JP3359497B2 - 円筒状固体電解質型燃料電池セルの製造方法 - Google Patents
円筒状固体電解質型燃料電池セルの製造方法Info
- Publication number
- JP3359497B2 JP3359497B2 JP16623996A JP16623996A JP3359497B2 JP 3359497 B2 JP3359497 B2 JP 3359497B2 JP 16623996 A JP16623996 A JP 16623996A JP 16623996 A JP16623996 A JP 16623996A JP 3359497 B2 JP3359497 B2 JP 3359497B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- molded body
- solid electrolyte
- current collector
- cylindrical
- air electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- 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
- 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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、円筒状固体電解質
型燃料電池セルの製造方法に関し、特に、空気極、固体
電解質および集電体の焼成時における収縮率に関するも
のである。
型燃料電池セルの製造方法に関し、特に、空気極、固体
電解質および集電体の焼成時における収縮率に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、固体電解質型燃料電池はその
作動温度が１０００〜１０５０℃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期待されて
いる。
作動温度が１０００〜１０５０℃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期待されて
いる。
【０００３】一般に、固体電解質型燃料電池セルには円
筒型と平板型が知られている。平板型燃料電池セルは、
発電の単位体積当り出力密度が高いという特長を有する
が、実用化に関してはガスシール不完全性やセル内の温
度分布の不均一性などの問題がある。それに対して、円
筒型燃料電池セルでは、出力密度は低いものの、セルの
機械的強度が高く、またセル内の温度の均一性が保てる
という特長がある。両形状の固体電解質型燃料電池セル
とも、それぞれの特長を生かして積極的に研究開発が進
められている。
筒型と平板型が知られている。平板型燃料電池セルは、
発電の単位体積当り出力密度が高いという特長を有する
が、実用化に関してはガスシール不完全性やセル内の温
度分布の不均一性などの問題がある。それに対して、円
筒型燃料電池セルでは、出力密度は低いものの、セルの
機械的強度が高く、またセル内の温度の均一性が保てる
という特長がある。両形状の固体電解質型燃料電池セル
とも、それぞれの特長を生かして積極的に研究開発が進
められている。
【０００４】円筒型燃料電池の単セルは、図１に示した
ようにＬａをＣａあるいはＳｒで１０〜２０原子％置換
したＬａＭｎＯ3 系材料からなる多孔性の空気極２の表
面に、Ｙ2 Ｏ3 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−ジルコニアの
燃料極４が設けられている。燃料電池のモジュールにお
いては、各単セルはＣａ、Ｓｒ、Ｍｇを固溶させたＬａ
ＣｒＯ3 系材料からなるインターコネクタ５を介してＮ
ｉフェルトで接続される。このような燃料電池の発電
は、各単セルを１０００℃程度の温度で保持するととも
に、空気極２内部に空気（酸素）６を、外部に燃料ガス
７、例えば、水素、都市ガス等を供給することにより行
われる。
ようにＬａをＣａあるいはＳｒで１０〜２０原子％置換
したＬａＭｎＯ3 系材料からなる多孔性の空気極２の表
