JP3377642B2 - 固体電解質型電気化学セルの基体材 - Google Patents
固体電解質型電気化学セルの基体材Info
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- 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
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- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
電池や円筒型固体電解質型高温水蒸気電解装置などのよ
うな電気化学セルの管状基体材に関する。 【0002】 【従来の技術】電気化学セルの例として円筒型固体電解
質型燃料電池をあげて説明すると、従来、その基体管は
CaOで完全に安定化したZrO2 を用いている。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】固体電解質型燃料電池
は900℃以上の高温で発電させる装置であるが、各構
成膜が異種材料であって熱膨張係数が異なり、定期検査
などでこの装置を常温にした際に応力が発生し割れが生
じる。特に基体管は電池構成材のなかで最も厚く、他の
構成膜に及ぼす影響は大きい。燃焼電池の構成膜で最も
重要な膜は固体電解質(Y2 O3 で完全に安定化したZ
rO2 )であり、この膜に応力を発生させないために、
基体管の熱膨張係数は固体電解質と同じでなければなら
ない。ところが、現在基体管として用いているCaOで
完全に安定化したZrO2 は熱膨張係数が9.5×10
-6/kであり、固体電解質(Y2 O3 で完全に安定化し
たZrO2 )が10.5×10-6/kであるので、1.
0×10-6/kの熱膨張差がある。 【0004】本発明は上記技術水準に鑑み、Y2 O3 で
完全に安定化したZrO2 を固体電解質とする前記電気
化学セルにおいて、固体電解質の熱膨張係数とほゞ一致
する熱膨張係数を有する同電気化学セルの基体材を提供
しようとするものである。 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明はY2 O3 で完全
に安定化させたZrO2 を固体電解質とする円筒型電気
化学セルの管状基体材であって、10〜30vol%の
NiOを含むCaOで完全に安定化したZrO2 よりな
ることを特徴とする円筒型固体電解質型電気化学セルの
管状基体材である。 【0006】すなわち、本発明では、降温時のセルの損
傷をなくすために管状基体材の熱膨脹係数をY2 O3 で
完全に安定化したZrO2 よりなる固体電解質の熱膨脹
係数に近づけるものである。従来基体材に用いているC
aO完全安定化ZrO2 は上記固体電解質より熱膨脹係
数が小さいので、熱膨脹係数の大きな材料を添加する。
但し添加する材料は接触する構成材料と反応してはなら
ない。これらの条件を満たす材料として、本発明ではN
iOを添加するものである。NiOの熱膨脹係数は14
×10-6/kであり添加量が10vol%未満では効果
が認められず、添加量が30vol%より多いと逆に割
れが発生するので、その添加量は全体の10〜30vo
l%の範囲とすべきである。 【0007】 【作用】本発明の基体材はNiO添加量に応じて熱膨張
係数が高くなり、これに対応して、降温後の割れ発生比
率が低下し、Y2 O3 で完全に安定化したZrO2 より
なる固体電解質電気化学セルの性能低下率が小さくな
る。但し、本発明の範囲を越えてNiOを添加した場合
には、熱膨張係数が大きくなりすぎて、降温後の割れ発
生比率が増加し、電気化学セルの性能の低下率も大きく
なる。 【0008】 【実施例】以下本発明の具体的な実施例をあげ、本発明
の効果を明らかにする。基体管の原料として、平均粒
径:30μmの17mol%CaO完全安定化ZrO2
と平均粒径:0.8μmのNiOを用意した。基体管は
押出成形法により作るが、押出成形用助剤として、基体
管の原料:100重量部に対して、メチルセルロース:
4重量部、グルセリン:5重量部、水:10重量部及び
場合によって潤滑性を改善するためにステアリン酸エマ
ルジョン(固形分濃度:15wt%、粒径:5μm、溶
媒:水):0.2重量部を用いた。初めに任意の割合の
CaO完全安定化ZrO2 、NiOとメチルセルロース
を計量し、高速ミキサーに入れ3分間混合した。次に、
上記量の水、グリセリン、ステアリン酸エマルジョンを
計量し、添加後1分間混合し、次に2軸ニーダを用いて
本混練を行い、押出成形機を用いて円筒状に成形し、成
形後60℃で24時間乾燥してガス炉を用いて1650
℃で4時間焼成した。焼成後の基体管は熱膨張係数の測
定と溶射法により燃料電池のセルを構成し、これらのセ
ルについて発電温度と室温までの昇降温を5回行い、セ
ルの性能の変化を調査した。 【0009】本発明の実施例に相当する焼成基体管の熱
膨張率及び固体電解質燃料電池の昇降温後の劣化率を表
1に示す。同時に本発明の効果を明確にするために本発
明外の実施態様例も参考例として表1に併せて示す。基
体管のNiO比率が高くなると熱膨張係数が大きくな
る。これに伴い固体電解質燃料電池の昇降温後の劣化率
が急速に改善される。しかし、基体管のNiO比率が3
0vol%を越えると固体電解質燃料電池の昇降温後の
劣化率が急激に悪化する。 【0010】 【表1】【0011】 【発明の効果】本発明により固体電解質型電気化学セル
の昇降温後の劣化率を著しく低減できた。これはCaO
安定化ZrO2 質基体管にNiOを添加することで基体
管の熱膨張係数をY2 O3 で完全に安定化したZrO2
よりなる固体電解質のそれに近づけられ、これによって
昇降温時に固体電解質に発生する歪を低減できるからで
ある。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 Y2 O3 で完全に安定化させたZrO2
を固体電解質とする円筒型電気化学セルの管状基体材で
あって、10〜30vol%のNiOを含むCaOで完
全に安定化したZrO2 よりなることを特徴とする円筒
型固体電解質型電気化学セルの管状基体材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05409895A JP3377642B2 (ja) | 1995-03-14 | 1995-03-14 | 固体電解質型電気化学セルの基体材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05409895A JP3377642B2 (ja) | 1995-03-14 | 1995-03-14 | 固体電解質型電気化学セルの基体材 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08250138A JPH08250138A (ja) | 1996-09-27 |
JP3377642B2 true JP3377642B2 (ja) | 2003-02-17 |
Family
ID=12961155
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP05409895A Expired - Lifetime JP3377642B2 (ja) | 1995-03-14 | 1995-03-14 | 固体電解質型電気化学セルの基体材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3377642B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3408732B2 (ja) * | 1997-11-07 | 2003-05-19 | 三菱重工業株式会社 | 燃料電池用基体材 |
US6379832B1 (en) * | 1999-07-19 | 2002-04-30 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Base tube for fuel cell and material for base tube |
-
1995
- 1995-03-14 JP JP05409895A patent/JP3377642B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08250138A (ja) | 1996-09-27 |
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