JP5370325B2 - 固体酸化物形燃料電池 - Google Patents
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Description
本発明に係る固体酸化物形燃料電池の第1実施形態について図面を参照しつつ説明する。図1は、本実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の正面断面図、図2は、図1のA−A線断面図である。
次に、本発明に係る固体酸化物形燃料電池の第2実施形態について図4を参照しつつ説明する。図4は、第2実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の断面図である。
次に、本発明に係る固体酸化物形燃料電池の第3実施形態について図5を参照しつつ説明する。図5は、第3実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の断面図である。
次に、本発明に係る固体酸化物形燃料電池の第4実施形態について図6を参照しつつ説明する。図6は、第4実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の断面図である。
(1)材料の作製
電解質基板
まず、GDC(Ce:Gd:O=0.9:0.1:1.9)粉末(粒径範囲0.1〜3μm、平均粒径:1μm)を耐圧容器に入れ、一軸プレス機にて5MPaの圧力で成形後、これを真空パックで包装し、静水圧プレス機にて100MPaの圧力で再度成形した。その後、焼結(1450℃、10時間)を行い、電解質基板を作製した。なお、平均粒径は、JISZ8901にしたがって計測することができる。
エチルカルピトールに、NiO粉末(平均粒径:1μm)及びGDC(Ce:Gd:O=0.9:0.1:1.9)を加え、さらにバインダーとしてエチルセルロースを質量比が80:20となるように加えた後、これらをロールで混合して燃料極を形成するための燃料極ペースト(粘度:5.0×105mPa・s)を調製した。
エチルカルピトールに、(La,Sr)(Fe,Co)O3粉末(平均粒径:0.52μm)を加え、さらにバインダーとしてエチルセルロースを質量比が85:15となるように加えた後、これらをロールで混合して空気極を形成するための空気極ペースト(粘度:5.0×105mPa・s)を調製した。
支持基板には、ZMG232L(日立金属製)0.2mm厚を用い、塩化第二鉄を用いて、エッチングにより孔径0.2mm、孔間隔0.2mmの貫通孔を形成した。
エチルカルピトールに、銀粉末(平均粒径:0.1μm)を加え、さらにバインダーとしてエチルセルロースを質量比が85:15となるように加えた。その後、これらをロールで混合して接着層用ペースト(粘度:5.0×105mPa・s)を調製した。
エチルカルピトールに、金粉末(平均粒径:0.1μm)を加え、さらにバインダーとしてエチルセルロースを質量比が85:15となるように加えた。その後、これらをロールで混合して集電体を形成するための集電体ペースト(粘度:5.0×105mPa・s)を調製した。
(2)実施例の製造
9mm角の電解質基板の一方面に、膜厚約40μmで燃料極用ペーストをスクリーン印刷で塗布した。燃料極用ペーストは、6mm角の範囲に塗布した。その後、130℃で15分間乾燥し、1450℃で1時間焼結することで、燃料極を形成した。続いて、電解質の他方面に膜厚約40μmの空気極ペーストをスクリーン印刷で塗布した。燃料極と同様に、空気極用ペーストは、6mm角の範囲に塗布した。そして、130℃で15分間乾燥した後、1200℃で1時間焼結し、単セルを製造した。
(3)比較例1の製造
実施例と同様に単セルを作製したが、支持基板は取り付けなかった。すなわち、単セルのみを比較例1として用いた。
(4)比較例2の製造
実施例1と同様に単セルを作製した。その後、単セルの空気極上及び支持基板の一方の面に、スクリーン印刷により銀ペーストを塗布し、130℃で15分間乾燥した。このとき、銀ペーストは、各面に開口径1mm,線幅0.5mmの格子状に塗布した。その後、単セルと支持基板とを、銀ペーストの印刷面が対向するように積層し、電気炉に入れて1000℃で5時間焼結した。これを、比較例2として用いた。
(5)実施例、比較例の評価
評価にあたっては、メタン及び空気の混合ガスをメタン:酸素の流量比率で2:1となるように、700℃、ガス総流量300cc/minで面方向から電池に供給した。そして、このときの電流電圧特性評価を行った。同じ条件で比較例についても評価を行った。結果は、以下の通りである。
Claims (8)
- 燃料極又は空気極のいずれかでそれぞれ構成される第1及び第2の電極と、電解質とを有し、前記第1の電極、電解質、及び第2の電極がこの順で積層され、前記電解質の一部が露出している単セルと、
少なくとも1つのガス流路を有し、前記第1の電極側で前記単セルを支持する緻密な第1の支持基板と、
前記電解質における前記第1の電極側の露出部分と前記第1の支持基板との間に配置され、前記電解質及び支持基板を固定する少なくとも1層の第1の接着層と、
を備えている、固体酸化物形燃料電池。 - 前記第1の接着層は、前記第1の支持基板と対向する前記第1の電極の周囲を囲むように配置され、当該第1の電極が前記電解質と第1の支持基板との間に密閉される、請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池。
- 前記第1の支持基板のガス流路に充填され、前記第1の電極と接触する多孔質の集電体をさらに備えている、請求項1または2に記載の固体酸化物形燃料電池。
- 前記第1の電極と同じ材料で形成され、前記第1の支持基板のガス流路に充填されて前記第1の電極と接触する、電極材をさらに備えている、請求項1または2に記載の固体酸化物形燃料電池。
- 前記第1の電極と第1の支持基板との間で面方向に延び、導電性を有する多孔質部材をさらに備えている、請求項1から4のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池。
- 前記第1の支持基板は、導電性を有する、請求項1から5のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池。
- 前記第1の支持基板は、絶縁性を有する、請求項1から5のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池。
- 少なくとも1つのガス流路を有し、前記第2の電極側で前記単セルを支持する緻密な第2の支持基板と、
前記電解質における前記第2の電極側の露出部分と前記第2の支持基板との間に配置され、前記電解質及び支持基板を固定する少なくとも1層の第2の接着層と、
をさらに備えている、請求項1から7のいずれかに固体酸化物形燃料電池。
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