JP7395981B2 - セル構造体の中間体、セル構造体及びセル構造体の製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、セル構造体100の製造工程の例を示す概略図である。図2は、本発明の各実施形態に共通するセル構造体100の製造方法を説明するフローチャートである。図3は、第1実施形態によるセル構造体の中間体を示す模式図であり、後述するプレ含浸工程を説明する図である。なお、セル構造体100は、固体酸化物型燃料電池の単セルである。
欠陥部位6内に、電解質層3の欠陥部位6を閉塞する電解質補強部7が形成される。また、プレ含浸液には、非導電性のセラミックスが用いられているため、電解質補強部7により電解質層3の絶縁性が高められる。なお、プレ含浸工程(S50)の詳細は後述する。
3・6H2O))、エタノール等を含む界面活性剤及び水を混合したものに、さらにガドリニウム(硝酸ガドリニウム(III)六水和物(Gd(NO3)3・6H2O))を加えて作製する。プレ含浸液は、表面張力が、含浸工程(図2のS60)において含浸する触媒溶液の表面張力よりも小さくなるように、界面活性剤の量を調整する。なお、好ましくは、プレ含浸液作製後に、エタノールで中間体10を洗浄し、真空引きによりエタノール・油分を飛ばす。
、プレ含浸液内のエタノール等の水気を飛ばし、か焼により、より沸点の高い溶媒を飛ば
してプレ含浸液内の物質(セリア)を析出させる。これにより、図3に示すように、電解質層3の欠陥部位6内に電解質補強部7が形成される。
(NO3)2・2H2O))にイットリウム(硝酸イットリウム(III)六水和物(Y(NO3)3・6H2O))を加えたものを用い、これに界面活性剤及び水を混合して作製してもよい。また、セリアに代えてアルミナ(硝酸アルミニウム(III)九水和物(Al(NO3)3・9H2O))を用い、これに界面活性剤及び水を混合して作製してもよい。より絶縁性の高いジルコニアやアルミナを含むプレ含浸液により電解質補強部7を形成することで、電解質層3の電気的絶縁性をより補強することができる。従って、セル構造体100(電解質層3)のリークパスを防止するとともに、電解質層3の絶縁性をより補強することができる。また、プレ含浸液はジルコニアやアルミナ以外にも、例えば、マグネシア(硝酸マグネシウム(II)六水和物(Mg(NO3)2・6H2O))などを用いてもよい。
図5、図6a、図6bを参照して、第2実施形態によるセル構造体100の中間体10を説明する。本実施形態においては、アノード層2の側と、電解質層3の側との両方の側からプレ含浸液を滴下する点が第1実施形態と異なる。なお、第1実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
、図6aに示すように、電解質層3の欠陥部位6内に第1のプレ含浸液による電解質補強部7’が形成される。
、図6bに示すように、電解質層3の欠陥部位6内に第2のプレ含浸液による電解質補強部7’’が形成される。
9H2O))を用い、これに界面活性剤及び水を混合して作製してもよい。また、第1のプレ含浸液及び第2のプレ含浸液を同様の材料により作製してもよい。
行っているが、必ずしもこれに限られない。例えば、第1のプレ含浸液の含浸(S512)後、第2のプレ含浸液の含浸(S515)を行ってから真空引き(S513)、乾燥・か焼(S514)を行ってもよい。また、例えば、第1のプレ含浸液の含浸(S512)、真空引き(S513)、第2のプレ含浸液の含浸(S515)、真空引き(S516)、乾燥・か焼(S514,S517)の順に行ってもよい。
S517)は真空チャンバー内で行っているが、これに限られない。例えばプレ含浸液の滴下や乾燥・か焼を真空チャンバー外で行ってもよい。
2 アノード層
3 固体酸化物型電解質層
6 欠陥部位
7 電解質補強部
8 カソード層
10 中間体
100 セル構造体
Claims (13)
- セル構造体の中間体であって、
金属支持体、アノード層、固体酸化物型電解質層を積層してなり、
前記固体酸化物型電解質層の欠陥部位内にセル性能を高める電解質補強部を形成し、
前記電解質補強部は、非導電性のセラミックスからなる、
セル構造体の中間体。 - 請求項1に記載のセル構造体の中間体であって、
前記セラミックスはセリアまたはジルコニアを含有する、
セル構造体の中間体。 - 請求項1又は2に記載のセル構造体の中間体から製造されるセル構造体であって、
前記セル構造体は、金属支持体、アノード層、固体酸化物型電解質層、カソード層を積層して構成され、
前記固体酸化物型電解質層の欠陥部位内にセル性能を高める電解質補強部が形成された、
セル構造体。 - 金属支持体、アノード層、固体酸化物型電解質層、カソード層を積層してなるセル構造体の製造方法であって、
前記金属支持体、前記アノード層、前記固体酸化物型電解質層を積層する工程と、
積層した前記金属支持体、前記アノード層、前記固体酸化物型電解質層を焼成する工程と、
前記セル構造体の中間体にプレ含浸液を含浸させて、前記固体酸化物型電解質層の欠陥部位内にセル性能を高める電解質補強部を形成するプレ含浸工程と、
前記アノード層に触媒溶液を含浸する含浸工程と、
前記カソード層を積層する工程と、を有し、
前記電解質補強部は、非導電性のセラミックスからなり、
前記プレ含浸液は、非導電性のセラミックスの前駆体を含有する、
セル構造体の製造方法。 - 請求項4に記載のセル構造体の製造方法であって、
前記プレ含浸工程は、前記セル構造体の前記中間体にプレ含浸液を滴下して前記電解質補強部を形成する、
セル構造体の製造方法。 - 請求項4又は5に記載のセル構造体の製造方法であって、
前記プレ含浸液は、セリアまたはジルコニアの前駆体を含有する、
セル構造体の製造方法。 - 請求項4から6のいずれか一項に記載のセル構造体の製造方法であって、
前記プレ含浸工程は、アノード層側から前記セル構造体の中間体にプレ含浸液を滴下して前記電解質補強部を形成する、
セル構造体の製造方法。 - 請求項4から6のいずれか一項に記載のセル構造体の製造方法であって、
前記プレ含浸工程は、電解質層側から前記セル構造体の中間体にプレ含浸液を滴下して前記電解質補強部を形成する、
セル構造体の製造方法。 - 請求項4又は5に記載のセル構造体の製造方法であって、
前記プレ含浸工程は、アノード層側と電解質層側の両方の側から前記セル構造体の中間体にプレ含浸液を含浸させて前記電解質補強部を形成する、
セル構造体の製造方法。 - 請求項9に記載のセル構造体の製造方法であって、
前記プレ含浸工程は、前記セル構造体の中間体の一方の側からプレ含浸液を滴下した後、前記中間体を反転させて前記中間体の他方の側からプレ含浸液を滴下して前記電解質補強部を形成する、
セル構造体の製造方法。 - 請求項9または10に記載のセル構造体の製造方法であって、
前記プレ含浸工程は、前記セル構造体の中間体にアノード層側からジルコニアの前駆体を含有する前記プレ含浸液を滴下し、電解質層側からセリアの前駆体を含有する前記プレ含浸液を滴下して前記電解質補強部を形成する、
セル構造体の製造方法。 - 請求項4から11のいずれか一項に記載のセル構造体の製造方法であって、
前記プレ含浸液の滴下量は、前記含浸工程において前記アノード層に含浸する触媒溶液の量よりも少ない、
セル構造体の製造方法。 - 請求項4から12のいずれか一項に記載のセル構造体の製造方法であって、
前記プレ含浸液の表面張力は、前記触媒溶液の表面張力よりも小さい、
セル構造体の製造方法。
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