JP6075924B2 - 燃料電池単セルおよびその製造方法 - Google Patents
燃料電池単セルおよびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6075924B2 JP6075924B2 JP2013190817A JP2013190817A JP6075924B2 JP 6075924 B2 JP6075924 B2 JP 6075924B2 JP 2013190817 A JP2013190817 A JP 2013190817A JP 2013190817 A JP2013190817 A JP 2013190817A JP 6075924 B2 JP6075924 B2 JP 6075924B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- solid electrolyte
- fuel cell
- active layer
- diffusion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims description 71
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 23
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims description 85
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 75
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 37
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 26
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 19
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 19
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 18
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
- 229910002080 8 mol% Y2O3 fully stabilized ZrO2 Inorganic materials 0.000 description 9
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- BTANRVKWQNVYAZ-UHFFFAOYSA-N butan-2-ol Chemical compound CCC(C)O BTANRVKWQNVYAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- MLFHJEHSLIIPHL-UHFFFAOYSA-N isoamyl acetate Chemical compound CC(C)CCOC(C)=O MLFHJEHSLIIPHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 6
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 description 3
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N alpha-terpineol Chemical compound CC1=CCC(C(C)(C)O)CC1 WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- SQIFACVGCPWBQZ-UHFFFAOYSA-N delta-terpineol Natural products CC(C)(O)C1CCC(=C)CC1 SQIFACVGCPWBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 description 3
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 description 3
- 229940117955 isoamyl acetate Drugs 0.000 description 3
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 229940116411 terpineol Drugs 0.000 description 3
- 229910001233 yttria-stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 2
- 238000003411 electrode reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007561 laser diffraction method Methods 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 229910052574 oxide ceramic Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011224 oxide ceramic Substances 0.000 description 2
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 238000000790 scattering method Methods 0.000 description 2
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 2
- 229910002076 stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002127 La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 1
- PTIQFRFYSQUEOU-UHFFFAOYSA-N [Co]=O.[La] Chemical class [Co]=O.[La] PTIQFRFYSQUEOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GZHZIMFFZGAOGY-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Fe+2].[La+3] Chemical class [O-2].[Fe+2].[La+3] GZHZIMFFZGAOGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011195 cermet Substances 0.000 description 1
- 238000010344 co-firing Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N gallic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UOROWBGGYAMZCK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+) manganese(2+) oxygen(2-) Chemical class [O-2].[La+3].[Mn+2] UOROWBGGYAMZCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- -1 oxygen ion Chemical class 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
- H01M8/124—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
- H01M8/1213—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the electrode/electrolyte combination or the supporting material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
- H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
上記カソード層の外形は、固体電解質層の外形よりも小さく形成されており、
上記拡散層は、上記活性層における上記固体電解質層と接する面を除いた残りの面を覆っており、
上記活性層および上記拡散層は、いずれも、触媒と固体電解質とを含む混合物より形成されていることを特徴とする燃料電池単セルにある。
実施例1の燃料電池単セルについて、図1〜図4を用いて説明する。図1〜図4に示すように、本例の燃料電池単セル1は、固体電解質層10と、固体電解質層10の一方面に積層された活性層111と活性層111における固体電解質層10側と反対側の面に積層された拡散層112とを備えるアノード層11と、固体電解質層10の他方面に中間層12を介して積層されたカソード層13とを有している。燃料電池単セル1は、アノード層11を支持体とする平板形の単セルである。燃料電池単セル1において、カソード層13の外形は、固体電解質層10の外形よりも小さく形成されている。また、拡散層112は、活性層111における固体電解質層10と接する面を除いた残りの面を覆っている。以下、これを詳説する。
実施例2の燃料電池単セルの製造方法について説明する。本例の燃料電池単セルの製造方法は、実施例1の燃料電池単セル1を好適に製造することができる製造方法である。本例の燃料電池単セルの製造方法は、活性層111、および、拡散層112の部分であって活性層112の側面を覆う側面被覆部112bを、印刷法により形成する工程を含んでいる。以下、これを詳説する。
