JP6644363B2 - 電気化学素子、固体酸化物形燃料電池セル、およびこれらの製造方法 - Google Patents
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Description
特に、例えば1400℃というような高温域での焼結処理を行わずに低温域での処理により前記電解質層を形成する場合には、このような前記電極層の前記電解質層と接する面において開口する複数の前記細孔に、前記電解質層と同じ成分からなる微細粒子が充填される(詰まっている)ようにすることで、前記電極層と前記電解質層との接触性を向上させることができる。
また、この時、前記微粒子は、微粒子同士が高温域での焼結状態のような状態にならずとも、前記微粒子が、前記電極層の前記電解質層と接する面において開口する複数の前記細孔に挿入され、前記電極層と前記電解質層との接触点を増やす構造とすることができる。
エアロゾルデポジション法によって前記電極層の上に前記電解質層を形成する電解質層形成ステップを有し、前記電解質層形成ステップにおいて、前記電解質層と同じ成分からなる微細粒子が前記細孔に充填されることを特徴とする点にある。
以下、図1および図2を参照しながら電気化学素子1、固体酸化物形燃料電池(SOFC)100、電気化学素子の製造方法およびSOFCの製造方法について説明する。なお、層の位置関係などを表す際、例えば電極層から見て電解質層4の側を「上」「上側」、金属基板2の側を「下」「下側」などと呼ぶ。
電気化学素子1は、複数の貫通孔21を有する金属基板2と、金属基板2の表側の面に設けられた電極層3と、電極層3の上に設けられた電解質層4とを有する。電極層3は電子伝導性および気体透過性を有するように構成される。電解質層4は酸素イオン伝導性を有するように構成される。
金属基板2は、電極層3と電解質層4とを支持して電気化学素子1の強度を保つ役割を担う。金属基板2の材料としては、電子伝導性、耐熱性、耐酸化性および耐腐食性に優れた材料が用いられる。例えば、フェライト系ステンレス、オーステナイト系ステンレス、ニッケル基合金などが用いられる。特に、クロムを含む合金が好適に用いられる。
電極層3は、図1に示すように、金属基板2の表側の面の貫通孔21が設けられた領域に、薄膜の状態で設けられる。電極層3の材料としては、例えばNiO−CGO(ガドリウム・ドープ・セリア)、Ni−CGO、NiO−YSZ、Ni−YSZ、CuO−CeO2、Cu−CeO2などのサーメット材を用いることができる。これらの例では、CGO、YSZ、CeO2がサーメット材の骨材と呼ぶことができる。なお、電極層3は、低温焼成法(例えば1400℃等の高温域での焼成処理をしない低温域での焼成処理を用いる湿式法)やエアロゾルデポジション法、溶射法(スプレーコート法)などにより形成することが好ましい。これらの、低温域での使用可能なプロセスにより、例えば1400℃等の高温域での焼成を用いずに、良好な電極層3が得られる。そのため、金属基板2を傷めることなく、また、金属基板2と電極層3との元素相互拡散を抑制することができ、耐久性に優れた電気化学素子を実現できるので好ましい。更に、低温焼成法を用いると、原材料のハンドリングが容易になるので更に好ましい。
電解質層4は、電極層3の上部に形成する。また、電極層3を被覆する第1部分41と、金属基板2の表側の面に接触する第2部分42とを有するような構造とすることもできる。この場合、電解質層4は、図1に示すように、横断側面視において電極層3の上と金属基板2の表側の面の上とにわたって(跨って)設けられる。これにより、第2部分42により電解質層4を金属基板2に強固に固定して、電気化学素子全体として堅牢性に優れたものとすることができる。
このように構成した電気化学素子1に対して、電解質層4の上に電極層3の対極となる対極電極層5を設けることで、以下のように動作する固体酸化物形燃料電池100として利用することが可能である。電極層3の対極となる対極電極層5の材料としては、例えば、LSCF、LSM等の複合酸化物を用いることができる。なお、対極電極層5は、低温焼成法(例えば1400℃等の高温域での焼成処理をしない低温域での焼成処理を用いる湿式法)やエアロゾルデポジション法、溶射法(スプレーコート法)などにより形成することが好ましい。これらの、低温域での使用可能なプロセスにより、例えば1400℃等の高温域での焼成を用いずに、良好な対極電極層5が得られる。そのため、金属基板2を傷めることなく、また、金属基板2と電極層3との元素相互拡散を抑制することができ、耐久性に優れた電気化学素子を実現できるので好ましい。
次に、電気化学素子1の製造方法について説明する。
電極層形成ステップでは、例えば、金属基板2の表側の面の貫通孔21が設けられた領域より広い領域に電極層3が形成される。電極層形成ステップは、予備塗布ステップ、押し込み拭取りステップ、主塗布ステップ(第1形成ステップと第2形成ステップ等の複数のステップとすることもできる)を有するものとすることができる。また、予備塗布ステップや押し込み拭取りステップを省き、主塗布ステップのみとすることもできる。
なお、金属基板2の貫通孔はレーザー加工等によって設けることができる。
予備塗布ステップでは、電極層3の材料を含有する電極層材料ペーストが金属基板2の表側の面に塗布される。まずサーメット材である電極層3の材料の粉末を有機溶媒に混ぜたペーストを作成する。次に、作成したペーストを金属基板2の貫通孔21が設けられた領域に滴下、あるいは塗布する。このとき、ペーストの一部は毛細管現象により各貫通孔21の内部に流れ込む。
続いて行われる押し込み拭取りステップでは、金属基板2の表面上のペーストが、ブレード等によりワイプされる。すなわち、貫通孔21へペーストを押し込むとともに金属基板2の表側の面に残留するペーストが拭き取られる。これによって、貫通孔21がペーストで埋まり(塞がり)、金属基板2の表面から余分なペーストが除去されて、金属基板2の表面が平滑になる。すなわち、金属基板2の貫通孔21が電極層材料ペーストにより孔埋めされた状態になる。押し込み拭取りステップを行った後、金属基板2を乾燥させてもよい。
なお、適切なペーストを選び、各種条件を適切なものにすることで、予備塗布ステップと押し込み拭取りステップをまとめてスクリーン印刷法により行うこともできる。
続いて行われる主塗布ステップ(第1形成ステップ)では、予備塗布ステップに用いられた電極層材料ペーストに比べ、溶媒による希釈率が低いペーストを用いることができる。すなわち、予備塗布ステップに用いられる電極層材料ペーストの溶媒による希釈率は、主塗布ステップに用いられる電極層材料ペーストの溶媒による希釈率に比べて高くすることができる。そのペーストを金属基板2の貫通孔21が設けられた領域より広い領域に塗布する。塗布は、例えばスプレー法やスクリーン印刷法により、厚さが均等になるように行われる。第1形成ステップにより、電極層3の第1層32(下方部位)が形成される。
続いて行われる第2形成ステップでは、第1形成ステップに用いられた電極層材料ペーストに比べ、サーメット材の骨材の混合比率が高いペーストを用いることができる。そのペーストを第1形成ステップでペーストが塗布された領域に重ねて塗布することができる。塗布は、例えばスプレー法やスクリーン印刷法により、厚さが均等になるように行われる。第2形成ステップにより、電極層3の第2層31(上方部位)を形成することができる。
また、主塗布ステップに用いる電極層材料ペーストを好適に調整することで、予備塗布ステップと押し込み拭取りステップを省くこともできる。
さらに、主塗布ステップにおいて、金属基板2の上に電極層3を塗布した後に、400℃〜450℃程度の温度に加熱する脱脂処理を行ってもよい。
主塗布ステップを行った後に、電極層3が形成された金属基板2を加熱処理して、電極層3を焼成するとともに金属基板2の表面に金属酸化物膜22を形成する焼成ステップを行うことができる。焼成ステップは、例えば、水素と窒素の混合気体を加湿して調整した混合ガス雰囲気下で、800℃〜1100℃に加熱して行う。このような条件下で焼成ステップを行うと、金属酸化物膜22の厚さはサブミクロンオーダーの好適な厚さとすることができる。金属酸化物膜22の厚さは、厚すぎると金属基板2の電気抵抗が大きくなりすぎるという不具合が生じたり、金属酸化物膜22がもろくなったりする。一方、薄すぎると金属基板2と電極層3との元素相互拡散を抑制効果が不十分となる。このため、例えば、金属酸化物膜22の平均的な厚さが0.3μm以上0.7μm以下程度であることが好ましい。また、最小膜厚は約0.1μm以上であることが好ましい。また、最大膜厚が約1.1μm以下であることが好ましい。
焼成ステップの後、すなわち電極層形成ステップの後に、電解質層形成ステップが行われる。電解質層形成ステップでは、電極層3の上と金属基板2の表側の面の上とにわたって連続して電解質層4の材料である電解質材料を付着させて、電極層3を被覆する第1部分41と金属基板2の表側の面に接触する第2部分42とを有する電解質層4が形成される。
上述のステップで製造された電気化学素子1に対して、電解質層4の上に電極層3の対極となる対極電極層5を形成する対極電極層形成ステップを実行することで、固体酸化物形燃料電池100を製造することができる。対極電極層形成ステップは、電極層3の対極となる対極電極層5としての材料(LSCF、LSM等の複合酸化物)の粉末を用いて、低温焼成法(例えば1400℃等の高温域での焼成処理をしない低温域での焼成処理を用いる湿式法)やエアロゾルデポジション法や溶射法(スプレー法)等により形成することができる。
電極層3として、まず、50重量%のNiO粉末と50重量%の8YSZ粉末を混合し、有機バインダーを加えて水で練り、粘土状にした。その後、押し出し成形法により平板成形体を成形した。次いで、得られた平板状成形体を、60重量%のNiO粉末と40重量%のGDC粉末を混合し、有機バインダーと有機溶媒を加えて得たコーティング溶液(スラリー)中に浸漬し、ディップコートした。さらに、ディップコート後、この平板状成形体を乾燥し、1300℃で2時間焼成し電極層3を得た。
厚さ0.3mm、直径25mmの円形のcrofer22APUの板に対して、中心から半径2.5mmの領域にレーザー加工により貫通孔21を複数設けて、金属基板2を作成した。なお、この時、金属基板2の表面の貫通孔の直径が10〜15μm程度となるようにレーザー加工により貫通孔を設けた。
電解質層4を形成することなく、他は上記の実施例2と同様にして、電極層3を積層させた金属基板2を作製し、得られた電気化学素子1の水素ガス透過率(水素リーク量)を測定したところ、1.1×102mol/m2sPaであった。
上記の実施形態では、電気化学素子1を固体酸化物形燃料電池100に用いたが、電気化学素子1を固体酸化物形電解セルや、固体酸化物を利用した酸素センサ等に利用することもできる。
上記の実施形態では、電極層3にアノード極を形成し、対極電極層5にカソード極を形成した固体酸化物形燃料電池100を用いたが、電極層3にカソード極を形成し、対極電極層5にアノード極を形成することもできる。
2 :金属基板
21 :貫通孔
22 :金属酸化物膜
3 :電極層
31 :第2層(上方部位)
32 :第1層(下方部位)
33 :挿入部
34 :細孔
35 :開口部
4 :電解質層
41 :第1部分
42 :第2部分
43 :微細粒子
5 :対極電極層
100 :固体酸化物形燃料電池
Claims (15)
- 電極層と、前記電極層に積層された電解質層とを有する電気化学素子であって、
前記電極層は、前記電解質層と接する面において開口する複数の細孔を有し、
前記細孔に、前記電解質層と同じ成分からなる微細粒子が充填されており、
前記電極層の細孔に充填される前記微細粒子の相対密度は、前記電解質層の相対密度よりも低い電気化学素子。 - 前記細孔には、その開口部の直径が0.1μm以上5μm以下である細孔が含まれる請求項1に記載の電気化学素子。
- 前記微細粒子が、直径0.05μm以上0.8μm以下の微細粒子を含んでおり、かつ、前記細孔の開口部の直径より小さい請求項1または2に記載の電気化学素子。
- 前記電解質層はジルコニア系のセラミックスを含む請求項1〜3のいずれか1項に記載の電気化学素子。
- 前記電極層がサーメット材である請求項1〜4のいずれか1項に記載の電気化学素子。
- 前記電解質層の一部に、相対密度が90%以上である緻密電解質層が含まれている請求項1〜5のいずれか1項に記載の電気化学素子。
- 前記電解質層中の結晶粒子に、粒径が0.5μm以下の結晶粒子が含まれている請求項1〜6のいずれか1項に記載の電気化学素子。
- 金属基板の表側の面に前記電極層が設けられ、前記電極層が設けられた領域の内側に、前記金属基板の表側の面と裏側の面とを貫通する貫通孔が複数設けられ、
前記電解質層は、前記電極層を被覆する第1部分と、前記金属基板の表側の面に接触する第2部分とを有する請求項1〜7のいずれか1項に記載の電気化学素子。 - 前記金属基板はフェライト系ステンレス材である請求項8に記載の電気化学素子。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の電気化学素子の前記電解質層の上に前記電極層の対極となる対極電極層を設けた固体酸化物形燃料電池セル。
- 複数の細孔を有する電極層と、電解質層とを有する請求項1〜9のいずれか1項に記載の電気化学素子の製造方法であって、
エアロゾルデポジション法によって前記電極層の上に前記電解質層を形成する電解質層形成ステップを有し、
前記電解質層形成ステップにおいて、前記電解質層と同じ成分からなる微細粒子が前記細孔に充填されることを特徴とする電気化学素子の製造方法。 - 金属基板と、複数の細孔を有する電極層と、電解質層とを有する請求項1〜9のいずれか1項に記載の電気化学素子の製造方法であって、
前記電極層を前記金属基板の表側の面に形成する電極層形成ステップと、
エアロゾルデポジション法によって前記電極層の上に前記電解質層を形成する電解質層形成ステップを有し、
前記電解質層形成ステップにおいて、前記電解質層と同じ成分からなる微細粒子が前記細孔に充填されることを特徴とする電気化学素子の製造方法。 - 請求項11又は12に記載の電気化学素子の製造方法において、前記電解質層形成ステップにおいて行われる熱処理の温度が1100℃以下である、電気化学素子の製造方法。
- 前記電解質層形成ステップにおいて、エアロゾル化した原料粉を前記電極層の上と前記金属基板の表側の面の上にわたって噴射して、前記電極層を被覆する第1部分と前記金属基板の表側の面に接触する第2部分とを有する電解質層を形成する請求項12に記載の電気化学素子の製造方法。
- 請求項11〜14のいずれか1項に記載の電気化学素子の製造方法を実行した後に、前記電解質層の上に前記電極層の対極となる対極電極層を形成する対極電極層形成ステップを有する固体酸化物形燃料電池セルの製造方法。
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EP3790091A4 (en) * | 2018-03-30 | 2022-04-06 | Osaka Gas Co., Ltd. | METAL SUPPORT FOR ELECTROCHEMICAL DEVICE, ELECTROCHEMICAL DEVICE, ELECTROCHEMICAL MODULE, ELECTROCHEMICAL DEVICE, POWER SYSTEM, SOLID OXIDE FUEL CELL, SOLID OXIDE ELECTROLYTIC CELL AND METHOD OF MAKING A METAL SUPPORT |
JP7018807B2 (ja) * | 2018-03-30 | 2022-02-14 | 大阪瓦斯株式会社 | 金属板、電気化学素子、電気化学モジュール、電気化学装置、エネルギーシステム、固体酸化物形燃料電池及び金属板の製造方法 |
CN112219301A (zh) * | 2018-06-12 | 2021-01-12 | 日本碍子株式会社 | 电池堆及电化学单电池 |
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JP3997874B2 (ja) * | 2002-09-25 | 2007-10-24 | 日産自動車株式会社 | 固体酸化物形燃料電池用単セル及びその製造方法 |
JP2004207088A (ja) * | 2002-12-26 | 2004-07-22 | Nissan Motor Co Ltd | ガス透過性基体及びこれを用いた固体酸化物形燃料電池 |
RU2236068C1 (ru) * | 2003-06-10 | 2004-09-10 | Мятиев Ата Атаевич | Электрод-электролитная пара на основе двуокиси циркония (варианты), способ ее изготовления (варианты) и органогель |
JP5110340B2 (ja) * | 2005-02-14 | 2012-12-26 | 日産自動車株式会社 | 固体酸化物形燃料電池用セル及びその製造方法 |
DE112006000220T5 (de) * | 2005-02-28 | 2008-01-17 | The Tokyo Electric Power Co., Inc. | Zelle für Festoxid-Brennstoffzelle und Verfahren zur Herstellung einer Zelle für Festoxid-Brennstoffzelle |
JP5498021B2 (ja) * | 2006-01-09 | 2014-05-21 | サン−ゴバン セラミックス アンド プラスティクス,インコーポレイティド | 多孔質電極を有する燃料電池構成体 |
CN100479251C (zh) * | 2006-03-12 | 2009-04-15 | 中国科学技术大学 | 一种平板型电极支撑固体氧化物燃料电池 |
JP2008234927A (ja) | 2007-03-19 | 2008-10-02 | Dainippon Printing Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池の製造方法 |
JP5135853B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2013-02-06 | 大日本印刷株式会社 | 固体酸化物形燃料電池 |
JP2009231052A (ja) * | 2008-03-24 | 2009-10-08 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 固体酸化物形燃料電池用セル及びその製造方法 |
US8685580B2 (en) * | 2008-06-20 | 2014-04-01 | GM Global Technology Operations LLC | Fuel cell with an electrolyte stabilizing agent and process of making the same |
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EP2503631A1 (en) * | 2011-03-24 | 2012-09-26 | Technical University of Denmark | Method for producing ceramic devices by sintering in a low pO2 atmosphere and using sintering additives comprising a transition metal |
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