピンホールの発生を防止できる。
【００２３】以上の製造工程によって燃料極，電解質，
空気極からなる発電素子（単電池セル）をインターコネ
クタを介して電気的に直列に接続した円筒横縞型ＳＯＦ
Ｃをセルとスクリーン印刷法により成膜・焼成し作製す
ることができる。
空気極からなる発電素子（単電池セル）をインターコネ
クタを介して電気的に直列に接続した円筒横縞型ＳＯＦ
Ｃをセルとスクリーン印刷法により成膜・焼成し作製す
ることができる。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明における円
筒横縞型ＳＯＦＣ構造とすることで、各構成膜は基体管
全周に成膜する必要がなくなるため、スクリーン印刷法
を適用し基体管上へ均一な成膜が可能となり、また各構
成膜を順次成膜する場合にもピンホール等の発生を防止
できる。
筒横縞型ＳＯＦＣ構造とすることで、各構成膜は基体管
全周に成膜する必要がなくなるため、スクリーン印刷法
を適用し基体管上へ均一な成膜が可能となり、また各構
成膜を順次成膜する場合にもピンホール等の発生を防止
できる。
【図１】本発明の焼結法による円筒横縞型ＳＯＦＣの集
電・シール構造図である。
電・シール構造図である。
【図２】本発明の焼結法による円筒横縞型ＳＯＦＣの集
電・シール構造図である。
電・シール構造図である。
【図３】（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）はＢ−
Ｂ線断面図である。 。
Ｂ線断面図である。 。
【図４】従来明の焼結法による円筒横縞型ＳＯＦＣの断
面構造図である。
面構造図である。
【図５】スクリーン法によるスクリーン印刷法による基
体管上への成膜原理図である。
体管上への成膜原理図である。
【図６】スクリーン法による円筒横縞型ＳＯＦＣの製造
方法工程図である。
方法工程図である。
【図７】従来のスクリーン法による円筒横縞型ＳＯＦＣ
の構造の問題部分の概略図である。
の構造の問題部分の概略図である。
１１ 基体管 １２ 気密膜 １３ 燃料極 １４ 電解質 １５ インターコネクタ １６ 空気極
Claims (1)
- 【請求項１】 多孔質の基体管上にスクリーン印刷法に
よって燃料極、電解質及び空気極からなる発電素子とイ
ンターコネクタとを軸方向に亙って複数成膜し、焼成す
る円筒横縞型固体電解質燃料電池の製造方法において、 前記基体管上に、先ず緻密性のストライプ状の気密膜を
軸方向にスクリーン印刷法で成膜し乾燥させ、 次に前記燃料極の周方向の膜両端部が前記気密膜の周方
向の両端部とオーバーラップしないように前記基体管上
に当該燃料極を軸方向に沿って所定間隔をおいて複数成
膜し乾燥させ、 次いで前記電解質の周方向の膜両端部が前記気密膜の周
方向の両端部とオーバーラップするように前記燃料極上
に当該電解質を成膜する際、前記電解質の軸方向の一端
では、前記燃料極を完全に覆い、他の一端では前記燃料
極を露出させるように成膜し乾燥させ、 続いて前記インターコネクタの周方向の膜両端部が前記
気密膜の周方向の両端部とオーバーラップすると共に、
該インターコネクタの軸方向の膜両端部が前記電解質の
軸方向の両端部とオーバーラップするように成膜し乾燥
させ、 得られた成形体を乾燥後一体焼成すると共に、 得られた一体焼成体に空気極が前記電解質とインターコ
ネクタとを覆うように成膜し乾燥させ焼成することを特
徴とする円筒横縞型固体電解質燃料電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16129196A JP3310867B2 (ja) | 1996-06-21 | 1996-06-21 | 円筒横縞型固体電解質燃料電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16129196A JP3310867B2 (ja) | 1996-06-21 | 1996-06-21 | 円筒横縞型固体電解質燃料電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1012248A JPH1012248A (ja) | 1998-01-16 |
| JP3310867B2 true JP3310867B2 (ja) | 2002-08-05 |
Family
ID=15732325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16129196A Expired - Fee Related JP3310867B2 (ja) | 1996-06-21 | 1996-06-21 | 円筒横縞型固体電解質燃料電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3310867B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1014284C2 (nl) * | 2000-02-04 | 2001-08-13 | Stichting Energie | Werkwijze voor het vervaardigen van een samenstel omvattende een anodegedragen elektrolyt alsmede keramische cel omvattende een dergelijk samenstel. |
| JP4851692B2 (ja) * | 2004-05-31 | 2012-01-11 | 京セラ株式会社 | 固体電解質形燃料電池セルスタック、バンドル及び燃料電池 |
| JP5249643B2 (ja) * | 2008-06-16 | 2013-07-31 | 三菱重工業株式会社 | 固体酸化物形燃料電池の製造方法およびこれを用いて製造された固体酸化物形燃料電池 |
| JP5726023B2 (ja) * | 2011-08-31 | 2015-05-27 | 京セラ株式会社 | 固体酸化物形燃料電池セル、セルスタック装置、燃料電池モジュールおよび燃料電池装置 |
| US9312558B2 (en) * | 2013-12-06 | 2016-04-12 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Fuel cell, method for manufacturing the same, and application apparatus used for manufacturing the same |
-
1996
- 1996-06-21 JP JP16129196A patent/JP3310867B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1012248A (ja) | 1998-01-16 |
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