JP5248177B2 - Horizontally-striped solid oxide fuel cell stack and manufacturing method thereof - Google Patents

Horizontally-striped solid oxide fuel cell stack and manufacturing method thereof Download PDF

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Description

本発明は、横縞型固体酸化物形燃料電池スタックおよびその作製方法に関する。   The present invention relates to a horizontal stripe solid oxide fuel cell stack and a method for manufacturing the same.

固体酸化物形燃料電池は、固体酸化物からなる電解質層を挟んでアノード層とカソード層を配した三層ユニットで構成される。固体酸化物形燃料電池の運転時には、アノード層側に燃料ガスを通し、カソード層側に空気を通して、両電極を外部負荷に接続することで電力が得られる。ところが、単電池(セル)一つでは高々0.8V程度の電圧しか得られないので、実用的な電力を得るためには複数のセルを電気的に直列に接続する必要がある。隣接するセルを電気的に直列に接続するのと同時に、アノード層とカソード層のそれぞれに燃料ガスと空気とを適正に分配、供給し、また排出する目的で、インターコネクタとセルとが交互に積層される。   A solid oxide fuel cell includes a three-layer unit in which an anode layer and a cathode layer are arranged with an electrolyte layer made of a solid oxide interposed therebetween. During operation of the solid oxide fuel cell, electric power can be obtained by passing fuel gas through the anode layer and air through the cathode layer and connecting both electrodes to an external load. However, since a single battery (cell) can only obtain a voltage of about 0.8 V at most, it is necessary to electrically connect a plurality of cells in series in order to obtain practical power. At the same time that adjacent cells are electrically connected in series, the interconnector and cells alternate for the purpose of properly distributing, supplying, and discharging fuel gas and air to and from the anode and cathode layers, respectively. Laminated.

そのような固体酸化物形燃料電池は複数個のセルを積層するタイプであるが、複数個のセルを横縞状に配置するタイプの固体酸化物形燃料電池(国際公開第2004/082058号パンフレット、等)も開発されている。横縞方式には円筒タイプや中空扁平タイプなどの方式がある。   Such a solid oxide fuel cell is of a type in which a plurality of cells are stacked, but a solid oxide fuel cell of a type in which a plurality of cells are arranged in a horizontal stripe pattern (International Publication No. WO 2004/082058, Etc.) has also been developed. The horizontal stripe method includes a cylindrical type and a hollow flat type.

国際公開第2004/082058号パンフレットInternational Publication No. 2004/082058 Pamphlet

図1はそのうち中空扁平タイプの横縞型固体酸化物形燃料電池の構成例を説明する図である。図1(a)は斜視図、図1(b)は平面図、図1(c)は、図1(b)中A−A線断面図(コ字状のA−A線のうち、実線部分の箇所を表面から裏面まで切ったとき、向こう側の部分の断面を手前側から見た図)である。中空扁平状の電気絶縁性基板1の上に順次、アノード層2、電解質層4およびカソード層6からなるセル5を複数個形成する。そして、隣接するセル5間をインターコネクタ3、集電体7を介して電気的に直列に接続して構成される。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a hollow flat type horizontal stripe solid oxide fuel cell. 1 (a) is a perspective view, FIG. 1 (b) is a plan view, and FIG. 1 (c) is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1 (b) (a solid line among the U-shaped AA lines). FIG. 5 is a diagram showing a cross section of a portion on the far side when the portion is cut from the front surface to the back surface). A plurality of cells 5 each including an anode layer 2, an electrolyte layer 4, and a cathode layer 6 are sequentially formed on a hollow flat electric insulating substrate 1. The adjacent cells 5 are electrically connected in series via the interconnector 3 and the current collector 7.

燃料ガスは、図1(a)〜(c)中矢印(→)で示すとおり、絶縁性基板1内の燃料流通路8をセル5の配列と平行に流通させる。燃料流通路8は1個とは限らず複数個でもよい。その断面形状についても、矩形状(含、中空扁平状)、四角形状、楕円形状などに構成される。そのように中空の燃料流通路を有することなどからフラットチューブ型とも称される。   As shown by arrows (→) in FIGS. 1A to 1C, the fuel gas flows through the fuel flow passage 8 in the insulating substrate 1 in parallel with the array of the cells 5. The number of the fuel flow passages 8 is not limited to one and may be plural. The cross-sectional shape is also configured in a rectangular shape (including hollow flat shape), a rectangular shape, an elliptical shape, and the like. It is also called a flat tube type because it has a hollow fuel flow passage.

上記セル5を構成するアノード層2の構成材料としてはNiと酸化物イオン伝導体との混合物からなる材料などが使用される。アノード層2はNiと酸化物イオン伝導体とでその骨格が形成される。   As a constituent material of the anode layer 2 constituting the cell 5, a material made of a mixture of Ni and an oxide ion conductor is used. The anode layer 2 has its skeleton formed of Ni and an oxide ion conductor.

なおNiは、絶縁性基板およびアノード層2の形成時には酸化ニッケルの形で用いられるが、完成した横縞型SOFCの運転時に、絶縁性基板1内の燃料流通路に還元性のガスである燃料ガスが流れるので酸化ニッケルは還元されてNiとなる。   Ni is used in the form of nickel oxide when the insulating substrate and the anode layer 2 are formed. However, when the completed horizontal stripe SOFC is operated, a fuel gas which is a reducing gas is supplied to the fuel flow path in the insulating substrate 1. Flows, nickel oxide is reduced to Ni.

また、絶縁性基板1の構成材料としてはMgOとジルコニアとの混合物などが使用されるが、その構成材料中に燃料ガスの改質触媒としての役割などをするNiを、絶縁性基板1が導電性とならない量で添加することも行われている。絶縁性基板1の構成材料中にNiを含有させる場合、例えばMgOとジルコニアとNiとでその骨格が形成される。絶縁性基板1にNiを含有する場合においては、絶縁性基板1の形成時には酸化ニッケルの形で用いられるが、完成した横縞型SOFCの運転時に、絶縁性基板1内の燃料流通路に還元性のガスである燃料ガスが流れるので酸化ニッケルは還元されてNiとなる。   As the constituent material of the insulating substrate 1, a mixture of MgO and zirconia is used, and the insulating substrate 1 conducts Ni in the constituent material as a fuel gas reforming catalyst. Addition in an amount that does not become sex is also performed. When Ni is contained in the constituent material of the insulating substrate 1, the skeleton is formed of, for example, MgO, zirconia, and Ni. In the case where the insulating substrate 1 contains Ni, it is used in the form of nickel oxide when the insulating substrate 1 is formed. However, when the completed horizontal stripe type SOFC is operated, it is reduced to the fuel flow path in the insulating substrate 1. Since the fuel gas which is the gas flows, nickel oxide is reduced to Ni.

ところで、横縞型固体酸化物形燃料電池は、通常、その内側から外側に向けて絶縁性基板1→アノード層2→電解質層4→カソード層6が配置された積層構造になっている。この構造に起因して、その運転時に、カソード層6側に流れる空気が絶縁性基板1の開放端から逆流して絶縁性基板1側にある程度侵入してくる。   By the way, the horizontal stripe type solid oxide fuel cell usually has a laminated structure in which the insulating substrate 1 → the anode layer 2 → the electrolyte layer 4 → the cathode layer 6 are arranged from the inside to the outside. Due to this structure, during the operation, air flowing to the cathode layer 6 side flows backward from the open end of the insulating substrate 1 and enters the insulating substrate 1 side to some extent.

このため、少なくとも開放端側における、アノード層2中で骨格を形成するNiが酸化され、絶縁性基板1が骨格成分としてNiを含む場合には当該Niが酸化される。また、アノード層2側への燃料ガスの供給が、発電で消費される燃料量より不足するような事態が生じたときは、その酸化領域が広範囲に広がり、且つ、酸化の程度も大きくなる。そしてNiが酸化されると膨張するので、図4(a)中“クラック!”として示すように、絶縁性基板、またこれに接するアノード層2に構造変化が生じ、セル5の破壊や故障の原因となる。同様に骨格成分としてNiを含む絶縁性基板1においても絶縁性基板1に構造変化が生じるおそれがある。   For this reason, Ni that forms a skeleton in the anode layer 2 at least on the open end side is oxidized, and when the insulating substrate 1 contains Ni as a skeleton component, the Ni is oxidized. In addition, when a situation occurs in which the supply of fuel gas to the anode layer 2 side is less than the amount of fuel consumed in power generation, the oxidation region extends over a wide range and the degree of oxidation increases. Since Ni expands when oxidized, structural changes occur in the insulating substrate and the anode layer 2 in contact with the insulating substrate, as shown in FIG. Cause. Similarly, in the insulating substrate 1 containing Ni as a skeleton component, there is a risk of structural changes in the insulating substrate 1.

本発明は、そのような、絶縁性基板の骨格を形成するNiの酸化による絶縁性基板の構造変化、アノード層2の骨格を形成するNiの酸化によるアノード層2の構造変化を軽減させ、さらには骨格成分としてNiを含む絶縁性基板1におけるNiの酸化による絶縁性基板1の構造変化を軽減し、対破壊信頼性を向上させてなる横縞型固体酸化物形燃料電池スタックおよびその作製方法を提供することを目的とするものである。   The present invention reduces the structural change of the insulating substrate due to the oxidation of Ni forming the skeleton of the insulating substrate, the structural change of the anode layer 2 due to the oxidation of Ni forming the skeleton of the anode layer 2, and Has a horizontal stripe type solid oxide fuel cell stack in which the structural change of the insulating substrate 1 due to the oxidation of Ni in the insulating substrate 1 containing Ni as a skeleton component is reduced and the anti-destructive reliability is improved, and a manufacturing method thereof It is intended to provide.

本発明(1)は、内部に燃料流通路を有する絶縁性基板と、その表裏両面にNiと酸化物イオン伝導体とを骨格成分として含むアノード層、電解質層およびカソード層からなるセルを複数個配置するとともに、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、前記絶縁性基板中および前記アノード層中のうち何れか一方または両方に骨格を形成しない金属を担持してな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である。   The present invention (1) comprises a plurality of cells comprising an insulating substrate having a fuel flow passage inside, and an anode layer, an electrolyte layer, and a cathode layer containing Ni and an oxide ion conductor as skeletal components on both front and back surfaces. A horizontally-striped solid oxide fuel cell stack in which adjacent cells are electrically connected in series via an interconnector, and one of the insulating substrate and the anode layer It is a horizontal stripe type solid oxide fuel cell stack characterized by carrying a metal that does not form a skeleton on one or both.

本発明(1)は、絶縁性基板が骨格成分としてNiを含む絶縁性基板である場合にも同様に適用される。この場合には、絶縁性基板として、内部に燃料流通路を有し、骨格成分としてNiを含むとともに、骨格を形成しない金属を担持してなる絶縁性基板を使用する。   The present invention (1) is similarly applied to the case where the insulating substrate is an insulating substrate containing Ni as a skeleton component. In this case, an insulating substrate having a fuel flow passage inside, containing Ni as a skeleton component, and carrying a metal that does not form a skeleton is used as the insulating substrate.

本発明(2)は、内部に燃料流通路を有する絶縁性基板を形成し、その表裏両面に、Niと酸化物イオン伝導体とを骨格成分とするアノード層、電解質層およびカソード層をこの順に配置して複数個のセルを形成するとともに、隣接するセル間にインターコネクタを形成して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、
前記絶縁性基板、前記Niと酸化物イオン伝導体とを骨格成分とするアノード層、前記電解質層を形成した後、前記絶縁性基板中および前記アノード層中のうち何れか一方または両方に骨格を形成しない金属を含浸させることにより、前記絶縁性基板中および前記アノード層中のうち少なくとも一方に骨格を形成しない金属を担持させ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である。
In the present invention (2), an insulating substrate having a fuel flow passage is formed inside, and an anode layer, an electrolyte layer, and a cathode layer containing Ni and an oxide ion conductor as skeleton components are arranged in this order on both front and back surfaces. A plurality of cells are arranged to form an interconnector between adjacent cells to produce a horizontally striped solid oxide fuel cell stack.
After forming the insulating substrate, the anode layer containing the Ni and oxide ion conductor as a skeleton component, and the electrolyte layer, the skeleton is formed in one or both of the insulating substrate and the anode layer. By impregnating a metal that does not form, at least one of the insulating substrate and the anode layer is loaded with a metal that does not form a skeleton. is there.

本発明(2)は、絶縁性基板が骨格成分としてNiを含む絶縁性基板である場合にも同様に適用される。この場合には、絶縁性基板として、内部に燃料流通路を有し、骨格成分としてNiを含む絶縁性基板を形成した後、絶縁性基板中に骨格を形成しない金属を含浸させ、絶縁性基板中に骨格を形成しない金属を担持させる。   The present invention (2) is similarly applied when the insulating substrate is an insulating substrate containing Ni as a skeleton component. In this case, after forming an insulating substrate having a fuel flow passage inside and containing Ni as a skeleton component as an insulating substrate, the insulating substrate is impregnated with a metal that does not form a skeleton. A metal that does not form a skeleton is supported therein.

本発明によれば、横縞型固体酸化物形燃料電池スタックにおいて、その運転時に生じる、骨格成分としてNiを含む絶縁性基板の構造変化、Niと酸化物イオン伝導体とを骨格成分とするアノード層の構造変化を軽減し、対破壊信頼性を向上させることができる。   According to the present invention, in a horizontally-striped solid oxide fuel cell stack, a structural change of an insulating substrate containing Ni as a skeleton component, which occurs during operation, an anode layer having Ni and an oxide ion conductor as a skeleton component It is possible to reduce structural changes and improve the reliability against destruction.

本発明において、前記骨格を形成しない金属としては、固体酸化物形燃料電池の作動時に、前記骨格成分としてNiを含む絶縁性基板中、前記Niと酸化物イオン伝導体とを骨格成分とするアノード層中に空気が混入したときに酸化する金属であればよく、その例としてNi、Fe、Cuなどが挙げられる。また、骨格成分としてNiを含む絶縁性基板において骨格を形成しない金属を担持させる場合においても上述した金属を用いることができる。なお、それら金属のうちNiは、本発明における本来の目的に加えて、燃料ガスの改質触媒としても利用することができる。   In the present invention, the metal that does not form the skeleton includes an anode having the skeleton component of Ni and an oxide ion conductor in an insulating substrate containing Ni as the skeleton component during operation of a solid oxide fuel cell. Any metal that oxidizes when air enters the layer may be used, and examples thereof include Ni, Fe, and Cu. Further, the above-described metals can also be used when a metal that does not form a skeleton is supported on an insulating substrate containing Ni as a skeleton component. Of these metals, Ni can be used as a fuel gas reforming catalyst in addition to the original purpose of the present invention.

横縞型固体酸化物形燃料電池スタックの作製工程においては、横縞型固体酸化物形燃料電池スタックとしての完成時にアノード層となるもの、横縞型固体酸化物形燃料電池スタックとしての完成時にインターコネクタとなるもの、電解質層となるもの、横縞型固体酸化物形燃料電池スタックとしての完成時にカソード層となるもの、横縞型固体酸化物形燃料電池スタックとしての完成時に集電体となるものを作製する。そして、横縞型固体酸化物形燃料電池スタックの作製工程において作製するそれらの各部材は、横縞型固体酸化物形燃料電池スタックとしての完成時において、それぞれ絶縁性基板、アノード層、インターコネクタ、電解質層、カソード層、集電体となる。   In the production process of the horizontal stripe type solid oxide fuel cell stack, the anode layer is formed when the horizontal stripe type solid oxide fuel cell stack is completed, and the interconnector is formed when the horizontal stripe type solid oxide fuel cell stack is completed. , What will become the electrolyte layer, what will become the cathode layer upon completion of the horizontal stripe solid oxide fuel cell stack, and what will become the current collector upon completion of the horizontal stripe solid oxide fuel cell stack . Those members produced in the production process of the horizontal stripe type solid oxide fuel cell stack are each an insulating substrate, an anode layer, an interconnector, an electrolyte when completed as a horizontal stripe type solid oxide fuel cell stack. Layer, cathode layer, current collector.

本明細書、特許請求の範囲においては、それらの作製工程についても、絶縁性基板、アノード層、インターコネクタ、電解質層、カソード層、集電体という横縞型固体酸化物形燃料電池スタックとしての完成時の用語を用いて記載している。   In the present specification and claims, the manufacturing process thereof is also completed as a horizontally-striped solid oxide fuel cell stack including an insulating substrate, an anode layer, an interconnector, an electrolyte layer, a cathode layer, and a current collector. It is described using terms of time.

本発明の横縞型固体酸化物形燃料電池スタックは、絶縁性基板の作製を出発工程とし、絶縁性基板の表裏面に順次、アノード層、インターコネクタ、電解質層、カソード層、集電体を作製する。横縞型固体酸化物形燃料電池スタックとしての完成に至るまでに、成形、印刷、ディッピングなど各工程、焼成ないし焼結時期、焼成ないし焼結条件その他、各種変形態様があり得るが、図2を用いて本発明の態様例を順次説明する。   The horizontal-striped solid oxide fuel cell stack of the present invention starts with the production of an insulating substrate, and sequentially produces an anode layer, an interconnector, an electrolyte layer, a cathode layer, and a current collector on the front and back surfaces of the insulating substrate. To do. There can be various deformation modes such as molding, printing, dipping and the like, firing or sintering time, firing or sintering conditions, etc., until completion as a horizontal stripe type solid oxide fuel cell stack. The embodiments of the present invention will be described in order.

図2は、図1(c)に対応する図で、その上下の部分のうち上側部分(表面側)に相当している。以下の説明において、絶縁性基板については、骨格成分としてNiを含む絶縁性基板を例にしているが、骨格成分としてNiを含まない絶縁性基板を作製する場合も同様である。   FIG. 2 is a view corresponding to FIG. 1C and corresponds to the upper portion (surface side) of the upper and lower portions. In the following description, for the insulating substrate, an insulating substrate containing Ni as a skeleton component is taken as an example, but the same applies when an insulating substrate not containing Ni as a skeleton component is manufactured.

〈1.絶縁性基板について〉
図2(a)は骨格成分としてNiを含む絶縁性基板1を説明する図である。まず、その構成材料としてMgを含む材料と酸化ニッケルとを混合、成形して、酸化ニッケルを添加したMgを含む材料からなる絶縁性基板1を作製する。より詳しくは、Mgを含む材料と酸化ニッケルとを混合した後、造粒し、押出成形等により燃料流通路となる開孔(空間)を有するグリーン基体を作製する。Mgを含む材料と酸化ニッケルの混合物すなわち原料粉には成形を容易にし、焼成時に多孔質とするための補助材として例えばグラファイトを加える。
<1. About Insulating Substrate>
FIG. 2A is a diagram for explaining an insulating substrate 1 containing Ni as a skeleton component. First, a material containing Mg as a constituent material and nickel oxide are mixed and molded to produce an insulating substrate 1 made of a material containing Mg to which nickel oxide is added. More specifically, a material containing Mg and nickel oxide are mixed and then granulated, and a green substrate having an opening (space) serving as a fuel flow passage is produced by extrusion molding or the like. For example, graphite is added to the mixture of the material containing Mg and nickel oxide, that is, the raw material powder, as an auxiliary material for facilitating molding and making it porous during firing.

