JP5214227B2 - 横縞型固体酸化物形燃料電池スタック及びその作製方法 - Google Patents
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インターコネクタ6と電解質3の界面の観察結果から、電解質3を構成するYSZ:(Y2O3)X(ZrO2)1-X(式中、x=0.05〜0.15)のドープ成分であるイットリア(Y2O3)に着目し、この観点から、イットリア(Y2O3)の粒径如何による焼成温度に対応する収縮率について実験を行った。
一般に、焼結助剤は難焼結性物質の焼結性の改善や焼結温度の引き下げなどのために添加される。本発明において電解質3と接する中間層9を構成する主成分としてY2O3を用いる場合、これに添加する焼結助剤に要求される機能として、焼結助剤の収縮率が電解質3の収縮率により近接することが必要であるので、この観点から実験を行った。
引き続き、累積中位径2〜3μmのY2O3に対するNiOの添加量(=累積中位径2〜3μmのY2O3とNiOの合計量中のNiO量の割合。以下、NiO添加量について同じ)如何による焼成温度と収縮率の関係を調べた。本試験用の各サンプルは、累積中位径2〜3μmのY2O3を原料とし、前記〈実験例1〉の場合と同様にして作製した。図7はその結果を示す図である。図7には累積中位径2〜3μmのY2O3単独の場合についても記載している。
Y2O3に対して焼結助剤としてNiOを添加するに際して、焼成前にボールミル等で両者を混合、粉砕して均一にしておくことが必要である。そこで、ボールミルによる混合、粉砕による収縮率如何について検討した。
また、中間層9を構成する主成分としてY2O3を用いる場合、焼結助剤として添加するNiOの量的割合如何による焼成温度とガスリークとの関係を調べた。前記〈実験例1〉から、原料としてのY2O3の累積中位径は2μm以上、好ましくは2〜3μmであると考えられるので、この粒径のY2O3に対するNiO添加量を変えたものについてガスリーク試験を行った。
図9はガスリーク試験用サンプルの作製工程を説明する図である。なお、この作製工程は本発明の横縞型固体酸化物形燃料電池スタックの作製工程の一例でもある。Niとイットリア安定化ジルコニアを重量比1:5で混合した粉末に、混合粉末総量中15wt%のグラファイトを添加し、さらに蒸留水を加えた後、ボールミルで混合した。その混合溶液に有機溶媒(トルエンと2−プロパノールの混合溶媒、以下有機溶媒について同じ)、分散剤、消泡剤を加えた後、乾燥して粉末とした。得られた粉末を用いてフラットチューブへの押出成型法により中空扁平状の絶縁性基板1を作製した。図9(a)中の左側に斜視図として示している。
累積中位径2〜3μmのY2O3に対するNiOの添加量を変え、1485℃で焼成して中間層9を配したものを作製し、NiO添加量如何による緻密性について電子顕微鏡により観察した。表2はその結果である。
2 アノード
3 電解質
4 カソード
5 セル
6 インターコネクタ
7 集電体(インターコネクタ)
8 燃料流通路(開孔)
9 中間層
Claims (3)
- 内部に燃料の流通部を有する絶縁性基板の表面に、アノード、電解質及びカソードを順次積層してなるセルを複数個形成するとともに、隣接するセル間をインターコネクタを介して電気的に直列に接続してなる横縞型固体酸化物形燃料電池スタックであって、前記インターコネクタがランタンクロマイトまたはランタンクロマイトを主成分とする材料からなり、前記電解質と前記インターコネクタとの間にNiOを含むY2O3からなる中間層を有し、且つ前記中間層におけるNiOの含有量が3〜10質量%の範囲であることを特徴とする横縞型固体酸化物形燃料電池スタック。
- 請求項1に記載の横縞型固体酸化物形燃料電池スタックにおいて、前記中間層におけるY2O3の累積中位径が1〜2μmであることを特徴とする横縞型固体酸化物形燃料電池スタック。
- 内部に燃料の流通部を有する絶縁性基板の表面に、アノード、電解質及びカソードを順次積層してなるセルを複数個形成するとともに、隣接するセル間をインターコネクタを介して電気的に直列に接続してなり、且つ前記電解質と前記インターコネクタとの間にNiOを含むY2O3からなる中間層を配してなる横縞型固体酸化物形燃料電池スタックを作製するに際して、前記インターコネクタ材料としてランタンクロマイトまたはランタンクロマイトを主成分とする材料を使用するとともに、前記中間層は、原料を混合、粉砕してY2O3の累積中位径を1〜2μmとし、且つ前記中間層におけるNiOの含有量を3〜10質量%の範囲とし、前記電解質と前記インターコネクタとの間に配した後、焼成することにより形成することを特徴とする横縞型固体酸化物形燃料電池スタックの作製方法。
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