JP6800297B2 - 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
上記の特徴構成によれば、電解質層に隣接する上方部位の緻密度が高いことにより、電極層と電解質層との接合強度をより高めることができる。また、緻密な表面上に電解質層を形成することで、電解質層の緻密度も併せて向上させることができる。一方、電気化学素子の電極層としては気体透過性が必要であるが、緻密度が高くなると気体透過性は低下する。そこで上述の特徴構成により、下方部位では上方部位よりも緻密度を低くして気体透過性を確保しつつ、上方部位では下方部位より緻密度を高くして、電極層と電解質層との接合強度、および電極層の上に形成される電解質層の緻密度を向上できる。
上記の特徴構成によれば、電極層は貫通孔に挿入され貫通孔を塞ぐ挿入部を有するので、電極層と金属基板との結合の強度をより高めることができる。すなわち、より堅牢性に優れた電気化学素子を実現できる。
上記の特徴構成によれば、金属基板はフェライト系ステンレス材であるので、金属基板を耐熱性、耐腐食性に優れたものとすることができ、電気化学素子の耐久性、信頼性を高めることができる。また、電極層や電解質層の材料である、例えば、YSZ(イットリウム安定化ジルコニア)やGDC(ガドリウム・ドープ・セリア)等と熱膨張係数が近い。従って、低温と高温の温度サイクルが繰り返された場合も壊れにくい。よって、長期耐久性に優れた電気化学素子を製造することができる。
すなわち上記の特徴構成によれば、予備塗布ステップでは溶媒による希釈率が高い電極層材料ペーストが金属基板の表面に塗布されるので、金属基板の貫通孔に電極層の材料が入り込みやすい。従って、より確実に貫通孔を電極層材料で埋める(塞ぐ)ことができ、表面がより平滑な電極層が得られる。すなわち、電極層の上に、より緻密な電解質層を形成することができ、また、より堅牢性に優れた電気化学素子を製造することができる。また、得られた平滑な電極層の上に、低温焼成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)などの低温プロセスで電解質層を形成することが可能となり、高温の熱処理を経ないことで耐久性に優れた電気化学素子を製造することができる。
すなわち上記の特徴構成によれば、第1形成ステップの後に、骨材の混合比率を第1比率よりも大きい第2比率とした電極層材料を用いて電極層の形成を行う第2形成ステップを行うので、電極層の下方に比べて上方の骨材の混合比率が大きくなる。従って、電極層の上方の強度と緻密度を高めることができ、電極層と電解質層との接合強度の向上と、低温での電解質層の形成と、電極層の気体透過性の確保とが実現できる。したがって、堅牢性と耐久性をより高めた電気化学素子を製造することができる。
上記の特徴構成によれば、電極層の上と金属基板の表側の面の上とにわたって電解質層の材料である電解質材料を付着させて、電極層を被覆する第1部分と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電解質層形成ステップとを有するので、電解質層が電極層を包む構成とすることができ、電解質層が剥離しにくい構成とすることができる。また、第2部分により電解質層を金属基板に接合させて、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。また、第2部分において電極層からのガスのリークを抑制した電気化学素子を製造できる。説明すると、電気化学素子の作動時には、金属基板の裏側から貫通孔を通じて電極層へガスが供給される。電極層の端部において第2部分の存在しない部位で電極層の端部が露出していると、そこからガスのリークが発生することが考えられる。第2部分により電極層の端部を確実に覆っておくと、ガスケット等の別部材を設けることなく、ガスのリークを抑制することができる。
貫通孔を有する金属基板に電極材料ペーストを塗布すると、ペーストの一部が貫通孔に入り込み、塗布されたペーストの表面にはへこみが生じる。その上に電解質層を形成すると、へこみが悪影響を及ぼすために緻密な電解質層を形成できない。そこで貫通孔へ電極層材料ペーストを押し込むとともに金属基板の表側の面に残留する電極材料ペーストを拭き取る押し込み拭取りステップを行うことで、貫通孔がペーストで埋まり(塞がり)、かつ金属基板の表面が平滑になる。続いて金属基板の表側の面に前記電極層材料ペーストを塗布することで、表面が平滑な電極層を得ることができる。
すなわち上記の特徴構成によれば、電極層形成ステップは、予備塗布ステップと、予備塗布ステップの後に行う押し込み拭取りステップと、押し込みステップの後に行う主塗布ステップとを有するので、金属基板の貫通孔に挿入され貫通孔を塞ぐ挿入部を作成しつつ、上面が平滑な電極層を形成することができる。よって、平滑な電極層の上に、表面が平滑で緻密な電解質層を形成することができ、また、より堅牢性に優れた電気化学素子を製造することができる。また、得られた平滑な電極層の上に、低温焼成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)などの低温プロセスで電解質層を形成することが可能となり、高温の熱処理を経ないことで耐久性に優れた電気化学素子を製造することができる。
上記の特徴構成によれば、電気化学素子の電解質層の上に前記電極層の対極となる電極層を設けた固体酸化物形燃料電池(SOFC)セルを製造するので、緻密な電解質層を備え、耐久性と堅牢性に優れた固体酸化物形燃料電池セルを製造することができる。
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)セル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が設けられた領域より大きな領域に、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に接合して、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。
説明すると、電気化学素子1の作動時には、金属基板2の裏側から貫通孔21を通じて電極層3へガスが供給される。第2部分42の存在する部位においては、ガスケット等の別部材を設けることなく、ガスのリークを抑制することができる。なお、第1実施形態では第2部分42によって電極層3の周囲をすべて覆っているが、電極層3の上部に電解質層4を設け、周囲にガスケット等を設ける構成としてもよい。
このように構成した電気化学素子1に対して、図2に示すように、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セル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。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。
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、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。
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。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の厚さが、サブミクロンオーダーの厚さの好適なもの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、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を形成することができる。
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セル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、溶射法(スプレーコート法)などにより形成することができる。
上記の第1実施形態では、電気化学素子1を固体酸化物形燃料電池セル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セル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。
上記の第1実施形態では、電解質層4は、図1または図2に示されるように、電極層3の上側の面に積層された。また、対極電極層5は、電解質層4の上側の面に積層された。これを変更して、図3に示すように、電極層3と電解質層4との間に緩衝層6を設けてもよい。また、電解質層4と対極電極層5との間に反応防止層(図示なし)を設けてもよい。
緩衝層6の材料としては、酸素イオン(酸化物イオン)伝導性を有する材料が好適であり、例えばYSZ(イットリア安定化ジルコニア)、SSZ(スカンジウム安定化ジルコニア)やGDC(ガドリウム・ドープ・セリア)、YDC(イットリウム・ドープ・セリア)、SDC(サマリウム・ドープ・セリア)等を用いることができる。特に、セリア系のセラミックスを用いると、緩衝層6が混合伝導性を有することになり、高い素子性能が得られるためより好ましい。緩衝層6は、低温焼成法(例えば1100℃より高い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、溶射法などにより形成することが好ましい(緩衝層形成ステップ)。特に、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好ましい。緩衝層6は、その相対密度が電解質層4の相対密度よりも小さいことが好ましい。また、緩衝層6は、その相対密度が電極層3の相対密度よりも大きいことが好ましい。これらのようにすると、素子のヒートショックをはじめとする各種の応力に対する耐性を向上できるという効果があり好ましい。
反応防止層の材料としては、電解質層4の成分と対極電極層5の成分との間の反応を防止できる材料であれば良い。例えばセリア系材料等が用いられる。反応防止層を電解質層4と対極電極層5との間に導入することにより、対極電極層5の構成材料と電解質層4の構成材料との反応が効果的に抑制され、素子の性能の長期安定性を向上できる。反応防止層は、低温焼成法(例えば1100℃より高い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、スパッタリング法、パルスレーザーデポジション法などを適宜用いて形成することができる(反応防止層形成ステップ)。特に、低温焼成法やエアロゾルデポジション法や溶射法などを用いると低コストな素子が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。
上述した第4実施形態では、図3に示すように、電極層3および電解質層4の両方が、金属基板2の表側の面であって貫通孔21が設けられた領域より大きな領域に設けられる。貫通孔21が設けられた領域の全体が、電極層3および電解質層4によって覆われている。つまり貫通孔21は、金属基板2における電極層3が形成された領域の内側であって、かつ電解質層4が形成された領域の内側に形成される。換言すれば、全ての貫通孔21が電極層3に面して設けられている。これを変更して、図4に示す構成とすることも可能である。
また図5に示す構成も可能である。図5に示す構成では、電極層3および緩衝層6が、貫通孔21が設けられた領域より小さな領域に設けられる。電解質層4が、貫通孔21が設けられた領域より大きな領域に設けられる。貫通孔21が設けられた領域の全体が、電解質層4によって覆われている。つまり貫通孔21は、電極層3が形成された領域の内側と外側とに設けられる。貫通孔21は、緩衝層6が形成された領域の内側と外側とに設けられる。また貫通孔21は電解質層4が形成された領域の内側に設けられる。換言すれば、貫通孔21は電極層3と緩衝層6と電解質層4とに面して設けられている。緩衝層6は、金属基板2の貫通孔21に挿入され貫通孔21を塞ぐ挿入部61を備えてもよい。また、電解質層4は、金属基板2の貫通孔21に挿入され貫通孔21を塞ぐ挿入部(図示なし)を備えてもよい。
また図6に示す構成も可能である。図6に示す構成では、電極層3および緩衝層6が、貫通孔21が設けられた領域より小さな領域に設けられる。緩衝層6は、電極層3が設けられた領域に設けられる。電解質層4が、貫通孔21が設けられた領域より大きな領域に設けられる。貫通孔21が設けられた領域の全体が、電解質層4によって覆われている。つまり貫通孔21は、電極層3が形成された領域の内側と外側とに設けられる。また貫通孔21は電解質層4が形成された領域の内側に設けられる。換言すれば、貫通孔21は電極層3と電解質層4とに面して設けられている。電解質層4は、金属基板2の貫通孔21に挿入され貫通孔21を塞ぐ挿入部(図示なし)を備えてもよい。
上記の実施形態では、電極層3の材料として例えばNiO−GDC、Ni−GDC、NiO−YSZ、Ni−YSZ、CuO−CeO2、Cu−CeO2などのサーメット材を用い、対極電極層5の材料として例えばLSCF、LSM等の複合酸化物を用いた。そして電極層3に水素ガスを供給して燃料極とし、対極電極層5に空気を供給して空気極とし、電気化学素子1を固体酸化物形燃料電池セル100として用いた。これを変更して、電極層3を空気極とし、対極電極層5を燃料極とすることが可能なように、電気化学素子1を構成することも可能である。すなわち、電極層3の材料として例えばLSCF、LSM等の複合酸化物を用い、対極電極層5の材料として例えばNiO−GDC、Ni−GDC、NiO−YSZ、Ni−YSZ、CuO−CeO2、Cu−CeO2などのサーメット材を用いる。このように構成した電気化学素子1であれば、電極層3に空気を供給して空気極とし、対極電極層5に水素ガスを供給して燃料極とし、電気化学素子1を固体酸化物形燃料電池セル100として用いることができる。
厚さ0.3mm、直径25mmの円形のcrofer22APUの板に対して、中心から半径7.5mm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。
こうして得られた固体酸化物形燃料電池セルについて、水素と空気を用いて電気化学測定を行ったところ、0.2Vを上回る有意な電圧が得られた。
上記の実施例1において、予備塗布ステップと押し込み拭取りステップを行わずに、貫通孔を塞ぐ挿入部を設けないこと以外は、実施例1と同様にして固体酸化物形燃料電池セルを作製した。こうして得た固体酸化物形燃料電池セルについて、水素と空気を用いて電気化学測定を行ったところ、電解質膜の気密性が保たれず、電位差が発生しなかった。
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。
厚さ0.3mm、直径25mmの円形のcrofer22APUの板を金属基板2として用い、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ペーストを作成し、金属基板2の上に直径17mmの領域にスクリーン印刷法により電極層3を塗布した。その後、空気中、450℃で脱脂処理を行った(主塗布ステップ)。
次に、電極層3を塗布した金属基板2に対して、850℃で酸素分圧が7.0×10−20atmになるようにH2/H2O/N2混合ガスを調整した雰囲気下で1時間焼成を行い(焼成ステップ)、電気化学素子1を作製した。
この参考例2で作製した電気化学素子1の金属基板2における金属酸化物膜22の厚さ方向の電気抵抗値を測定したところ、約11mΩ・cm2であることが分かった。
さらに、この参考例2作製した電気化学素子1について、電極層3の表面からX線回折測定を行ったところ、電極層3の成分に起因するNi及びCeO2と金属基板2の成分に起因するFe相当のピークが観察された。
電極層3を塗布した金属基板2に対して、850℃で酸素分圧が7.0×10−20atmになるようにH2/H2O/N2混合ガスを調整した雰囲気下で1時間焼成を行い、更にその後に、850℃空気中で30分焼成を行った(焼成ステップ)こと以外は参考例1と同様にして、電気化学素子1を作製した。
この参考例3で作製した電気化学素子1の金属基板2における金属酸化物膜22の厚さ方向の電気抵抗値を測定したところ、約15mΩ・cm2であることが分かった。
さらに、この参考例3で作製した電気化学素子1について、電極層3の表面からX線回折測定を行ったところ、電極層3の成分に起因するNiO及びCeO2と金属基板2の成分に起因するFe相当のピークが観察された。
電極層3を塗布した金属基板2に対して、950℃で酸素分圧が5.1×10−18atmになるようにH2/H2O/N2混合ガスを調整した雰囲気下で1時間焼成を行った(焼成ステップ)こと以外は参考例2と同様にして、電気化学素子1を作製した。
この参考例4で作製した電気化学素子1の金属基板2における金属酸化物膜22の厚さ方向の電気抵抗値を測定したところ、約19mΩ・cm2であることが分かった。
さらに、この参考例4で作製した電気化学素子1について、電極層3の表面からX線回折測定を行ったところ、電極層3の成分に起因するNi及びCeO2と金属基板2の成分に起因するFe相当のピークが観察された。
また、この参考例4で作製した電気化学素子1の断面SEM観察を行った結果を図7に示す。図7より、金属酸化物膜22の厚さは、最小で0.1μm程度、最大で0.7μm程度、平均的には0.3μm程度であることが分かった。また、この参考例4で作製した電気化学素子1の断面EPMA観察を行ったところ、金属酸化物膜22の主成分が酸化クロムであることが分かった。また、金属酸化物膜22により、金属基板2中のCrやFeの電極層3への拡散が抑制され、電極層3から金属基板2へのNiの拡散が抑制されていることが分かった。
電極層3を塗布した金属基板2に対して、950℃で酸素分圧が5.1×10−18atmになるようにH2/H2O/N2混合ガスを調整した雰囲気下で1時間焼成を行った後、更に、950℃空気中で30分焼成を行った(焼成ステップ)こと以外は参考例2と同様にして、電気化学素子1を作製した。
この参考例5で作製した電気化学素子1の金属基板2における金属酸化物膜22の厚さ方向の電気抵抗値測定したところ、約23mΩ・cm2であることが分かった。
さらに、この参考例5で作製した電気化学素子1について、電極層3の表面からX線回折測定を行ったところ、電極層3の成分に起因するNiO及びCeO2と金属基板2の成分に起因するFe相当のピークが観察された。
また、この参考例5で作製した電気化学素子1の断面SEM観察を行った結果を図8に示す。図8に示すように、金属酸化物膜22の厚さは、最小で0.2μm程度、最大で1.1μm程度、平均的には0.5μm程度であることが分かった。また、この参考例5で作製した電気化学素子1の断面EPMA観察を行ったところ、金属酸化物膜22の主成分が酸化クロムであることが分かった。また、金属酸化物膜22により、金属基板2中のCrやFeの電極層3への拡散が抑制され、電極層3から金属基板2へのNiの拡散が抑制されていることが分かった。
電極層3を塗布した金属基板2に対して、1050℃で酸素分圧が4.1×10−17atmになるようにH2/H2O/N2混合ガスを調整した雰囲気下で30分焼成を行った後、更に、1050℃で酸素分圧が2.0×10−2atmになるようにO2/H2O/N2混合ガスを調整した雰囲気下で15分焼成を行った(焼成ステップ)こと以外は参考例2と同様にして、電気化学素子1を作製した。
この参考例6で作製した電気化学素子1の金属基板2における金属酸化物膜22の厚さ方向の電気抵抗値を測定したところ、約31mΩ・cm2であることが分かった。
さらに、この参考例6で作製した電気化学素子1について、電極層3の表面からX線回折測定を行ったところ、電極層3の成分に起因するNiO及びCeO2と金属基板2の成分に起因するFe相当のピークが観察された。
また、この参考例6で作製した電気化学素子1の断面SEM観察を行った結果を図9に示す。図9に示すように、金属酸化物膜22の厚さは、最小で0.5μm程度、最大で1.0μm程度、平均的には0.67μm程度であることが分かった。また、この参考例6で作製した電気化学素子1の断面EPMA観察を行ったところ、金属酸化物膜22の主成分が酸化クロムであることが分かった。また、金属酸化物膜22により、金属基板2中のCrやFeの電極層3への拡散が抑制され、電極層3から金属基板2へのNiの拡散が抑制されていることが分かった。
電極層3を塗布した金属基板2に対して、1150℃で酸素分圧が7.3×10−14atmになるようにH2/H2O/N2混合ガスを調整した雰囲気下で1時間焼成を行った(焼成ステップ)こと以外は参考例2と同様にして、電気化学素子1を作製した。
この参考例7で作製した電気化学素子1の金属基板2における金属酸化物膜22の厚さ方向の電気抵抗値を測定したところ、約2.2Ω・cm2以上であることが分かった。
さらに、この参考例7で作製した電気化学素子1について、電極層3の表面からX線回折測定を行ったところ、電極層3の成分に起因するNi及びCeO2と金属基板2の成分に起因するFe相当のピークが観察された。そして、CeCrO3の複合酸化物のピークが観察された。
また、この参考例7で作製した電気化学素子1の断面SEM観察を行った結果を図10に示す。図10に示すように、金属酸化物膜22の厚さは、最小で0.6μm程度、最大で1.4μm程度、平均的には0.85μm程度であることが分かった。また、この参考例7で作製した電気化学素子1の断面EPMA観察を行ったところ、Crの電極層への拡散が比較的多くなっているように見られた。
この結果、1150℃で酸素分圧が7.2×10−14atmになるようにH2/H2O/N2混合ガスを調整した雰囲気下で焼成ステップを行うと、金属基板の電気抵抗値が極端に大きくなり、電気化学素子としての性能が低下することが分かった。また、金属基板2からのCrの拡散抑制の効果が低下してしまいCeCrO3の複合酸化物がX線回折測定で観察される結果となった。
厚さ0.3mm、直径25mmの円形のcrofer22APUの金属板に対して、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21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。
厚さ0.3mm、直径25mmの円形のcrofer22APUの板に対して、中心から半径7.5mm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。
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セル
Claims (13)
- 複数の貫通孔を有する金属基板と、
前記金属基板の表側の面に設けられた電極層と、
前記電極層の上に設けられた電解質層とを有する電気化学素子であって、
前記貫通孔は前記金属基板の表側の面と裏側の面とを貫通して設けられ、
前記貫通孔は前記電解質層が形成された領域の内側に形成されており、
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部分とを有し、
前記電極層は、前記金属基板に隣接する下方部位に比べ、前記電解質層に隣接する上方部位の緻密度が高い電気化学素子。 - 複数の貫通孔を有する金属基板と、
前記金属基板の表側の面に設けられた電極層と、
前記電極層の上に設けられた電解質層とを有する電気化学素子であって、
前記貫通孔は前記金属基板の表側の面と裏側の面とを貫通して設けられ、
前記貫通孔は前記電解質層が形成された領域の内側に形成されており、
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部分とを有し、
前記電極層はサーメット材であり、前記電極層は、前記金属基板に隣接する下方部位に比べ、前記電解質層に隣接する上方部位において前記サーメット材の骨材の含有比が高い電気化学素子。 - 前記電極層はサーメット材であり、前記電極層は、前記金属基板に隣接する下方部位に比べ、前記電解質層に隣接する上方部位において前記サーメット材の骨材の含有比が高い請求項1に記載の電気化学素子。
- 前記電極層は、前記金属基板に隣接する下方部位に比べ、前記電解質層に隣接する上方部位の緻密度が高い請求項2に記載の電気化学素子。
- 前記電極層は前記貫通孔に挿入され前記貫通孔を塞ぐ挿入部を有する請求項1〜4のいずれか1項に記載の電気化学素子。
- 前記金属基板はフェライト系ステンレス材である請求項1〜5のいずれか1項に記載の電気化学素子。
- 前記電解質層はジルコニア系のセラミックスを含む請求項1〜6のいずれか1項に記載の電気化学素子。
- 請求項1〜7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。
- 金属基板と電極層と電解質層とを有する請求項1〜8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、
前記金属基板は表側の面と裏側の面とを貫通して設けられる複数の貫通孔を有しており、
前記金属基板の表側の面に電極層を形成する電極層形成ステップと、
前記電極層形成ステップの後に、前記電極層の上と前記金属基板の表側の面の上とにわたって前記電解質層の材料である電解質材料を付着させて、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電解質層形成ステップとを有する電気化学素子の製造方法。 - 前記電極層形成ステップは、
電極層材料を含有する電極層材料ペーストを前記金属基板の表側の面に塗布する予備塗布ステップと、
前記予備塗布ステップの後に、前記貫通孔へ前記電極層材料ペーストを押し込むとともに前記金属基板の表側の面に残留する前記電極層材料ペーストを拭き取る押し込み拭取りステップと、
前記押し込み拭取りステップの後に、前記金属基板の表側の面に前記電極層材料ペーストを塗布する主塗布ステップとを有する、請求項9に記載の電気化学素子の製造方法。 - 前記電極層材料ペーストは溶媒によって希釈されており、
前記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、前記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いことを特徴とする請求項10に記載の電気化学素子の製造方法。 - 前記電極層はサーメット材であり、
前記電極層形成ステップは、前記電極層の材料である電極層材料への骨材の混合比率を異ならせて行う2つのステップを有し、
骨材の混合比率を第1比率とした前記電極層材料を用いて電極層の形成を行う第1形成ステップと、
前記第1形成ステップの後に、骨材の混合比率を前記第1比率よりも大きい第2比率とした電極層材料を用いて電極層の形成を行う第2形成ステップとを有する請求項9〜11のいずれか1項に記載の電気化学素子の製造方法。 - 請求項9〜12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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US6228521B1 (en) | 1998-12-08 | 2001-05-08 | The University Of Utah Research Foundation | High power density solid oxide fuel cell having a graded anode |
GB2368450B (en) | 2000-10-25 | 2004-05-19 | Imperial College | Fuel cells |
JP3940946B2 (ja) | 2002-05-01 | 2007-07-04 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池用セル体およびその製造方法 |
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 |
JP2004220954A (ja) | 2003-01-16 | 2004-08-05 | Nissan Motor Co Ltd | 固体酸化物型燃料電池用セル板 |
GB2400723B (en) * | 2003-04-15 | 2006-06-21 | Ceres Power Ltd | Solid oxide fuel cell with a novel substrate and a method for fabricating the same |
JP2004355814A (ja) | 2003-05-27 | 2004-12-16 | Nissan Motor Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池用セル及びその製造方法 |
DE102005028797A1 (de) * | 2005-06-22 | 2007-01-25 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Hochtemperatur-Brennstoffzelle mit einer metallischen Tragstruktur für die Festoxid-Funktionsschichten |
US20070072070A1 (en) * | 2005-09-26 | 2007-03-29 | General Electric Company | Substrates for deposited electrochemical cell structures and methods of making the same |
GB0601813D0 (en) | 2006-01-30 | 2006-03-08 | Ceres Power Ltd | Fuel cell |
US20080193816A1 (en) * | 2006-05-02 | 2008-08-14 | Schaevitz Samuel B | Fuel cell with substrate-patterned lower electrode |
JP5422867B2 (ja) * | 2006-05-31 | 2014-02-19 | 大日本印刷株式会社 | 固体酸化物形燃料電池及びその製造方法 |
EP2038950B1 (en) | 2006-07-07 | 2015-03-18 | Ceres Intellectual Property Company Limited | Fuel cell with metal substrate |
JP5047555B2 (ja) | 2006-07-25 | 2012-10-10 | トヨタ紡織株式会社 | 大気中の不純物除去システム |
WO2008048445A2 (en) * | 2006-10-18 | 2008-04-24 | Bloom Energy Corporation | Anode with remarkable stability under conditions of extreme fuel starvation |
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 |
KR100941976B1 (ko) * | 2008-01-24 | 2010-02-11 | 포항공과대학교 산학협력단 | 후막 전해질 지지체형 고체산화물 연료전지 및 이의 제조방법 |
US20130108943A1 (en) * | 2010-05-04 | 2013-05-02 | Jean Yamanis | Two-layer coatings on metal substrates and dense electrolyte for high specific power metal-supported sofc |
KR101277893B1 (ko) * | 2010-12-28 | 2013-06-21 | 주식회사 포스코 | 금속 지지체형 고체 산화물 연료전지 및 그 제조방법과 이를 이용한 고체 산화물 연료전지 스택 |
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