JP4367843B2 - 燃料極、電気化学セルおよび燃料極の製造方法 - Google Patents
燃料極、電気化学セルおよび燃料極の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4367843B2 JP4367843B2 JP2004089546A JP2004089546A JP4367843B2 JP 4367843 B2 JP4367843 B2 JP 4367843B2 JP 2004089546 A JP2004089546 A JP 2004089546A JP 2004089546 A JP2004089546 A JP 2004089546A JP 4367843 B2 JP4367843 B2 JP 4367843B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel electrode
- nickel
- powder
- oxide
- zirconia
- 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 - Lifetime
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims description 105
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 12
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 52
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 49
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 45
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 37
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 36
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims description 32
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims description 22
- NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N Raney nickel Chemical compound [Al].[Ni] NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 17
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 claims description 13
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 229910000943 NiAl Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 4
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 21
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 21
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 13
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 12
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 10
- 229910001233 yttria-stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 10
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 7
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011195 cermet Substances 0.000 description 6
- 239000010408 film Substances 0.000 description 6
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 5
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BQENXCOZCUHKRE-UHFFFAOYSA-N [La+3].[La+3].[O-][Mn]([O-])=O.[O-][Mn]([O-])=O.[O-][Mn]([O-])=O Chemical compound [La+3].[La+3].[O-][Mn]([O-])=O.[O-][Mn]([O-])=O.[O-][Mn]([O-])=O BQENXCOZCUHKRE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 4
- DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N dibutyl phthalate Chemical compound CCCCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCCCC DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- -1 etc. as peptizers Chemical compound 0.000 description 3
- CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N gadolinium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Gd+3].[Gd+3] CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 3
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PLDDOISOJJCEMH-UHFFFAOYSA-N neodymium(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Nd+3].[Nd+3] PLDDOISOJJCEMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 3
- FKTOIHSPIPYAPE-UHFFFAOYSA-N samarium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Sm+3].[Sm+3] FKTOIHSPIPYAPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N aluminum magnesium Chemical compound [Mg].[Al] SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009694 cold isostatic pressing Methods 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 2
- 229910002077 partially stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 2
- 229910002076 stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N yttrium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JNYAEWCLZODPBN-JGWLITMVSA-N (2r,3r,4s)-2-[(1r)-1,2-dihydroxyethyl]oxolane-3,4-diol Chemical compound OC[C@@H](O)[C@H]1OC[C@H](O)[C@H]1O JNYAEWCLZODPBN-JGWLITMVSA-N 0.000 description 1
- LNAZSHAWQACDHT-XIYTZBAFSA-N (2r,3r,4s,5r,6s)-4,5-dimethoxy-2-(methoxymethyl)-3-[(2s,3r,4s,5r,6r)-3,4,5-trimethoxy-6-(methoxymethyl)oxan-2-yl]oxy-6-[(2r,3r,4s,5r,6r)-4,5,6-trimethoxy-2-(methoxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxane Chemical compound CO[C@@H]1[C@@H](OC)[C@H](OC)[C@@H](COC)O[C@H]1O[C@H]1[C@H](OC)[C@@H](OC)[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@@H](OC)[C@H](OC)O[C@@H]2COC)OC)O[C@@H]1COC LNAZSHAWQACDHT-XIYTZBAFSA-N 0.000 description 1
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 description 1
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000020 Nitrocellulose Substances 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 description 1
- 229920002319 Poly(methyl acrylate) Polymers 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N Trichloroethylene Chemical compound ClC=C(Cl)Cl XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- GMPSWULASZPKFN-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Ce+3].[Pt+2] Chemical compound [O-2].[Ce+3].[Pt+2] GMPSWULASZPKFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CHLJYJMHKCYDMM-UHFFFAOYSA-N alumane;nickel Chemical compound [AlH3].[Ni].[Ni] CHLJYJMHKCYDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WEDXVUHOBZDVHR-UHFFFAOYSA-N cerium(3+) oxygen(2-) ruthenium(3+) Chemical compound [O-2].[Ce+3].[Ru+3].[O-2].[O-2] WEDXVUHOBZDVHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052963 cobaltite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N gallic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010981 methylcellulose Nutrition 0.000 description 1
- 229920001220 nitrocellulos Polymers 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920001515 polyalkylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 1
- HYXGAEYDKFCVMU-UHFFFAOYSA-N scandium oxide Chemical compound O=[Sc]O[Sc]=O HYXGAEYDKFCVMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007569 slipcasting Methods 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
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
Landscapes
- Inert Electrodes (AREA)
Description
陰極:H2O+2e−→H2+O2−
陽極:O2− →2e−+1/2O2
酸化ネオジム(Nd2O3)、酸化サマリウム(Sm2O3)、酸化イットリウム(Y2O3)、酸化ガドリニウム(Gd2O3)、酸化カルシウム(CaO)などを固溶した安定化ジルコニアおよび部分安定化ジルコニア。
酸化ネオジム(Nd2O3)、酸化サマリウム(Sm2O3)、酸化イットリウム(Y2O3)、酸化ガドリニウム(Gd2O3)などを固溶したセリア(CeO2)。
Sr、Mgなどを固溶したランタンガレート(LaGaO3)。
図1、図2を参照しつつ説明した手順に従って、図3(b)に示す電気化学セル12を作製した。
ナイロン製ポリ容器にボール径10mmのアルミナボールを入れ、3モルイットリア添加ジルコニア(3YSZ)100重量部と溶媒としてトルエン20重量部、エタノール11重量部、ブタノール2重量部を添加してミルの回転数60rpmでボールミル混合をした。その後、この混合物にポリビニルブチラール8重量部、ジブチルフタレート3重量部、トルエン26重量部とエタノール15重量部を加え、ボールミル混合をした。得られたスラリーをドクターブレード法によりポリエチレンテレフタレート製のシート(厚さ100μm)上(樹脂シート4)にシート成形を行い、幅50mm厚さ20μmの3mol%イットリア添加ジルコニア(3YSZ)のグリーン成形体3(固体電解質膜用の成形体)を作製した。
酸化ニッケル粉末と8mol%イットリア安定化ジルコニア(8YSZ)粉末とアルミナ粉末を原料とする塗布層は、焼成後、発電時の還元によってニッケル−8YSZ−ニッケルアルミニウム複合酸化物組成の複合材料となる。
平均粒径0.6μm(比表面積6.1m2/g)の酸化ニッケル粉末と平均粒径0.5μm(比表面積8m2/g)の8YSZ粉末と平均粒径0.6μm(比表面積6.8m2/g)のアルミナ粉末を表1に示す組成になるように秤量後、混合した粉末に有機バインダーおよび溶媒を添加してアルミナ乳鉢で混合し、ペースト化した。その後、固体電解質膜用成形体3上にスクリーン印刷をし、第一の燃料極層用塗布層15を形成した。このときのスクリーン印刷の成膜厚さは15μmであった。
酸化ニッケル粉末とアルミナ粉末を原料とする成形体は焼成後、発電時の還元によってニッケル−ニッケルアルミニウム複合酸化物組成の複合材料となる。
平均粒径1μmの酸化ニッケル粉末と平均粒径1μmのアルミナ粉末をニッケル35体積%、ニッケルアルミニウム複合酸化物65体積%の組成になるように秤量後、有機バインダーおよび水を添加してボールミル中で湿式混合し、混合物を乾燥し、造粒した。この造粒粉末を金型内で成形し、厚さ3mmの第二の燃料極層用成形体5を製造した。
前記作製した固体電解質用成形体3、第一の燃料極層用塗布層15および第二の燃料極層用成形体5を積層した。この積層体を真空パック用フィルム袋によって被覆し、コールドアイソスタティックプレスした(圧力:2ton/cm2 保持時間:1分間)。得られた加圧成形体を型から取り出し、フィルムを剥離させ、加圧成形体を得た。
この加圧成形体を、空気中、最高温度1400℃で2時間焼成し、積層焼結体7を得た。
平均粒径1μmのランタンマンガナイト粉末100重量部と、アルキルアセタート化ポリビニールアルコール3重量部と、テレビネオール30重量部とをアルミナ乳鉢で混合し、ペースト化した。こうして得た混練物をスクリーン印刷機で塗布し、成膜後乾燥し、温度1250℃で1時間焼成し、空気極11を形成した。
各例のSOFCについて、初期の発電出力を測定した。具体的には、積層焼結体を発電試験装置にセットした。空気極部分と燃料極部分とに白金メッシュをはさみ、集電した。空気極側に空気を500cc/minで流し、燃料極側に窒素を500cc/min流しながら昇温した。750℃に保持し、燃料極側に水素を500cc/min流し、ガスを置換した。雰囲気が安定した後、0.7Vの通電を行い、10時間経過後の出力(初期出力)を測定した結果を表1に示す。
別途、結晶相を確認するため、第一の燃料極層用塗布層15、第二の燃料極用成形体5を一体化せず、上記焼成条件で焼成した後、水素雰囲気、750℃で1時間還元処理後冷却した。その後、X線解析装置により測定した結果、第一の燃料極層16は、ニッケル(Ni)とジルコニア(YSZ)とニッケルアルミニウム複合酸化物(NiAl2O4)とからなっており、第二の燃料極層8は、ニッケル(Ni)とニッケルアルミニウム複合酸化物(NiAl2O4)の析出を確認した。いずれもAl2O3の未反応の結晶は析出していなかった。
実験2−1、2−2、2−3、2−4においては、実験1−1と同様に図3(b)に示すセル12を製造した。
ただし、燃料極の原料となる酸化ニッケル粉末と8mol%イットリア安定化ジルコニア粉末とアルミナ粉末の平均粒径を変えて燃料極を製造した。第一の燃料極の組成は実験1−1と同じとし、原料粉末の粒径は粉砕時間で制御した。平均粒径は島津製作所製SALD−2000Aで測定した。第二の燃料極層用成形体は平均粒径1μmの酸化ニッケル粉末と平均粒径1μmの8YSZ粉末をニッケル35体積%、ジルコニア複合酸化物65体積%の組成になるように秤量後、有機バインダーおよび水を添加してボールミル中で湿式混合し、混合物を乾燥し、造粒した。この造粒粉末を金型内で成形し、厚さ3mmの第二の燃料極層用成形体を製造した。その後のセルは実験1と同様に調製し、発電試験を行った。測定した結果を表2に示す。
実験3−1、3−2、3−3においては、実験1−1と同様にして、図3(b)に示すセル12を製造した。
実験1−1の第二の燃料極層と同様の方法で、図3(c)に示す単一層の燃料極20を作製した。燃料極の組成は、Ni:35体積%、8YSZ:32.5体積%、NiAl2O4:325体積%とした。他は実験1−1と同様にして固体電解質層および空気極層を形成し、図3(c)のセルを得た。このセルについても実験1と同様にして発電試験を行い、同様の結果を得た。
Claims (5)
- ニッケルを30〜40体積%、ジルコニアを25〜40体積%、およびNiAl 2 O 4 を25〜40体積%からなることを特徴とする、燃料極用材料。
- 請求項1記載の燃料極用材料からなる単層の燃料極からなることを特徴とする、燃料極。
- 請求項1記載の燃料極用材料からなる第一の燃料極層と、前記燃料極用材料以外の材質からなる第二の燃料極層とを備えていることを特徴とする、燃料極。
- 請求項2または3記載の燃料極、固体電解質層および空気極を備えていることを特徴とする、電気化学セル。
- 請求項1記載の燃料極材料を製造する方法であって、
平均粒径1.0μm以下の酸化ニッケル粉末、平均粒径1.0μm以下のジルコニア粉末および平均粒径1.0μm以下のアルミナ粉末を混合し、焼結させることを特徴とする、燃料極材料の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004089546A JP4367843B2 (ja) | 2004-03-25 | 2004-03-25 | 燃料極、電気化学セルおよび燃料極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004089546A JP4367843B2 (ja) | 2004-03-25 | 2004-03-25 | 燃料極、電気化学セルおよび燃料極の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005276683A JP2005276683A (ja) | 2005-10-06 |
JP4367843B2 true JP4367843B2 (ja) | 2009-11-18 |
Family
ID=35176108
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004089546A Expired - Lifetime JP4367843B2 (ja) | 2004-03-25 | 2004-03-25 | 燃料極、電気化学セルおよび燃料極の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4367843B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4819568B2 (ja) * | 2006-05-02 | 2011-11-24 | 日本電信電話株式会社 | 固体酸化物形燃料電池及びその作製方法 |
JP5270885B2 (ja) * | 2007-09-05 | 2013-08-21 | 株式会社東芝 | 固体酸化物電気化学セルの燃料極、その製造方法、及び固体酸化物電気化学セル |
JP5637652B2 (ja) * | 2008-02-13 | 2014-12-10 | 株式会社東芝 | 電気化学セルならびにその製造方法および運転方法 |
JP5502365B2 (ja) * | 2009-05-15 | 2014-05-28 | 日本電信電話株式会社 | 固体酸化物形燃料電池用ハーフセル、固体酸化物形燃料電池および固体酸化物形燃料電池用ハーフセルの製造方法 |
JP5631625B2 (ja) * | 2009-06-30 | 2014-11-26 | 日本碍子株式会社 | 固体酸化物形燃料電池 |
JP5596594B2 (ja) * | 2010-02-26 | 2014-09-24 | 日本電信電話株式会社 | 固体酸化物形燃料電池セルの燃料極材料,燃料極,固体酸化物形燃料電池セル,および燃料極材料の製造方法 |
JP6293418B2 (ja) * | 2013-03-08 | 2018-03-14 | 日本特殊陶業株式会社 | 固体電解質型燃料電池用電極及び固体電解質型燃料電池セル |
-
2004
- 2004-03-25 JP JP2004089546A patent/JP4367843B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005276683A (ja) | 2005-10-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1768208A2 (en) | High performance anode-supported solid oxide fuel cell | |
EP2495791B1 (en) | Fuel cell, cell stack, fuel cell module, and fuel cell device | |
US9065104B2 (en) | Process for manufacturing elementary electrochemical cells for energy- or hydrogen-producing electrochemical systems, in particular of SOFC and HTE type | |
JPH0748378B2 (ja) | 固体電解質燃料電池用空気電極及びこれを有する固体電解質燃料電池 | |
JP2012134122A (ja) | 固体酸化物型燃料電池 | |
JP2017191786A (ja) | セルおよびセルスタック装置並びに電気化学モジュール、電気化学装置 | |
JP2002175814A (ja) | 固体電解質型燃料電池用燃料極の製造方法並びに固体電解質型燃料電池及びその製造方法 | |
JP4820463B2 (ja) | 燃料電池セル及び固体酸化物型燃料電池 | |
US20210242482A1 (en) | Setter plates and manufacturing methods for ceramic-anode solid oxide fuel cells | |
JP2007200664A (ja) | 固体電解質型燃料電池の製造方法 | |
JP4367843B2 (ja) | 燃料極、電気化学セルおよび燃料極の製造方法 | |
JP4462727B2 (ja) | 固体電解質形燃料電池セル | |
US20140291151A1 (en) | Method for producing solid oxide fuel cells having a cathode-electrolyte-anode unit borne by a metal substrate, and use of said solid oxide fuel cells | |
JP3661676B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
EP3343682B1 (en) | Flat plate-shaped solid oxide fuel cell and cell module comprising same | |
JP5242840B1 (ja) | 燃料電池セル | |
KR102111859B1 (ko) | 고체산화물 연료 전지 및 이를 포함하는 전지 모듈 | |
Nagamori et al. | Densification and Cell Performance of Gadolinium‐Doped Ceria (GDC) Electrolyte/NiO–GDC anode Laminates | |
JP2004303455A (ja) | 固体電解質型燃料電池セル | |
JP5159938B1 (ja) | 燃料電池セル | |
JP2004362849A (ja) | 電気化学セル用基板および電気化学セル | |
JP5520589B2 (ja) | 燃料電池セルの製造方法 | |
JP5395295B1 (ja) | 燃料電池セル | |
JP2006059610A (ja) | 固体電解質型燃料電池及びその製造方法 | |
KR20120085488A (ko) | 고체산화물 연료전지용 고체 전해질, 및 상기 고체전해질을 포함하는 고체산화물 연료전지 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060825 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090529 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090622 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090803 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090821 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090821 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4367843 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120904 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120904 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130904 Year of fee payment: 4 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |