JP5105780B2 - シール材及びそのシール材を用いた固体酸化物形燃料電池 - Google Patents
シール材及びそのシール材を用いた固体酸化物形燃料電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5105780B2 JP5105780B2 JP2006176918A JP2006176918A JP5105780B2 JP 5105780 B2 JP5105780 B2 JP 5105780B2 JP 2006176918 A JP2006176918 A JP 2006176918A JP 2006176918 A JP2006176918 A JP 2006176918A JP 5105780 B2 JP5105780 B2 JP 5105780B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alkali metal
- sealing material
- amorphous silica
- silica particles
- sealing
- 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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
Description
本発明のシール材は、500℃以上800℃以下の環境下でのシール性に優れており、こうした温度環境用のシール材として用いることができる。より好ましくは500℃以上750℃以下である。したがって、こうした温度域を作動温度域とする固体酸化物形燃料電池(SOFC)に用に好ましく適用される。なお、適用されるSOFCは、平板型のほか、円筒型、自立型、支持膜型、一体積層型などの形態を全て含むものである。本発明のシール材は、例えば、SOFCのセパレーター相互間、電池とセパレーター間及び燃料極や空気極である電極間などのシール部位をシールすることができる。特に、後述するように異なるアルカリ金属含有量のシリカ粒子を含むシール材の場合には、電極などの多孔質基材、好ましくは、気孔率が20%程度以上の多孔質基材のシール材として好ましい。多孔質基材は、好ましくは気孔率が30%以上である。
本発明のシール材は、アルカリ金属含有非晶質シリカ粒子を含有している。アルカリ金属としては、リチウム、カリウム、ナトリウム、ルビジウムなどのアルカリ金属から選択される1種又は2種以上であればよい。シール性を発揮させるためのシール材の溶融温度を考慮するとナトリウムを含むことが好ましい。アルカリ金属含有非晶質シリカ粒子の形態は、球状、不定形状、薄片状等特に限定しないが、好ましくは球状である。球状であるとバインダ等と混合したときに流動性に優れたスラリーを合成できるからである。また、アルカリ金属含有シリカ粒子の平均粒子径は、0.1μm以上0.8μm以下であることが好ましい。この範囲であると粒子径のそろったアルカリ金属含有非晶質シリカ粒子が合成できるからである。また、0.1μm未満であると粒子同士が凝集してしまい単分散球状粒子の合成が難しく、0.8μm以上であると粒子径分布が広くなるあるいはバイモーダルな分布となるからである。なお、平均粒子径は走査型電子顕微鏡により測定することができる。
本発明のSOFC用シール材は、各種形態を採ることができる。すなわち、こうしたアルカリ金属含有非晶質シリカ粒子を含んで成形されたシート成形体などの成形体、アルカリ金属含有非晶質シリカ粒子を含む粉末、アルカリ金属含有非晶質シリカ粒子を含むスラリー、アルカリ金属含有非晶質シリカ粒子を含むゾル、アルカリ金属含有非晶質シリカ粒子を含むゲル、アルカリ金属含有非晶質シリカ粒子を含むペーストなどの形態が挙げられる。こうした各種形態のシール材は、アルカリ金属含有シリカ粒子のみから構成されていてもよいし、適当な媒体やバインダ等を用いて構成されていてもよい。例えば、媒体としては、水、エタノールなどのアルコール、ポリエチレングリコール(PEG)、エーテル及びこれらの2種類以上の混液等を用いることができる。また、バインダとしては、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルブチラール(PVB)、等を用いることができる。なかでも、PVBを用いることが得られたシート成形体等のシール材に含まれる非晶質シリカ粒子濃度やシート成形体等の柔軟性などの観点から好ましい。
シール材は、加湿処理されたものであることが好ましい。ここでいう加湿処理は、高湿度雰囲気下に前記シール材を保持することにより実施することができる。高湿度雰囲気とは、例えば、相対湿度70%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上である。70%以上であると十分にシール材に水分を供給することが可能だからである。温度は好ましくは10℃以上50℃以下である。この範囲であると水分供給速度を制御しやすいからである。また、加湿処理時間は特に限定しないが、3時間以上40時間以下程度とすることができ、多くは20時間程度である。
本発明のシール材の製造方法は、アルカリ金属含有非晶質シリカ粒子を準備する工程と、アルカリ金属含有非晶質シリカ粒子を含むシール材を調製する工程とを備えている。アルカリ金属含有非晶質シリカ粒子の準備工程は、アルカリ金属含有非晶質シリカ粒子を合成する工程であってもよいし、アルカリ金属含有非晶質シリカ粒子を合成以外の方法で入手する工程であってもよい。
本発明のSOFCの製造方法及び本発明のシール材を用いたSOFCのシール方法は、SOFCのシール部位にシール材を供給する工程と、該供給したシール材を溶融して前記シール部位をシールする工程とを備えることができる。
800℃以下で溶融するシート成形体の前駆体として、S. Suda, et al., J. Non-Cryst. Solids, 321, 3-9 (2003)に記載の方法に準じて、ナトリウムを含有する非晶質シリカ球状粒子(NS粒子)をゾルゲル法で合成した。すなわち、TEOS37.295gと0.3体積%のHPCのアルコール溶液309.093gとを混合して混合液Aを調製し、10MNaOH水溶液19.240gとエタノール308.040gと水16.257gとを混合して混合液Bを調製した。混合液Aを50℃の温水中で30分間撹拌し、混合液Bを1時間かけて徐々に滴下混合した。その後、室温にて30分間放冷した。放冷後の混合液の半量ずつを、4000rpm(20g)で30分間遠心分離後、上清液を除去して遠沈物にエタノール200mlを追加してさらに、4000rpmで30分間遠心分離後、上清を除去した遠沈物をビーカーに移し、70℃の熱風乾燥機中で一晩乾燥し、さらに、70℃の真空乾燥機中で一昼夜乾燥した。その後、乾燥物をメノウ乳鉢で解砕して、仕込みNa/Si比が0.8の非晶質シリカ粒子とした。なお、仕込みNa/Si比を、0、0.6及び1.0となるように混合液Aおよび混合液Bとの混合比を変える以外は、上記と同様にして、それぞれの仕込み比の非晶質シリカ粒子を調製した。図1に仕込み組成とそれぞれの粒子形状を示す。
Claims (18)
- アルカリ金属含有ゲル状非晶質シリカ粒子を含有する、シール材。
- 前記アルカリ金属含有ゲル状非晶質シリカ粒子は、金属アルコキシドを原料としてゾルゲル法により得られる、請求項1に記載のシール材。
- 前記アルカリ金属含有ゲル状非晶質シリカ粒子は、アルカリ金属/Siのモル比であるアルカリ金属含有量が0.40以上0.85以下のアルカリ金属含有シリカ粒子を含む、請求項1又は2に記載のシール材。
- 前記アルカリ金属含有ゲル状非晶質シリカ粒子は、第1のアルカリ金属含有量の第1のアルカリ金属含有ゲル状非晶質シリカ粒子と、前記第1のアルカリ金属含有量よりも少ない第2のアルカリ金属含有量の第2のアルカリ金属含有ゲル状非晶質シリカ粒子と、を含む、請求項1〜3のいずれかに記載のシール材。
- 前記第1のアルカリ金属含有ゲル状非晶質シリカ粒子の前記第1のアルカリ金属含有量は0.40以上0.85以下である、請求項4に記載のシール材。
- 前記第2のアルカリ金属含有ゲル状非晶質シリカ粒子の前記第2のアルカリ金属含有量は0.40未満である、請求項4又は5に記載のシール材。
- 前記第1のアルカリ金属含有ゲル状非晶質シリカ粒子のアルカリ金属含有量は、0.50以上0.85以下であり、前記第2のアルカリ金属含有ゲル状非晶質シリカ粒子のアルカリ金属含有量は、0.20以下である、請求項4に記載のシール材。
- 前記アルカリ金属はナトリウムを含む、請求項1〜7のいずれかに記載のシール材。
- 前記シール材は、成形体、粉末、スラリー、ペースト、ゾル及びゲルから選択されるいずれかである、請求項1〜8のいずれかに記載のシール材。
- 前記シール材は、加湿処理されたバインダ含有シート成形体である、請求項1〜8のいずれかに記載のシール材。
- シール材の製造方法であって、
アルカリ金属含有ゲル状非晶質シリカ粒子を準備する工程と、
前記アルカリ金属含有ゲル状非晶質シリカ粒子を含むシール材を調製する工程と、
を含む、製造方法。 - 前記調製工程は、前記シール材として、成形体、粉末、スラリー、ペースト、ゾル及びゲルから選択されるいずれかを調製する工程である、請求項11に記載の製造方法。
- 前記調製工程は、前記シール材としてシート成形体を成形し、乾燥し、乾燥後の前記シート成形体を加湿して光透過性を有するシート成形体とする工程である、請求項12に記載の製造方法。
- 前記加湿は、10℃以上50℃以下の温度で相対湿度70%以上で行う、請求項13に記載の製造方法。
- 前記アルカリ金属含有ゲル状非晶質シリカ粒子は、アルカリ金属/Siのモル比であるアルカリ金属含有量が0.40以上0.85以下のアルカリ金属含有非晶質シリカ粒子を含む、請求項11〜14のいずれかに記載の製造方法。
- 前記アルカリ金属含有ゲル状非晶質シリカ粒子は、第1のアルカリ金属含有量の第1のアルカリ金属含有ゲル状非晶質シリカ粒子と、前記第1のアルカリ金属含有量よりも少ない第2のアルカリ金属含有量の第2のアルカリ金属含有非晶質シリカ粒子と、を含む、請求項11〜15のいずれかに記載の製造方法。
- 固体酸化物形燃料電池であって、
請求項1〜10のいずれかに記載のシール材によるシール部位を備える、電池。 - 前記シール材は前記固体酸化物形燃料電池の多孔質基材をシールする、請求項17に記載の固体酸化物形燃料電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006176918A JP5105780B2 (ja) | 2006-06-27 | 2006-06-27 | シール材及びそのシール材を用いた固体酸化物形燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006176918A JP5105780B2 (ja) | 2006-06-27 | 2006-06-27 | シール材及びそのシール材を用いた固体酸化物形燃料電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008010191A JP2008010191A (ja) | 2008-01-17 |
JP5105780B2 true JP5105780B2 (ja) | 2012-12-26 |
Family
ID=39068217
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006176918A Expired - Fee Related JP5105780B2 (ja) | 2006-06-27 | 2006-06-27 | シール材及びそのシール材を用いた固体酸化物形燃料電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5105780B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017104960A1 (ko) * | 2015-12-17 | 2017-06-22 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 및 이를 이용한 밀봉 방법 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5390148B2 (ja) * | 2008-09-16 | 2014-01-15 | 一般財団法人ファインセラミックスセンター | 熱サイクル耐久性に優れるガスシール部位を有するガスシール構造体及びその製造方法 |
JP6781899B2 (ja) | 2016-10-18 | 2020-11-11 | 株式会社ジェイテクト | 熱音響装置 |
KR102548218B1 (ko) * | 2020-12-21 | 2023-06-28 | 한남대학교 산학협력단 | 고체산화물 연료전지 및 그 제조방법 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03119087A (ja) * | 1989-09-30 | 1991-05-21 | Tonen Corp | セラミックス及び/又は金属接着剤と用途 |
-
2006
- 2006-06-27 JP JP2006176918A patent/JP5105780B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017104960A1 (ko) * | 2015-12-17 | 2017-06-22 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 및 이를 이용한 밀봉 방법 |
KR101782609B1 (ko) * | 2015-12-17 | 2017-09-27 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 및 이를 이용한 밀봉 방법 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008010191A (ja) | 2008-01-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ye et al. | A 3D hybrid of chemically coupled nickel sulfide and hollow carbon spheres for high performance lithium–sulfur batteries | |
US10537854B2 (en) | Ceramic proton-conducting membranes | |
CN104988560B (zh) | 一种Al/MoO3纳米铝热剂含能膜的制备方法 | |
He et al. | Preparation and electrochemical performance of monodisperse Li 4 Ti 5 O 12 hollow spheres | |
CN112563566A (zh) | 稳定化的固体石榴石电解质及其制造方法 | |
JP5105780B2 (ja) | シール材及びそのシール材を用いた固体酸化物形燃料電池 | |
JP2009193888A (ja) | 固体電解質の製造方法及びリチウム電池の製造方法 | |
TW201503456A (zh) | 包含經改質之多晶鋰金屬磷酸鹽的陶瓷電解質材料 | |
JP3687038B2 (ja) | プロトン伝導ゲル、プロトン伝導体及びこれらの製造方法 | |
CN109378461A (zh) | 一种新型介孔结构硅碳负极材料的制备方法 | |
Jiang et al. | Solid‐State Li Ion Batteries with Oxide Solid Electrolytes: Progress and Perspective | |
JP2010020964A (ja) | シール材、その製造方法並びにそのシール材を用いた固体酸化物形燃料電池 | |
US20100075193A1 (en) | Proton Conductive Membrane and Method for Producing it | |
JP2020087633A (ja) | 複合固体電解質の製造方法 | |
Monje et al. | In situ-formed nitrogen-doped carbon/silicon-based materials as negative electrodes for lithium-ion batteries | |
JP5390148B2 (ja) | 熱サイクル耐久性に優れるガスシール部位を有するガスシール構造体及びその製造方法 | |
JP7477147B2 (ja) | リチウム硫黄二次電池の正極用バインダ | |
JP2013012481A (ja) | 無機固体イオン伝導体とその製造方法および電気化学デバイス | |
JP7178347B2 (ja) | 固体電解質、電極及び蓄電素子 | |
CN112456536A (zh) | 一种固态电解质材料、氟离子电池及其制备方法 | |
CN1323920A (zh) | 一种稀土掺杂二氧化锆固体电解质纳米晶薄膜的制备方法 | |
JP2005032454A (ja) | イオン伝導性電解質膜及びその製造方法並びに燃料電池 | |
JP3207886B2 (ja) | 金属酸化物薄膜の製造方法 | |
KR101738228B1 (ko) | 티타늄-니오비늄 메조 포러스 산화물 및 그 제조 방법 | |
JP7475081B2 (ja) | リチウム二次電池用複合分離膜およびその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090601 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20090601 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20090610 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120418 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120529 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120730 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120821 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120828 |
|
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: 20120918 |
|
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: 20121002 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5105780 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151012 Year of fee payment: 3 |
|
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 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |