JP7268737B2 - 固体酸化物形燃料電池用の電解質シート、固体酸化物形燃料電池用の電解質シートの製造方法および固体酸化物形燃料電池用の単セル - Google Patents
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Description
しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する個々の望ましい構成を2つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
図1は、本発明のSOFC用の電解質シートの一例を模式的に示す平面図である。図2は、図1に示す電解質シートのII-II線断面図である。
図3に示すように、角部C1に隣り合う2辺の延長線の交点O11から一方の延長線の開始点A11までの距離D11、および、他方の延長線の開始点A12までの距離D12を測定する。距離D11および距離D12のうち、最大値をDmax、最小値をDminとして、Dmax/Dminを算出する。
図4に示すように、角部C1の60°の範囲を等間隔に40点測定することにより、角部C1の曲率半径R1を算出する。これらの中での最大値をRmax、最小値をRminとして、Rmax/Rminを算出する。
本発明のSOFC用の電解質シートの製造方法は、未焼結体を作製する工程と、未焼結体の角部を切削する工程と、未焼結体を焼成する工程と、を備える。本発明のSOFC用の電解質シートの製造方法は、未焼結体貫通孔を形成する工程をさらに備えることが好ましい。
まず、セラミック材料粉末を含む未焼結板状体と、樹脂粉末を含む樹脂層とが加圧された、未焼結体が作製される。
図6では、2枚のセラミックグリーンシート1gが積層、圧着されることにより未焼結板状体1sが作製される工程が示されているが、セラミックグリーンシート1gの枚数は特に限定されない。また、複数のセラミックグリーンシート1gは、圧着されていなくてもよく、それらが単に積層されていてもよい。複数のセラミックグリーンシート1gから未焼結板状体1sが形成される場合、セラミック板状体の厚みが適切かつ容易に制御される。なお、1枚のセラミックグリーンシート1gから未焼結板状体1sが形成されてもよい。その場合、図6に示す工程は省略される。
図7に示すように、樹脂粉末2bを含む樹脂スラリーが未焼結板状体1sの一方主面上に塗工されることにより、未焼結板状体1sの一方主面上に樹脂層2lが形成される。そして、未焼結板状体1sと樹脂層2lとが加圧されることにより、未焼結体10gが作製される。
図8に示すように、樹脂粉末2bを含む樹脂スラリーが未焼結板状体1sの一方主面及び他方主面の両主面上に塗工されることにより、未焼結板状体1sの一方主面及び他方主面の両主面上に樹脂層2lが形成される。そして、未焼結板状体1sと樹脂層2lとが加圧されることにより、未焼結体10g’が作製される。
図示しないが、未焼結体10gを積層方向に貫通する未焼結体貫通孔を形成してもよい。
図9Aおよび図9Bは、未焼結体の角部を切削する工程の一例を模式的に示す平面図である。
図9Aおよび図9Bでは、未焼結体10gの角部C1、C2、C3およびC4に丸みを付けるために、未焼結体10gの角部C1、C2、C3およびC4が切削される工程が示されている。
図10は、未焼結体を焼成する工程の一例を模式的に示す断面図である。
未焼結体10gが焼成されることにより、樹脂層2lは焼失する。また、未焼結板状体1sは焼結されて、セラミック板状体10pとなる。
図11は、本発明のSOFC用の単セルの一例を模式的に示す断面図である。
図11に示すSOFC用の単セル100は、燃料極110と、空気極120と、燃料極110と空気極120との間に配置された電解質シート130と、を備えている。電解質シート130には、本発明のSOFC用の電解質シートが用いられる。燃料極110および空気極120には、公知のSOFCに用いられる燃料極および空気極が、それぞれ適用できる。
(未焼結体を作製する工程)
スカンジア安定化ジルコニア粉末、バインダー、分散剤および有機溶媒が所定の割合となるように調合された。有機溶媒には、重量比でトルエン7、エタノール3となるような混合物が用いられた。調合物は、部分安定化ジルコニアからなるメディアと共に1000回転/分で3時間撹拌され、セラミックスラリーとされた。
図9A及び図9Bに示されるように、エンドミルにより未焼結体の角部が切削されることにより、未焼結体の角部に丸みが付けられた。エンドミルの加工条件は、進行速度が0.03mm/回転であり、回転数が3000回転/分である。
上述の工程で得られた未焼結体は、焼成炉により焼成され、図10に示されるようなセラミック板状体とされた。
エンドミルの回転数を5000回転/分に変更したことを除いて、実施例1~4と同様の方法により電解質シートを作製した。
エンドミルの回転数を1000回転/分に変更したことを除いて、実施例1~4と同様の方法により電解質シートを作製した。
1s 未焼結板状体
1t セラミックグリーンテープ
2b 樹脂粉末
2l 樹脂層
10 SOFC用の電解質シート
10g、10g’ 未焼結体
10p セラミック板状体
100 SOFC用の単セル
110 燃料極
120 空気極
130 電解質シート
A11、A12 角部C1に隣り合う2辺の延長線の開始点
C1、C2、C3、C4 角部
D11、D12 角部C1に隣り合う2辺の延長線の交点から延長線の開始点までの距離
EM エンドミル
O11 角部C1に隣り合う2辺の延長線の交点
R1 角部C1の曲率半径
Claims (3)
- セラミック材料粉末を含む未焼結板状体と、樹脂粉末を含む樹脂層とが加圧された、未焼結体を作製する工程と、
前記未焼結体の角部に丸みを付けるために、前記未焼結体の角部を切削する工程と、
前記樹脂層を焼失させるとともに、前記未焼結板状体を焼結させてセラミック板状体とするために、前記未焼結体を焼成する工程と、を備える、固体酸化物形燃料電池用の電解質シートの製造方法。 - 前記未焼結体の角部は、エンドミルにより切削される、請求項1に記載の電解質シートの製造方法。
- 前記未焼結体を作製する工程は、
前記樹脂粉末を含む樹脂スラリーを前記未焼結板状体の少なくとも一方主面上に塗工して、前記樹脂層を形成する工程と、
前記樹脂層が前記少なくとも一方主面上に形成された前記未焼結板状体を加圧する工程と、を備える、請求項1または2に記載の電解質シートの製造方法。
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