面に、Ｙ2 Ｏ3 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−ジルコニアの
燃料極４が設けられている。燃料電池のモジュールにお
いては、各単セルはＣａ、Ｓｒ、Ｍｇを固溶させたＬａ
ＣｒＯ3 系材料からなるインターコネクタ５を介してＮ
ｉフェルトで接続される。このような燃料電池の発電
は、各単セルを１０００℃程度の温度で保持するととも
に、空気極２内部に空気（酸素）６を、外部に燃料ガス
７、例えば、水素、都市ガス等を供給することにより行
われる。
【０００５】このような円筒状燃料電池セルにおいて
は、安価にセルを製造する方法として、空気極形成粉末
からなる円筒状成形体を作製し、これに固体電解質形成
粉末からなるシート状成形体と、集電体形成粉末からな
るシート状成形体とをそれぞれ巻き付けて積層し、酸化
性雰囲気中で同時に焼成する、いわゆる共焼結法により
セルを作製する方法が提案されている。
は、安価にセルを製造する方法として、空気極形成粉末
からなる円筒状成形体を作製し、これに固体電解質形成
粉末からなるシート状成形体と、集電体形成粉末からな
るシート状成形体とをそれぞれ巻き付けて積層し、酸化
性雰囲気中で同時に焼成する、いわゆる共焼結法により
セルを作製する方法が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
共焼結法によるセル作製法は、簡単で量産性に優れたプ
ロセスであるという大きな利点があるが、空気極、固体
電解質および集電体との焼成時の収縮率の違いから固体
電解質および集電体にクラックが発生する虞があった。
共焼結法によるセル作製法は、簡単で量産性に優れたプ
ロセスであるという大きな利点があるが、空気極、固体
電解質および集電体との焼成時の収縮率の違いから固体
電解質および集電体にクラックが発生する虞があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、固体電解
質および集電体におけるクラック発生のメカニズムにつ
いて鋭意検討した結果、空気極、固体電解質および集電
体の焼結時における収縮率を一定の関係にすると、クラ
ックの発生を抑制できることを見出し、本発明に至っ
た。
質および集電体におけるクラック発生のメカニズムにつ
いて鋭意検討した結果、空気極、固体電解質および集電
体の焼結時における収縮率を一定の関係にすると、クラ
ックの発生を抑制できることを見出し、本発明に至っ
た。
【０００８】即ち、本発明の円筒状固体電解質型燃料電
池セルの製造方法は、円筒状の空気極の表面に、固体電
解質、および集電体を形成するとともに、前記固体電解
質表面に燃料極を形成してなる円筒状固体電解質型燃料
電池セルの製造方法であって、空気極形成粉末からなる
円筒状成形体の表面に、固体電解質形成粉末からなる固
体電解質用成形体、および集電体形成粉末からなる集電
体用成形体を積層した円筒状積層体を、酸化性雰囲気中
で焼成する工程を具備するとともに、前記円筒状成形体
の焼成時における収縮率を１０〜１６％、前記固体電解
質用成形体および前記集電体用成形体の焼成時における
収縮率をそれぞれ１０．５〜２０％とし、かつ前記固体
電解質用成形体と前記集電体用成形体の収縮率を前記円
筒状成形体の収縮率より大きくした方法である。
池セルの製造方法は、円筒状の空気極の表面に、固体電
解質、および集電体を形成するとともに、前記固体電解
質表面に燃料極を形成してなる円筒状固体電解質型燃料
電池セルの製造方法であって、空気極形成粉末からなる
円筒状成形体の表面に、固体電解質形成粉末からなる固
体電解質用成形体、および集電体形成粉末からなる集電
体用成形体を積層した円筒状積層体を、酸化性雰囲気中
で焼成する工程を具備するとともに、前記円筒状成形体
の焼成時における収縮率を１０〜１６％、前記固体電解
質用成形体および前記集電体用成形体の焼成時における
収縮率をそれぞれ１０．５〜２０％とし、かつ前記固体
電解質用成形体と前記集電体用成形体の収縮率を前記円
筒状成形体の収縮率より大きくした方法である。
【０００９】
【作用】本発明の円筒状固体電解質型燃料電池セルの製
造方法では、空気極形成粉末からなる円筒状成形体の焼
成時における収縮率を１０〜１６％、固体電解質用成形
体および前記集電体用成形体の収縮率をそれぞれ１０．
５〜２０％とし、かつ固体電解質用成形体と集電体用成
形体の収縮率を円筒状成形体の収縮率より大きくしたの
で、空気極と固体電解質あるいは空気極と集電体との接
合強度が高くなり、固体電解質および集電体におけるク
ラックの発生を抑制することができる。
造方法では、空気極形成粉末からなる円筒状成形体の焼
成時における収縮率を１０〜１６％、固体電解質用成形
体および前記集電体用成形体の収縮率をそれぞれ１０．
５〜２０％とし、かつ固体電解質用成形体と集電体用成
形体の収縮率を円筒状成形体の収縮率より大きくしたの
で、空気極と固体電解質あるいは空気極と集電体との接
合強度が高くなり、固体電解質および集電体におけるク
ラックの発生を抑制することができる。
【００１０】即ち、円筒型燃料電池セルは、相対密度が
７０％前後の空気極表面に相対密度が９６％以上の固体
電解質および集電体が形成された構造を有する。このよ
うな構造を共焼結により作製する場合、それぞれの材料
の焼成時における収縮率を一致させることは技術的に不
可能である。
７０％前後の空気極表面に相対密度が９６％以上の固体
電解質および集電体が形成された構造を有する。このよ
うな構造を共焼結により作製する場合、それぞれの材料
の焼成時における収縮率を一致させることは技術的に不
可能である。
【００１１】そのため、本発明においては空気極形成粉
末からなる円筒状成形体と、固体電解質形成粉末からな
るシート状成形体と、集電体形成粉末からなるシート状
成形体の収縮率と発生するクラックとの関係について慎
重に検討した結果、円筒状成形体の共焼結における収縮
率が１０〜１６％、固体電解質形成粉末からなるシート
状成形体と、集電体形成粉末からなるシート状成形体の
共焼結における収縮率がそれぞれ１０．５〜２０％、か
つ固体電解質形成粉末からなるシート状成形体と、集電
体形成粉末からなるシート状成形体の共焼結における収
縮率を、円筒状成形体の収縮率より大きくすると、固体
電解質および集電体で発生するクラックを抑制する効果
が大きいことがわかった。
末からなる円筒状成形体と、固体電解質形成粉末からな
るシート状成形体と、集電体形成粉末からなるシート状
成形体の収縮率と発生するクラックとの関係について慎
重に検討した結果、円筒状成形体の共焼結における収縮
率が１０〜１６％、固体電解質形成粉末からなるシート
状成形体と、集電体形成粉末からなるシート状成形体の
共焼結における収縮率がそれぞれ１０．５〜２０％、か
つ固体電解質形成粉末からなるシート状成形体と、集電
体形成粉末からなるシート状成形体の共焼結における収
縮率を、円筒状成形体の収縮率より大きくすると、固体
電解質および集電体で発生するクラックを抑制する効果
が大きいことがわかった。
【００１２】改善された原因については、明確ではない
が空気極形成粉末からなる円筒状成形体の収縮率が固体
電解質成形体および集電体成形体よりも大きいと、空気
極と固体電解質あるいは空気極と集電体との接合強度が
小さくなり、その結果固体電解質および集電体にクラッ
クが発生すると予想している。それに対して、固体電解
質形成粉末および集電体形成粉末からなるシート状成形
体の収縮率を円筒状成形体よりも大きくすると、空気極
と固体電解質あるいは空気極と集電体との接合強度が高
くなり、クラックの発生を防止しているものと推定して
いる。
が空気極形成粉末からなる円筒状成形体の収縮率が固体
電解質成形体および集電体成形体よりも大きいと、空気
極と固体電解質あるいは空気極と集電体との接合強度が
小さくなり、その結果固体電解質および集電体にクラッ
クが発生すると予想している。それに対して、固体電解
質形成粉末および集電体形成粉末からなるシート状成形
体の収縮率を円筒状成形体よりも大きくすると、空気極
と固体電解質あるいは空気極と集電体との接合強度が高
くなり、クラックの発生を防止しているものと推定して
いる。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の方法によれば、まず空気
極を形成する粉末を用いて円筒状成形体を作製する。こ
の円筒状成形体は、例えば空気極形成粉末を押出し成形
や、静水圧成形（ラバープレス）などにより成形する。
さらに、他の方法としては、ドクターブレード法などに
より空気極形成粉末をシート状に成形した後、そのシー
ト状成形体を所定の円筒状支持体の表面に巻き付けて端
部を合わせて接合することにより円筒状成形体を作製す
ることが出来る。
極を形成する粉末を用いて円筒状成形体を作製する。こ
の円筒状成形体は、例えば空気極形成粉末を押出し成形
や、静水圧成形（ラバープレス）などにより成形する。
さらに、他の方法としては、ドクターブレード法などに
より空気極形成粉末をシート状に成形した後、そのシー
ト状成形体を所定の円筒状支持体の表面に巻き付けて端
部を合わせて接合することにより円筒状成形体を作製す
ることが出来る。
【００１４】円筒状成形体の厚みとしては、１〜３ｍｍ
が適当である。空気極からなる円筒状成形体の収縮率と
しては、１０〜１６％、特に１２〜１４％が好ましい。
収縮率が１０％より小さいと焼結体の密度が小さくな
り、支持管としての強度が小さくなる。また、収縮率が
１６％を越えると焼結体の密度は高くなり強度は増すも
のの、ガスの透過率が小さくなり発電性能が悪くなるか
らである。この空気極粉末からなる円筒状成形体は、成
形体の強度向上と固体電解質、集電体との収縮率を合わ
せる観点からは、９００〜１４００℃で１〜１０時間酸
化雰囲気で仮焼したものを用いるとよい。
が適当である。空気極からなる円筒状成形体の収縮率と
しては、１０〜１６％、特に１２〜１４％が好ましい。
収縮率が１０％より小さいと焼結体の密度が小さくな
り、支持管としての強度が小さくなる。また、収縮率が
１６％を越えると焼結体の密度は高くなり強度は増すも
のの、ガスの透過率が小さくなり発電性能が悪くなるか
らである。この空気極粉末からなる円筒状成形体は、成
形体の強度向上と固体電解質、集電体との収縮率を合わ
せる観点からは、９００〜１４００℃で１〜１０時間酸
化雰囲気で仮焼したものを用いるとよい。
【００１５】空気極を形成する粉末としてはＬａＭｎＯ
3 系組成物からなり、具体的にはＬａを１５〜２０原子
％のＣａ、ＳｒあるいはＢａで置換した平均粒子径が３
〜２０μｍのＬａＭｎＯ3 系組成物や、Ｌａを４原子％
以下のＹ，Ｙｂ，ＳｃあるいはＥｒで置換し、さらに、
２５〜５０原子％のＣａ、ＳｒあるいはＢａで置換する
とともに、Ｍｎを０〜５０原子％のＣｏ，Ｎｉ，Ｚｒ，
ＣｅあるいはＦｅで置換したＬａＭｎＯ3 系組成物が挙
げられる。
3 系組成物からなり、具体的にはＬａを１５〜２０原子
％のＣａ、ＳｒあるいはＢａで置換した平均粒子径が３
〜２０μｍのＬａＭｎＯ3 系組成物や、Ｌａを４原子％
以下のＹ，Ｙｂ，ＳｃあるいはＥｒで置換し、さらに、
２５〜５０原子％のＣａ、ＳｒあるいはＢａで置換する
とともに、Ｍｎを０〜５０原子％のＣｏ，Ｎｉ，Ｚｒ，
ＣｅあるいはＦｅで置換したＬａＭｎＯ3 系組成物が挙
げられる。
【００１６】一方、集電体はＬａの一部をＣａあるいは
Ｓｒで置換したＬａＣｒＯ3 、またはＣｒの一部をＭｇ
で置換したＬａＣｒＯ3 系組成物を用いることができ
る。円筒状成形体、空気極成形体および集電体成形体の
焼成時における収縮率の調製は、焼成温度を調製した
り、例えば、バインダー量を調製して成形体の生密度を
調製することにより行う。
Ｓｒで置換したＬａＣｒＯ3 、またはＣｒの一部をＭｇ
で置換したＬａＣｒＯ3 系組成物を用いることができ
る。円筒状成形体、空気極成形体および集電体成形体の
焼成時における収縮率の調製は、焼成温度を調製した
り、例えば、バインダー量を調製して成形体の生密度を
調製することにより行う。
【００１７】次に、上記の固体電解質および集電体を形
成する粉末によりシート状の固体電解質成形体および集
電体成形体をそれぞれ作製する。これらのシート状形成
体はドクターブレード法や押し出し形成法などの周知の
方法で作製される。これらのシート状成形体の厚みは１
０〜５００μｍ、特に５０〜２００μｍが好ましい。
成する粉末によりシート状の固体電解質成形体および集
電体成形体をそれぞれ作製する。これらのシート状形成
体はドクターブレード法や押し出し形成法などの周知の
方法で作製される。これらのシート状成形体の厚みは１
０〜５００μｍ、特に５０〜２００μｍが好ましい。
【００１８】また、シート状成形体としては、単層で用
いても、あるいは２層以上重ねて用いてもよい。
いても、あるいは２層以上重ねて用いてもよい。
【００１９】上述の方法にて得られた円筒状空気極成形
体の表面に上記の固体電解質および集電体のシート状成
形体を巻き付け積層圧着する。各シート状成形体の間に
はアクリル樹脂や有機溶媒などを接着剤として介在させ
ると接着性を向上させることができる。
体の表面に上記の固体電解質および集電体のシート状成
形体を巻き付け積層圧着する。各シート状成形体の間に
はアクリル樹脂や有機溶媒などを接着剤として介在させ
ると接着性を向上させることができる。
【００２０】この固体電解質および集電体のシート状成
形体の収縮率はそれぞれ１０．５〜２０％とし、かつ円
筒状成形体の収縮率より相対的に大きくすることが必要
である。固体電解質および集電体のシート状成形体の収
縮率が１０．５％より小さいと、固体電解質および集電
体の焼結密度が低くなりガスリークを起こし易くなり、
また、固体電解質あるいは集電体のクラックの発生率も
高くなる。固体電解質および集電体のシート状成形体の
収縮率が２０％を越えると空気極との収縮率差が大きく
なり、固体電解質および集電体にクラックが発生し易く
なる。固体電解質および集電体のシート状成形体の収縮
率としては、クラックおよびガスリークの発生防止とい
う観点からそれぞれ１５〜１７％が好ましい。
形体の収縮率はそれぞれ１０．５〜２０％とし、かつ円
筒状成形体の収縮率より相対的に大きくすることが必要
である。固体電解質および集電体のシート状成形体の収
縮率が１０．５％より小さいと、固体電解質および集電
体の焼結密度が低くなりガスリークを起こし易くなり、
また、固体電解質あるいは集電体のクラックの発生率も
高くなる。固体電解質および集電体のシート状成形体の
収縮率が２０％を越えると空気極との収縮率差が大きく
なり、固体電解質および集電体にクラックが発生し易く
なる。固体電解質および集電体のシート状成形体の収縮
率としては、クラックおよびガスリークの発生防止とい
う観点からそれぞれ１５〜１７％が好ましい。
【００２１】尚、本発明は予め押出し法やラバー成形法
により円筒状空気極成形体を作製し、これを固体電解質
形成粉末あるいは集電体形成粉末からなるスラリー中に
ディップして、円筒状空気極成形体に固体電解質用成形
体および集電体用成形体とを積層した円筒状積層体を、
共焼結させてセルを作製する方法にも適用出来る。
により円筒状空気極成形体を作製し、これを固体電解質
形成粉末あるいは集電体形成粉末からなるスラリー中に
ディップして、円筒状空気極成形体に固体電解質用成形
体および集電体用成形体とを積層した円筒状積層体を、
共焼結させてセルを作製する方法にも適用出来る。
【００２２】また、本発明の固体電解質型燃料電池セル
では、燃料極は、円筒状積層体の焼成後、例えば、燃料
極材料を含有するペーストを固体電解質表面に塗布する
ことにより行われる。
では、燃料極は、円筒状積層体の焼成後、例えば、燃料
極材料を含有するペーストを固体電解質表面に塗布する
ことにより行われる。
【００２３】
実施例１ 空気極を形成する粉末として、市販の平均粒子径が５μ
ｍのＬａ0.9 Ｓｒ0.1ＭｎＯ3 粉末に収縮率を制御する
ため、ポア形成剤の一種であるアビセル（商品名）を添
加して、表１に示す収縮率になるように調整した後、押
し出し成形法により外径１８ｍｍ、厚み３ｍｍの円筒状
空気極成形体を作製した。
ｍのＬａ0.9 Ｓｒ0.1ＭｎＯ3 粉末に収縮率を制御する
ため、ポア形成剤の一種であるアビセル（商品名）を添
加して、表１に示す収縮率になるように調整した後、押
し出し成形法により外径１８ｍｍ、厚み３ｍｍの円筒状
空気極成形体を作製した。
【００２４】一方、固体電解質および集電体を形成する
粉末として、市販の平均粒子径が０．７μｍの１０モル
％Ｙ2 Ｏ3 を含有したＺｒＯ2 粉末および平均粒子径が
１μｍのＬａ0.8 Ｃａ0.21ＣｒＯ3 粉末を準備し、これ
に収縮率を制御するため、バインダ量を変化させ、表１
に収縮率になるように調整した後、ドクターブレード法
により厚み１５０μｍのシート状の固体電解質用成形体
および集電体用成形体をそれぞれ作製した。
粉末として、市販の平均粒子径が０．７μｍの１０モル
％Ｙ2 Ｏ3 を含有したＺｒＯ2 粉末および平均粒子径が
１μｍのＬａ0.8 Ｃａ0.21ＣｒＯ3 粉末を準備し、これ
に収縮率を制御するため、バインダ量を変化させ、表１
に収縮率になるように調整した後、ドクターブレード法
により厚み１５０μｍのシート状の固体電解質用成形体
および集電体用成形体をそれぞれ作製した。
【００２５】そして、図２に示すように、円筒状成形体
１１の表面に、シート状の固体電解質用成形体１３およ
び集電体用成形体１５をそれぞれ巻き付けたものをそれ
ぞれ１００個ずつ作製し、１５００℃で３時間大気中で
焼成した後、固体電解質部分と集電体部分についてクラ
ックの発生状況を目視によりそれぞれ調べ、表１に固体
電解質部分と集電体部分についてクラックのない比率を
良品率としてそれぞれ示した。尚、クラックとは、焼成
された空気極の内側を１ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で外側に加
圧した後、水中に浸漬して気泡を発生するものをクラッ
クとした。固体電解質のクラックであるか集電体のクラ
ックであるかは、気泡の発生場所により判断した。
１１の表面に、シート状の固体電解質用成形体１３およ
び集電体用成形体１５をそれぞれ巻き付けたものをそれ
ぞれ１００個ずつ作製し、１５００℃で３時間大気中で
焼成した後、固体電解質部分と集電体部分についてクラ
ックの発生状況を目視によりそれぞれ調べ、表１に固体
電解質部分と集電体部分についてクラックのない比率を
良品率としてそれぞれ示した。尚、クラックとは、焼成
された空気極の内側を１ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で外側に加
圧した後、水中に浸漬して気泡を発生するものをクラッ
クとした。固体電解質のクラックであるか集電体のクラ
ックであるかは、気泡の発生場所により判断した。
【００２６】
【表１】
【００２７】この表１より、空気極成形体の収縮率が１
０％より低い試料Ｎｏ．１は空気極ぼ強度が低く、ま
た、固体電解質および集電体部分とも良品率が低かっ
た。また、空気極成形体の収縮率が１６％を越える試料
Ｎｏ．８では、良品率は優れるもののガス透過性が小さ
かった。また、固体電解質および集電体の収縮率が１
０．５％より小さな試料Ｎｏ．９およびＮｏ．１７では
固体電解質部分および集電体部分の良品率がいずれも低
く、固体電解質およびの収縮率が２０％を越える試料Ｎ
ｏ．１６およびＮｏ．２３においても固体電解質部分お
よび集電体部分の良品率は低かった。
０％より低い試料Ｎｏ．１は空気極ぼ強度が低く、ま
た、固体電解質および集電体部分とも良品率が低かっ
た。また、空気極成形体の収縮率が１６％を越える試料
Ｎｏ．８では、良品率は優れるもののガス透過性が小さ
かった。また、固体電解質および集電体の収縮率が１
０．５％より小さな試料Ｎｏ．９およびＮｏ．１７では
固体電解質部分および集電体部分の良品率がいずれも低
く、固体電解質およびの収縮率が２０％を越える試料Ｎ
ｏ．１６およびＮｏ．２３においても固体電解質部分お
よび集電体部分の良品率は低かった。
【００２８】実施例２ 実施例１の試料Ｎｏ．８、１０、１２、２０の固体電解
質および集電体部分にクラックのない試料を選び出し、
固体電解質部分にスラリーディップ法により７０重量％
Ｎｉ／３０重量％ＺｒＯ2 （１０モル％Ｙ2 Ｏ3 含有）
の混合粉末を含有するペーストを約５０μｍの厚みに塗
布した後、１２００℃で１０時間焼き付けを行い、図１
に示すような単セルを作製した。この単セルを１０００
℃に保持し、空気極側に空気、燃料極側に水素を供給し
て１０００時間の発電を行い、出力密度を測定した。結
果を図３に示した。
質および集電体部分にクラックのない試料を選び出し、
固体電解質部分にスラリーディップ法により７０重量％
Ｎｉ／３０重量％ＺｒＯ2 （１０モル％Ｙ2 Ｏ3 含有）
の混合粉末を含有するペーストを約５０μｍの厚みに塗
布した後、１２００℃で１０時間焼き付けを行い、図１
に示すような単セルを作製した。この単セルを１０００
℃に保持し、空気極側に空気、燃料極側に水素を供給し
て１０００時間の発電を行い、出力密度を測定した。結
果を図３に示した。
【００２９】この結果、試料Ｎｏ．８は空気極のガス透
過性が悪く、発電性能が悪かったが、本発明の試料のＮ
ｏ．１０、１２、２０はいずれも高い出力密度を示し
た。
過性が悪く、発電性能が悪かったが、本発明の試料のＮ
ｏ．１０、１２、２０はいずれも高い出力密度を示し
た。
【００３０】
【発明の効果】本発明の固体電解質型燃料電池セルで
は、空気極形成粉末からなる円筒状成形体の焼成時にお
ける収縮率を１０〜１６％、固体電解質用成形体および
前記集電体用成形体の収縮率をそれぞれ１０．５〜２０
％とし、かつ固体電解質用成形体と集電体用成形体の収
縮率を円筒状成形体の収縮率より大きくしたので、空気
極と固体電解質あるいは空気極と集電体との接合強度が
高くなり、固体電解質および集電体におけるクラックの
発生を抑制することができる。
は、空気極形成粉末からなる円筒状成形体の焼成時にお
ける収縮率を１０〜１６％、固体電解質用成形体および
前記集電体用成形体の収縮率をそれぞれ１０．５〜２０
％とし、かつ固体電解質用成形体と集電体用成形体の収
縮率を円筒状成形体の収縮率より大きくしたので、空気
極と固体電解質あるいは空気極と集電体との接合強度が
高くなり、固体電解質および集電体におけるクラックの
発生を抑制することができる。
【図１】本発明の円筒型固体電解質型燃料電池セルを示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図２】円筒状成形体の表面に、固体電解質用成形体お
よび集電体用成形体を積層した状態を示す斜視図であ
る。
よび集電体用成形体を積層した状態を示す斜視図であ
る。
【図３】出力密度の時間変化を示すグラフである。
２・・・空気極 ３・・・固体電解質 ４・・・燃料極 ５・・・インターコネクタ １１・・・円筒状成形体 １３・・・固体電解質用成形体 １５・・・集電体用成形体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 昇 京都府京都市山科区東野北井ノ上町５番 地の22 京セラ株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−82143（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−296838（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−29008（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 8/02,8/12
Claims (1)
- 【請求項１】円筒状の空気極の表面に、固体電解質、お
よび集電体を形成するとともに、前記固体電解質表面に
燃料極を形成してなる円筒状固体電解質型燃料電池セル
の製造方法であって、空気極形成粉末からなる円筒状成
形体の表面に、固体電解質形成粉末からなる固体電解質
用成形体、および集電体形成粉末からなる集電体用成形
体を積層した円筒状積層体を、酸化性雰囲気中で焼成す
る工程を具備するとともに、前記円筒状成形体の焼成時
における収縮率を１０〜１６％、前記固体電解質用成形
体および前記集電体用成形体の焼成時における収縮率を
それぞれ１０．５〜２０％とし、かつ前記固体電解質用
成形体と前記集電体用成形体の収縮率を前記円筒状成形
体の収縮率より大きくしたことを特徴とする円筒状固体
電解質型燃料電池セルの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16623996A JP3359497B2 (ja) | 1996-06-26 | 1996-06-26 | 円筒状固体電解質型燃料電池セルの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16623996A JP3359497B2 (ja) | 1996-06-26 | 1996-06-26 | 円筒状固体電解質型燃料電池セルの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1012249A JPH1012249A (ja) | 1998-01-16 |
| JP3359497B2 true JP3359497B2 (ja) | 2002-12-24 |
Family
ID=15827695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16623996A Expired - Fee Related JP3359497B2 (ja) | 1996-06-26 | 1996-06-26 | 円筒状固体電解質型燃料電池セルの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3359497B2 (ja) |
-
1996
- 1996-06-26 JP JP16623996A patent/JP3359497B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1012249A (ja) | 1998-01-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101162806B1 (ko) | 자가-지지형 세라믹 멤브레인 및 전기화학 전지 및 이것을포함하는 전기화학 전지 적층체 | |
| JP2008538449A5 (ja) | ||
| US6534211B1 (en) | Fuel cell having an air electrode with decreased shrinkage and increased conductivity | |
| JP7261562B2 (ja) | 燃料電池、燃料電池スタック、およびそれらの製造方法 | |
| JP4462727B2 (ja) | 固体電解質形燃料電池セル | |
| JPH08287926A (ja) | 固体電解質型燃料電池の製造方法 | |
| JP3342616B2 (ja) | 円筒型燃料電池セルおよびその製造方法 | |
| JP3246678B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池の電極体の製造方法 | |
| JP3434883B2 (ja) | 燃料電池セルの製造方法 | |
| JP3350313B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池セルおよびその製造方法 | |
| JP3359497B2 (ja) | 円筒状固体電解質型燃料電池セルの製造方法 | |
| JP3342621B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池セル | |
| JP3339998B2 (ja) | 円筒型燃料電池セル | |
| JP3342610B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池セル | |
| JP3336171B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池セル | |
| JP3455054B2 (ja) | 円筒状固体電解質型燃料電池セルの製法 | |
| JP3342611B2 (ja) | 円筒型燃料電池セルの製造方法 | |
| JPH10177862A (ja) | 高温固体電解質型燃料電池の製造方法 | |
| JP2002134132A (ja) | 固体電解質型燃料電池セルおよびその製法 | |
| JP3217695B2 (ja) | 円筒型燃料電池セル | |
| JP2571138B2 (ja) | 安定化ジルコニア膜の製造方法 | |
| KR102707813B1 (ko) | 고체산화물 연료전지 및 이의 제조방법 | |
| JPH08287921A (ja) | 固体電解質型燃料電池用燃料極 | |
| JP4012830B2 (ja) | 燃料電池セル及び燃料電池 | |
| JP3339995B2 (ja) | 円筒型燃料電池セルおよびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071011 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081011 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |