JP5484155B2 - ELECTROLYTE SHEET FOR SOLID OXIDE FUEL CELL, METHOD FOR PRODUCING THE SAME, AND CELL FOR SOLID OXIDE FUEL CELL USING THE SAME - Google Patents

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Description

本発明は、固体酸化物形燃料電池(以下、SOFCと記載する)用電解質シートおよびその製造方法、並びにそれを用いた固体酸化物形燃料電池用セルに関する。特に、シール性に優れる酸素イオン導電性固体電解質シートとその製造方法、並びに当該電解質シートを用いた電解質支持型セル(以下、ESCと記載する)に関する。   The present invention relates to an electrolyte sheet for a solid oxide fuel cell (hereinafter referred to as SOFC), a method for producing the same, and a cell for a solid oxide fuel cell using the same. In particular, the present invention relates to an oxygen ion conductive solid electrolyte sheet excellent in sealing properties, a method for producing the same, and an electrolyte-supported cell (hereinafter referred to as ESC) using the electrolyte sheet.

セラミックスは、耐熱性や耐摩耗性などの機械的性質に加えて電気的・磁気的特性にも優れたものであることから、多くの分野で活用されている。中でもジルコニアを主体とするセラミックシートは、それらに加えて優れた酸素イオン伝導性と靭性を有していることから、酸素センサーや湿度センサーの如きセンサー部品の固体電解質、更には燃料電池用の固体電解質として活用されている。   Ceramics are used in many fields because they have excellent electrical and magnetic properties in addition to mechanical properties such as heat resistance and wear resistance. Among them, ceramic sheets mainly composed of zirconia have excellent oxygen ion conductivity and toughness in addition to them, so that they are solid electrolytes for sensor components such as oxygen sensors and humidity sensors, and also solids for fuel cells. It is used as an electrolyte.

SOFC用セルの電解質シートとしては、薄膜高強度化の他に、電気化学反応の有効面積を増大させて発電性能を高めるために、電解質シートとその両面に形成されている燃料極や空気極との接触面積を大きくすることが求められている。また、安定した発電性能を得るために、当該固体電解質から燃料極や空気極が、燃料電池稼動中や昇降温中に剥離するのを防止することが求められている。そこで、本発明者は、電解質シートの表面粗さに着目して、広範囲な表面粗さを検討した結果、ある特定の表面粗さを有する電解質シートを用いたSOFC単セルがこれらを満足するものとして、特許文献1〜3に開示している。   As an electrolyte sheet for the SOFC cell, in addition to increasing the strength of the thin film, in order to increase the effective area of the electrochemical reaction and improve the power generation performance, the electrolyte sheet and the fuel electrode and air electrode formed on both sides thereof It is required to increase the contact area. In addition, in order to obtain stable power generation performance, it is required to prevent the fuel electrode and the air electrode from peeling off from the solid electrolyte during operation of the fuel cell and during temperature rise and fall. Therefore, the present inventors focused on the surface roughness of the electrolyte sheet and studied a wide range of surface roughness. As a result, the SOFC single cell using the electrolyte sheet having a specific surface roughness satisfies these requirements. As disclosed in Patent Documents 1 to 3.

SOFCは、燃料と酸化剤の2種類のガスをそれぞれ電解質シートによって隔てられた燃料極と空気極に供給して、それぞれの電極で電気化学反応を進行させて外部に電力を取り出す電池であり、電解質シートを上記特定の表面粗さにしてもその単セルの電圧は約1V程度と低い。そこで、実際の燃料電池として動作させる際には、実用上十分な発電量を得るために単セルを積層して直列接続(スタック化)する必要がある。このとき、隣接する単セルを電気的に接続すると同時に、マニホールドを介して燃料極と空気極のそれぞれに燃料ガスと酸化剤ガスとを適正に分配、供給し排出する目的で、各単セル間に金属またはセラミックスからなるセパレータが配置される。セパレータはインタコネクタとも呼ばれる。   The SOFC is a battery that supplies two types of gas, a fuel and an oxidant, to a fuel electrode and an air electrode separated by an electrolyte sheet, respectively, and causes an electrochemical reaction at each electrode to extract electric power to the outside. Even if the electrolyte sheet has the specific surface roughness, the voltage of the single cell is as low as about 1V. Therefore, when operating as an actual fuel cell, it is necessary to stack single cells and connect them in series (stacked) in order to obtain a practically sufficient amount of power generation. At this time, the adjacent unit cells are electrically connected, and at the same time, the fuel gas and the oxidant gas are properly distributed, supplied and discharged to the fuel electrode and the air electrode through the manifold. A separator made of metal or ceramic is disposed on the surface. The separator is also called an interconnector.

SOFCスタックでは、概ね600℃〜950℃の高温下での運転時や、SOFCの起動/停止に伴って常温と600℃〜950℃との間の繰り返し昇降温による熱サイクル時において、燃料ガスおよび/または酸化剤ガスのリークを防止することが必要となる。   In the SOFC stack, during operation at a high temperature of approximately 600 ° C. to 950 ° C. or during a heat cycle by repeated heating and cooling between normal temperature and 600 ° C. to 950 ° C. as the SOFC is started / stopped, It is necessary to prevent leakage of oxidant gas.

そこで、低融点ガラスをシール材とした融体封着方式、耐熱シール材を用いた冷却硬化固体封着方式、耐熱無機接着剤や耐熱無機コーティング剤を用いた加熱硬化固体封着方式が検討されている。例えば、融体封着方式では、被接着体との熱膨張率の整合性等に着目して、水ガラスにアルミナ、シリカ、マグネシア、ジルコニアなどのセラミックス粒子を分散させた高温用接着剤や、軟化させることによりシール性を確保するガラス粉末様々なシール材が提案されている(例えば、特許文献4参照)。また、シール材の空気極側ガスシール面積を、燃料極側ガスシール面積よりも大きくするシール構造が提案されている(例えば、特許文献5参照)。   Therefore, a melt sealing method using low-melting glass as a sealing material, a cooling / curing solid sealing method using a heat-resistant sealing material, and a heat-curing solid sealing method using a heat-resistant inorganic adhesive or a heat-resistant inorganic coating agent have been studied. ing. For example, in the melt sealing method, paying attention to the consistency of thermal expansion coefficient with the adherend, etc., a high temperature adhesive in which ceramic particles such as alumina, silica, magnesia, zirconia are dispersed in water glass, Various glass powder sealing materials that ensure sealing properties by softening have been proposed (see, for example, Patent Document 4). Further, a seal structure has been proposed in which the air electrode side gas seal area of the sealing material is made larger than the fuel electrode side gas seal area (see, for example, Patent Document 5).

しかしながら、シール材料やシール構造だけでガスのリークを完全に防止することは困難である。そのため、シール材が接着される被接着体(つまり電解質シート)についても、シール材の接着に好適になるような設計が必要となるが、被接着体である電解質シートの表面状態を好適にシールが出来るように着目した技術はほとんど開示されていない。   However, it is difficult to completely prevent gas leakage with only the sealing material and the sealing structure. For this reason, the adherend (that is, the electrolyte sheet) to which the sealing material is bonded needs to be designed to be suitable for bonding the sealing material, but the surface state of the electrolyte sheet that is the adherend is preferably sealed. However, few technologies have been disclosed that focus on the ability to do this.

本発明は、こうした事情を考慮してなされたものであり、電解質シートと電極との密着性に優れ高いセル発電性能を得るとともに、スタックの電解質シートとセパレータ部との間からの燃料ガスおよび/または酸化剤ガスのリークを極力抑制して高い発電性能を維持し、かつ多様なSOFC用シール材を選択できる好適な表面状態の固体電解質シートとその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of such circumstances, and has excellent cell adhesion performance between the electrolyte sheet and the electrode, and also provides fuel cell and / or fuel gas from between the electrolyte sheet and the separator portion of the stack. Alternatively, an object of the present invention is to provide a solid electrolyte sheet having a suitable surface state in which leakage of oxidant gas is suppressed as much as possible to maintain high power generation performance and various SOFC sealing materials can be selected, and a method for manufacturing the same.

特開2000−281438号公報JP 2000-281438 A 国際再公表2004−34492号公報International Republication No. 2004-34492 特開2007−323899号公報JP 2007-323899 A 特開2007−149430号公報JP 2007-149430 A 特開2007−287585号公報JP 2007-287585 A

本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、固体酸化物形燃料電池用電解質シートを対象とし、その周縁部領域では燃料ガスおよび/または酸化剤ガスのリークを防止するシール性に優れるとともに、該周縁部以外の領域では電極などを高密着性で強力に接合することができ、剥離などによる発電特性の低下を起こすことなく優れた性能を安定して発揮し得る電解質シートを提供し、更には、その様な高性能の電解質シートを効率よく製造することのできる技術を確立することにある。   The present invention has been made paying attention to the above-mentioned circumstances, and the object thereof is directed to an electrolyte sheet for a solid oxide fuel cell, and in the peripheral region thereof, fuel gas and / or oxidant gas is used. In addition to excellent sealing performance to prevent leaks, it is possible to strongly bond electrodes with high adhesion in areas other than the peripheral area, and stably achieve excellent performance without degrading power generation characteristics due to peeling. It is to provide an electrolyte sheet that can be exhibited, and to establish a technique that can efficiently produce such a high-performance electrolyte sheet.

上記課題を解決することのできた本発明にかかる固体酸化物形燃料電池用の電解質シートとは、少なくとも一方の面の周縁部領域と当該周縁部以外の領域におけるシート表面粗さ(Ra)が異なり、当該シートをレーザー光学式非接触三次元形状測定装置で測定して得られる周縁部領域におけるシート表面粗さが、Raで3.0マイクロmを超え10マイクロm以下であり、当該周縁部以外の領域におけるシート表面粗さが、Raで0.3マイクロm以上3.0マイクロm以下であるところに特徴を有している。   The electrolyte sheet for a solid oxide fuel cell according to the present invention that has solved the above problems is different in the sheet surface roughness (Ra) in the peripheral area of at least one surface and the area other than the peripheral area. The sheet surface roughness in the peripheral region obtained by measuring the sheet with a laser optical non-contact three-dimensional shape measuring device is more than 3.0 μm and 10 μm or less in Ra, other than the peripheral portion The sheet surface roughness in the region is characterized in that Ra is 0.3 μm or more and 3.0 μm or less.

加えて、当該電解質シートをレーザー光学式非接触三次元形状測定装置で測定して得られる周縁部領域におけるシート表面粗さが、Rzで4.0マイクロm以上20マイクロm以下であるところ、更に加えて、当該シートをレーザー光学式非接触三次元形状測定装置で測定して得られる周縁部領域における電解質の山谷平均間隔が、Smで0.1マイクロm以上20マイクロm以下であるところに特徴を有している。なお、上記において、Ra(算術平均粗さ)、Rz(最大粗さ)は、ドイツ規格「DIN−4768」に準拠して、Sm(粗さ曲線要素の平均長さ)は、ドイツ規格「DIN−4287」に準拠して求めた粗さパラメータであり電解質シートの一方の面または両方の面について測定した数値である。   In addition, the sheet surface roughness in the peripheral region obtained by measuring the electrolyte sheet with a laser optical non-contact three-dimensional shape measuring apparatus is 4.0 μm or more and 20 μm or less in Rz. In addition, the average crest / valley interval of the electrolyte in the peripheral region obtained by measuring the sheet with a laser optical non-contact three-dimensional shape measuring apparatus is 0.1 μm or more and 20 μm or less in Sm. have. In the above, Ra (arithmetic average roughness) and Rz (maximum roughness) are based on the German standard “DIN-4768”, and Sm (average length of roughness curve elements) is the German standard “DIN”. This is a roughness parameter determined in accordance with “−4287” and is a value measured on one or both surfaces of the electrolyte sheet.

本発明の上記電解質シートにおいては、上記の様にRa、RaとRzおよび/またはSmを特定の範囲に設定することで、当該電解質シートを用いてセルとした時の発電特性と電極の密着性・耐剥離性を高めることができ、さらに、セルをスタック化した時のガスリークによる発電性能の低下防止と局所的発熱による損傷を防止することができ、SOFC用電解質として好ましい特性を確保できる。   In the electrolyte sheet of the present invention, by setting Ra, Ra and Rz and / or Sm in a specific range as described above, power generation characteristics and electrode adhesion when the electrolyte sheet is used as a cell. -The peel resistance can be improved, and further, the deterioration of the power generation performance due to gas leakage when the cells are stacked and the damage due to local heat generation can be prevented, and favorable characteristics as an electrolyte for SOFC can be secured.

また、上記電解質シートとして好ましいものは、ジルコニア系酸化物、LaGaO系酸化物、セリア系酸化物よりなる群から選択される少なくとも1種以上を含有するものであり、最も好ましいのはスカンジウム、イットリウム、セリウムおよびイッテルビウムよりなる群から選択される少なく表面粗さとも1種の元素の酸化物で安定化されたジルコニア系酸化物である。 The electrolyte sheet preferably contains at least one selected from the group consisting of zirconia-based oxides, LaGaO 3 -based oxides, and ceria-based oxides, and most preferably scandium and yttrium. Further, it is a zirconia-based oxide which is selected from the group consisting of cerium and ytterbium and which is stabilized with an oxide of one element with at least a small surface roughness.

本発明でいう電解質シートは、厚さが50マイクロm以上400マイクロm以下、シート平面面積が50cm以上900cm以下の緻密質焼結体からなる固体酸化物形燃料電池用電解質シートであり、電解質支持型セル(ESC)に好適に使用されるものである。 The electrolyte sheet referred to in the present invention is an electrolyte sheet for a solid oxide fuel cell comprising a dense sintered body having a thickness of 50 μm to 400 μm and a sheet plane area of 50 cm 2 to 900 cm 2 . It is preferably used for an electrolyte-supported cell (ESC).

そして本発明の固体酸化物形燃料電池用電解質シートの製造方法は、主として上記特定の表面性状を満たす電解質シートを確実に得ることのできる方法として位置付けられるもので、その構成は、電解質用未処理グリーンシートの少なくとも一方の面を、表面が粗化された粗化用金型により加圧処理する工程を含み、当該金型は、レーザー光学式非接触三次元形状測定装置で測定した周縁部領域の金型表面粗さが、Raで3.0マイクロmを超え20マイクロm以下であり、当該周縁部以外の領域の金型表面粗さが、Raで0.3マイクロm以上10マイクロm以下(ただし、周縁部領域の金型表面粗さ>当該周縁部以外の領域の金型表面粗さ)であるところに要旨を有している。   The method for producing an electrolyte sheet for a solid oxide fuel cell according to the present invention is mainly positioned as a method capable of reliably obtaining an electrolyte sheet satisfying the above-mentioned specific surface properties, and its configuration is untreated for electrolyte. Including a step of pressurizing at least one surface of the green sheet with a roughening die having a roughened surface, the die being a peripheral region measured by a laser optical non-contact three-dimensional shape measuring device The mold surface roughness of Ra exceeds 3.0 μm and 20 μm or less, and the mold surface roughness of the region other than the peripheral edge is 0.3 μm or more and 10 μm or less of Ra. However, the present invention has a gist where the mold surface roughness of the peripheral area> the mold surface roughness of the area other than the peripheral area.

本発明の少なくとも一方の面の周縁部領域と当該周縁部以外の領域における表面粗さが異なる電解質シートは、電極との密着性と共にガスシール性にも優れることから、当該電解質シートを用いたセルは、SOFC運転温度(600℃〜950℃)での長時間熱履歴やSOFCの起動/停止に伴って常温と運転温度との間の繰り返し昇降温による熱サイクル時においても電極が剥離されにくくなっている。さらに、当該セルを用いてスタックは、燃料ガスおよび/または酸化剤ガスのリークによる損失や、燃料ガスリークによる局所的な発熱によるセル損傷が防止され、安定した発電性能を有するSOFCとすることが可能になる。   Since the electrolyte sheet having different surface roughness in the peripheral region of at least one surface of the present invention and the region other than the peripheral portion is excellent in gas sealability as well as adhesion with the electrode, a cell using the electrolyte sheet is used. The electrode is less likely to be peeled even during a thermal cycle due to long-term thermal history at the SOFC operating temperature (600 ° C. to 950 ° C.) and repeated raising and lowering temperatures between the normal temperature and the operating temperature with the start / stop of the SOFC. ing. Furthermore, the stack using the cell can be a SOFC having stable power generation performance by preventing loss due to leakage of fuel gas and / or oxidant gas and cell damage due to local heat generation due to fuel gas leakage. become.

単セルスタック発電試験装置の構成を示す断面の概念図である。It is a conceptual diagram of the cross section which shows the structure of a single cell stack power generation test apparatus.

1:電解質シート
2:燃料極
3:空気極
4:セル
5:燃料ガスシール部
6:燃料極側金属セパレータ
7:燃料ガス導入管
8:燃料ガス排出管
9:空気シール部
10:空気極側金属セパレータ
11:空気導入管
12:空気排出管
1: Electrolyte sheet 2: Fuel electrode 3: Air electrode
4: Cell 5: Fuel gas seal part 6: Fuel electrode side metal separator 7: Fuel gas introduction pipe 8: Fuel gas discharge pipe 9: Air seal part 10: Air electrode side metal separator 11: Air introduction pipe 12: Air discharge pipe

本発明者らは前述した様な解決課題の下で、電解質シートの製造条件と、当該製造条件のファクターにより変わってくる電解質シートの物性(特に、電解質シートの表面粗さと発電特性)について詳細に研究を重ねてきた。その結果、追って詳述していく本発明の電解質シートを採用すれば、特定の表面粗さを規定することにより、電極の密着性と発電特性を保ちながら耐ガスリーク性に優れることを突き止め、更には、当該物性を備えた目的物を安定して得ることのできる製造条件を特定し得たものである。そして以下に詳述する如く、電解質シートの表面粗さ状態をシール材が塗布される周縁部領域での表面粗さと電極形成される当該周縁部以外の領域での表面粗さとをそれぞれの機能別に最適に設計することで、耐ガスリーク性の確保を容易とし電極との密着性と発電特性を損なうことがなく簡便な製造技術を確立することに成功した。   Under the above-described problems, the present inventors have described in detail the manufacturing conditions of the electrolyte sheet and the physical properties of the electrolyte sheet (particularly the surface roughness and power generation characteristics of the electrolyte sheet) that vary depending on the factors of the manufacturing conditions. I have been researching. As a result, by adopting the electrolyte sheet of the present invention, which will be described in detail later, by determining a specific surface roughness, it has been found that the gas leakage resistance is excellent while maintaining the adhesion and power generation characteristics of the electrode, Was able to specify the production conditions for stably obtaining the target product having the physical properties. As will be described in detail below, the surface roughness of the electrolyte sheet is classified into the surface roughness in the peripheral area where the sealing material is applied and the surface roughness in the area other than the peripheral area where the electrode is formed, for each function. By designing optimally, we succeeded in establishing a simple manufacturing technology that makes it easy to secure gas leak resistance and does not impair the adhesion to the electrodes and the power generation characteristics.

また本発明の製造方法を採用すれば、目的物をより確実に得ることができるが、本発明では目的物を得るための指標が明らかにされているので、本発明で定める製法以外でも、製造条件を様々に工夫すれば、本発明の目的に叶う電解質を得ることも勿論可能となる。以下、本発明の具体的な構成を詳細に説明していく。   Moreover, if the production method of the present invention is adopted, the target product can be obtained more reliably. However, since the index for obtaining the target product has been clarified in the present invention, the production method can be used in addition to the production method defined in the present invention. If the conditions are variously devised, it is of course possible to obtain an electrolyte that meets the object of the present invention. Hereinafter, a specific configuration of the present invention will be described in detail.

まず本発明者らは、一般的なSOFC用電解質シート表面は電解質周縁部領域に、電解質シート周縁から1〜8mmの幅で周縁部に沿ってガスシール層が形成され、電解質中央部領域(当該周縁部以外の領域)には電極層が形成されており、ガスシール層の形成には電極形成に適した表面粗さとは異なる好適な表面粗さがあるとの確信の下で、電解質シート周縁部の表面粗さについて研究を進めてきた。その結果、当該電解質シートの表面粗さを、少なくとも一方の面の周縁部領域と当該周縁部以外の領域におけるシート表面粗さ(Ra)が異なり、当該電解質シートをレーザー光学式非接触三次元形状測定装置で測定して得られる周縁部領域におけるシート表面粗さが、Raで3.0マイクロmを超え10マイクロm以下に調整したものは優れたガスシール性を示すことが確認された。   First, the inventors of the present invention have a general SOFC electrolyte sheet surface in which a gas seal layer is formed along the peripheral edge with a width of 1 to 8 mm from the peripheral edge of the electrolyte sheet. An electrode layer is formed in a region other than the peripheral portion, and the periphery of the electrolyte sheet is convinced that the gas seal layer has a suitable surface roughness different from the surface roughness suitable for electrode formation. Research has been conducted on the surface roughness of parts. As a result, the surface roughness of the electrolyte sheet is different in the sheet surface roughness (Ra) in the peripheral region of at least one surface and the region other than the peripheral region, and the electrolyte sheet is made into a laser optical non-contact three-dimensional shape. It was confirmed that the sheet surface roughness in the peripheral region obtained by measurement with a measuring device was adjusted to Ra and exceeded 3.0 μm to 10 μm or less and showed excellent gas sealing properties.

好ましくは、シート表面粗さが、Raで3.5マイクロmを超え9.0マイクロm以下、さらに好ましくは4.0マイクロmを超え8.0マイクロm以下である。   Preferably, the sheet surface roughness is more than 3.5 μm and 9.0 μm or less in Ra, more preferably more than 4.0 μm and 8.0 μm or less.

ちなみに、当該周縁部領域における電解質シート表面が平坦過ぎる場合、具体的には、Raで3.0マイクロm以下である場合はシール材へのアンカー効果が弱いためガスシール性が不十分で、燃料極側では燃料ガス漏れや空気極側では空気漏れが起こりやすくなり燃料利用率や空気量利用率が低下する問題が生じる。特に、燃料極側で燃料ガスが漏れると、燃料ガスが空気と直接接触して燃焼するので、ガスシールが悪い箇所ではその箇所だけ温度が上昇して、局所的に熱応力がかかりセルにクラック発生や、燃料極の金属成分(例えば、金属ニッケル)が酸化によって体積変化して電極構造が崩れ、発電性能が低下する懸念が生じる。   Incidentally, when the electrolyte sheet surface in the peripheral region is too flat, specifically, when Ra is 3.0 μm or less, the anchor effect on the sealing material is weak and the gas sealing performance is insufficient. On the pole side, fuel gas leaks, and on the air electrode side, air leaks easily occur, causing a problem that the fuel utilization rate and the air amount utilization rate decrease. In particular, if the fuel gas leaks on the fuel electrode side, the fuel gas directly burns in contact with air, so the temperature rises only at the location where the gas seal is poor, causing local thermal stress and cracking in the cell. There is a concern that the power generation performance may be deteriorated due to generation or volume change of the metal component (for example, metallic nickel) of the fuel electrode due to oxidation and collapse of the electrode structure.

一方、当該周縁部領域における電解質シート表面が粗すぎる場合、具体的には、Raで10マイクロmを超える場合は電極印刷や焼成等のセル製造時や製造されたセルをスタック化する時に周縁部領域から割れやヒビが発生しやすくそこからガスリークが発生し問題となる。   On the other hand, when the electrolyte sheet surface in the peripheral region is too rough, specifically, when the Ra exceeds 10 μm, the peripheral portion is used when stacking the manufactured cells, such as electrode printing and firing. Cracks and cracks are likely to occur from the region, and gas leaks occur from there and become a problem.

更に、本発明の上記電解質シートにおいては、シート表面のRzおよびSmが重要なシール性の制御因子になる。   Furthermore, in the electrolyte sheet of the present invention, Rz and Sm on the sheet surface are important control factors for sealing properties.

即ち、周縁部領域におけるシート表面粗さが、Rzで4.0マイクロm以上20マイクロm以下、より好ましくは5.0マイクロm以上18マイクロm以下、特に好ましくは6.0マイクロm以上15マイクロm以下に調整したものは特に優れたガスシール性を示すことが確認された。Rzで4.0マイクロmを下回る場合は、シール材へのアンカー効果が弱いためガスシール性がさらに不十分になり、Rzで20マイクロmを超える場合は、周縁部領域から割れやヒビがさらに発生しやすく問題となる。   That is, the sheet surface roughness in the peripheral region is 4.0 to 20 μm in Rz, more preferably 5.0 to 18 μm, and particularly preferably 6.0 to 15 μm. Those adjusted to m or less were confirmed to exhibit particularly excellent gas sealing properties. If the Rz is less than 4.0 μm, the anchoring effect on the sealing material is weak, so that the gas sealability is further insufficient. If the Rz is more than 20 μm, cracks and cracks are further generated from the peripheral region. It tends to occur and becomes a problem.

本発明では、特に、電解質シートの平面方向の形状である山谷平均間隔を特定する周縁部領域における電解質シートのSm(粗さ曲線要素の平均長さ)が、シール材のシート周縁部山谷への充填性と形成されたシール層の緻密性に大きく影響する制御因子であり、Smで0.1マイクロm以上20マイクロm以下、より好ましくは0.3マイクロm以上18マイクロm以下、特に好ましくは0.5マイクロm以上15マイクロm以下に調整したものも特に優れたガスシール性を示すことが確認された。
従って、上記Ra、Rzは電解質シートの厚さ方向の形状を特定するものであり、これに加えて周縁部領域における電解質シートの山谷平均間隔を特定することによって、電解質シート周縁部領域の立体的な粗さ形状とシール性との関連が明らかになった。
In the present invention, in particular, the Sm (average length of roughness curve element) of the electrolyte sheet in the peripheral region specifying the peak-valley average interval that is the shape in the planar direction of the electrolyte sheet is It is a control factor that greatly affects the filling properties and the denseness of the formed sealing layer, and Sm is 0.1 to 20 μm, more preferably 0.3 to 18 μm, particularly preferably It was confirmed that those adjusted to 0.5 μm or more and 15 μm or less also showed particularly excellent gas sealing properties.
Therefore, Ra and Rz specify the shape of the electrolyte sheet in the thickness direction, and in addition to this, by specifying the average interval between the peaks and valleys of the electrolyte sheet in the peripheral region, the three-dimensional shape of the peripheral region of the electrolyte sheet is determined. The relationship between the rough shape and the sealing performance was clarified.

ちなみに、当該周縁部領域における電解質シート表面の山谷間隔が狭すぎる場合、具体的にはSmで0.1マイクロmを下回る場合はシール材の充填性が悪くなり形成されたシール層に気泡跡が存在してシール性が低下する。逆に、電解質シート表面の山谷間隔が広すぎる場合、具体的にはSmで20マイクロmを超える場合は、繰り返し昇降温される場合のシール耐久性がさらに乏しく問題となる。   Incidentally, when the interval between the peaks and valleys on the surface of the electrolyte sheet in the peripheral region is too narrow, specifically, when the Sm is less than 0.1 μm, the filling property of the sealing material is deteriorated, and bubble marks are formed in the formed sealing layer. Presence of sealing performance decreases. On the contrary, when the interval between the peaks and valleys on the surface of the electrolyte sheet is too wide, specifically, when the Sm exceeds 20 μm, the seal durability when repeatedly raising and lowering the temperature is further problematic.

本発明の上記電解質シートは、周縁部領域における表面粗さとともに当該周縁部以外の領域における表面粗さも特定される。即ち、当該周縁部以外の領域は電極が形成される領域と略同じ領域になるので、当該周縁部以外の領域のシート表面粗さをRaで0.3マイクロm以上3.0マイクロm以下に調整したものは、同じ電解質材料や同じ電極材料を使用しても、電極形成に優れしかも電極との電気化学反応場(三相界面)が保たれて優れた発電特性を示すとともに、密着性にも優れ安定した発電特性を示すことが確認された。   In the electrolyte sheet of the present invention, the surface roughness in the region other than the peripheral portion is specified together with the surface roughness in the peripheral region. That is, since the region other than the peripheral portion is substantially the same as the region where the electrode is formed, the sheet surface roughness of the region other than the peripheral portion is set to 0.3 to 3.0 μm in Ra. Even if the same electrolyte material or the same electrode material is used, the adjusted material is excellent in electrode formation and maintains an electrochemical reaction field (three-phase interface) with the electrode, and exhibits excellent power generation characteristics and adhesion. It was also confirmed that it exhibits excellent and stable power generation characteristics.

ちなみに、Raが0.3マイクロm未満である場合は、電極反応場を構成する固体電解質−電極−気孔の三相界面となる有効接触面積が少なくなる。そのため、電池としての発電性能、すなわち、電極単位面積当たりの発電量が小さくなるばかりでなく、電極形成後の焼結時あるいは使用時に高温で長時間曝されたとき、または室温と高温の間で繰り返し熱履歴を受けたときに、電解質シート表面と電極層との間で剥離を起こし易くなる。   By the way, when Ra is less than 0.3 μm, the effective contact area that becomes the three-phase interface of the solid electrolyte-electrode-pores constituting the electrode reaction field is reduced. Therefore, not only the power generation performance as a battery, that is, the amount of power generation per unit area of the electrode is reduced, but also when it is exposed to high temperatures for a long time during sintering or use after electrode formation, or between room temperature and high temperature. When the thermal history is repeatedly received, peeling between the electrolyte sheet surface and the electrode layer is likely to occur.

従ってこうした問題を回避するには、電極形成に先立って、電解質シート表面を粗面化することが必要になる。但し、当該電解質シートの表面粗さが大き過ぎる場合、具体的にはRaが3.0マイクロmを超える場合は、電極形成の作業性と形成された電極層の安定性が低下して発電性能の向上に寄与する均一厚さの電極形成が困難になり、更には、電極層の密着性も低下するばかりでなく電解質シート自体の強度も弱くなる。   Therefore, in order to avoid such problems, it is necessary to roughen the electrolyte sheet surface prior to electrode formation. However, when the surface roughness of the electrolyte sheet is too large, specifically, when Ra exceeds 3.0 μm, the workability of electrode formation and the stability of the formed electrode layer are reduced, resulting in power generation performance. It becomes difficult to form an electrode having a uniform thickness that contributes to the improvement of the thickness, and further, not only the adhesion of the electrode layer is lowered, but also the strength of the electrolyte sheet itself is weakened.

本発明において上記シート表面粗さとは、1990年5月に改正されたドイツ規格「DIN−4768」の電気接触式粗さパラメータRa,Rzの測定に準拠して測定した値を言い、Sm(粗さ曲線要素の平均長さ)は、ドイツ規格「DIN−4287」に準拠して測定した値を言う。なお、周縁部領域では任意の4箇所を測定した平均値を、周縁部以外の領域では任意の9箇所を測定した平均値を算出し、それぞれのRa,Rz,Smとした。   In the present invention, the sheet surface roughness means a value measured in accordance with the measurement of the electrical contact roughness parameters Ra and Rz of the German standard “DIN-4768” revised in May 1990, and is Sm (roughness). The average length of the curve element is a value measured according to the German standard “DIN-4287”. In addition, the average value which measured arbitrary four places in a peripheral part area | region, and the average value which measured arbitrary nine places in areas other than a peripheral part were calculated, and it was set as each Ra, Rz, and Sm.

測定器としては電解質表面に非接触状態で測定するレーザー光学式非接触三次元形状測定装置を使用した。この装置の主な測定原理は、780nmの半導体レーザー光源から可動対物レンズを通して試料面(すなわち、電解質シート表面)で直径1マイクロmのフォーカスを結び、この時、正反射光は同じ光路を戻りビームスリッターを介して4つのフォトダイオード上に均等に結像されるため、凹凸のある測定試料面では変位して像に不均等が生じ、即座にこれを解消する信号が発せられ対物レンズの焦点が常に測定物表面に合うようにレンズが制御される時の移動量をライトバリア測定機構で検出することで高精度な測定を行うもので、その仕様は、スポット径1マイクロm、分解能は測定レンジの0.01%(最高0.01マイクロm)である。   As the measuring device, a laser optical non-contact three-dimensional shape measuring device for measuring in a non-contact state on the electrolyte surface was used. The main measurement principle of this device is to focus a diameter of 1 μm on the sample surface (that is, the electrolyte sheet surface) from a semiconductor laser light source of 780 nm through a movable objective lens. At this time, specularly reflected light returns to the beam path through the same optical path. Since the images are evenly imaged on the four photodiodes via the liter, the measurement surface with the unevenness is displaced, resulting in non-uniformity in the image, and a signal is immediately generated to cancel the focus of the objective lens. The light barrier measurement mechanism detects the amount of movement when the lens is controlled so that it always matches the surface of the object to be measured, and the specifications are for a spot diameter of 1 μm and the resolution is the measurement range. 0.01% (maximum 0.01 micrometer).

ドイツ規格「DIN−4768」と「DIN−4287」では、電気接触式粗さパラメータによるRa,Rz,Smの測定を規定しているが、本発明で定める前記Ra,Rz,Smは、この測定装置に付帯しているRa,Rz,Smの測定法と、Ra,Rz,Sm計算解析プログラムから「DIN−4768」と「DIN−4287」に準拠して求めたものである。   The German standards “DIN-4768” and “DIN-4287” stipulate the measurement of Ra, Rz, Sm by the electric contact type roughness parameter. The Ra, Rz, Sm defined in the present invention are measured by this measurement. It is determined in accordance with “DIN-4768” and “DIN-4287” from the Ra, Rz, Sm measurement method attached to the apparatus and the Ra, Rz, Sm calculation analysis program.

一般に、表面粗さはダイヤモンドプルーブ等を被測定物の表面に接触させ、表面の位相差を電気的信号に変換して測定する接触式表面粗さ測定装置で評価されている。しかし、そのプルーブ径は最小でも2マイクロmでレーザー光学式よりも大きく、しかも凹部や凸部でプルーブが引掛りを起こすためか、接触式表面粗さ測定装置によって求められる表面粗さは、発電性能に大きな差となって現れ難い傾向がある。しかし、レーザー光学式非接触測定法であれば、前述の如く接触式測定装置よりも正確に表面形状や粗さを把握し得ると予想される。そこで本発明では、レーザー光学式非接触測定装置によって測定した表面粗さ測定値を電解質シートの表面粗さとした。   In general, the surface roughness is evaluated by a contact-type surface roughness measuring apparatus that measures a diamond probe or the like by contacting the surface of the object to be measured and converting the phase difference of the surface into an electrical signal. However, the probe diameter is at least 2 μm, which is larger than that of laser optics, and the surface roughness required by the contact-type surface roughness measuring device may be due to the occurrence of the probe at the concave or convex portions. There is a tendency to be difficult to appear as a large difference in performance. However, it is expected that the laser optical non-contact measurement method can grasp the surface shape and roughness more accurately than the contact measurement device as described above. Therefore, in the present invention, the surface roughness measurement value measured by the laser optical non-contact measuring device is the surface roughness of the electrolyte sheet.

本発明の電解質シートを構成するセラミックの種類は、ジルコニア系酸化物、LaGaO系酸化物、セリア系酸化物よりなる群から選択される少なくとも1種以上を含有するセラミック焼結体が、好ましい固体電解質としては例示される。 The type of ceramic constituting the electrolyte sheet of the present invention is preferably a solid ceramic that contains at least one selected from the group consisting of zirconia-based oxides, LaGaO 3 -based oxides, and ceria-based oxides. The electrolyte is exemplified.

好ましいジルコニア系酸化物としては、安定化剤としてMgO,CaO,SrO,BaOなどのアルカリ土類金属の酸化物、Y,La,CeO,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Ybなどの希土類元素の酸化物、Sc,Bi,In等から選ばれる1種もしくは2種以上の酸化物を固溶させたもの、あるいは、これらに分散強化剤としてAl,TiO,Ta,Nbなどが添加された分散強化型ジルコニア等が例示される。特に好ましくは、スカンジウム、イットリウム、セリウムおよびイッテルビウムよりなる群から選択される少なくとも1種の元素の酸化物で安定化されたジルコニア系酸化物である。 Preferred zirconia-based oxides include oxides of alkaline earth metals such as MgO, CaO, SrO and BaO as stabilizers, Y 2 O 3 , La 2 O 3 , CeO 2 , Pr 2 O 3 and Nd 2 O. 3 , oxides of rare earth elements such as Sm 2 O 3 , Eu 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Tb 2 O 3 , Dy 2 O 3 , Ho 2 O 3 , Er 2 O 3 , Yb 2 O 3 , Sc One or two or more oxides selected from 2 O 3 , Bi 2 O 3 , In 2 O 3 , or the like, or Al 2 O 3 , TiO 2 , Ta as a dispersion strengthener Examples thereof include dispersion strengthened zirconia to which 2 O 5 , Nb 2 O 5 and the like are added. Particularly preferred is a zirconia-based oxide stabilized with an oxide of at least one element selected from the group consisting of scandium, yttrium, cerium and ytterbium.

また、LaGaO系酸化物としては、ペロブスカイト型結晶構造を有する複合酸化物で、LaやGaの一部がそれぞれの原子よりも低原子価のSr,Y,Mg等によって置換固溶した組成物であり、例えばLa0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2の様なLa1−xSrGa1−yMg,La1−xSrGa1−yMgCo,La1−xSrGa1−yFe,La1−xSrGa1−yNi等が例示される。 The LaGaO 3 -based oxide is a composite oxide having a perovskite crystal structure, in which a part of La and Ga is substituted and dissolved by Sr, Y, Mg, etc. having a lower valence than each atom. , or for example for La 0.9 Sr 0.1 Ga 0.8 Mg 0.2 La 1-x , such as O 3 Sr x Ga 1-y Mg y O 3, La 1-x Sr x Ga 1-y Examples include Mg y Co 2 O 3 , La 1-x Sr x Ga 1-y Fe y O 3 , La 1-x Sr x Ga 1-y Ni y O 3, and the like.

また好ましいセリア系酸化物としては、CaO,SrO,BaO,Ti,Y,La,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Er,Tm,Yb,PbO,WO,MoO,V,Ta,Nbの1種もしくは2種以上をドープされたセリア系酸化物が例示される。 Preferred ceria-based oxides include CaO, SrO, BaO, Ti 2 O 3 , Y 2 O 3 , La 2 O 3 , Pr 2 O 3 , Nd 2 O 3 , Sm 2 O 3 , Eu 2 O 3 , gd 2 O 3, Tb 2 O 3, Dy 2 O 3, Er 2 O 3, Tm 2 O 3, Yb 2 O 3, PbO, WO 3, MoO 3, V 2 O 5, Ta 2 O 5, Nb 2 Examples thereof include ceria-based oxides doped with one or more of O 5 .

これらの酸化物は、単独で使用し得る他、必要により2種以上を適宜組み合わせて使用しても構わない。上に例示したもの中でも、より高度の熱的、機械的、化学的特性、酸素イオン導電性特性を有する電解質シートを得るには、3〜10モル%の酸化イットリウムで安定化やされた、4〜12モル%の酸化スカンジウムで安定化された、もしくは4〜15モル%の酸化イッテルビウムで安定化された正方晶および/または立方晶構造の酸化ジルコニウムが特に好ましい。これらの中でも、8〜10モル%の酸化イットリウムで安定化されたジルコニア(8YSZ〜10YSZ)、10モル%の酸化スカンジウムと1〜2モル%セリアで安定化されたジルコニア(10Sc1CeSZ〜10Sc2CeSZ)、10モル%の酸化スカンジウムと1モル%アルミナで安定化されたジルコニア(10Sc1AlSZ)が最適である。   These oxides can be used alone or in combination of two or more as required. Among those exemplified above, in order to obtain an electrolyte sheet having higher thermal, mechanical, chemical properties, and oxygen ion conductivity properties, it was stabilized with 3 to 10 mol% yttrium oxide. Particularly preferred are tetragonal and / or cubic zirconium oxides stabilized with ˜12 mol% scandium oxide or stabilized with 4-15 mol% ytterbium oxide. Among these, zirconia stabilized with 8 to 10 mol% yttrium oxide (8YSZ to 10YSZ), zirconia stabilized with 10 mol% scandium oxide and 1 to 2 mol% ceria (10Sc1CeSZ to 10Sc2CeSZ), 10 Zirconia (10Sc1AlSZ) stabilized with mol% scandium oxide and 1 mol% alumina is optimal.

本発明の電解質シートの形態は特に制限されず、平板状、湾曲状、膜状、円筒状、円筒平板状、ハニカム状が例示されるが、固体酸化物形燃料電池用電解質シートとしては、厚さが50マイクロm以上400マイクロm以下、より好ましくは100マイクロm以上300マイクロm以下で平面面積が50cm以上900cm以下の緻密質焼結体からなる電解質シートがESCの電解質として好適である。 The form of the electrolyte sheet of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a flat plate shape, a curved shape, a membrane shape, a cylindrical shape, a cylindrical flat plate shape, and a honeycomb shape. As an electrolyte sheet for a solid oxide fuel cell, Saga 50 micro m to 400 micro m or less, it is preferable and more preferably electrolyte sheet plane area below 100 micro m to 300 micro m consisting 50 cm 2 or more 900 cm 2 or less dense sintered body as the electrolyte of the ESC .

上記電解質シートの場合には、シートの形状としては、円形、楕円形、アールを持った角形など何れでもよく、これらのシート内に同様の円形、楕円形、Rを持った角形などの穴を1つもしくは2つ以上有するものであってもよい。シート面積は、好ましくは80cm以上、さらに好ましくは100cm以上である。尚この面積とは、シート内に穴がある場合は、当該穴の面積を含んだ外周縁で囲まれる面積を意味する。なお、当然のことであるが当該穴の周縁部も本発明で言う電解質の周縁部領域に含まれる。 In the case of the electrolyte sheet, the shape of the sheet may be any of a circle, an ellipse, a square with a round shape, and the like, a hole with a similar circle, ellipse, square with R, etc. in these sheets. You may have one or two or more. The sheet area is preferably 80 cm 2 or more, more preferably 100 cm 2 or more. In addition, this area means the area enclosed by the outer periphery including the area of the said hole, when there exists a hole in a sheet | seat. As a matter of course, the peripheral portion of the hole is also included in the peripheral region of the electrolyte referred to in the present invention.

電解質シートの他の好ましい形態や形状は、電解質シートの一方の面が燃料極に接合されており、シート厚さが5マイクロm以上50マイクロm未満、より好ましくは10マイクロm以上30マイクロm以下で表面積が50cm以上900cm以下の膜状緻密質焼結体からなる電解質シートであり、これはASCの電解質として好適である。上記電解質シートは燃料極としても機能する燃料極基板に接合されていてもよい。 In another preferable form and shape of the electrolyte sheet, one surface of the electrolyte sheet is bonded to the fuel electrode, and the sheet thickness is 5 μm or more and less than 50 μm, more preferably 10 μm or more and 30 μm or less. in surface area of the electrolyte sheet consisting of 50 cm 2 or more 900 cm 2 or less of membrane dense sintered body, which is suitable as an electrolyte for ASC. The electrolyte sheet may be bonded to a fuel electrode substrate that also functions as a fuel electrode.

本発明で意図する前記表面粗さの電解質シートを効率に製造するには、電解質用未処理グリーンシートの少なくとも一方の面を、周縁部領域と当該周縁部以外の領域における表面粗さ(Ra)が異なる粗化用金型により加圧処理する工程を含み、当該金型として、レーザー光学式非接触三次元形状測定装置で測定した周縁部領域の金型表面粗さが、Raで3.0マイクロmを超え20マイクロm以下であり、当該周縁部以外の領域の金型表面粗さが、Raで0.3マイクロm以上10マイクロm以下(ただし、周縁部領域の金型表面粗さ>当該周縁部以外の領域の金型表面粗さ)を用いる方法である。当該金型を用いることによって、電解質用未処理グリーンシート表面の電解質シート周縁部領域相当部分と電解質シート周縁部以外の領域相当部分を同時にあるいは時間差をもって簡便に異なる所定の粗さに粗化される。   In order to efficiently produce the electrolyte sheet having the surface roughness intended in the present invention, at least one surface of the untreated green sheet for electrolyte has a surface roughness (Ra) in a peripheral region and a region other than the peripheral portion. Including a step of pressurizing with a different roughening mold, and the mold surface roughness of the peripheral region measured by a laser optical non-contact three-dimensional shape measuring apparatus is 3.0 as Ra. The surface roughness of the mold in the region other than the peripheral portion exceeds 0.3 μm and is 10 μm or less (provided that the mold surface roughness in the peripheral region> This is a method using the mold surface roughness of the region other than the peripheral portion. By using the mold, the portion corresponding to the peripheral region of the electrolyte sheet on the surface of the untreated green sheet for electrolyte and the portion corresponding to the region other than the peripheral portion of the electrolyte sheet are roughened to different predetermined roughness at the same time or with a time difference. .

上記の電解質用未処理グリーンシートの製法として一般的に採用されているのは、前述の如く電解質原料粉末と有機質バインダー、分散剤、溶剤、必要により可塑剤や消泡剤などを含むスラリーを、離型処理した高分子フィルム上にドクターブレード法、カレンダー法、押出し法などによって敷き延べてシート状に成形し、これを乾燥し分散媒を揮発させて電解質用未処理グリーンシートを得る方法である。   Generally used as a method for producing the above-mentioned untreated green sheet for electrolyte is a slurry containing an electrolyte raw material powder and an organic binder, a dispersant, a solvent, and a plasticizer or an antifoaming agent as necessary. It is a method of spreading on a release polymer film by a doctor blade method, calendar method, extrusion method, etc., forming into a sheet shape, drying this and volatilizing the dispersion medium to obtain an untreated green sheet for electrolyte .

前記電解質用未処理グリーンシートの製造に使用されるバインダーの種類にも格別の制限はなく、従来から知られた有機質バインダーを適宜選択して使用できる。有機質バインダーとしては、例えばエチレン系共重合体、スチレン系共重合体、アクリレート系及びメタクリレート系共重合体、酢酸ビニル系共重合体、マレイン酸系共重合体、ビニルブチラール系樹脂、ビニルアセタール系樹脂、ビニルホルマール系樹脂、ビニルアルコール系樹脂、ワックス類、エチルセルロース等のセルロース類等が例示される。   There is no particular limitation on the type of binder used in the production of the untreated green sheet for electrolyte, and a conventionally known organic binder can be appropriately selected and used. Examples of organic binders include ethylene copolymers, styrene copolymers, acrylate and methacrylate copolymers, vinyl acetate copolymers, maleic acid copolymers, vinyl butyral resins, and vinyl acetal resins. And vinyl formal resins, vinyl alcohol resins, waxes, celluloses such as ethyl cellulose, and the like.

これらの中でも、グリーンシートの成形性や強度、焼成時の熱分解性等の点から、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート等の炭素数10以下のアルキル基を有するアルキルアクリレート類;およびメチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、オクチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、デシルメタクリレート、ドデシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート等の炭素数20以下のアルキル基を有するアルキルメタクリレート類;ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート等のヒドロキシアルキル基を有するヒドロキシアルキルアクリレートまたはヒドロキシアルキルメタクリレート類;ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート等のアミノアルキルアクリレートまたはアミノアルキルメタクリレート類;アクリル酸やメタクリル酸、マレイン酸、モノイソプロピルマレートの如きマレイン酸半エステル等のカルボキシル基含有モノマー、から選択される少なくとも1種を重合または共重合させることによって得られる、数平均分子量が20,000〜250,000、より好ましくは50,000〜200,000の(メタ)アクリレート系共重合体が好ましいものとして推奨される。   Among these, from the point of moldability and strength of the green sheet, thermal decomposability at the time of firing, etc., carbon number 10 such as methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, butyl acrylate, isobutyl acrylate, cyclohexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, etc. Alkyl acrylates having the following alkyl groups; and alkyls having 20 or less carbon atoms such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, octyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, decyl methacrylate, dodecyl methacrylate, lauryl methacrylate, cyclohexyl methacrylate and the like. Alkyl methacrylates having a group; hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl Hydroxyalkyl acrylates or hydroxyalkyl methacrylates having a hydroxyalkyl group such as acrylate, hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl methacrylate; aminoalkyl acrylates or aminoalkyl methacrylates such as dimethylaminoethyl acrylate and dimethylaminoethyl methacrylate; acrylic acid and methacrylic acid And a number average molecular weight of 20,000 to 250,000 obtained by polymerizing or copolymerizing at least one selected from carboxyl group-containing monomers such as maleic acid and maleic acid half esters such as monoisopropylmalate More preferably, 50,000 to 200,000 (meth) acrylate copolymers are recommended as preferred.

これらの有機質バインダーは、単独で使用し得る他、必要により2種以上を適宜組み合わせて使用することができる。特に好ましいのは、イソブチルメタクリレートおよび/または2−エチルヘキシルメタクリレートを60質量%以上含むモノマーの重合体である。   These organic binders can be used alone or in combination of two or more as necessary. Particularly preferred is a monomer polymer containing 60% by mass or more of isobutyl methacrylate and / or 2-ethylhexyl methacrylate.

原料粉末とバインダーの使用比率は、前者100質量部に対して後者5〜30質量部、より好ましくは10〜20質量部の範囲が好適であり、バインダーの使用量が不足する場合は、グリーンシートの強度や柔軟性が不足気味となり所望の表面粗さに十分に粗化することが出来なくなり、逆に多過ぎる場合はスラリーの粘度調節が困難になるばかりでなく、焼成時のバインダー成分の分解放出が多く且つ激しくなって平坦なセラミックシートが得られ難くなる。   The use ratio of the raw material powder and the binder is preferably in the range of 5 to 30 parts by weight, more preferably 10 to 20 parts by weight with respect to the former 100 parts by weight. Insufficient strength and flexibility make it impossible to sufficiently roughen to the desired surface roughness. On the other hand, if the amount is too large, it is difficult not only to adjust the viscosity of the slurry, but also to decompose the binder component during firing. The release becomes large and intense, making it difficult to obtain a flat ceramic sheet.

またグリーンシートの製造に使用される溶媒としては、水、メタノール、エタノール、2−プロパノール、1−ブタノール、1−ヘキサノール等のアルコール類;アセトン、2−ブタノン等のケトン類;ペンタン、ヘキサン、ブタン等の脂肪族炭化水素類;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等の酢酸エステル類、などが適宜選択して使用される。これらの溶媒も単独で使用し得る他、2種以上を適宜混合して使用できる。これら溶媒の使用量は、グリーンシート成形時におけるスラリーの粘度を加味して適当に調節するのがよく、好ましくはスラリー粘度が1〜50Pa・s、より好ましくは2〜20Pa・sの範囲となる様に調整するのがよい。   The solvent used for the production of the green sheet includes alcohols such as water, methanol, ethanol, 2-propanol, 1-butanol and 1-hexanol; ketones such as acetone and 2-butanone; pentane, hexane and butane. Aliphatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, and the like; and acetates such as methyl acetate, ethyl acetate, and butyl acetate are appropriately selected and used. These solvents can also be used alone, or two or more of them can be used in combination as appropriate. The amount of these solvents used should be appropriately adjusted in consideration of the viscosity of the slurry at the time of forming the green sheet, and preferably the slurry viscosity is in the range of 1 to 50 Pa · s, more preferably 2 to 20 Pa · s. It is better to make adjustments.

上記スラリーの調製に当たっては、原料粉末の解膠や分散を促進するため、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸アンモニウム等の高分子電解質;クエン酸、酒石酸などの有機酸;イソブチレンまたはスチレンと無水マレイン酸との共重合体やそのアンモニウム塩、アミン塩;ブタジエンと無水マレイン酸との共重合体やそのアンモニウム塩などの分散剤、更には、グリーンシートに柔軟性を付与するためのフタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチルなどのフタル酸エステル類;プロピレングリコール等のグリコール類やグリコールエーテル類;フタル酸系ポリエステル、アジピン酸系ポリエステル、セバチン酸系ポリエステル等のポリエステル類可塑剤など、更には、界面活性剤や消泡剤などを必要に応じて添加することができる。   In the preparation of the slurry, in order to promote peptization and dispersion of the raw material powder, polymer electrolytes such as polyacrylic acid and ammonium polyacrylate; organic acids such as citric acid and tartaric acid; isobutylene or styrene and maleic anhydride Copolymers, ammonium salts and amine salts thereof; dispersants such as copolymers of butadiene and maleic anhydride and ammonium salts thereof; and dibutyl phthalate and phthalic acid for imparting flexibility to green sheets Phthalic acid esters such as dioctyl; glycols such as propylene glycol and glycol ethers; polyester plasticizers such as phthalic polyester, adipic acid polyester, and sebacic acid polyester; and surfactants and antifoams An agent or the like can be added as necessary.

上記原料配合からなるスラリーを前述の様な方法で成形し、乾燥して電解質グリーンシートを得た後、所定の形状・寸法に切断する。成形方法は特に制限されず、ドクターブレード法や押出成形法などの常法を用いて、適切な厚さのシートとする。その後、乾燥することにより電解質用未処理グリーンシートとする。乾燥条件は特に制限されず、例えば室温〜150℃の一定温度で乾燥してもよいし、50℃、80℃、120℃の様に順次連続的に昇温して加熱乾燥してもよい。   A slurry composed of the above raw material blend is formed by the method described above, dried to obtain an electrolyte green sheet, and then cut into a predetermined shape and size. The forming method is not particularly limited, and a sheet having an appropriate thickness is obtained using a conventional method such as a doctor blade method or an extrusion method. Then, it is set as the unprocessed green sheet for electrolytes by drying. Drying conditions are not particularly limited, and for example, drying may be performed at a constant temperature of room temperature to 150 ° C., or heating may be performed by successively raising the temperature in the order of 50 ° C., 80 ° C., and 120 ° C.

なお、未処理グリーンシートにおける「未処理」とは、その表面を粗化するための特別な処理を施していないことを意味する。   Note that “untreated” in the untreated green sheet means that a special treatment for roughening the surface is not performed.

本発明の固体酸化物形燃料電池用電解質シートの別の形態は、電解質と燃料極とが接合されて一体化したASCのハーフセルにおける電解質膜がある。この電解質膜を作製するための電解質用未処理グリーンシートは、燃料極グリーンシートに上記組成からなる電解質用ペーストをスクリーン印刷法、コーティング法などによって塗布して膜状に成形し、これを乾燥し分散媒を揮発させる方法や、上記燃料極グリーンシートと上記電解質グリーンシートを積層後、加圧処理して接合した電解質用未処理グリーンシートを得る方法などがある。ここでも、燃料極グリーンシートに代わって燃料極基板グリーンシートを用いることも可能である。   Another form of the electrolyte sheet for a solid oxide fuel cell of the present invention is an electrolyte membrane in an ASC half cell in which an electrolyte and a fuel electrode are joined and integrated. The untreated electrolyte green sheet for producing the electrolyte membrane is formed into a membrane by applying an electrolyte paste having the above composition to the fuel electrode green sheet by a screen printing method, a coating method, etc., and then drying it. There are a method of volatilizing the dispersion medium, a method of laminating the fuel electrode green sheet and the electrolyte green sheet, and a pressure treatment to obtain an untreated green sheet for electrolyte. Here, it is also possible to use a fuel electrode substrate green sheet instead of the fuel electrode green sheet.

次いで、必要に応じて当該グリーンシートを切断、パンチング等により適当なサイズの未処理グリーン体にして前記の表面が粗化された粗化用金型により加圧処理する。この処理は上記粗化用金型をプレス機に上下に取り付け、あるいは上下の一方にのみ取り付け、その間に上記のようにして得た電解質用未処理グリーンシートを挟んで加圧処理するもので、上記金型の粗度がグリーンシートの表面に転写されて本発明の表面粗さ範囲に適度に粗化される。また、グリーンシートの表面粗度は、当該加圧処理において、使用する表面粗化用金型の粗度、プレス圧、加圧時間などにより容易に調節できる。かかる粗度の調節は、原料スラリーに添加したバインダーに応じて、加圧時の温度を制御することによっても可能である。   Next, if necessary, the green sheet is subjected to pressure treatment with a roughing mold having a surface roughened by making an untreated green body of an appropriate size by cutting, punching or the like. This treatment attaches the roughening die up and down to the press machine, or attaches only to one of the upper and lower sides, and pressurizes the unprocessed green sheet for electrolyte obtained as described above, The roughness of the mold is transferred to the surface of the green sheet and moderately roughened within the surface roughness range of the present invention. In addition, the surface roughness of the green sheet can be easily adjusted by the roughness of the surface roughening mold to be used, the pressing pressure, the pressing time, and the like in the pressurizing process. Such roughness can be adjusted by controlling the temperature during pressurization according to the binder added to the raw slurry.

ここで、金型の粗度がグリーンシートの表面に正確に転写されて本発明の表面粗さ範囲の粗度に粗化されるためには、グリーンシートの引張試験における引張破壊伸びが5%以上50%以下、かつ引張降伏強さが2.0MPa以上20MPa以下であること好ましい。さらに好ましくは引張破壊伸びが8%以上30%以下、かつ引張降伏強さが3.0MPa以上15MPa以下である。   Here, in order for the roughness of the mold to be accurately transferred to the surface of the green sheet and roughened to the roughness within the surface roughness range of the present invention, the tensile fracture elongation in the tensile test of the green sheet is 5%. Preferably, the tensile yield strength is 2.0 MPa or more and 20 MPa or less. More preferably, the tensile elongation at break is 8% to 30% and the tensile yield strength is 3.0 MPa to 15 MPa.

ちなみに、引張破壊伸びが5%未満で引張降伏強さが20MPaを上回る場合は金型の粗度が十分にグリーンシートに転写されず粗化不足になり、逆に、引張破壊伸びが50%を上回り引張降伏強さが2.0MPa未満の場合は金型からのグリーンシート剥離が困難になる問題が生じる。   Incidentally, when the tensile fracture elongation is less than 5% and the tensile yield strength exceeds 20 MPa, the roughness of the mold is not sufficiently transferred to the green sheet, resulting in insufficient roughening. Conversely, the tensile fracture elongation is 50%. When the upper tensile yield strength is less than 2.0 MPa, there arises a problem that it becomes difficult to peel off the green sheet from the mold.

なお、引張破壊伸びおよび引張降伏強さは、JIS K−7113のプラスチックの引張試験方法に準じて測定する。具体的には、2号型試験片形状に切断したグリーンシートを万能材料試験機(インストロン・ジャパン(株)製 4301型)を用いて、当該試験片の両端をつかみ治具で保持しつつ、引張速度100mm/分で引張り、試験片を破断させて、引張破壊伸びおよび引張降伏強さを測定した。   The tensile fracture elongation and the tensile yield strength are measured according to the plastic tensile test method of JIS K-7113. Specifically, using a universal material testing machine (model 4301 manufactured by Instron Japan Co., Ltd.), a green sheet cut into a No. 2 type test piece shape, while holding both ends of the test piece with a jig The test piece was pulled at a tensile rate of 100 mm / min, and the tensile elongation at break and the tensile yield strength were measured.

本発明の加圧処理に用いる粗化用金型は、表面が適度に粗化されており、且つ加圧処理後にグリーンシートを十分に剥離できる程度の強度と柔軟性を有するものであれば特に制限されない。例えば、その材質としては超硬タングステン、ステンレス鋼、ダイス鋼、ステライト、特殊鋼、超硬合金を挙げることができ、いずれも用いることができる。但し、耐摩耗性、硬度、放電加工性などに優れていることから、超硬タングステン等の超硬合金からなる金型が好適に用いられる。   The roughening mold used in the pressure treatment of the present invention is particularly suitable if the surface is moderately roughened and has a strength and flexibility that can sufficiently peel the green sheet after the pressure treatment. Not limited. For example, examples of the material include cemented carbide tungsten, stainless steel, die steel, stellite, special steel, and cemented carbide, all of which can be used. However, a mold made of a cemented carbide such as cemented tungsten is preferably used because of its excellent wear resistance, hardness, electric discharge machinability, and the like.

金型の表面粗化の方法は特に制限されず、ブラスト加工、研削加工、放電加工、エッチング等の従来公知の方法を用いればよい。但し、均一に粗化されたセラミックグリーン体を製造するためには、金型を均一に粗化する必要がある。金型を均一に粗化する方法としては、放電加工処理することが好ましい。また、放電加工処理においては、粗化の程度は、電流強度や処理時間により調整することができる。   The method for roughening the surface of the mold is not particularly limited, and a conventionally known method such as blasting, grinding, electric discharge machining, or etching may be used. However, in order to produce a uniformly rough ceramic green body, it is necessary to uniformly rough the mold. As a method for uniformly roughing the mold, it is preferable to perform electric discharge machining. In the electric discharge machining process, the degree of roughening can be adjusted by the current intensity and the processing time.

本発明における粗化用金型の表面粗度の均一性は、当該金型におけるRa(算術的粗さ中間値)を金型周縁部領域および当該周縁部以外の領域についてそれぞれ複数箇所で測定し、これら粗度のうち少なくとも1つの標準偏差として表す。より具体的には、粗化用金型において、金型周縁部領域では4箇所、当該周縁部以外の領域について9箇所でレーザー光学式非接触三次元形状測定装置により粗度を測定し、それらの標準偏差を算出すればよい。当該均一性、即ち当該標準偏差は、0.3以下であることが好ましい。 The uniformity of the surface roughness of the roughening mold in the present invention is determined by measuring R a (arithmetic roughness intermediate value) in the mold at a plurality of locations in the mold peripheral area and areas other than the peripheral area. In this case, the roughness is expressed as at least one standard deviation. More specifically, in the roughening mold, the roughness is measured by a laser optical non-contact three-dimensional shape measuring device at four places in the peripheral area of the mold and at nine places other than the peripheral area. The standard deviation may be calculated. The uniformity, that is, the standard deviation is preferably 0.3 or less.

使用する粗化用金型の粗度の目安としては、金型周縁部領域の表面粗さが、Raで4.0マイクロmを超え18マイクロm以下であり、当該周縁部以外の領域の表面粗さが、Raで0.4マイクロm以上8マイクロm以下がより好ましい。また、Rzについては、金型周縁部領域の表面粗さが、Rzで4.0マイクロm以上40マイクロm以下であり、5.0マイクロm以上30マイクロm以下がより好ましい。さらに、Smについては、金型周縁部領域の表面粗さが、Smで0.1マイクロm以上30マイクロm以下であり、0.3マイクロm以上25マイクロm以下がより好ましい。   As a rough indication of the roughness of the roughening mold to be used, the surface roughness of the peripheral edge area of the mold is more than 4.0 μm and 18 μm or less in Ra, and the surface of the area other than the peripheral edge area. The roughness is more preferably 0.4 μm or more and 8 μm or less in terms of Ra. As for Rz, the surface roughness of the peripheral edge region of the mold is 4.0 μm or more and 40 μm or less in Rz, and more preferably 5.0 μm or more and 30 μm or less. Furthermore, regarding Sm, the surface roughness of the peripheral edge region of the mold is 0.1 μm or more and 30 μm or less in Sm, and more preferably 0.3 μm or more and 25 μm or less.

加圧処理におけるプレス圧としては、約1.96MPa以上58.8MPa以下、好ましくは約2.94MPa以上49.0MPa以下である。また、加圧時間は0.1秒以上600秒以下、好ましくは1秒以上300秒以下である。かかる条件によれば、上記金型の粗度に対応して電解質用未処理グリーンシートが適度に粗化され、本発明で特定する表面粗さの電解質が確実に製造できる。加圧処理に当たっては、電解質用未処理グリーンシートに異なる粗度を転写する必要があることから上記金型と金型を取り付ける台板との間などにシム(スペーサー)や緩衝材シートを、さらには補助的に粗化用シート等を取り付けることによって、本発明で特定する表面粗さの電解質がより確実に製造できる。   The press pressure in the pressure treatment is about 1.96 MPa to 58.8 MPa, preferably about 2.94 MPa to 49.0 MPa. The pressurization time is 0.1 second to 600 seconds, preferably 1 second to 300 seconds. According to such conditions, the untreated green sheet for electrolyte is appropriately roughened in accordance with the roughness of the mold, and the electrolyte having the surface roughness specified in the present invention can be reliably produced. In the pressure treatment, since it is necessary to transfer different roughness to the untreated green sheet for electrolyte, a shim (spacer) or a buffer material sheet is further inserted between the mold and the base plate to which the mold is attached. By supplementarily attaching a roughening sheet or the like, the electrolyte having the surface roughness specified in the present invention can be produced more reliably.

さらに、上記加圧処理工程後、粗化された電解質グリーン体を効率的に粗化用金型から剥離するために当該金型に1以上の空気噴出孔を設け、加圧処理後に当該空気噴出孔から空気を送入することが好ましい。かかる態様によれば、粗化された電解質グリーンシートを損傷することなく短時間で剥離することが可能になる。   Further, after the pressure treatment step, in order to efficiently peel the roughened electrolyte green body from the roughening die, one or more air ejection holes are provided in the die, and the air ejection is performed after the pressure treatment. It is preferable to feed air from the hole. According to this aspect, it is possible to peel the roughened electrolyte green sheet in a short time without damaging it.

金型に設ける空気噴出孔の直径としては、0.1mm以上、1mm以下程度が好適である。空気噴出孔を設けた箇所では電解質グリーン体は粗化されないため、空気噴出孔は小さい方がよい。その一方で、空気噴出孔が小さ過ぎると金型とグリーンシートとを良好に剥離できないおそれがあるため、その直径は0.1mm以上にすることが好ましい。空気噴出孔の数についても同様であり、電解質グリーンシートの粗化のためには当該数は少ない方がよいが、効率的な剥離のためには多い方がよい。よって空気噴出孔の数は、製造する電解質の面積にもよるが、2個以上、80個以下が好ましく、4個以上、60個以下がより好ましい。   The diameter of the air ejection hole provided in the mold is preferably about 0.1 mm or more and 1 mm or less. Since the electrolyte green body is not roughened at the locations where the air ejection holes are provided, the air ejection holes should be smaller. On the other hand, if the air ejection hole is too small, the mold and the green sheet may not be peeled off satisfactorily, so the diameter is preferably 0.1 mm or more. The same applies to the number of air ejection holes, and the smaller the number, the better for roughening the electrolyte green sheet, but the larger the number for efficient peeling. Accordingly, the number of air ejection holes is preferably 2 or more and 80 or less, more preferably 4 or more and 60 or less, although it depends on the area of the electrolyte to be produced.

上記加圧処理工程を経て表面が粗化された電解質グリーンシートは、焼成することにより本発明の電解質シートとする。具体的な焼成の条件は特に制限されず、常法によればよい。例えば、表面粗化電解質グリーンシートからバインダーや可塑剤等の有機成分を除去するために150〜600℃、好ましくは250〜500℃で5〜80時間程度処理する。次いで、1000〜1600℃、好ましくは1200〜1500℃で2〜10時間保持焼成することによって、本発明の表面粗化電解質を得る。   The electrolyte green sheet having a roughened surface through the pressure treatment step is fired to obtain the electrolyte sheet of the present invention. Specific firing conditions are not particularly limited, and may be based on a conventional method. For example, in order to remove organic components such as a binder and a plasticizer from the surface roughened electrolyte green sheet, the treatment is performed at 150 to 600 ° C., preferably 250 to 500 ° C. for about 5 to 80 hours. Subsequently, the surface roughening electrolyte of this invention is obtained by carrying out holding | maintenance baking at 1000-1600 degreeC, Preferably 1200-1500 degreeC for 2 to 10 hours.

上記で得られた本発明の表面粗化電解質シート表面粗度は、電解質グリーンシートの表面粗度に対して略70〜90%となる。よって、所望の表面粗度を有する電解質シートを得るには、同様の表面粗化電解質グリーンシートが得られる様に、上記加圧処理工程の条件を調節すればよい。   The surface roughness electrolyte sheet surface roughness of the present invention obtained above is approximately 70 to 90% with respect to the surface roughness of the electrolyte green sheet. Therefore, in order to obtain an electrolyte sheet having a desired surface roughness, the conditions of the pressure treatment step may be adjusted so that a similar surface-roughened electrolyte green sheet can be obtained.

本発明の固体酸化物形燃料電池用セルは、上記表面粗化電解質シートを用いたことを特徴とする。本発明の少なくとも一方の面の周縁部領域と当該周縁部以外の領域における表面粗さ(Ra)が異なる電解質シートは、周縁部領域と当該周縁部以外の領域における表面粗さが同じ電解質シートや表面粗化されていない電解質シートに比べて周縁部領域の粗度が大きいことから、シール材との接着性が改良されてガスシール性に優れ、さらに電極との密着性も改良されて発電効率も高くなる。よって、本発明の固体酸化物形燃料電池用セルは効率的な発電が可能になるとともに長期にわたる安定的な発電が可能になる。   The solid oxide fuel cell of the present invention is characterized by using the surface roughened electrolyte sheet. The electrolyte sheet having a different surface roughness (Ra) in the peripheral region of at least one surface of the present invention and the region other than the peripheral region is an electrolyte sheet having the same surface roughness in the peripheral region and the region other than the peripheral portion. Compared to the electrolyte sheet that has not been surface roughened, the peripheral area has a higher degree of roughness, so the adhesion to the sealing material is improved and gas sealing is improved, and the adhesion to the electrode is also improved, resulting in improved power generation efficiency. Also gets higher. Therefore, the solid oxide fuel cell of the present invention enables efficient power generation and stable power generation over a long period of time.

上記固体酸化物形燃料電池用セルは、本発明の電解質シートの一方の面に燃料極を形成し、他方の面に空気極をスクリーン印刷等で形成したものである。ここで、燃料極、空気極の形成の順序は特に制限されないが、必要な焼成温度が低い電極を先に電解質シート上に製膜後焼成し、或いは燃料極と空気極を同時に焼成してもよい。また、電解質と空気極との固相反応による高抵抗成分が生成するのを防止するために、電解質シートと空気極層との間にバリア層としての中間層を形成してもよい。この場合は、中間層を形成した面または形成すべき面とは逆の面上に燃料極を形成し、中間層の上に空気極を形成する。ここで、中間層と燃料極の形成の順序は特に制限されず、また、電解質シートの各面にそれぞれ中間層ペーストと燃料極ペーストを塗布乾燥した後にそれぞれ焼成することによって、中間層と燃料極を同時に焼成することによって形成してもよい。   The solid oxide fuel cell has a fuel electrode formed on one surface of the electrolyte sheet of the present invention and an air electrode formed on the other surface by screen printing or the like. Here, the order of formation of the fuel electrode and the air electrode is not particularly limited, but an electrode having a low necessary firing temperature is first formed on the electrolyte sheet and then fired, or the fuel electrode and the air electrode may be fired simultaneously. Good. Further, an intermediate layer as a barrier layer may be formed between the electrolyte sheet and the air electrode layer in order to prevent generation of a high resistance component due to a solid phase reaction between the electrolyte and the air electrode. In this case, the fuel electrode is formed on the surface on which the intermediate layer is formed or the surface opposite to the surface to be formed, and the air electrode is formed on the intermediate layer. Here, the order of formation of the intermediate layer and the fuel electrode is not particularly limited, and the intermediate layer and the fuel electrode are formed by applying and drying the intermediate layer paste and the fuel electrode paste on each surface of the electrolyte sheet, respectively, and then firing the respective layers. May be formed by firing at the same time.

燃料極および空気極の材料、さらには中間層材料、また、これらを形成するためのペーストの塗布方法や乾燥条件、焼成条件などは、従来公知の方法に準じて実施できる。   The material for the fuel electrode and the air electrode, further the intermediate layer material, and the paste application method, drying conditions, and firing conditions for forming them can be implemented in accordance with conventionally known methods.

燃料極および空気極が形成された本発明のセルに係る電解質シート、或いは燃料極および空気極と中間層が形成された本発明のセルに係る電解質シートは、その周縁部が燃料ガスや空気等のガスシールに極めて適した粗度になっており、また電解質と電極または中間層との接触面積が大きいことから耐久性と発電性能にも優れる。よって本発明方法は、性能に優れた固体酸化物形燃料電池用電解質として利用可能な表面粗化電解質シートおよびその前駆体である表面粗化電解質グリーンシートを製造できるものとして、燃料電池の実用化に寄与し得るものである。   The electrolyte sheet according to the cell of the present invention in which the fuel electrode and the air electrode are formed, or the electrolyte sheet according to the cell of the present invention in which the fuel electrode and the air electrode and the intermediate layer are formed has a peripheral portion such as fuel gas or air. The surface roughness is extremely suitable for the gas seal, and the contact area between the electrolyte and the electrode or intermediate layer is large, so that the durability and power generation performance are excellent. Therefore, the method of the present invention can be used to produce a surface roughened electrolyte sheet that can be used as an electrolyte for a solid oxide fuel cell having excellent performance and a surface roughened electrolyte green sheet that is a precursor thereof. Can contribute.

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例により制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples, but may be appropriately modified within a range that can meet the purpose described above and below. It is also possible to implement, and they are all included in the technical scope of the present invention.

(実施例1)
(1)固体電解質用未処理グリーンシートの製造
原料粉末として、10モル%酸化スカンジウム1モル%酸化セリウム安定化ジルコニア粉末(第一希元素化学社製、商品名「10Sc1CeSZ」、d50;0.6マイクロm)100質量部に対し、メタクリル系共重合体からなるバインダー(数平均分子量;100,000、ガラス転移温度;−8℃)を固形分換算で16質量部、分散剤としてソルビタン酸トリオレート2質量部、可塑剤としてジブチルフタレート3質量部、溶剤としてトルエン/イソプロパノール(質量比=3/2)の混合溶剤50質量部を、ジルコニアボールが装入されたナイロンミルに入れ、40時間ミリングしてスラリーを調製した。得られたスラリーを、碇型の攪拌機を備えた内容積50Lのジャケット付丸底円筒型減圧脱泡容器へ移し、攪拌機を30rpmの速度で回転させながら、ジャケット温度:40℃で減圧(約4〜21kPa)下に濃縮脱泡し、25℃での粘度を3Pa・sに調整して塗工用スラリーとして、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(PET)フィルム上に連続的に塗工し、次いで、40℃、80℃、110℃と乾燥して長尺の固体電解質用未処理グリーン体(グリーンシート)を得え、約160mmφの円形に切断してPETフィルムから剥離した。
Example 1
(1) 10 mol% scandium oxide 1 mol% cerium oxide stabilized zirconia powder (trade name “10Sc1CeSZ”, d 50 ; 0.6, manufactured by Daiichi Elemental Chemical Co., Ltd.) Microm) 16 parts by mass of a methacrylic copolymer binder (number average molecular weight; 100,000, glass transition temperature; −8 ° C.) in terms of solid content, and sorbitan acid trioleate as a dispersant, per 100 parts by mass 2 parts by mass, 3 parts by mass of dibutyl phthalate as a plasticizer, and 50 parts by mass of a mixed solvent of toluene / isopropanol (mass ratio = 3/2) as a solvent are placed in a nylon mill charged with zirconia balls and milled for 40 hours. A slurry was prepared. The obtained slurry was transferred to a jacketed round bottom cylindrical vacuum degassing vessel equipped with a bowl-shaped stirrer and having an internal volume of 50 L. While rotating the stirrer at a speed of 30 rpm, the jacket temperature was reduced to 40 ° C. (about 4 ° C.). -21 kPa) under reduced pressure, adjusted to a viscosity of 3 Pa · s at 25 ° C., and continuously applied onto a polyethylene terephthalate (PET) film by the doctor blade method as a coating slurry, It was dried at 40 ° C., 80 ° C., and 110 ° C. to obtain a long untreated green body (green sheet) for solid electrolyte, cut into a circle of about 160 mmφ, and peeled from the PET film.

(2)表面粗化用金型
約160mmφの円形超硬タングステン金型のうち、周縁から約6.7mm幅の周縁部領域とそれ以外の領域(中央部)を異なる条件で放電加工処理した。放電加工処理した金型をレーザー光学式非接触三次元形状測定装置(UBM社製、マイクロフォーカスエキスパート、型式「UBM−14」)で測定すると、周縁部領域における任意の4箇所の平均では、Raが4.1マイクロm、Rzが10.9マイクロm、Smが2.0マイクロmであり、周縁部以外の領域における任意の10箇所の平均ではRaが0.7マイクロmであった。
(2) Surface roughening mold Of the circular tungsten carbide mold of about 160 mmφ, the peripheral region having a width of about 6.7 mm from the periphery and the other region (center portion) were subjected to electric discharge machining treatment under different conditions. When an electric discharge machined mold is measured with a laser optical non-contact three-dimensional shape measuring device (manufactured by UBM, Micro Focus Expert, model “UBM-14”), the average of any four locations in the peripheral region is Ra. Was 4.1 μm, Rz was 10.9 μm, Sm was 2.0 μm, and Ra was 0.7 μm on the average of any 10 locations in the region other than the peripheral portion.

(3)グリーンシートの粗化
圧縮成形機(神藤金属工業所製、型式「S−37.5」)に、上記(2)のグリーンシート粗化用金型を上下に取り付けた。下側金型の上に、上記(1)で作製した10Sc1CeSZグリーンシートを載置した。このグリーンシートを、上側粗化用金型を下げてゆっくりとはさみ、プレス圧力:9.8MPaで1秒間加圧した後、上側粗化用金型をゆっくり上げて、粗化されたグリーンシートを金型から剥離した。
(3) Roughening of green sheet The green sheet roughening mold of (2) above was attached to a compression molding machine (model “S-37.5”, manufactured by Shin-Fuji Metal Industry Co., Ltd.) up and down. The 10Sc1CeSZ green sheet produced in (1) above was placed on the lower mold. The green sheet is slowly sandwiched by lowering the upper roughing mold, pressurizing at a press pressure of 9.8 MPa for 1 second, and then the upper roughening mold is slowly raised to remove the roughened green sheet. Peeled from the mold.

(4)粗化グリーンシートの焼成
次いで、上記(3)で得た粗化グリーンシートの上下をウネリ最大高さが10マイクロmの99.5%アルミナ多孔質板(気孔率:30%)で挟んで脱脂した後、1420℃で3時間加熱焼成し、約120mmΦ、厚さ0.28mmの10Sc1CeSZ電解質シートを得た。この電解質シートを上記(2)と同様にして表面粗さを測定した。シート周縁部の約5mm幅の領域における任意の4箇所の平均では、Raが3.3マイクロm、Rzが8.2マイクロm、Smが1.6マイクロmであり、周縁部以外の領域における任意の10箇所の平均ではRaが0.5マイクロmであった。
以上
(4) Firing of roughened green sheet Next, the upper and lower sides of the roughened green sheet obtained in (3) above were 99.5% alumina porous plates (porosity: 30%) having a maximum undulation height of 10 μm. After sandwiching and degreasing, it was heated and fired at 1420 ° C. for 3 hours to obtain a 10Sc1CeSZ electrolyte sheet having a thickness of about 120 mmΦ and a thickness of 0.28 mm. The surface roughness of this electrolyte sheet was measured in the same manner as (2) above. In an average of four arbitrary positions in the area of the width of the sheet around 5 mm, Ra is 3.3 μm, Rz is 8.2 μm, and Sm is 1.6 μm. In an average of arbitrary 10 positions, Ra was 0.5 μm.
that's all

(5)固体酸化物形燃料電池用セルの作製
上記10Sc1CeSZ電解質シートの両面に燃料極と空気極を形成し固体酸化物形燃料電池用セルを作製した。詳しくは、10Sc1CeSZ電解質シート片面の周縁部5mm幅の領域を除く約110mmφの領域に、塩基性炭酸ニッケルを熱分解して得た酸化ニッケル粉末(d50:0.9マイクロm)70質量部、セリア粒子およびジルコニア粒子からなる燃料極ペーストをスクリーン印刷で形成し、その反対面も同様に周縁部5mm幅の領域を除く約110mmφの領域に、20モル%サマリウムドープセリアからなる中間層ペーストをスクリーン印刷により形成し、1300℃で焼き付け電解質に燃料極と中間層を形成した。
(5) Production of Solid Oxide Fuel Cell Cell A solid oxide fuel cell was produced by forming a fuel electrode and an air electrode on both sides of the 10Sc1CeSZ electrolyte sheet. Specifically, 70 parts by mass of nickel oxide powder (d 50 : 0.9 μm) obtained by thermally decomposing basic nickel carbonate in an area of about 110 mmφ excluding the area of 5 mm width at the peripheral part of the 10Sc1CeSZ electrolyte sheet, A fuel electrode paste composed of ceria particles and zirconia particles is formed by screen printing, and an intermediate layer paste composed of 20 mol% samarium-doped ceria is screened on the opposite surface in the same manner except for a region having a width of 5 mm. A fuel electrode and an intermediate layer were formed on the electrolyte by printing and baking at 1300 ° C.

次いで、中間層の上に、市販のストロンチウムドープドランタン鉄コバルテート(La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2)粉末80質量部と市販の20モル%ガドリニアドープセリア粉末20質量部からなる空気極ペーストをスクリーン印刷で形成し、950℃で焼き付けて4層構造のセルとした。 Next, on the intermediate layer, 80 parts by mass of commercially available strontium-doped lanthanum iron cobaltate (La 0.6 Sr 0.4 Fe 0.8 Co 0.2 O 3 ) powder and a commercially available 20 mol% gadolinia-doped ceria powder An air electrode paste composed of 20 parts by mass was formed by screen printing and baked at 950 ° C. to obtain a cell having a four-layer structure.

(実施例2)
実施例1で得られた固体電解質用未処理グリーンシートを、周縁部領域における任意の4箇所の平均では、Raが9.0マイクロm、Rzが17.5マイクロm、Smが5.9マイクロmであり、周縁部以外の領域における任意の10箇所の平均ではRaが0.8マイクロmの粗化用金型を用いて粗化した以外は実施例1と同様にして、粗化電解質シートと当該電解質シートを用いたセルを作製した。結果を表1に示す。
(Example 2)
For the untreated green sheet for a solid electrolyte obtained in Example 1, the average of four arbitrary positions in the peripheral region was such that Ra was 9.0 μm, Rz was 17.5 μm, and Sm was 5.9 μm. The roughened electrolyte sheet was the same as in Example 1 except that it was roughened using a roughening mold with an Ra of 0.8 μm in the average of any 10 locations in the region other than the peripheral portion. And the cell using the said electrolyte sheet was produced. The results are shown in Table 1.

(実施例3)
実施例1で得られた固体電解質用未処理グリーンシートを、周縁部領域における任意の4箇所の平均では、Raが12.8マイクロm、Rzが27.5マイクロm、Smが13.7マイクロmであり、周縁部以外の領域における任意の10箇所の平均ではRaが0.6マイクロmの粗化用金型を用いて粗化した以外は実施例1と同様にして、粗化電解質シートと当該電解質シートを用いたセルを作製した。結果を表1に示す。
(Example 3)
For the untreated green sheet for solid electrolyte obtained in Example 1, the average of four arbitrary positions in the peripheral region was such that Ra was 12.8 μm, Rz was 27.5 μm, and Sm was 13.7 μm. The roughened electrolyte sheet in the same manner as in Example 1 except that the average of arbitrary 10 locations in the region other than the peripheral portion was roughened by using a roughening mold having a Ra of 0.6 μm. And the cell using the said electrolyte sheet was produced. The results are shown in Table 1.

(比較例1)
実施例1で得られた固体電解質用未処理グリーンシートを、周縁部領域における任意の4箇所の平均では、Raが0.3マイクロm、Rzが1.6マイクロm、Smが0.09マイクロmであり、周縁部以外の領域における任意の10箇所の平均ではRaが0.7マイクロmの粗化用金型を用いて粗化した以外は実施例1と同様にして、粗化電解質シートと当該電解質シートを用いたセルを作製した。結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
For the untreated green sheet for solid electrolyte obtained in Example 1, the average of four arbitrary locations in the peripheral region was such that Ra was 0.3 μm, Rz was 1.6 μm, and Sm was 0.09 μm. The roughened electrolyte sheet in the same manner as in Example 1 except that the average of arbitrary 10 locations in the region other than the peripheral portion was roughened by using a roughening die having a Ra of 0.7 μm. And the cell using the said electrolyte sheet was produced. The results are shown in Table 1.

(比較例2)
実施例1で得られた固体電解質用未処理グリーンシートを、周縁部領域における任意の4箇所の平均では、Raが21.2マイクロm、Rzが47.4マイクロm、Smが30.7マイクロmであり、周縁部以外の領域における任意の9箇所の平均ではRaが0.6マイクロmの粗化用金型を用いて粗化した以外は実施例1と同様にして、粗化電解質シートと当該電解質シートを用いたセルを作製した。結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
As for the untreated green sheet for solid electrolyte obtained in Example 1, the average of arbitrary four locations in the peripheral region was such that Ra was 21.2 μm, Rz was 47.4 μm, and Sm was 30.7 μm. The roughened electrolyte sheet is the same as in Example 1 except that the average of any nine locations in the region other than the peripheral portion is roughened by using a roughening die having a Ra of 0.6 μm. And the cell using the said electrolyte sheet was produced. The results are shown in Table 1.

(実施例4)
(ガスリーク試験)
図1の単セルスタック発電試験装置のように、実施例1〜3と比較例1〜2で得た各電解質シート、シール材と金属セパレータを配置して電気炉中に入れ、950℃に加熱して電解質シート1の周縁部と、燃料極側金属セパレータ6および空気極側金属セパレータ10とを接合し、各SOFC単セルスタックを作製した。
(Example 4)
(Gas leak test)
As in the single cell stack power generation test apparatus of FIG. 1, the electrolyte sheets, sealing materials and metal separators obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 are placed in an electric furnace and heated to 950 ° C. Then, the peripheral portion of the electrolyte sheet 1 was joined to the fuel electrode side metal separator 6 and the air electrode side metal separator 10 to produce each SOFC single cell stack.

用いたシール材はシリカ−アルミナ−酸化カリウム系ガラスのシート成形体であり、組成SiO(50質量%)−Al(18質量%)−KO(12質量%)−ZnO(12質量%)−NaO(8質量%)からなる平均粒径20マイクロmのガラス粉体をPVA水溶液に混合して得たスラリーを用い、ドクターブレード法によりシート状に成形したものである。本ガラスの熱膨張係数は10.3×10−6−1、軟化点は885℃である。 The sealing material used is a sheet molded body of silica-alumina-potassium oxide glass, and the composition is SiO 2 (50 mass%)-Al 2 O 3 (18 mass%)-K 2 O (12 mass%)-ZnO ( 12% by mass) -Na 2 O (8% by mass) and formed into a sheet by a doctor blade method using a slurry obtained by mixing glass powder having an average particle diameter of 20 μm with a PVA aqueous solution. . This glass has a thermal expansion coefficient of 10.3 × 10 −6 K −1 and a softening point of 885 ° C.

電気炉中の上記各SOFC単セルスタックの燃料ガス導入管7と燃料ガス排出管8を燃料ガス流通系に、空気導入管11と空気排出管12を空気流通系に接続して、温度を200℃/hrの速度で上げた。所定の温度に達した時点から燃料ガス流通系と空気流通系の両方に空気を導入しながら1時間保持した後、200℃/hrの速度で降温し、200℃より低い温度へは12時間かけて炉冷した。この単位を1熱サイクルとし、繰返し実施した。導入空気流量はそれぞれ2NLM(Normal Liter per Minute)であり、1熱サイクル後、10熱サイクル後、30熱サイクル後の燃料極側排出空気流量と空気極側排出空気流量を測定し、ガスリーク率を算出した。結果を表1に示す。   The fuel gas introduction pipe 7 and the fuel gas discharge pipe 8 of each SOFC single cell stack in the electric furnace are connected to the fuel gas circulation system, and the air introduction pipe 11 and the air discharge pipe 12 are connected to the air circulation system. The rate was increased at a rate of ° C / hr. After reaching the predetermined temperature, hold it for 1 hour while introducing air into both the fuel gas flow system and the air flow system, then lower the temperature at a rate of 200 ° C./hr and take the temperature lower than 200 ° C. over 12 hours. The furnace was cooled. This unit was set as 1 heat cycle, and it implemented repeatedly. The introduction air flow rate is 2NLM (Normal Liter Per Minute), and the fuel electrode side exhaust air flow rate and the air electrode side exhaust air flow rate after 1 heat cycle, 10 heat cycles, and 30 heat cycles are measured, and the gas leak rate is calculated. Calculated. The results are shown in Table 1.

本発明の電解質シートを用いたいずれのセルも30熱サイクル後のガスリーク率は0%であったが、本発明の電解質シートより表面粗度が小さい比較例1の電解質シートを用いたセルや表面粗度が大きい比較例2の電解質シートを用いたセルは、30熱サイクル後のガスリーク率は3〜8%であり、シール性に劣る散るいずれも
(実施例5)
(セル発電性能試験)
実施例1と比較例2で作製したセルを使用し、図1に示す単セル発電装置を用いて750℃で連続発電試験を行ない、I−Vカーブを測定した。なお、燃料ガスとしては3%加湿水素、酸化剤としては空気を使用した。また、電流測定装置はアドバンテスト社製の商品名「R8240」を用い、電流電圧発生装置は、同じくアドバンテスト社製の商品名「R6240」を用いた。発電試験開始時と200時間後の最大出力密度(W/cm)を求め、結果を表1に示した。
In any cell using the electrolyte sheet of the present invention, the gas leak rate after 30 thermal cycles was 0%, but the cell or surface using the electrolyte sheet of Comparative Example 1 having a smaller surface roughness than the electrolyte sheet of the present invention The cell using the electrolyte sheet of Comparative Example 2 having a large roughness has a gas leak rate of 3 to 8% after 30 heat cycles, and both of them are inferior in sealing properties (Example 5)
(Cell power generation performance test)
Using the cells produced in Example 1 and Comparative Example 2, a continuous power generation test was performed at 750 ° C. using the single cell power generator shown in FIG. 1, and the IV curve was measured. Note that 3% humidified hydrogen was used as the fuel gas, and air was used as the oxidant. Moreover, the product name “R8240” manufactured by Advantest Corporation was used for the current measuring device, and the product name “R6240” manufactured by Advantest Corp. was used for the current-voltage generator. The maximum output density (W / cm 2 ) at the start of the power generation test and after 200 hours was determined, and the results are shown in Table 1.

200時間経過後の最大出力密度を比較すると、本発明の電解質シートを用いた実施例1のセルは、本発明の電解質シートより表面粗度が大きい比較例2の電解質シートを用いたセルよりも14%高く、ガスシール性が優れていることが判る。   Comparing the maximum power density after the elapse of 200 hours, the cell of Example 1 using the electrolyte sheet of the present invention is more than the cell using the electrolyte sheet of Comparative Example 2 having a larger surface roughness than the electrolyte sheet of the present invention. It is 14% higher and it can be seen that the gas sealability is excellent.

Figure 0005484155
Figure 0005484155

本発明は、固体酸化物形燃料電池用の電解質シートおよび当該電解質シートを用いたセルに関する技術であり、発電性能の改良と高い発電性能を維持できる固体酸化物形燃料電池に寄与できるものである。   The present invention relates to an electrolyte sheet for a solid oxide fuel cell and a cell using the electrolyte sheet, and can contribute to a solid oxide fuel cell that can improve power generation performance and maintain high power generation performance. .

Claims (8)

固体酸化物形燃料電池用電解質シートであって、
少なくとも一方の面において、周縁部領域と周縁部以外の領域における当該電解質シート表面粗さ(Ra)が異なり、
当該電解質シートをレーザー光学式非接触三次元形状測定装置で測定して得られる周縁部領域におけるシート表面粗さが、Raで3.0μmを超え10.0μm以下であり、当該周縁部以外の領域におけるシート表面粗さが、Raで0.3μm以上3.0μm以下であり、さらに、当該電解質シートをレーザー光学式非接触三次元形状測定装置で測定して得られる周縁部領域におけるシートの山谷平均間隔が、Smで0.1μm以上20μm以下であることを特徴とする固体酸化物形燃料電池用電解質シート。
ここで、表面粗さRa(算術平均粗さ)はドイツ規格「DIN−4768」に準拠して求めた表面粗さパラメータであり、山谷平均間隔Sm(粗さ曲線要素の平均長さ)はドイツ規格「DIN−4287」に準拠して求めた山谷平均間隔パラメータである。
An electrolyte sheet for a solid oxide fuel cell,
In at least one surface , the electrolyte sheet surface roughness (Ra) in the peripheral region and the region other than the peripheral portion is different,
The sheet surface roughness in the peripheral region obtained by measuring the electrolyte sheet with a laser optical non-contact three-dimensional shape measuring apparatus is more than 3.0 μm and 10.0 μm or less in Ra, and the region other than the peripheral region The sheet surface roughness in Ra is 0.3 μm or more and 3.0 μm or less, and the average of the peaks and valleys in the peripheral region obtained by measuring the electrolyte sheet with a laser optical non-contact three-dimensional shape measuring device The electrolyte sheet for a solid oxide fuel cell, wherein the interval is 0.1 μm or more and 20 μm or less in Sm.
Here, the surface roughness Ra (arithmetic average roughness) is a surface roughness parameter determined in accordance with the German standard “DIN-4768”, and the mean valley interval Sm (average length of roughness curve elements) is Germany. This is an average interval parameter determined in accordance with the standard “DIN-4287”.
請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池用電解質シートであって、
さらに、当該電解質シートをレーザー光学式非接触三次元形状測定装置で測定して得られる周縁部領域におけるシート表面粗さが、Rzで4.0μm以上20μm以下である固体酸化物形燃料電池用電解質シート。
ここで、表面粗さRz(最大粗さ)はドイツ規格「DIN−4768」に準拠して求めた表面粗さパラメータである。
An electrolyte sheet for a solid oxide fuel cell according to claim 1,
Further, the electrolyte for a solid oxide fuel cell, in which the sheet surface roughness in the peripheral region obtained by measuring the electrolyte sheet with a laser optical non-contact three-dimensional shape measuring apparatus is 4.0 μm or more and 20 μm or less in Rz. Sheet.
Here, the surface roughness Rz (maximum roughness) is a surface roughness parameter determined in accordance with the German standard “DIN-4768”.
請求項1〜2のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池用電解質シートであって、前記電解質シートがジルコニア系酸化物、LaGaO系酸化物、セリア系酸化物よりなる群から選択される少なくとも1種以上を含有する固体酸化物形燃料電池用電解質シート。 3. The electrolyte sheet for a solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein the electrolyte sheet is selected from the group consisting of a zirconia-based oxide, a LaGaO 3 -based oxide, and a ceria-based oxide. An electrolyte sheet for a solid oxide fuel cell containing at least one kind. 前記ジルコニア系酸化物が、スカンジウム、イットリウム、セリウムおよびイッテ
ルビウムよりなる群から選択される少なくとも1種の元素の酸化物で安定化された
ジルコニアである請求項3に記載の固体酸化物形燃料電池用電解質シート。
The solid oxide fuel cell according to claim 3, wherein the zirconia-based oxide is zirconia stabilized with an oxide of at least one element selected from the group consisting of scandium, yttrium, cerium, and ytterbium. Electrolyte sheet.
請求項1〜4のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池用電解質シートであって、
厚さが50μm以上400μm以下、シート面積が50cm以上900cm以下
の緻密質焼結体からなる固体酸化物形燃料電池用電解質シート。
An electrolyte sheet for a solid oxide fuel cell according to any one of claims 1 to 4,
An electrolyte sheet for a solid oxide fuel cell comprising a dense sintered body having a thickness of 50 μm to 400 μm and a sheet area of 50 cm 2 to 900 cm 2 .
固体酸化物形燃料電池用電解質シートの少なくとも一方の面の周縁部領域と当該
周縁部以外の領域におけるシート表面粗さが異なる固体酸化物形燃料電池用電解質
シートの製造方法であって、
電解質用未処理グリーンシートの少なくとも一方の面を、表面が粗化された粗化用金
型により加圧処理する工程を含み、当該金型は、レーザー光学式非接触三次元形状測
定装置で測定した周縁部領域の金型表面粗さが、Raで3.0μmを超え20μm以
下であり、当該周縁部以外の領域の金型表面粗さが、Raで0.3μm以上10μm
以下(ただし、周縁部領域の金型表面粗さ>当該周縁部以外の領域の金型表面粗さ)
であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池用
電解質シートの製造方法。
A method for producing an electrolyte sheet for a solid oxide fuel cell in which the sheet surface roughness is different in a peripheral area of at least one surface of the electrolyte sheet for a solid oxide fuel cell and a region other than the peripheral area,
Including a step of pressurizing at least one surface of the untreated green sheet for electrolyte with a roughening mold whose surface is roughened, and the mold is measured by a laser optical non-contact three-dimensional shape measuring device The mold surface roughness of the peripheral edge region is more than 3.0 μm and 20 μm or less in Ra, and the mold surface roughness of the region other than the peripheral edge is 0.3 μm or more and 10 μm in Ra.
The following (however, the mold surface roughness of the peripheral area> the mold surface roughness of the area other than the peripheral area)
The method for producing an electrolyte sheet for a solid oxide fuel cell according to any one of claims 1 to 5.
請求項1〜6のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池用電解質シートを用いたことを特徴とする固体酸化物形燃料電池用単セル。     A single cell for a solid oxide fuel cell, wherein the electrolyte sheet for a solid oxide fuel cell according to any one of claims 1 to 6 is used. 請求項7に記載の固体酸化物形燃料電池用単セルを用いたことを特徴とする固体酸化物形燃料電池。   A solid oxide fuel cell comprising the single cell for a solid oxide fuel cell according to claim 7.
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