Mgは、絶縁性基板1を構成する他の材料との混合により、電解質層4との熱膨張係数の適合が図りやすく、かつ、軽量、低コストなどの利点を有するため、横縞型固体酸化物形燃料電池スタックの基体の構成材料として好適である。Mgを含む材料の例としては、MgOとスピネルの混合物、MgOとジルコニアの混合物、ジルコニア系酸化物とMgOとスピネルの混合物などが挙げられるが、これらに限定されない。また、ジルコニア系酸化物とMgOとスピネルの混合物におけるジルコニア系酸化物の例としては、イットリア安定化ジルコニア〔YSZ:(Y23X(ZrO21-X,式中、x=0.03〜0.12〕などが挙げられる。 Mg is easily mixed with other materials constituting the insulating substrate 1 so that the thermal expansion coefficient of the electrolyte layer 4 can be easily matched, and has advantages such as light weight and low cost. It is suitable as a constituent material of the base of the fuel cell stack. Examples of the material containing Mg include, but are not limited to, a mixture of MgO and spinel, a mixture of MgO and zirconia, a mixture of zirconia-based oxide, MgO and spinel, and the like. Examples of the zirconia oxide in the mixture of zirconia oxide and MgO and spinel include yttria stabilized zirconia [YSZ: (Y 2 O 3 ) X (ZrO 2 ) 1-X , where x = 0 0.03 to 0.12].

〈2.アノード層について〉
図2(b)はアノード層2を説明する図である。図2(b)のとおり、絶縁性基板1の表面にアノード層2を形成する。この形成は、絶縁性基板1の表面にアノード層2の構成材料をスラリーあるいはペーストとし、スクリーン印刷、塗布などにより行うことができる。裏面側についても同じである。
<2. About the anode layer>
FIG. 2B is a diagram illustrating the anode layer 2. As shown in FIG. 2B, the anode layer 2 is formed on the surface of the insulating substrate 1. This formation can be performed by screen printing, coating, or the like using the constituent material of the anode layer 2 as a slurry or paste on the surface of the insulating substrate 1. The same applies to the back side.

アノード層2の構成材料としては、好ましくはNiとYSZ〔(Y23X(ZrO21-X(式中、x=0.05〜0.15)〕との混合物からなる材料を使用する。当該混合物中、Niを40voL%以上分散させた材料であるのが好ましい。なおアノード層2を構成するYSZが酸化物イオン伝導体に相当している。 The constituent material of the anode layer 2 is preferably a material made of a mixture of Ni and YSZ [(Y 2 O 3 ) X (ZrO 2 ) 1-X (where x = 0.05 to 0.15)]. Is used. A material in which Ni is dispersed in an amount of 40 vol% or more in the mixture is preferable. Note that YSZ constituting the anode layer 2 corresponds to an oxide ion conductor.

〈3.インターコネクタについて〉
図2(c)はインターコネクタ3を説明する図である。図2(c)のとおり、アノード層2の表面のうちの端部にインターコネクタ3の材料を形成する。この形成は、インターコネクタ3の構成材料をスラリーあるいはペーストとし、当該箇所にスクリーン印刷、塗布などにより行うことができる。裏面側についても同じである。
<3. About interconnector>
FIG. 2C illustrates the interconnector 3. As shown in FIG. 2C, the material for the interconnector 3 is formed at the end of the surface of the anode layer 2. This formation can be performed by using a constituent material of the interconnector 3 as slurry or paste, and screen printing, coating, or the like on the part. The same applies to the back side.

〈4.電解質層について〉
図2(d)は電解質層4を説明する図である。図2(d)のとおり、アノード層2の表面および隣接するアノード層2間に電解質層4を形成する。この形成は、電解質層4の構成材料をスラリーあるいはペーストとし、スクリーン印刷、塗布などにより行うことができる。裏面側についても同じである。
<4. Electrolyte layer>
FIG. 2D is a diagram illustrating the electrolyte layer 4. As shown in FIG. 2D, the electrolyte layer 4 is formed between the surface of the anode layer 2 and the adjacent anode layer 2. This formation can be performed by screen printing, coating, or the like using the constituent material of the electrolyte layer 4 as slurry or paste. The same applies to the back side.

次いで、熱処理すなわち焼成する。なお、熱処理は、前記〈2.アノード層について〉におけるアノード層2の形成後に行ってもよいが、横縞型固体酸化物形燃料電池スタックの作製工程では電解質層4の熱処理が最も高温であり、この熱処理で骨格がしっかり形成されることから、骨格を形成しない金属を担持させる作製工程は、電解質層4の熱処理後であるのが好ましい。   Next, heat treatment, that is, firing is performed. The heat treatment is performed in the above <2. The anode layer 2 may be formed after the formation of the anode layer 2, but the heat treatment of the electrolyte layer 4 is the highest temperature in the production process of the horizontal stripe solid oxide fuel cell stack, and the skeleton is firmly formed by this heat treatment. Therefore, it is preferable that the manufacturing process for supporting the metal not forming the skeleton is after the heat treatment of the electrolyte layer 4.

〈5.絶縁性基板、アノード層への骨格を形成しない金属の担持について〉
前記〈4.電解質層について〉における熱処理後の状態で酸化ニッケルを添加したMgを含む材料からなる絶縁性基板1中と、Niと酸化物イオン伝導体を骨格成分とするアノード層2中とのうちのいずれか一方または両方に対して骨格を形成しない金属を担持させる。
<5. Supporting metals that do not form skeletons on insulating substrates and anode layers>
<4. One of the insulating layer 1 made of a material containing Mg added with nickel oxide in the state after the heat treatment in the electrolyte layer> and the anode layer 2 containing Ni and an oxide ion conductor as a skeleton component A metal that does not form a skeleton is supported on one or both.

骨格を形成しない金属の担持法は特に限定はなく、絶縁性基板1中およびアノード層2中のうちのいずれか一方または両方に担持させ得る方法であればよい。その一例として、骨格を形成しない金属を絶縁性基板1中と、Niと酸化物イオン伝導体を骨格成分とするアノード層2中との両方に対して担持する場合、例えば、当該金属をその硝酸塩などの水溶性化合物の形で水溶液とし、酸化ニッケルを添加したMgを含む材料からなる絶縁性基板1と、Niと酸化物イオン伝導体とを骨格成分とするアノード層2とに対して含浸させることで行うことができる。なお含浸に先立ち、予めインターコネクタ3、電解質層4の表面をマスキングしておくことにより、絶縁性基板1、アノード層2への含浸を選択的に行うことができる。   There are no particular limitations on the method of supporting the metal that does not form a skeleton, and any method can be used as long as it can be supported on one or both of the insulating substrate 1 and the anode layer 2. For example, when a metal that does not form a skeleton is supported on both the insulating substrate 1 and the anode layer 2 that includes Ni and an oxide ion conductor as a skeleton component, for example, the metal is a nitrate thereof. An aqueous solution in the form of a water-soluble compound, such as an insulating substrate 1 made of a material containing Mg to which nickel oxide is added, and an anode layer 2 containing Ni and an oxide ion conductor as a skeleton component are impregnated. Can be done. Prior to the impregnation, the surfaces of the interconnector 3 and the electrolyte layer 4 are masked in advance, whereby the insulating substrate 1 and the anode layer 2 can be selectively impregnated.

次いで加熱する。この加熱により、含浸された水溶性化合物の化合物形成成分(水溶性化合物が硝酸塩の場合には硝酸分)を脱離させ、酸化ニッケルを添加したMgを含む材料からなる絶縁性基板1およびNiと酸化物イオン伝導体とを骨格成分とするアノード層2に対して“骨格を形成しない金属”を担持させることができる。   Then heat. By this heating, the compound forming component of the impregnated water-soluble compound (or nitric acid when the water-soluble compound is nitrate) is removed, and the insulating substrate 1 made of a material containing Mg to which nickel oxide is added and Ni A “metal that does not form a skeleton” can be supported on the anode layer 2 that includes an oxide ion conductor as a skeleton component.

骨格を形成しない金属は、絶縁性基板1の骨格中の隙間、アノード層2の骨格中の隙間に粒子状で担持される。その粒子は、骨格をなしている一粒子とのみ結合し、それが膨張したときに、他の粒子に機械的な影響を及ぼさないような粒子である。   The metal that does not form a skeleton is supported in the form of particles in the gaps in the skeleton of the insulating substrate 1 and the gaps in the skeleton of the anode layer 2. The particle is a particle that binds only to one skeleton particle and does not mechanically affect other particles when it expands.

図2(e)はその処理を経た後の状態を説明する図で、図2(e)中、骨格を形成しない金属を担持した絶縁性基板1’、骨格を形成しない金属を担持させたアノード層2’として示している。絶縁性基板1’は酸化ニッケルを添加したMgを含む材料からなる絶縁性基板1に対して骨格を形成しない金属を担持した絶縁性基板であり、アノード層2’はNiと酸化物イオン伝導体とを骨格成分とするアノード層2に対して骨格を形成しない金属を担持したアノード層であり、骨格を形成しない金属は絶縁性基板1’の骨格成分の隙間、アノード層2’の骨格成分の隙間にフリーの状態で担持されている。   FIG. 2 (e) is a diagram for explaining the state after the treatment. In FIG. 2 (e), an insulating substrate 1 ′ carrying a metal not forming a skeleton, and an anode carrying a metal not forming a skeleton. Shown as layer 2 '. The insulating substrate 1 ′ is an insulating substrate carrying a metal that does not form a skeleton with respect to the insulating substrate 1 made of a material containing Mg to which nickel oxide is added. The anode layer 2 ′ is made of Ni and an oxide ion conductor. Is an anode layer supporting a metal that does not form a skeleton with respect to the anode layer 2 having a skeleton component. The metal that does not form a skeleton is a gap between the skeleton components of the insulating substrate 1 ′ and the skeleton component of the anode layer 2 ′. It is carried free in the gap.

〈5.カソード層について〉
次に、図2(f)のとおり、電解質層4の表面にカソード層6の材料を形成する。この形成は、電解質層4の面上にカソード層6の構成材料をスラリーあるいはペーストとし、スクリーン印刷、塗布などにより行うことができる。裏面側についても同じである。そして、図2(g)のとおり、カソード層6とインターコネクタ3間に集電体7を形成する。
<5. About cathode layer>
Next, the material of the cathode layer 6 is formed on the surface of the electrolyte layer 4 as shown in FIG. This formation can be performed on the surface of the electrolyte layer 4 by screen printing, coating or the like using the constituent material of the cathode layer 6 as slurry or paste. The same applies to the back side. Then, a current collector 7 is formed between the cathode layer 6 and the interconnector 3 as shown in FIG.

横縞型固体酸化物形燃料電池スタックにおいては複数のセル5を間隔を置いて配置することなどから、アノード層2’の形成およびそれ以降の工程では適宜マスキングして行う。   In the horizontally striped solid oxide fuel cell stack, a plurality of cells 5 are arranged at intervals, and therefore, the anode layer 2 'is formed and masked appropriately in the subsequent steps.

本発明における電解質層4の構成材料としては、イオン導電性を有する固体電解質であればよく、その例としては、(1)〜(4)の材料が挙げられる。
(1)イットリア安定化ジルコニア〔YSZ:(Y23X(ZrO21-X(式中、x=0.05〜0.15)〕。
(2)スカンジア安定化ジルコニア〔(Sc23X(ZrO21-X(式中、x=0.05〜0.15)〕。
(3)イットリアドープセリア〔(Y23X(CeO21-X(式中、x=0.02〜0.4)〕。
(4)ガドリアドープセリア〔(Gd23X(CeO21-X(式中、x=0.02〜0.4)〕。
The constituent material of the electrolyte layer 4 in the present invention may be a solid electrolyte having ionic conductivity, and examples thereof include the materials (1) to (4).
(1) Yttria-stabilized zirconia [YSZ: (Y 2 O 3 ) X (ZrO 2 ) 1-X (where x = 0.05 to 0.15)].
(2) Scandia-stabilized zirconia [(Sc 2 O 3 ) X (ZrO 2 ) 1-X (where x = 0.05 to 0.15)].
(3) Yttria-doped ceria [(Y 2 O 3 ) X (CeO 2 ) 1-X (where x = 0.02 to 0.4)].
(4) Gadria-doped ceria [(Gd 2 O 3 ) X (CeO 2 ) 1-X (where x = 0.02 to 0.4)].

本発明におけるカソード層6の構成材料としては、例えばSrドープLaMnO3、LSC(La0.6Sr0.4Co1.03、等)、LSCF(La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.83、La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.83、等)、LSM(LaSrMnO3、等)などが挙げられるが、これらに限定されない。 Examples of the constituent material of the cathode layer 6 in the present invention include Sr-doped LaMnO 3 , LSC (La 0.6 Sr 0.4 Co 1.0 O 3 , etc.), LSCF (La 0.6 Sr 0.4 Co 0.2 Fe 0.8 O 3 , La 0.6 Sr 0.4 Co 0.2 Fe 0.8 O 3 , etc.), LSM (LaSrMnO 3 , etc.) and the like, but are not limited thereto.

本発明におけるインターコネクタ3の構成材料としては、例えば(1)La、Cr、Y、Ce、Ca、Sr、Mg、Ba、Ni、Fe、Co、Mn、Ti、Nd、Pb、BiおよびCuのうちの2種以上からなるペロブスカイト型セラミックス、(2)式:(Ln,M)CrO3(式中、Lnはランタノイド、MはBa、Ca、MgまたはSrである)で示される酸化物、(3)式:M(Ti1-XNbX)O3(式中、M=Ba、Ca、Li、Pb、Bi、Cu、Sr、La、MgおよびCeから選ばれた少なくとも1種の元素、x=0〜0.4)で示される電気伝導性酸化物、またはこれら酸化物を含む材料などが挙げられるが、これらに限定されない。 Examples of the constituent material of the interconnector 3 in the present invention include (1) La, Cr, Y, Ce, Ca, Sr, Mg, Ba, Ni, Fe, Co, Mn, Ti, Nd, Pb, Bi, and Cu. Perovskite-type ceramics composed of two or more of them, (2) Formula: (Ln, M) CrO 3 (wherein Ln is a lanthanoid, M is Ba, Ca, Mg or Sr), 3): M (Ti 1-X Nb X) O 3 ( where, M = Ba, Ca, Li , Pb, Bi, Cu, Sr, La, at least one element selected from Mg and Ce, Examples thereof include, but are not limited to, an electrically conductive oxide represented by x = 0 to 0.4) or a material containing these oxides.

以下、実験例を基に本発明をさらに詳しく説明するが、本発明が実験例に限定されないことはもちろんである。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on experimental examples, but the present invention is not limited to the experimental examples.

本実験例は、Niと酸化物イオン伝導体とを骨格成分とするアノード層に対して骨格を形成しない金属の例としてNiを担持させ、当該Ni担持による再酸化耐性向上の効果如何を試験したものである。   In this experimental example, Ni was supported as an example of a metal that does not form a skeleton with respect to the anode layer having Ni and an oxide ion conductor as a skeleton component, and the effect of improving the reoxidation resistance by the Ni support was tested. Is.

Niと酸化物イオン伝導体とを骨格成分とするアノード層2のサンプルを以下のようにして複数個(10個)作製した。NiOとイットリア安定化ジルコニアを重量比2:3で混合した粉末に、有機溶媒、分散剤、消泡剤、有機バインダーを加え、ボールミルで混合してペーストを作製した。このペーストを使用して錠剤状のサンプルを作製した。サンプルの表裏両面は平面であり、その厚さは2mmとした。図3に各サンプルの形状を示している。   A plurality (ten) of anode layer 2 samples having Ni and oxide ion conductors as skeleton components were produced as follows. An organic solvent, a dispersant, an antifoaming agent, and an organic binder were added to a powder obtained by mixing NiO and yttria-stabilized zirconia at a weight ratio of 2: 3, and then mixed by a ball mill to prepare a paste. A tablet-like sample was prepared using this paste. Both front and back surfaces of the sample were flat, and the thickness was 2 mm. FIG. 3 shows the shape of each sample.

複数のサンプルのうちの、半数(5個)のサンプルを硝酸ニッケル〔Ni(NO32〕水溶液中に浸漬した。硝酸ニッケルの含浸量は、質量比(Ni換算)でNiと酸化物イオン伝導体とを骨格成分とするアノード層2におけるNi=100に対して、Ni=20の割合となるようにした。次いで、空気中1100℃に加熱して、含浸した硝酸ニッケルを酸化ニッケル(NiO)に変え、さらに水素雰囲気中で還元処理した。 Half of the samples (5) were immersed in an aqueous nickel nitrate [Ni (NO 3 ) 2 ] solution. The impregnation amount of nickel nitrate was such that Ni = 20 with respect to Ni = 100 in the anode layer 2 having Ni and an oxide ion conductor as a skeleton component in mass ratio (Ni conversion). Subsequently, it heated to 1100 degreeC in the air, the impregnated nickel nitrate was changed into nickel oxide (NiO), and also it reduced in the hydrogen atmosphere.

こうして、Niと酸化物イオン伝導体とを骨格成分とするアノード層2のサンプル5個と、Niと酸化物イオン伝導体とを骨格成分とするアノード層2に骨格を形成しない金属であるNiを担持したアノード層2’を有するサンプル5個を作製した。   Thus, five samples of the anode layer 2 having Ni and oxide ion conductor as a skeleton component, and Ni which is a metal that does not form a skeleton in the anode layer 2 having Ni and oxide ion conductor as a skeleton component. Five samples having a supported anode layer 2 'were prepared.

両グループのサンプルについて、酸化処理による耐性向上の有無を試験した。試験は、各サンプルを電気炉中に配置した密閉容器に入れ、真空ポンプで減圧しながら800℃に加熱した。この温度で空気雰囲気中で所定時間保持(当該保持時間を後述表1中「再酸化処理時間」と記載している)した後、真空ポンプで減圧しながら常温まで冷却した。   The samples of both groups were tested for resistance improvement due to oxidation treatment. In the test, each sample was put in a sealed container placed in an electric furnace and heated to 800 ° C. while reducing the pressure with a vacuum pump. After holding at this temperature for a predetermined time in an air atmosphere (the holding time is described as “reoxidation time” in Table 1 to be described later), it was cooled to room temperature while reducing the pressure with a vacuum pump.

それらの処理前と処理後のサンプルについてそれぞれ体積、重量を計測し、体積変化、重量変化の有無、その変化の程度をみることにより、Ni担持の有無による効果如何を評価した。体積変化は、図3中“a”として示すように、各サンプルの直径を計測することにより行った。表1はその結果である。   The volume and weight of each of the samples before and after the treatment were measured, and the effect of whether or not Ni was supported was evaluated by observing the volume change, the presence or absence of the weight change, and the degree of the change. The volume change was performed by measuring the diameter of each sample as shown as “a” in FIG. Table 1 shows the results.

Figure 0005248177
Figure 0005248177

表1のとおり、再酸化処理時間60分では、Ni担持無しのサンプルの体積変化率、重量変化率はそれぞれ0.58%、10.34%であったのに対して、Ni担持有りのサンプルの体積変化率、重量変化率はそれぞれ0.45%、9.46%である。また、再酸化処理時間10分では、Ni担持無しのサンプルの体積変化率、重量変化率はそれぞれ0.90%、8.50%であったのに対して、Ni担持有りのサンプルの体積変化率、重量変化率はそれぞれ0.52%、7.19%であった。このことから、それらいずれの場合にも、Ni担持有りのサンプルの体積変化率、重量変化率が少ないことがわかる。   As shown in Table 1, at a reoxidation treatment time of 60 minutes, the volume change rate and the weight change rate of the sample without Ni support were 0.58% and 10.34%, respectively, whereas the sample with Ni support was The volume change rate and the weight change rate are 0.45% and 9.46%, respectively. Moreover, in the reoxidation treatment time of 10 minutes, the volume change rate and the weight change rate of the sample without Ni support were 0.90% and 8.50%, respectively, whereas the volume change of the sample with Ni support was The rate of change and the rate of weight change were 0.52% and 7.19%, respectively. From this, it can be seen that in any of these cases, the volume change rate and the weight change rate of the Ni-supported sample are small.

そのようにNiと酸化物イオン伝導体とを骨格成分とするアノード層中に骨格を形成しない金属であるNiを担持することにより、Niと酸化物イオン伝導体とを骨格成分とするアノード層の構造変化を軽減し、対破壊信頼性を向上させることができる。   Thus, by supporting Ni which is a metal that does not form a skeleton in the anode layer having Ni and oxide ion conductor as a skeleton component, the anode layer having Ni and oxide ion conductor as a skeleton component is supported. Structural change can be reduced, and reliability against destruction can be improved.

Ni担持有りのサンプルについてSEM写真により観察したところ、担持したフリーのNiは粒子状であり、多数のNi粒子の大部分がそれぞれ各酸化物イオン伝導体中の骨格をなしている一粒子とのみ結合していることが観察された。その結合状況からすると、それが膨張したときに、その近傍の他の粒子に機械的な影響を及ぼすことはないものと推認される。   Observation of the Ni-supported sample by SEM photograph shows that the supported free Ni is in the form of particles, and the majority of the Ni particles are only one particle each forming a skeleton in each oxide ion conductor. Bonding was observed. From the bonding situation, it is assumed that when it expands, it does not mechanically affect other particles in the vicinity.

図4(b)は、以上の実験結果を基にNiと酸化物イオン伝導体とを骨格成分とするアノード層に担持した骨格を形成しない金属であるNiによる作用、効果についての考察結果を説明する図である。図4(b)中、骨格を形成しないNiとして示すように、横縞型固体酸化物形燃料電池スタックの起動時当初においては、Niと酸化物イオン伝導体とを骨格成分とするアノード層2’中の隙間にフリーの状態で存在している。   FIG. 4 (b) explains the results of the discussion on the action and effect of Ni, which is a metal that does not form a skeleton supported on an anode layer having Ni and an oxide ion conductor as a skeleton component, based on the above experimental results. It is a figure to do. As shown in FIG. 4B as Ni that does not form a skeleton, at the start of the horizontal stripe solid oxide fuel cell stack, the anode layer 2 ′ having Ni and an oxide ion conductor as a skeleton component is used. It exists in a free state in the inside gap.

本発明の横縞型固体酸化物形燃料電池スタックにおいては、骨格を形成しない金属であるNiがNiと酸化物イオン伝導体とを骨格成分とするアノード層2’中の隙間にフリーの状態で存在しているので、当該フリーのNiがNiと酸化物イオン伝導体とを骨格成分とするアノード層2’中における骨格成分としてのNiに代わって、つまり“身代わり”として酸化されることにより、骨格成分であるNiが酸化されるのを回避ないし減少させることができる。すなわち、骨格を形成しないNiが酸化されることで、骨格を形成するNiの酸化を減少させ、骨格を形成するNiの酸化に起因するクラック発生を減少させる。   In the horizontally-striped solid oxide fuel cell stack of the present invention, Ni that is a metal that does not form a skeleton is present in a free state in a gap in the anode layer 2 ′ that includes Ni and an oxide ion conductor as a skeleton component. Therefore, the free Ni is oxidized in place of Ni as a skeleton component in the anode layer 2 ′ having Ni and an oxide ion conductor as a skeleton component, that is, as a “substitution”. It is possible to avoid or reduce the oxidation of the component Ni. That is, the oxidation of Ni that does not form a skeleton reduces the oxidation of Ni that forms the skeleton, and reduces the occurrence of cracks due to the oxidation of Ni that forms the skeleton.

前述のとおり、横縞型固体酸化物形燃料電池スタックの構造に起因して、その運転時に、カソード層6側に流れる空気が絶縁性基板1の開放端から逆流して絶縁性基板1側にある程度侵入し、また、アノード層2側への燃料ガスの供給量が、発電で消費される燃料量より不足するような事態が生じたときは、その酸化領域が広範囲に広がり、且つ、酸化の程度も大きくなり、運転開始時当初は還元されている骨格成分のNiが酸化されて膨張する。   As described above, due to the structure of the horizontally-striped solid oxide fuel cell stack, the air flowing to the cathode layer 6 side flows backward from the open end of the insulating substrate 1 during the operation, and to some extent on the insulating substrate 1 side. When an intrusion occurs and the amount of fuel gas supplied to the anode layer 2 side is insufficient compared to the amount of fuel consumed in power generation, the oxidation region is widened and the degree of oxidation The skeletal component Ni that is initially reduced at the start of operation is oxidized and expands.

そうすると絶縁性基板1、アノード層2に構造変化が生じてセル5の破壊や故障の原因となるが、本発明の横縞型固体酸化物形燃料電池スタックにおいては、絶縁性基板1中やアノード層2’中の骨格を形成しないフリーのNiが酸化されるので、骨格成分であるNiが酸化されることによる構造変化に起因するセル5の破壊や故障を回避ないし減少させることができる。   Then, structural changes occur in the insulating substrate 1 and the anode layer 2 to cause destruction and failure of the cell 5. In the horizontal stripe solid oxide fuel cell stack of the present invention, the insulating substrate 1 and the anode layer Since free Ni that does not form a skeleton in 2 ′ is oxidized, it is possible to avoid or reduce the destruction or failure of the cell 5 due to the structural change caused by the oxidation of Ni as the skeleton component.

なお、絶縁性基板1が骨格成分としてNiを含む場合においても、上述したアノード層2’と同様に骨格を形成しない金属を担持させることにより、絶縁性基板1’中の骨格を形成しないフリーのNiが酸化され、骨格成分のNiが酸化されることによる構造変化に起因するセル5の破壊や故障を回避ないし減少させることができる。   Even in the case where the insulating substrate 1 contains Ni as a skeleton component, a free metal that does not form a skeleton in the insulating substrate 1 ′ can be obtained by supporting a metal that does not form a skeleton in the same manner as the anode layer 2 ′ described above. It is possible to avoid or reduce the destruction or failure of the cell 5 due to the structural change caused by the oxidation of Ni and the oxidation of the framework component Ni.

中空扁平タイプの横縞型固体酸化物形燃料電池の構成例を説明する図The figure explaining the structural example of a hollow flat type horizontal stripe type solid oxide fuel cell 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例を説明する図The figure explaining the example of a manufacturing process of the horizontal stripe type solid oxide fuel cell stack of this invention 実験例における各サンプルの形状を示した図Diagram showing the shape of each sample in the experimental example 実験例における実験結果を基に“骨格を形成しない金属であるNi”の作用、効果についての考察結果を説明する図The figure explaining the consideration result about the effect | action and effect of "Ni which is a metal which does not form a frame | skeleton" based on the experimental result in an experiment example.

符号の説明Explanation of symbols

1 絶縁性基板
1’ 骨格を形成しない金属を担持させた絶縁性基板
2 アノード層
2’ 骨格を形成しない金属を担持させたアノード層
3 インターコネクタ
4 電解質層
5 セル
6 カソード層
7 集電体(インターコネクタ)
8 燃料流通路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Insulating board | substrate 1 'Insulating board | substrate which carry | supported the metal which does not form skeleton 2 Anode layer 2' Anode layer which carried | supported the metal which does not form skeleton 3 Interconnector 4 Electrolyte layer 5 Cell 6 Cathode layer 7 Current collector ( Interconnector)
8 Fuel flow path

Claims (4)

内部に燃料流通路を有する絶縁性基板と、その表裏両面にNiと酸化物イオン伝導体とを骨格成分として含むアノード層、電解質層およびカソード層からなるセルを複数個配置するとともに、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、前記絶縁性基板中および前記アノード層中のうち何れか一方または両方にNi、FeまたはCuからなる骨格を形成しない金属を担持してな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。 An insulating substrate having a fuel flow passage therein, and a plurality of cells each including an anode layer, an electrolyte layer, and a cathode layer containing Ni and an oxide ion conductor as skeleton components are arranged on both front and back surfaces, and adjacent cells. A horizontally-striped solid oxide fuel cell stack, which is electrically connected in series with each other via an interconnector, wherein Ni, Fe are provided in one or both of the insulating substrate and the anode layer. Alternatively, a horizontally-striped solid oxide fuel cell stack comprising a metal made of Cu and not forming a skeleton. 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、前記絶縁性基板が骨格成分としてNiを含むとともに、Ni、FeまたはCuからなる骨格を形成しない金属を担持してな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。 2. The horizontally striped solid oxide fuel cell stack according to claim 1, wherein the insulating substrate contains Ni as a skeleton component and carries a metal that does not form a skeleton composed of Ni, Fe, or Cu. Horizontal stripe type solid oxide fuel cell stack. 内部に燃料流通路を有する絶縁性基板を形成し、その表裏両面に、Niと酸化物イオン伝導体とを骨格成分とするアノード層、電解質層およびカソード層をこの順に配置して複数個のセルを形成するとともに、隣接するセル間にインターコネクタを形成して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、
前記絶縁性基板、前記Niと酸化物イオン伝導体とを骨格成分とするアノード層、前記電解質層を形成した後、前記絶縁性基板中および前記アノード層中のうち何れか一方または両方にNi、FeまたはCuからなる骨格を形成しない金属を含浸させることにより、前記絶縁性基板中および前記アノード層中のうち少なくとも一方にNi、FeまたはCuからなる骨格を形成しない金属を担持させ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。
An insulating substrate having a fuel flow passage is formed inside, and an anode layer, an electrolyte layer, and a cathode layer having Ni and oxide ion conductors as skeleton components are arranged in this order on both the front and back surfaces of a plurality of cells. And forming a horizontal stripe type solid oxide fuel cell stack by forming an interconnector between adjacent cells,
After forming the insulating substrate, the anode layer having the Ni and oxide ion conductor as a skeleton component, and the electrolyte layer, Ni is formed in one or both of the insulating substrate and the anode layer , By impregnating a metal that does not form a skeleton composed of Fe or Cu, a metal that does not form a skeleton composed of Ni, Fe, or Cu is supported on at least one of the insulating substrate and the anode layer. A method for producing a horizontal stripe solid oxide fuel cell stack.
請求項に記載の横縞型固体酸化物形燃料電池スタックの作製方法において、骨格成分としてNiを含む前記絶縁性基板を形成した後、該絶縁性基板中にNi、FeまたはCuからなる骨格を形成しない金属を含浸させることにより、前記絶縁性基板中にNi、FeまたはCuからなる骨格を形成しない金属を担持させ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。 4. The method of manufacturing a horizontal stripe solid oxide fuel cell stack according to claim 3 , wherein after forming the insulating substrate containing Ni as a skeleton component, a skeleton made of Ni, Fe or Cu is formed in the insulating substrate. A method for producing a horizontal stripe solid oxide fuel cell stack, wherein a metal that does not form a skeleton made of Ni, Fe, or Cu is supported on the insulating substrate by impregnating a metal that is not formed.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5995694B2 (en) * 2012-12-03 2016-09-21 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Fuel cell and fuel cell manufacturing method

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3565696B2 (en) * 1998-02-02 2004-09-15 日本電信電話株式会社 Method for manufacturing electrode of solid oxide fuel cell
JP3230156B2 (en) * 1999-01-06 2001-11-19 三菱マテリアル株式会社 Electrode of solid oxide fuel cell and method of manufacturing the same
US6589680B1 (en) * 1999-03-03 2003-07-08 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Method for solid oxide fuel cell anode preparation
WO2004082058A1 (en) * 2003-03-13 2004-09-23 Tokyo Gas Company Limited Solid-oxide shaped fuel cell module
JP4706997B2 (en) * 2005-04-06 2011-06-22 日産自動車株式会社 Fuel electrode material for solid oxide fuel cell and solid oxide fuel cell
JP2006344543A (en) * 2005-06-10 2006-12-21 Tokyo Electric Power Co Inc:The Manufacturing method of cell for solid oxide fuel battery

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