第1工程は、焼成により拡散層112の本体部112aになるシート状の本体部形成用材料の表面に、焼成により活性層111になるペースト状の活性層形成用材料と、焼成により拡散層112の側面被覆部112bになるペースト状の側面被覆部形成用材料とを印刷法により塗布する工程である。
10 固体電解質層
11 アノード層
111 活性層
112 拡散層
112a 本体部
112b 側面被覆部
12 中間層
13 カソード層
Claims (4)
- 固体電解質層(10)と、該固体電解質層(10)の一方面に積層された活性層(111)と該活性層(111)における上記固体電解質層(10)側と反対側の面に積層された拡散層(112)とを備えるアノード層(11)と、上記固体電解質層(10)の他方面に中間層(12)を介して積層されたカソード層(13)とを有しており、上記アノード層(11)を支持体とする平板形の燃料電池単セル(1)であって、
上記カソード層(13)の外形は、固体電解質層(10)の外形よりも小さく形成されており、
上記拡散層(112)は、上記活性層(111)における上記固体電解質層(10)と接する面を除いた残りの面を覆っており、
上記活性層(111)および上記拡散層(112)は、いずれも、触媒と固体電解質とを含む混合物より形成されていることを特徴とする燃料電池単セル(1)。 - 上記活性層(111)の気孔径は、上記拡散層(112)の気孔径よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池単セル(1)。
- 上記活性層(111)の外形は、上記カソード層(13)の外形と同じ大きさに形成されている、または、上記カソード層(13)の外形よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の燃料電池単セル(1)。
- 請求項1から3のいずれか1項に記載の燃料電池単セル(1)の製造方法であって、
上記活性層(111)、および、上記拡散層(112)の部分であって上記活性層(111)の側面を覆う側面被覆部(112b)を、印刷法により形成する工程を含むことを特徴とする燃料電池単セル(1)の製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013190817A JP6075924B2 (ja) | 2013-09-13 | 2013-09-13 | 燃料電池単セルおよびその製造方法 |
PCT/JP2014/073934 WO2015037619A1 (ja) | 2013-09-13 | 2014-09-10 | 燃料電池単セルおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013190817A JP6075924B2 (ja) | 2013-09-13 | 2013-09-13 | 燃料電池単セルおよびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015056364A JP2015056364A (ja) | 2015-03-23 |
JP6075924B2 true JP6075924B2 (ja) | 2017-02-08 |
Family
ID=52665721
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013190817A Active JP6075924B2 (ja) | 2013-09-13 | 2013-09-13 | 燃料電池単セルおよびその製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6075924B2 (ja) |
WO (1) | WO2015037619A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6678461B2 (ja) * | 2016-01-19 | 2020-04-08 | 森村Sofcテクノロジー株式会社 | 電気化学反応単セルおよび電気化学反応セルスタック |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4818546B2 (ja) * | 2001-08-29 | 2011-11-16 | 本田技研工業株式会社 | 膜・電極構造体 |
JP3705485B2 (ja) * | 2001-10-03 | 2005-10-12 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池用単セル及び固体電解質型燃料電池 |
JP2005216834A (ja) * | 2004-02-02 | 2005-08-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 高分子電解質型燃料電池 |
JP4420139B2 (ja) * | 2008-04-04 | 2010-02-24 | 株式会社村田製作所 | 固体電解質形燃料電池とその製造方法 |
JP2012038701A (ja) * | 2010-07-15 | 2012-02-23 | Ngk Insulators Ltd | 燃料電池の構造体 |
JP5470211B2 (ja) * | 2010-09-30 | 2014-04-16 | 株式会社日立製作所 | 膜電極接合体および燃料電池 |
JP5650025B2 (ja) * | 2011-03-22 | 2015-01-07 | シャープ株式会社 | 制御装置および燃料電池システム |
JP5095878B1 (ja) * | 2011-10-05 | 2012-12-12 | 日本碍子株式会社 | 燃料電池 |
-
2013
- 2013-09-13 JP JP2013190817A patent/JP6075924B2/ja active Active
-
2014
- 2014-09-10 WO PCT/JP2014/073934 patent/WO2015037619A1/ja active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015056364A (ja) | 2015-03-23 |
WO2015037619A1 (ja) | 2015-03-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6658754B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池、および電解質層−アノード接合体の製造方法 | |
JP2008004422A (ja) | 固体酸化物形燃料電池用電極及び固体酸化物形燃料電池並びにその製造方法 | |
JP6045881B2 (ja) | 電気化学セル及びその製造方法 | |
JP6396127B2 (ja) | 燃料電池用アノードおよび燃料電池単セル | |
JP2018154864A (ja) | 高温水蒸気電解セル、高温水蒸気電解セル用水素極層及び固体酸化物電気化学セル | |
JP6208315B2 (ja) | 電気化学セル及びその製造方法 | |
JP6664132B2 (ja) | 多孔質構造体とその製造方法、及びそれを用いた電気化学セルとその製造方法 | |
JP6382037B2 (ja) | 燃料電池用アノードおよび燃料電池単セル | |
JP6047470B2 (ja) | 燃料電池用アノードおよび燃料電池単セル | |
JP6047471B2 (ja) | 燃料電池用アノードおよび燃料電池単セル | |
JP6018999B2 (ja) | 燃料電池用アノードおよび燃料電池単セル | |
WO2015025642A1 (ja) | 電気化学素子用セラミック基体及びその製造方法並びに燃料電池及び燃料電池スタック | |
JP6075924B2 (ja) | 燃料電池単セルおよびその製造方法 | |
JP6088949B2 (ja) | 燃料電池単セルおよびその製造方法 | |
JP2009245717A (ja) | 固体酸化物形燃料電池の製造方法、この方法により製造された固体酸化物形燃料電池、及び固体酸化物形燃料電池用電解質・電極積層体 | |
JP6118694B2 (ja) | 燃料電池用アノードおよび燃料電池単セル | |
JP7330689B2 (ja) | 燃料電池および燃料電池スタック | |
WO2015037727A1 (ja) | 燃料電池単セル | |
JP5835373B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池の製造方法、この方法により製造された固体酸化物形燃料電池、及び固体酸化物形燃料電池用電解質・電極積層体 | |
JP2012074305A (ja) | 固体酸化物形燃料電池用発電セル | |
JP5470281B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池及びその製造方法 | |
WO2020261935A1 (ja) | 燃料極-固体電解質層複合体、燃料極-固体電解質層複合部材、燃料電池、および、燃料電池の製造方法 | |
JP2011009174A (ja) | 電解質・電極接合体の製造方法 | |
JP2017139078A (ja) | 固体酸化物形燃料電池セル | |
JP2017199601A (ja) | 固体電解質膜およびその製造方法ならびに燃料電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20151222 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160913 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20161101 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20161213 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170109 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6075924 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |