JP6694249B2 - 固体酸化物形燃料電池用電極支持型ハーフセルの製造方法 - Google Patents
固体酸化物形燃料電池用電極支持型ハーフセルの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6694249B2 JP6694249B2 JP2015159449A JP2015159449A JP6694249B2 JP 6694249 B2 JP6694249 B2 JP 6694249B2 JP 2015159449 A JP2015159449 A JP 2015159449A JP 2015159449 A JP2015159449 A JP 2015159449A JP 6694249 B2 JP6694249 B2 JP 6694249B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- green
- electrode
- solid electrolyte
- anode
- 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
Images
Classifications
-
- 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
- Inert Electrodes (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
電極支持基板上または電極支持基板グリーンシート上に電極機能層グリーン層を形成する工程、
上記電極機能層グリーン層上に固体電解質層グリーン層を形成する工程、
上記固体電解質層グリーン層の60°における光沢度が50%以上である場合に、少なくとも、上記電極支持基板または電極支持基板グリーンシート、上記電極機能層グリーン層および上記固体電解質層グリーン層を有するグリーン積層体を焼成する工程を含むことを特徴とする方法。
上記固体酸化物形燃料電池用電極支持型ハーフセルの固体電解質層の上に、他方の電極層を形成する工程を含むことを特徴とする固体酸化物形燃料電池用電極支持型単セルの製造方法。
上記固体酸化物形燃料電池用電極支持型ハーフセルのバリア層の上に、他方の電極層を形成する工程を含むことを特徴とする固体酸化物形燃料電池用電極支持型単セルの製造方法。
アノード支持基板グリーンシートは、一般的に、安定化ジルコニア粉末と導電性成分粉末を含むスラリーを基材上に塗工した後に乾燥することにより作製する。当該スラリーは、少なくとも、安定化ジルコニア粉末、導電性成分粉末、溶媒およびバインダーを含み、その他に、例えば可塑剤、分散剤、空孔形成材、消泡剤などを添加してもよい。
上記アノード支持基板グリーンシートは、焼成することにより単独のアノード支持基板としてもよい。但し本発明では、この段階でアノード支持基板グリーンシートを焼成せず、その上にアノード機能層グリーン層などを形成するなどし、所望の形状に切断した上でまとめて共焼成してもよい。また、以降の工程の説明において、グリーン層の上に別のグリーン層を形成することのみが記載されていても、グリーン層を適宜焼成した上で別のグリーン層を形成してもよいものとする。以降の焼成条件は、いずれの層の焼成や共焼成にも適用することができる。
本工程では、アノード支持基板またはアノード支持基板グリーンシートの上に、アノード機能層グリーン層を形成する。
本工程では、アノード機能層グリーン層上に固体電解質層グリーン層を形成する。
本工程では、固体電解質層グリーン層の60°における光沢度が50%以上である場合に、上記固体電解質層グリーン層上にバリア層グリーン層を形成する。本工程の実施は任意であり、アノード支持基板またはアノード支持基板グリーンシート、アノード機能層グリーン層および固体電解質層グリーン層からなるグリーン積層体や、アノード支持基板、アノード機能層および固体電解質層からなるSOFC用アノード支持型ハーフセルをそのまま製品としてもよいし、これらの固体電解質層グリーン層または固体電解質層の上に、カソード層を直接形成してもよい。特に、LaSrMnOx系のカソード層を用いる場合
には、カソード層と固体電解質層との間で絶縁物が生成し難いため、バリア層を形成しない場合がある。
より選択される1種または2種以上の金属を示し;0.05≦z≦0.4であり;0≦w<0.5である)で表される化学式で示されるものを挙げることができる。
本工程では、本発明方法で製造したSOFC用アノード支持型ハーフセルの固体電解質、バリア層またはそれらのグリーン層の上に、カソード層グリーン層を形成する。
(1) アノード支持基板グリーンシートの作製
導電性成分として酸化ニッケル(日興リカ社製「高純度酸化ニッケルF」)60質量部、骨格成分として3モル%イットリア安定化ジルコニア粉末(東ソー社製「TZ3Y」)40質量部、空孔形成材としてカーボンブラック(SECカーボン社製「SGP−3」)10質量部、メタクリレート系共重合体からなるバインダー(分子量:30,000;ガラス転移温度:−8℃,固形分濃度:50質量部)30質量部、可塑剤としてジブチルフタレート2質量部、および分散媒としてトルエン/イソプロピルアルコール=3/2(質量比)の混合溶剤80質量部を、ボールミルにより混合してスラリーを調製した。得られたスラリーを使用し、ドクターブレード法によりシート成形し、70℃で5時間乾燥させて、厚さ300μmのアノード支持基板グリーンシートを作製した。
ポリ容器に、導電性成分として酸化ニッケル(日興リカ社製「高純度酸化ニッケルF」)60質量部、イオン伝導成分として8モル%イットリア安定化ジルコニア粉末(東ソー社製「TZ8Y」)40質量部、さらに分散媒としてエタノールを加え、ボールミルで粉砕混合してから乾燥させて、ボールミル処理したNiO/8YSZ混合粉末を得た。
光沢計(日本電色工業社製「VG−7000」)を用い、60°における光沢度を測定した。測定はアノード機能層用グリーン層の中央部で3回行い、平均値を求めた。
ポリ容器に、8モル%イットリア安定化ジルコニア粉末(東ソー社製「TZ8Y」)100質量部と、分散媒としてエタノールを加え、ボールミルで粉砕混合してから乾燥することによりボールミル処理した8YSZ粉末を得た。なお、このボールミル処理では回転時間を調整することによって、平均粒子径(D50)が0.24μmの粉体を得た。
セラミック質として10モル%ガドリニアがドープされているセリア粉末(阿南化成社製)60質量部、バインダーとしてエチルセルロース(和光純薬工業社製)5質量部、溶剤としてα−テルピネオール(和光純薬工業社製)40質量部、可塑剤としてジブチルフタレート(和光純薬工業社製)6質量部、および分散剤としてソルビタン酸エステル系界面活性剤(三洋化成工業社製「イオネットS−80」)5質量部を、乳鉢を用いて混合した後、3本ロールミル(EXAKT technologies社製「型式M−80S」,ロール材質:アルミナ)を用いて解砕することにより、バリア層用ペーストを得た。なお、このペースト化処理では、3本ロールミル間のギャップと回転速度を調整することによって、グラインドメータで計測される粒子径の大きさが10μm以下になるまで解砕混練した。
上記(5)で得た、アノード機能層用グリーン層、電解質層用グリーン層およびバリア層用グリーン層が形成されたアノード支持基板グリーンシートを、焼成後の1辺が60mmの正方形になるように打ち抜いた。打ち抜いた後、1300℃で2時間焼成してバリア層を有するSOFC用アノード支持型ハーフセルを20枚得た。
実施例1においてアノード層用粉末のボールミル処理を行わなかったこと、即ち、アノード層用ペーストの調製において、NiO/8YSZ混合粉末の代わりに、酸化ニッケル(日興リカ社製「高純度酸化ニッケルF」)36質量部と、イオン伝導成分として8モル%イットリア安定化ジルコニア粉末(東ソー社製「TZ8Y」)24質量部の混合物を用いたこと、また、固体電解質層用粉末のボールミル処理を行わなかったこと、即ち、固体電解質層用ペーストの調整において、ボールミル処理8YSZ粉末の代わりに8モル%イットリア安定化ジルコニア粉末(東ソー社製「TZ8Y」)60質量部を用いたこと以外は同様にして、比較例1のSOFC用アノード支持型ハーフセルを20枚作製した。
12%アンモニア水(和光純薬工業社製)50mLを、開口部が100mm×100mmの匣鉢に入れた。その匣鉢の開口部を塞ぐように、実施例1または比較例1で作製したアノード支持型固体酸化物形燃料電池ハーフセルをバリア層面が上になるように載せて、周囲をOリングでシールして固定した。続いて、1.0w/v%フェノールフタレインエタノール溶液(和光純薬工業社製)をバリア層面上に滴下して全体に薄くのばした後、アスピレータを用いてバリア層面側を減圧状態にした。そして、匣鉢中のアンモニアが電解質層とバリア層を通過し、バリア層面上のフェノールフタレインが呈色反応を起こし赤色に変化した場合、固体電解質層およびバリア層に貫通孔が存在すると評価した。結果を表1に示す。表1中の「歩留り」は、作製した20枚のSOFC用アノード支持型ハーフセルのうち貫通孔が検出されなかったものの割合である。
市販のLa0.6Sr0.4CoO3粉末100質量部に対して、バインダーとしてエチルセルロースを3質量部、溶剤としてα−テルピネオールを30質量部の割合となるように加え、乳鉢を用いて混合した。その後、3本ロールミル(EXAKT technologies社製「型式M−80S」,ロール材質:アルミナ)を用いて混練し、カソード層用スラリーを得た。
以下の評価条件で、上記実施例2で作製した単セルの発電試験を実施した。
・カソードガス流量: Air 100mL/min
昇温後、アノードおよびカソードそれぞれにおける出口側ガスの流量を流量計で測定し、漏れが無いことを確認した。
・カソードガス流量: Air 200mL/min
15分以上経過後に起電力が発生し、ガスの漏れが無いことを再度確認した後、測定条件と同一の以下のガスをアノードとカソードへ供給した。
・カソードガス流量: Air 200mL/min
起電力が安定してから15分以上経過後に電流密度を増加させて電圧の変化を測定した。結果を図1に示す。
Claims (6)
- 固体酸化物形燃料電池用電極支持型ハーフセルの製造方法であって、
電極支持基板上または電極支持基板グリーンシート上に電極機能層グリーン層を形成する工程、
上記電極機能層グリーン層上に、事前に粉砕処理した安定化ジルコニア粉末を含む固体電解質層グリーン層を形成する工程、および、
上記固体電解質層グリーン層の60°における光沢度が50%以上である場合に、少なくとも、上記電極支持基板または電極支持基板グリーンシート、上記電極機能層グリーン層および上記固体電解質層グリーン層を有するグリーン積層体を焼成する工程を含む製造方法。 - 上記電極機能層グリーン層の60°における光沢度が10%以上である場合に、上記電極機能層グリーン層上に固体電解質層グリーン層を形成する工程をさらに含む請求項1に記載の製造方法。
- 上記固体電解質層グリーン層の60°における光沢度が50%以上である場合に、上記固体電解質層グリーン層上にバリア層グリーン層を形成する工程をさらに含む請求項1または2に記載の製造方法。
- 固体酸化物形燃料電池用アノード支持型ハーフセルを製造するための方法であり、アノード支持基板上またはアノード支持基板グリーンシート上に固体電解質層グリーン層を形成する請求項1〜3のいずれか一項に記載の製造方法。
- 請求項1または2に記載の方法により固体酸化物形燃料電池用電極支持型ハーフセルを製造する工程、および、
上記固体酸化物形燃料電池用電極支持型ハーフセルの固体電解質層の上に、他方の電極層を形成する工程を含む固体酸化物形燃料電池用電極支持型単セルの製造方法。 - 請求項3に記載の方法により固体酸化物形燃料電池用電極支持型ハーフセルを製造する工程、および、
上記固体酸化物形燃料電池用電極支持型ハーフセルのバリア層の上に、他方の電極層を形成する工程を含む固体酸化物形燃料電池用電極支持型単セルの製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015141324 | 2015-07-15 | ||
JP2015141324 | 2015-07-15 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017027921A JP2017027921A (ja) | 2017-02-02 |
JP6694249B2 true JP6694249B2 (ja) | 2020-05-13 |
Family
ID=57946106
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015159449A Active JP6694249B2 (ja) | 2015-07-15 | 2015-08-12 | 固体酸化物形燃料電池用電極支持型ハーフセルの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6694249B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5452277B2 (ja) * | 2010-02-18 | 2014-03-26 | 株式会社日本触媒 | アノード支持型ハーフセルの製造方法 |
JP2012059476A (ja) * | 2010-09-08 | 2012-03-22 | Nippon Shokubai Co Ltd | アノード支持型ハーフセルおよびその製造方法、ならびに、アノード支持型セル |
CN104685686A (zh) * | 2012-09-28 | 2015-06-03 | 株式会社日本触媒 | 固体氧化物型燃料电池半电池和固体氧化物型燃料电池 |
-
2015
- 2015-08-12 JP JP2015159449A patent/JP6694249B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017027921A (ja) | 2017-02-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2009140730A (ja) | 固体酸化物形燃料電池用の燃料極材料およびその製造方法 | |
JP2014067565A (ja) | 固体酸化物形燃料電池、その製造方法及び発電方法 | |
JP2017022111A (ja) | 積層体 | |
JP6338342B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池ハーフセル、及び固体酸化物形燃料電池 | |
JP2016072037A (ja) | 固体酸化物形燃料電池用単セルの製造方法、固体酸化物形燃料電池用カソード及び固体酸化物形燃料電池用単セル | |
JP2007200664A (ja) | 固体電解質型燃料電池の製造方法 | |
JP6042320B2 (ja) | 電極材料とその利用 | |
JP6795359B2 (ja) | 電気化学セル用電解質層、およびそれを含む電気化学セル | |
JP2019153391A (ja) | 固体酸化物形燃料電池とこれに用いる電極材料 | |
JP5452277B2 (ja) | アノード支持型ハーフセルの製造方法 | |
JP6694249B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池用電極支持型ハーフセルの製造方法 | |
JP2018041661A (ja) | 電気化学セル用電解質層、およびそれを含む電気化学セル | |
JP2016071983A (ja) | 固体酸化物形燃料電池用燃料極材料及びその製造方法、並びに、固体酸化物形燃料電池用ハーフセル及びそれを備えた固体酸化物形燃料電池用単セル | |
JP2018063871A (ja) | 電気化学セル用燃料極、およびそれを含む電気化学セル | |
JP2013077397A (ja) | 固体酸化物形燃料電池 | |
JP2016207384A (ja) | 固体酸化物形燃料電池用セラミックスグリーン積層体を製造する方法、固体酸化物形燃料電池用ハーフセルを製造する方法、固体酸化物形燃料電池用単セルを製造する方法、固体酸化物形燃料電池用セラミックスグリーン積層体、固体酸化物形燃料電池用ハーフセル、及び固体酸化物形燃料電池用単セル | |
JP6199680B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池のハーフセル及び固体酸化物形燃料電池セル | |
JP6524434B2 (ja) | 固体酸化物型燃料電池の空気極、固体酸化物型燃料電池、及び固体酸化物型燃料電池の空気極の製造方法 | |
JP6254200B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池の製造方法 | |
JP2018018769A (ja) | 電気化学セル用バリア層およびそれを用いた電気化学セル | |
JP2012059476A (ja) | アノード支持型ハーフセルおよびその製造方法、ならびに、アノード支持型セル | |
JP6764722B2 (ja) | 電気化学セル | |
JP2013077396A (ja) | アノード支持基板及びこれを用いたアノード支持型セル | |
JP2017147053A (ja) | 固体酸化物形燃料電池用空気極 | |
WO2024134975A1 (ja) | Soecまたはsofcの電極用材料、そのような電極用材料を含む粉末、そのような粉末を含むペースト、soecまたはsofcの電極、soec、およびsofc |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180510 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190423 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190507 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20190514 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190617 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20191119 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20191128 |
|
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: 20200414 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200417 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6694249 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |