JP7114878B2 - 固体酸化物形燃料電池用カソードおよび固体酸化物形燃料電池単セル - Google Patents
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Description
上記集電体接触部は、銀、銀合金、ランタン-ストロンチウム-コバルト系酸化物、ランタン-ストロンチウム-コバルト-鉄系酸化物、ランタン-ニッケル-鉄系酸化物、ランタン-ストロンチウム-マンガン系酸化物、および、サマリウム-ストロンチウム-コバルト系酸化物からなる群より選択される少なくとも1種の導電材を含み、
上記集電体接触部は、ドット状またはライン状であり、
上記カソード本体部は、膜厚方向に導入されたクラック(101)により囲まれた複数のドメイン領域(102)を有しており、
上記ドメイン領域の50%累積平均径をD、上記集電体接触部間の平均距離をLとしたとき、Dは1~50mm、Lは1~20mmであって、L≦Dの関係を満たす、
固体酸化物形燃料電池用カソード(1)にある。
先ず、実施形態1のカソードについて説明する。図1~図6に例示されるように、本実施形態のカソード1は、固体酸化物形燃料電池(SOFC)に用いられる。固体酸化物形燃料電池は、固体電解質層を構成する固体電解質として、酸素イオン導電性を示す固体酸化物セラミックスを用いる燃料電池である。なお、図1では、カソード1を、後述する単セル5に適用した場合に、下側が固体電解質層3側、上側が集電体6側となるようにカソード1が描かれている。
実施形態2のカソードおよび単セルについて、図7、図8を用いて説明する。なお、実施形態2以降において用いられる符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
実施形態3のカソードおよび単セルについて、図9を用いて説明する。
実施形態4のカソードおよび単セルについて、図10を用いて説明する。
<材料準備>
NiO粉末(平均粒子径:1.0μm)と、8mol%のY2O3を含むイットリア安定化ジルコニア(以下、8YSZ)粉末(平均粒子径:0.8μm)と、カーボン(造孔剤)と、ポリビニルブチラール(有機材料)と、酢酸イソアミル、2-ブタノールおよびエタノール(混合溶媒)とをボールミルにて混合することによりスラリーを調製した。NiO粉末と8YSZ粉末との質量比は、60:40とした。上記スラリーを、ドクターブレード法を用いて、樹脂シート上に層状に塗工し、乾燥させた後、樹脂シートを剥離することにより、アノードの拡散層形成用シートを準備した。なお、上記平均粒子径は、レーザー回折・散乱法により測定した体積基準の累積度数分布が50%を示すときの粒子径(直径)d50である(以下、同様)。
複数枚の拡散層形成用シート、活性層形成用シート、固体電解質層形成用シート、および、中間層形成用シートをこの順に積層し、静水圧プレス(WIP)成形法を用いて圧着することにより、圧着体を得た。圧着体は、圧着後に脱脂した。なお、WIP成形条件は、温度80℃、加圧力50MPa、加圧時間10分という条件とした。
実験例1と同様にして、カソードのドメイン領域の50%累積平均径D、集電体接触部間の平均距離Lが異なる複数の単セルを作製し、発電出力の測定を行った。この際、原料に用いるLSC粉末の解砕状態を制御し、原料のBET比表面積を変化させることにより、カソードを焼成した際のクラック導入間隔を制御した。具体的には、LSC粉末原料中に含まれる微粉末を少なくすることで、原料のBET比表面積を小さくし、ドメイン領域の50%累積平均径Dを相対的に小さくした。反対に、LSC粉末原料中に含まれる微粉末を多くすることで、BET比表面積を大きくし、ドメイン領域の50%累積平均径Dを相対的に大きくした。また、集電体接触部のパターンは、直径φ=2mmの円形がそれぞれピッチ=3、5、7mmで均等に配列してなる3つのドットパターンとした。
実験例1と同様にして、集電体接触部の平均幅wと、カソード本体部の平均膜厚tとを変化させた複数の単セルを作製した。この際、カソード形成時のスクリーン印刷の回数を変化させることにより、カソードの膜厚を異ならせた。また、集電体接触部のパターンは、直径φ=2mm、φ=4mm、φ=15mmの円形が、それぞれピッチ=5、7、18mmで均等に配列してなる3つのドットパターンとした。また、各単セルのカソードにおけるドメイン領域の50%累積平均径D、集電体接触部間の平均距離L、集電体接触部の平均幅w、カソード本体部の平均膜厚tを、上述した方法により求めた。
実験例1と同様にして、LNF粉末と、エチルセルロースと、テルピネオールとをボールミルにて混合することにより、集電体接触部形成用ペーストを準備した。但し、本例で準備した集電体接触部形成用ペーストでは、LNF粉末を微粉化させ、平均粒子径を0.5μmとした。また、本例で準備した集電体接触部形成用ペーストは、実験例1で用いた集電体接触部形成用ペーストに比べ、集電体接触部形成時にカソード本体部のクラックにペーストが含浸されるようにペースト粘度を低下せた。これら以外は実験例1と同様にして、本例のカソード、および、単セルを得た(試料13)。また、実験例1のカソード、および、単セルも併せて準備した(試料14)。
10 カソード本体部
101 クラック
102 ドメイン領域
11 集電体接触部
5 単セル
6 集電体
A 酸化剤ガス
Claims (8)
- 外部から酸化剤ガス(A)が供給される膜状のカソード本体部(10)と、上記カソード本体部の膜面上に形成されており、集電体(6)を接触させるための複数の集電体接触部(11)と、を有しており、
上記集電体接触部は、銀、銀合金、ランタン-ストロンチウム-コバルト系酸化物、ランタン-ストロンチウム-コバルト-鉄系酸化物、ランタン-ニッケル-鉄系酸化物、ランタン-ストロンチウム-マンガン系酸化物、および、サマリウム-ストロンチウム-コバルト系酸化物からなる群より選択される少なくとも1種の導電材を含み、
上記集電体接触部は、ドット状またはライン状であり、
上記カソード本体部は、膜厚方向に導入されたクラック(101)により囲まれた複数のドメイン領域(102)を有しており、
上記ドメイン領域の50%累積平均径をD、上記集電体接触部間の平均距離をLとしたとき、Dは1~50mm、Lは1~20mmであって、L≦Dの関係を満たす、
固体酸化物形燃料電池用カソード(1)。 - 上記集電体接触部は、上記酸化剤ガスの流れ方向に沿って配置されている、請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池用カソード。
- 上記クラックの開口部分に上記導電材の少なくとも一部が存在している、請求項1または2に記載の固体酸化物形燃料電池用カソード。
- 上記カソード本体部の平均膜厚をt、上記集電体接触部の平均幅をwとしたとき、t/w≧0.01の関係を満たす、請求項1~3のいずれか1項に記載の固体酸化物形燃料電池用カソード。
- 上記カソード本体部における上記酸化剤ガスの入口側端部から上記酸化剤ガスの出口側端部に向かって、上記集電体接触部の幅が広くなる、請求項1~4のいずれか1項に記載の固体酸化物形燃料電池用カソード。
- 上記カソード本体部における上記酸化剤ガスの入口側端部および上記酸化剤ガスの出口側端部から上記カソードの中央部に向かって、上記集電体接触部の幅が狭くなる、請求項1~4のいずれか1項に記載の固体酸化物形燃料電池用カソード。
- 上記カソード本体部の膜面の面積をS、上記ドメイン領域のうち、上記集電体接触部に接触する上記ドメイン領域の総面積をScとしたとき、0.7≦Sc/S≦1を満たす、請求項1~6のいずれか1項に記載の固体酸化物形燃料電池用カソード。
- 請求項1~7のいずれか1項に記載の固体酸化物形燃料電池用カソードを有する、固体酸化物形燃料電池単セル(5)。
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JP2015032559A (ja) | 2013-08-06 | 2015-02-16 | 日本特殊陶業株式会社 | 固体酸化物形燃料電池スタック及びセパレータ付インターコネクタ |
JP2015069744A (ja) | 2013-09-27 | 2015-04-13 | 日本電信電話株式会社 | 固体酸化物形燃料電池、固体酸化物形燃料電池スタックおよびスペーサ |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005166510A (ja) | 2003-12-03 | 2005-06-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固体電解質型燃料電池及び固体電解質型燃料電池の製造方法 |
JP2007026782A (ja) | 2005-07-13 | 2007-02-01 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 固体酸化物型燃料電池 |
JP2014038758A (ja) | 2012-08-15 | 2014-02-27 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池及び燃料電池スタック |
JP2015032559A (ja) | 2013-08-06 | 2015-02-16 | 日本特殊陶業株式会社 | 固体酸化物形燃料電池スタック及びセパレータ付インターコネクタ |
JP2015069744A (ja) | 2013-09-27 | 2015-04-13 | 日本電信電話株式会社 | 固体酸化物形燃料電池、固体酸化物形燃料電池スタックおよびスペーサ |
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