JP3423874B2 - 固体電解質の成膜方法 - Google Patents
固体電解質の成膜方法Info
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- Y02E60/50—Fuel cells
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機金属気相反応
法によって緻密な組織の固体電解質を成膜する固体電解
質の成膜方法に関する。
法によって緻密な組織の固体電解質を成膜する固体電解
質の成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、固体電解質型燃料電池の研究、開
発が鋭意に行われている。この固体電解質型燃料電池に
は平板方式と円筒方式とがあり、さらに円筒方式には縦
縞方式と横縞方式とがある。そして特に、円筒縦縞の固
体電解質型燃料電池は図３〜図５に示すような構造であ
る。単電池１０６は図３に示すように、内側から順にス
トロンチウム添加の多孔質ランタンマンガナイト系酸化
物（ＬａＭｎＯｘ）の空気極支持管（以下、ＬＳＭ管と
称する）１０１、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳ
Ｚ）製の固体電解質１０２、ニッケル、コバルト又はニ
ッケル若しくはコバルト合金とＹＳＺとのサーメット製
の燃料極１０３の積層構造にして、外周面の一部にイン
タコネクタ１０４を燃料極１０３から絶縁し、かつ内部
の空気極支持管１０１に接続する形で配置している。
発が鋭意に行われている。この固体電解質型燃料電池に
は平板方式と円筒方式とがあり、さらに円筒方式には縦
縞方式と横縞方式とがある。そして特に、円筒縦縞の固
体電解質型燃料電池は図３〜図５に示すような構造であ
る。単電池１０６は図３に示すように、内側から順にス
トロンチウム添加の多孔質ランタンマンガナイト系酸化
物（ＬａＭｎＯｘ）の空気極支持管（以下、ＬＳＭ管と
称する）１０１、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳ
Ｚ）製の固体電解質１０２、ニッケル、コバルト又はニ
ッケル若しくはコバルト合金とＹＳＺとのサーメット製
の燃料極１０３の積層構造にして、外周面の一部にイン
タコネクタ１０４を燃料極１０３から絶縁し、かつ内部
の空気極支持管１０１に接続する形で配置している。
【０００３】そしてこの単電池１０６は、図４に示すよ
うにニッケルフェルト１０７によって直並列接続してバ
ンドル１０８を構成し、これを複数体つないでモジュー
ルとして発電設備に組み込んで使用する。発電の際には
図５に示すように、各単電池１０６の外側に燃料ガス１
０９を流し、内側に空気１１０を流し込む方法をとる。
すなわち、各単電池１０６の開口側端部から導管１１１
によって空気を内部に供給すると、単電池１０６の閉塞
端部側で空気の流れが反転し、発電部１１２で外側を流
れる燃料ガス１０９と並行する流れとなり、後述する反
応によって発電に寄与する。なお、発電に消費されなか
った余剰燃料ガス１０９ａは燃焼室１１３で余剰空気１
１０ａと混合して燃され、空気１１０の予熱に使われ
る。
うにニッケルフェルト１０７によって直並列接続してバ
ンドル１０８を構成し、これを複数体つないでモジュー
ルとして発電設備に組み込んで使用する。発電の際には
図５に示すように、各単電池１０６の外側に燃料ガス１
０９を流し、内側に空気１１０を流し込む方法をとる。
すなわち、各単電池１０６の開口側端部から導管１１１
によって空気を内部に供給すると、単電池１０６の閉塞
端部側で空気の流れが反転し、発電部１１２で外側を流
れる燃料ガス１０９と並行する流れとなり、後述する反
応によって発電に寄与する。なお、発電に消費されなか
った余剰燃料ガス１０９ａは燃焼室１１３で余剰空気１
１０ａと混合して燃され、空気１１０の予熱に使われ
る。
【０００４】固体電解質型燃料電池の発電作用について
説明すると、各単電池１０６の外側を流れる天然ガス、
メタン、石炭ガス化ガスなどの燃料ガス１０９は燃料極
１０３の多孔質の管壁を通じて固体電解質１０２と接触
し、高温度条件下、通常、６５０℃〜１０００℃の条件
下で、次式の改質反応を起こす。
説明すると、各単電池１０６の外側を流れる天然ガス、
メタン、石炭ガス化ガスなどの燃料ガス１０９は燃料極
１０３の多孔質の管壁を通じて固体電解質１０２と接触
し、高温度条件下、通常、６５０℃〜１０００℃の条件
下で、次式の改質反応を起こす。
【０００５】
【化１】
この改質反応で発生する水素に対して、固体電解質１０
２を介して対極する空気極支持管１０１と燃料極１０３
との部分で次の化２式の発電反応を起こし、遊離した電
子を集電することによって発電力を得る。
２を介して対極する空気極支持管１０１と燃料極１０３
との部分で次の化２式の発電反応を起こし、遊離した電
子を集電することによって発電力を得る。
【０００６】
【化２】
つまり、燃料極１０３においては化２（ａ）式に示すよ
うに、改質反応で生成された水素が、固体電解質１０２
から供給される酸化物イオンと反応して水蒸気と電子を
生成する。そして燃料極１０３で生成された電子がニッ
ケルフェルト１０７を経て陰極１２１から外部回路に回
り、陽極１２２とインタコネクタ１０４を経て空気極支
持管１０１に到達すると、この空気極支持管１０１にお
いて、化２（ｂ）式に示すように空気１１０中の酸素と
反応して酸化物イオンを生成し、これが固体電解質１０
２に放出され、燃料極１０３側に到達して化２（ａ）式
の反応に供されるのである。
うに、改質反応で生成された水素が、固体電解質１０２
から供給される酸化物イオンと反応して水蒸気と電子を
生成する。そして燃料極１０３で生成された電子がニッ
ケルフェルト１０７を経て陰極１２１から外部回路に回
り、陽極１２２とインタコネクタ１０４を経て空気極支
持管１０１に到達すると、この空気極支持管１０１にお
いて、化２（ｂ）式に示すように空気１１０中の酸素と
反応して酸化物イオンを生成し、これが固体電解質１０
２に放出され、燃料極１０３側に到達して化２（ａ）式
の反応に供されるのである。
【０００７】このような発電機構の固体電解質型燃料電
池において、燃料電池電極基体を構成する空気極支持管
１０１、固体電解質１０２及び燃料極１０３の部分は次
にようにして形成している。まず空気極支持管１０１と
なるランタンマンガナイト系の多孔質の基体に対して溶
射法や電気化学蒸着法、つまり、ＣＶＤ（ChemicalVapo
r Deposition ）−ＥＶＤ（Electrochemical Vapor De
position ）法を用いて薄く、かつ緻密なＹＳＺ膜を固
体電解質１０２として形成し、さらにこの外側にニッケ
ル、コバルトまたはニッケル若しくはコバルト合金ある
いはニッケルジルコニアサーメットの粉末をスラリーコ
ートし、同じように電気化学蒸着法を施して多孔質の燃
料極１０３を成膜し、あるいは溶射法を用いて成膜する
のである。
池において、燃料電池電極基体を構成する空気極支持管
１０１、固体電解質１０２及び燃料極１０３の部分は次
にようにして形成している。まず空気極支持管１０１と
なるランタンマンガナイト系の多孔質の基体に対して溶
射法や電気化学蒸着法、つまり、ＣＶＤ（ChemicalVapo
r Deposition ）−ＥＶＤ（Electrochemical Vapor De
position ）法を用いて薄く、かつ緻密なＹＳＺ膜を固
体電解質１０２として形成し、さらにこの外側にニッケ
ル、コバルトまたはニッケル若しくはコバルト合金ある
いはニッケルジルコニアサーメットの粉末をスラリーコ
ートし、同じように電気化学蒸着法を施して多孔質の燃
料極１０３を成膜し、あるいは溶射法を用いて成膜する
のである。
【０００８】そして固体電解質１０２の成膜を行う電気
化学蒸着装置としては、図６に示す構造のものが使用さ
れている。この従来の電気化学蒸着装置は、反応室２１
内を真空に近い状態、約１Ｔｏｒｒにして、かつヒータ
２２によって約１０００〜１２００℃の温度条件下で、
空気極支持管となる多孔質のＬＳＭ基体２３の外側には
アルゴンＡｒ、酸素Ｏ2 、水蒸気Ｈ2 Ｏの混合酸化
ガス２４を導入し、他側面にはＹＳＺ膜の原料となるイ
ットリウム、ジルコニウムの塩化物ＹＣｌ3 ，ＺｒＣｌ
4 の蒸気２５をキャリアガスであるアルゴン（Ａｒ）
ガスに混入して粉末原料供給管２６から供給する。
化学蒸着装置としては、図６に示す構造のものが使用さ
れている。この従来の電気化学蒸着装置は、反応室２１
内を真空に近い状態、約１Ｔｏｒｒにして、かつヒータ
２２によって約１０００〜１２００℃の温度条件下で、
空気極支持管となる多孔質のＬＳＭ基体２３の外側には
アルゴンＡｒ、酸素Ｏ2 、水蒸気Ｈ2 Ｏの混合酸化
ガス２４を導入し、他側面にはＹＳＺ膜の原料となるイ
ットリウム、ジルコニウムの塩化物ＹＣｌ3 ，ＺｒＣｌ
4 の蒸気２５をキャリアガスであるアルゴン（Ａｒ）
ガスに混入して粉末原料供給管２６から供給する。
【０００９】これによって図７（ａ）に示すように、最
初は基体２３の多数の孔２７を通ってくる酸化ガス２４
と原料蒸気２５とが化３式に示す反応をして図７（ｂ）
に示すようにＹＳＺ膜２８を基体２３の表面に生成し、
徐々に基体２３の多数の孔２７を閉塞していく。これが
ＣＶＤ段階である。
初は基体２３の多数の孔２７を通ってくる酸化ガス２４
と原料蒸気２５とが化３式に示す反応をして図７（ｂ）
に示すようにＹＳＺ膜２８を基体２３の表面に生成し、
徐々に基体２３の多数の孔２７を閉塞していく。これが
ＣＶＤ段階である。
【００１０】
【化３】
このＣＶＤ段階が終了すると、原料蒸気２５と酸化ガス
２４とは直接に反応することはなくなり、酸化ガス２４
からの酸素がＹＳＺ面上で還元されてＹＳＺ膜２８中を
酸化物イオンＯ2-として拡散し、化４式に示す反応を原
料塩化物蒸気と行うＥＶＤ段階へ進み、同図（ｃ）に示
すようにＹＳＺ膜２８が成長する。
２４とは直接に反応することはなくなり、酸化ガス２４
からの酸素がＹＳＺ面上で還元されてＹＳＺ膜２８中を
酸化物イオンＯ2-として拡散し、化４式に示す反応を原
料塩化物蒸気と行うＥＶＤ段階へ進み、同図（ｃ）に示
すようにＹＳＺ膜２８が成長する。
【００１１】
【化４】
こうして電気化学蒸着法によって固体電解質膜１０２と
してＹＳＺ膜２８を成膜した後は、さらに上述した燃料
極１０３をスラリーコーティングした後に電気化学蒸着
することにより、あるいは溶射法によって形成し燃料電
池を作製することになる。
してＹＳＺ膜２８を成膜した後は、さらに上述した燃料
極１０３をスラリーコーティングした後に電気化学蒸着
することにより、あるいは溶射法によって形成し燃料電
池を作製することになる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の固体
電解質の電気化学蒸着法による成膜方法では、その過程
で水蒸気排気と共に有毒な塩化物排気が発生する問題点
があった。
電解質の電気化学蒸着法による成膜方法では、その過程
で水蒸気排気と共に有毒な塩化物排気が発生する問題点
があった。
【００１３】これを解決するために、電気化学蒸着法に
代えて、有機金属気相反応法（Metal Organic Chemical
Vapor Deposition 、以下、「ＭＯＣＶＤ」と称する）
による固体電解質の成膜方法が提案されている（特開平
６−２９０７８９号公報参照）。このＭＯＣＶＤによる
固体電解質の成膜方法を採用すれば、その原材料に塩化
物を用いないために有毒な塩化物排気が発生することが
ない利点がある。
代えて、有機金属気相反応法（Metal Organic Chemical
Vapor Deposition 、以下、「ＭＯＣＶＤ」と称する）
による固体電解質の成膜方法が提案されている（特開平
６−２９０７８９号公報参照）。このＭＯＣＶＤによる
固体電解質の成膜方法を採用すれば、その原材料に塩化
物を用いないために有毒な塩化物排気が発生することが
ない利点がある。
【００１４】しかしながら、従来のＭＯＣＶＤは有機金
属材料の熱分解温度が６００℃以下、特に固体電解質材
料の場合には４００℃以下と比較的低いために、蒸着設
備に高い耐熱性を要求しない反面、電気化学蒸着法によ
る蒸着温度である１０００℃という高温に昇温しないゆ
えに、従来の蒸着温度条件のまま固体電解質を成膜した
場合、成膜された固体電解質の結晶形状が厚み方向に並
ぶ柱状となり、固体電解質に要求される緻密さに欠け、
酸化物イオンの伝導特性や強度特性の点で電気化学蒸着
法で成膜したものよりも劣る問題点があった。
属材料の熱分解温度が６００℃以下、特に固体電解質材
料の場合には４００℃以下と比較的低いために、蒸着設
備に高い耐熱性を要求しない反面、電気化学蒸着法によ
る蒸着温度である１０００℃という高温に昇温しないゆ
えに、従来の蒸着温度条件のまま固体電解質を成膜した
場合、成膜された固体電解質の結晶形状が厚み方向に並
ぶ柱状となり、固体電解質に要求される緻密さに欠け、
酸化物イオンの伝導特性や強度特性の点で電気化学蒸着
法で成膜したものよりも劣る問題点があった。
【００１５】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたもので、有毒排気物を生成せず、かつＭＯＣＶ
Ｄで成膜しながら電気化学蒸着法で成膜した固体電解質
と変わらない緻密で特性の良い固体電解質を成膜するこ
とができる固体電解質の成膜方法を提供することを目的
とする。
なされたもので、有毒排気物を生成せず、かつＭＯＣＶ
Ｄで成膜しながら電気化学蒸着法で成膜した固体電解質
と変わらない緻密で特性の良い固体電解質を成膜するこ
とができる固体電解質の成膜方法を提供することを目的
とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、基材
上に反応により固体電解質となる材料としてイットリウ
ムトリアセチルアセトナートとジルコニウムテトラキス
アセチルアセトナートを有機金属気相反応法によって蒸
着して固体電解質を成膜する固体電解質の成膜方法であ
って、前記イットリウムトリアセチルアセトナートとジ
ルコニウムテトラキスアセチルアセトナートの蒸着温度
を１０００℃以上に調整することを特徴とするものであ
る。
上に反応により固体電解質となる材料としてイットリウ
ムトリアセチルアセトナートとジルコニウムテトラキス
アセチルアセトナートを有機金属気相反応法によって蒸
着して固体電解質を成膜する固体電解質の成膜方法であ
って、前記イットリウムトリアセチルアセトナートとジ
ルコニウムテトラキスアセチルアセトナートの蒸着温度
を１０００℃以上に調整することを特徴とするものであ
る。
【００１７】請求項２の発明は、請求項１の固体電解質
の成膜方法において、前記基材として多孔質ランタンマ
ンガナイト系酸化物を用い、その表面に前記イットリウ
ムトリアセチルアセトナートとジルコニウムテトラキス
アセチルアセトナートを蒸着することを特徴とするもの
である。
の成膜方法において、前記基材として多孔質ランタンマ
ンガナイト系酸化物を用い、その表面に前記イットリウ
ムトリアセチルアセトナートとジルコニウムテトラキス
アセチルアセトナートを蒸着することを特徴とするもの
である。
【００１８】
【００１９】請求項１及び２の発明の固体電解質の成膜
方法では、ＭＯＣＶＤを電気化学蒸着法と同様に１００
０℃以上の高温度で実行することによって基材に蒸着す
る固体電解質の膜組織を緻密にし、かつこの蒸着過程で
塩化物排気を発生することもなく安全に固体電解質の成
膜が行える。
方法では、ＭＯＣＶＤを電気化学蒸着法と同様に１００
０℃以上の高温度で実行することによって基材に蒸着す
る固体電解質の膜組織を緻密にし、かつこの蒸着過程で
塩化物排気を発生することもなく安全に固体電解質の成
膜が行える。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて詳説する。図１は本発明の固体電解質のＭＯＣ
ＶＤに用いる成膜装置を示している。この固体電解質の
成膜装置は、原料液貯溜部５１，５２を備え、原材料で
ある、イットリウムトリアセチルアセトナートとジルコ
ニウムテトラキスアセチルアセトナートとをそれぞれ希
釈剤と混合した混合液にして貯溜する。
基づいて詳説する。図１は本発明の固体電解質のＭＯＣ
ＶＤに用いる成膜装置を示している。この固体電解質の
成膜装置は、原料液貯溜部５１，５２を備え、原材料で
ある、イットリウムトリアセチルアセトナートとジルコ
ニウムテトラキスアセチルアセトナートとをそれぞれ希
釈剤と混合した混合液にして貯溜する。
【００２１】ここで、イットリウムトリアセチルアセト
ナートは化学式Ｙ（ＡｃＡｃ）3であり、ジルコニウム
テトラキスアセチルアセトナートは化学式Ｚｒ（ＡｃＡ
ｃ）4である。ただし、ＡｃＡｃ＝ＣＨ 3 ＣＯＣＨＣＯＣ
Ｈ 3 − である。
ナートは化学式Ｙ（ＡｃＡｃ）3であり、ジルコニウム
テトラキスアセチルアセトナートは化学式Ｚｒ（ＡｃＡ
ｃ）4である。ただし、ＡｃＡｃ＝ＣＨ 3 ＣＯＣＨＣＯＣ
Ｈ 3 − である。
【００２２】この原料液貯溜部５１，５２に貯溜される
原料液はマスフローコントローラ（ＭＦＣ）５３，５４
それぞれによって一定時間に一定量を排出するように制
御する。
原料液はマスフローコントローラ（ＭＦＣ）５３，５４
それぞれによって一定時間に一定量を排出するように制
御する。
【００２３】反応室５５の構成は図６に示した従来の構
成と同じであるが、本発明の場合、この反応室５５の上
流側に気化室５６を設置してある。この気化室５６に
は、原材料液を気化させるための気化用ヒータ５７を備
えていて、気化室５６にマスフローコントローラ５３，
５４によって単位時間当たり一定量ずつ送込まれてくる
原料液を不活性ガスであるアルゴンガスＡｒ中で１００
０℃以上の温度に加熱して希釈剤を蒸発分解させ、さら
に原料を気化、混合させる。
成と同じであるが、本発明の場合、この反応室５５の上
流側に気化室５６を設置してある。この気化室５６に
は、原材料液を気化させるための気化用ヒータ５７を備
えていて、気化室５６にマスフローコントローラ５３，
５４によって単位時間当たり一定量ずつ送込まれてくる
原料液を不活性ガスであるアルゴンガスＡｒ中で１００
０℃以上の温度に加熱して希釈剤を蒸発分解させ、さら
に原料を気化、混合させる。
【００２４】反応室５５の外側にはヒータ６１が設置さ
れ、反応室５５の内部には、固体電解質を外周面に成膜
するために空気極支持管をなす基体６３が取り付けら
れ、さらに基体６３内に空気供給管６４が挿入されてい
て、気化室５６から原料蒸気６５が反応室５５内に供給
され、また基体６３内に水蒸気及び酸素の混合酸化ガス
６６が供給される。また気化室５６から反応室５５に原
料蒸気６５を供給するために原料蒸気供給管６７が気化
室５６に接続されている。
れ、反応室５５の内部には、固体電解質を外周面に成膜
するために空気極支持管をなす基体６３が取り付けら
れ、さらに基体６３内に空気供給管６４が挿入されてい
て、気化室５６から原料蒸気６５が反応室５５内に供給
され、また基体６３内に水蒸気及び酸素の混合酸化ガス
６６が供給される。また気化室５６から反応室５５に原
料蒸気６５を供給するために原料蒸気供給管６７が気化
室５６に接続されている。
【００２５】次に、上記構成のＭＯＣＶＤ成膜装置の動
作について説明する。イットリウムトリアセチルアセト
ナートＹ（ＡｃＡｃ）3 とジルコニウムテトラキスア
セチルアセトナートＺｒ（ＡｃＡｃ）4 との各原料液
を作成してこれらを原料液貯溜部５１，５２それぞれに
貯溜させる。イットリウムトリアセチルアセトナートと
ジルコニウムテトラキスアセチルアセトナートとの重量
比は１：５程度である。
作について説明する。イットリウムトリアセチルアセト
ナートＹ（ＡｃＡｃ）3 とジルコニウムテトラキスア
セチルアセトナートＺｒ（ＡｃＡｃ）4 との各原料液
を作成してこれらを原料液貯溜部５１，５２それぞれに
貯溜させる。イットリウムトリアセチルアセトナートと
ジルコニウムテトラキスアセチルアセトナートとの重量
比は１：５程度である。
【００２６】気化室５６は気化用ヒータ５７によって、
通常のＭＯＣＶＤの加熱気化温度である４００〜６００
℃よりも十分高く、通常の電気化学蒸着法で採用される
気化温度である１０００℃以上の温度に加熱しておく。
反応室５５は真空に近い圧力、１Ｔｏｒｒ程度まで低下
させ、さらにヒータ６１によって１０００℃以上の温度
まで加熱する。そして水蒸気と酸素の混合酸化ガス６６
を空気供給管６４を通じて０．４〜０．７ｍｍ／ｍｉｎ
の流量で基体６３内に供給する。
通常のＭＯＣＶＤの加熱気化温度である４００〜６００
℃よりも十分高く、通常の電気化学蒸着法で採用される
気化温度である１０００℃以上の温度に加熱しておく。
反応室５５は真空に近い圧力、１Ｔｏｒｒ程度まで低下
させ、さらにヒータ６１によって１０００℃以上の温度
まで加熱する。そして水蒸気と酸素の混合酸化ガス６６
を空気供給管６４を通じて０．４〜０．７ｍｍ／ｍｉｎ
の流量で基体６３内に供給する。
【００２７】こうした予備工程の後、原料液貯溜部５
１，５２に貯溜されている原料液に対して、マスフロー
コントローラ５３，５４によってアルゴンガスＡｒを所
定の流量で供給して気化室５６にこれらの原料液を所定
流量、たとえば、両方の原料液の供給量がその中に含ま
れている有機金属原料の重量に換算して両方の合計で５
０ｇ／ｈｒ程度となる流量で供給し、ここで希釈剤を蒸
発分解させると共に、残ったイットリウムトリアセチル
アセトナートとジルコニウムテトラキスアセチルアセト
ナートそれぞれを完全に気化させる。そして、キャリア
ガスであるアルゴンガスＡｒと共に原料蒸気６５を気化
室５６から反応室５５の原料蒸気供給管６７に供給し、
原料蒸気供給管６７の下端開口部から反応室５５内に流
出させる。この反応過程で生成される排ガスは、水蒸気
と炭酸ガスであり、安全である。
１，５２に貯溜されている原料液に対して、マスフロー
コントローラ５３，５４によってアルゴンガスＡｒを所
定の流量で供給して気化室５６にこれらの原料液を所定
流量、たとえば、両方の原料液の供給量がその中に含ま
れている有機金属原料の重量に換算して両方の合計で５
０ｇ／ｈｒ程度となる流量で供給し、ここで希釈剤を蒸
発分解させると共に、残ったイットリウムトリアセチル
アセトナートとジルコニウムテトラキスアセチルアセト
ナートそれぞれを完全に気化させる。そして、キャリア
ガスであるアルゴンガスＡｒと共に原料蒸気６５を気化
室５６から反応室５５の原料蒸気供給管６７に供給し、
原料蒸気供給管６７の下端開口部から反応室５５内に流
出させる。この反応過程で生成される排ガスは、水蒸気
と炭酸ガスであり、安全である。
【００２８】この手順を所定時間、たとえば５時間継続
することにより、基体６３の外周面にＭＯＣＶＤ作用に
よってＹＳＺの緻密な固体電解質６８が成膜される。
することにより、基体６３の外周面にＭＯＣＶＤ作用に
よってＹＳＺの緻密な固体電解質６８が成膜される。
【００２９】なお、上記実施の形態では基体６３の外周
面に固体電解質を成膜したが、これに限定されることは
なく、図２に示すように、反応室の構造を若干変更し、
気化室５６から原料蒸気供給管６７を通じて原料蒸気６
５を基体６３の内部に供給し、反応室５５内の基体６３
の外部には酸化ガス６６を供給する構造にすることによ
って、基体６３の内周面に緻密な固体電解質６８を成膜
することができるようになる。
面に固体電解質を成膜したが、これに限定されることは
なく、図２に示すように、反応室の構造を若干変更し、
気化室５６から原料蒸気供給管６７を通じて原料蒸気６
５を基体６３の内部に供給し、反応室５５内の基体６３
の外部には酸化ガス６６を供給する構造にすることによ
って、基体６３の内周面に緻密な固体電解質６８を成膜
することができるようになる。
【００３０】
【実施例】次に本発明の具体的な実施例を説明する。空
気極支持管をなす基体のＬＳＭ管（外径φ２１ｍｍ、内
径φ１７ｍｍ、長さ２０ｃｍ）を反応室内に取り付けて
おき、１Ｔｏｒｒ程度まで真空にし、気化用ヒータによ
って気化室、反応室共に１２００℃に設定し、さらに基
体内には水蒸気／酸素の酸化ガスを０．５ｍｌ／ｍｉｎ
の流量で供給しておいた。
気極支持管をなす基体のＬＳＭ管（外径φ２１ｍｍ、内
径φ１７ｍｍ、長さ２０ｃｍ）を反応室内に取り付けて
おき、１Ｔｏｒｒ程度まで真空にし、気化用ヒータによ
って気化室、反応室共に１２００℃に設定し、さらに基
体内には水蒸気／酸素の酸化ガスを０．５ｍｌ／ｍｉｎ
の流量で供給しておいた。
【００３１】そしてイットリウムトリアセチルアセトナ
ートとジルコニウムテトラキスアセチルアセトナートそ
れぞれの原料液を、それらのイットリウム、ジルコニウ
ム重量に換算して両方で５０ｇ／ｈｒ程度となる流量で
気化室に供給した。気化室には別に、０．８ｍｌ／ｍｉ
ｎ程度でキャリアガスを供給しておいた。
ートとジルコニウムテトラキスアセチルアセトナートそ
れぞれの原料液を、それらのイットリウム、ジルコニウ
ム重量に換算して両方で５０ｇ／ｈｒ程度となる流量で
気化室に供給した。気化室には別に、０．８ｍｌ／ｍｉ
ｎ程度でキャリアガスを供給しておいた。
【００３２】これによって気化室で１２００℃の高温に
加熱された原料液が蒸発分解し、さらに原料金属が完全
に気化して原料供給管を通じて反応室内に供給され、約
５時間のＭＯＣＶＤにより、５０μｍのＹＳＺ固体電解
質膜を成膜することができた。
加熱された原料液が蒸発分解し、さらに原料金属が完全
に気化して原料供給管を通じて反応室内に供給され、約
５時間のＭＯＣＶＤにより、５０μｍのＹＳＺ固体電解
質膜を成膜することができた。
【００３３】このＹＳＺ固体電解質膜の組織状態は電気
化学蒸着法（ＥＶＤ−ＣＶＤ）による組織状態と変わら
ず、緻密なものであった。
化学蒸着法（ＥＶＤ−ＣＶＤ）による組織状態と変わら
ず、緻密なものであった。
【００３４】
【発明の効果】以上のように請求項１及び２の発明によ
れば、ＭＯＣＶＤを電気化学蒸着法と同様に１０００℃
以上の高温度で実行することによって基材に蒸着する固
体電解質の膜組織を緻密にし、かつこの蒸着過程で塩化
物排気を発生することもなく安全に固体電解質の成膜が
行える。
れば、ＭＯＣＶＤを電気化学蒸着法と同様に１０００℃
以上の高温度で実行することによって基材に蒸着する固
体電解質の膜組織を緻密にし、かつこの蒸着過程で塩化
物排気を発生することもなく安全に固体電解質の成膜が
行える。
【図１】本発明のＭＯＣＶＤに用いる蒸着装置の一例を
示す概略説明図。
示す概略説明図。
【図２】本発明のＭＯＣＶＤに用いる蒸着装置の他例を
示す概略説明図。
示す概略説明図。
【図３】一般的な円筒縦縞の固体電解質型燃料電池の単
電池構造を示す断面図。
電池構造を示す断面図。
【図４】上記の一般的な固体電解質型燃料電池バンドル
の構造を示す断面図。
の構造を示す断面図。
【図５】上記の一般的な固体電解質型燃料電池の発電動
作を示す説明図。断面図。
作を示す説明図。断面図。
【図６】従来の電気化学蒸着装置の概略系統図。
【図７】一般的な電気化学蒸着方法を示す説明図。
５１，５２ 原料液貯溜部
５３，５４ マスフローコントローラ
５５ 反応室
５６ 気化室
５７ 気化用ヒータ
６１ ヒータ
６３ 基体
６５ 原料蒸気
６６ 酸化ガス
６７ 原料蒸気供給管
６８ 固体電解質
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 岩澤 力
東京都江東区木場１−５−１ 株式会社
フジクラ内
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 8/02,8/12
C23C 16/18
Claims (2)
- 【請求項１】 基材上に反応により固体電解質となる材
料としてイットリウムトリアセチルアセトナートとジル
コニウムテトラキスアセチルアセトナートを有機金属気
相反応法によって蒸着して固体電解質を成膜する固体電
解質の成膜方法であって、 前記イットリウムトリアセ
チルアセトナートとジルコニウムテトラキスアセチルア
セトナートの蒸着温度を１０００℃以上に調整すること
を特徴とする固体電解質の成膜方法。 - 【請求項２】 前記基材として多孔質ランタンマンガナ
イト系酸化物を用い、その表面に前記イットリウムトリ
アセチルアセトナートとジルコニウムテトラキスアセチ
ルアセトナートを蒸着することを特徴とする請求項１に
記載の固体電解質の成膜方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32642197A JP3423874B2 (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 固体電解質の成膜方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32642197A JP3423874B2 (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 固体電解質の成膜方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11162484A JPH11162484A (ja) | 1999-06-18 |
| JP3423874B2 true JP3423874B2 (ja) | 2003-07-07 |
Family
ID=18187612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32642197A Expired - Fee Related JP3423874B2 (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 固体電解質の成膜方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3423874B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009252416A (ja) * | 2008-04-02 | 2009-10-29 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 燃料電池セルおよびその製造方法 |
-
1997
- 1997-11-27 JP JP32642197A patent/JP3423874B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11162484A (ja) | 1999-06-18 |
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