JPH0287472A - 固体電解質型燃料電池用電極の製造方法 - Google Patents

固体電解質型燃料電池用電極の製造方法

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JPH0287472A
JPH0287472A JP63240337A JP24033788A JPH0287472A JP H0287472 A JPH0287472 A JP H0287472A JP 63240337 A JP63240337 A JP 63240337A JP 24033788 A JP24033788 A JP 24033788A JP H0287472 A JPH0287472 A JP H0287472A
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solid electrolyte
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forming
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Hirotaka Nakagawa
中川　大隆
Hiroshi Mihara
三原　浩
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JFE Engineering Corp
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NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、固体電解質型燃料電池用電極の製造方法に
関するものである。
［従来の技術］ 燃料電池による発電は、火力発″社や原子力発電と異な
り、化石燃料の化学エネルギーを電気化学反応により、
直接電気エネルギーに変換するものであって、発電効率
が高く且つ発′七設備の規模に制約がない等の利点を有
している。
このような燃料電池は、りん酸水溶液型燃料電池に始ま
り、　ｔ８融アルカリ炭酸塩型燃料電池、そして、固体
電解質型燃料電池へと、その発電効率および経済性は飛
躍的に改答されている。
固体電解質型燃料電池は、第５図に示すように。
イツトリア安定化ジルコニア（（ＺｎＯ□）Ｙ２０ｆｆ
）等からなる固体電解質層１と、固体電解質層１の一方
の面ＩＡ上にフレーム溶射等によって形成されたランタ
ンコバルタイト（ＬａＭｎＯｘ　（Ｓｒ）　）等からな
る燃料極２と、固体電解質層１の他方の面１Ｂ上にフレ
ーム溶射等によって形成された酸化ニッケル（Ｎｊｐ）
等からなる空気凰３からなっている。
このように構成されている固体電解質型燃料′に池にお
いて、電池全体を約１０００℃に加熱し。
そして、燃料極２と空気極３との間に外部回路４を接続
すると、以下のようにして電流が外部回路４に流れる。
即ち、燃料極２に水素（１１□）や−酸化炭素（ＣＯ）
笠の燃料を供給する。例えば、水素を燃料極２に供給す
ると、水素は、燃料極２において固体電解質層１中の酸
素イオンと下記（１）式に従って反応して、電子（Ｃ−
）を奪われ、この結果、水素は。
水（Ｈ２Ｏ）になって外部に排出される。そして、空気
極３においては、空気中の酸素（０２）と外部回路４を
経た前記電子（ｅ−）とが下記（２）式に従って反応し
て、酸素イオン（０−）が生じ、この酸素イオンは、固
体電解質層１中を燃料極２に向って移動する。
＋＋、　＋　　０−−−−→　Ｉｌ□Ｏ＋２ｅ−−（１
）０２＋２ｅ−ｍ−→　０−一　　　　　　・・・（２
）上記（１）の反応は、固体電解質Ｗ１１と燃料極２と
の間の一方の境界面において起こり、そして、上記（２
）の反応は、固体電解質層１と空気極３との間の他方の
境界面において起る。従って、燃料極２は、水素等のガ
スが前記一方の境界面に容易に到達できるように多孔質
でなければならず、また、空気極３も、空気等のガスが
前記他方の境界面に容易に到達できるように多孔質でな
ければならない。しかも、両組ｗＡ２，３は、電子が効
率良く移動できるように導電性に富んでいる必要がある
。
［発明が解決しようとする課題］ しかし、上述した従来の固体電解質型燃料電池用電極は
、以下のような問題点を有している。
（１）発電効率を上げるには、電極のガス通気性を向上
させれば良いが、このために、電極の空孔率を、溶射条
件を調整することによって高くすると、電極の強度が低
下すると共に、電極の電気抵抗が増加してｓ′１１！性
が低下する。
（２）電極の膜厚を薄く形成することができないので、
電極と固体電解質層との熱膨張率の差によって、電極が
剥離する虞れがある。
従って、この発明の目的は、発電効率が良く、強度が高
く且つ固体電解質層から剥離しにくい固体電解質型燃料
電池用電極の製造方法を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ この発明は、固体電解質層の一方および他方の面上に、
マスク用皮膜を形成し、次いで、前記マスク用皮膜の不
要部分を除去し、次いで、前記マスク用皮膜の上面」二
に、レーザＰＶＤによって電極材料を蒸着し、そして１
次いで、前記皮膜を除去し、かくして、前記固体電解質
層の一方の面上に燃料極を形成し、他方の面上に空気極
を形成することに特徴を有するものである。
次に、この発明の、固体電解質型燃料電池用電極の製造
方法の一実施態様を図面を参照しながら説明する。
第１から５図は、この発明の、固体電解質型燃料電池用
電極の製造方法の工程図である。
先ず、第１図に示すようなイツトリア安定化ジルコニア
からなる厚さ約１００μｍの固体電解質層１の一方の面
上および他方の面上に、第２図に示すように、Ｎｉ、　
Ｍｏ等の金属からなる厚さ１０から２０μｍのマスク用
皮膜５Ａ、５Ｂを形成する。
次いで、フォトエツチング法によって、第３図に示すよ
うに、マスク用皮膜５Ａ、５Ｂの不要部分、即ち、電極
を形成しない部分を除去する。
次いで、マスク用皮膜５Ａ、５Ｂの上面上に、レーザＰ
ＶＤによって、第４図に示すように、電極材料６Ａ、、
６Ｂを蒸着する。マスク用皮膜５Ａの上面上に蒸着され
る？ｌ！極材料６Ａは、燃料極となるランタンコバルタ
イトからなり、マスク用皮膜５Ｂの上面上に蒸着される
電極材料６Ｂは、空気極となる酸化ニッケルからなって
いる。
次いで、溶剤によって、マスク用皮膜５Ａ、　５１３を
除去する。これによって、第５図および第６図（Ａ）か
ら（Ｃ）に示すように、所望のパターンを有する燃料極
２および空気極３が、固体電解質層１の上面上に形成さ
れる。これら両極２，３の厚さは、何れも１０から２０
μｍである。
第６図（Ａ）から（Ｃ）に示す電極パターンにおいて、
同図（Ａ）および（Ｂ）に示す線状電極の幅や同図（Ｃ
）に示す点状電極の直径は、何れも０．１から１０μｍ
の範囲で自由にコントロールできる。
また、線状電極間の距離および点状電極間の距離も、何
れも０．１から１０μｍの範囲内で自由にコントロール
できる。
上記線状または点状電極の両側面は、固体電解質層１と
の間の電解反応の促進を図るために、凹凸に形成するの
が好ましい。
〔発明の効果コ 以上説明したように、この発明によれば、蒸着によって
電極を形成することによって、電極の薄膜化できるので
、熱膨張差によって電極が固体電ｆ＃ｇ、質層から剥離
することが防止でき、しかも、マスク用皮膜を使用する
ことによって、電極の強度を低下させることなく、電極
の空孔率を十分に高くできるので、発電効率の向上を図
れる等、種々の有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
第１図から第５図は、この発明の固体電解質型燃料電池
用電極の製造工程を示す断面図、第６図（Ａ）から（Ｃ
）は、電極パターンを示す平面図、第７図は、固体電解
質型燃料電池の原理図である。 図面において、 １・・・固体電解質層、　　２・・・燃料極、３・・・
空嬢暎、　　　　　４・・・外部回路、５Ａ　、　５Ｂ
・・・マスク用皮膜、６Ａ　、　６１１・・・電極材料
。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １　固体電解質層の一方および他方の面上に、マスク用
    皮膜を形成し、次いで、前記マスク用皮膜の不要部分を
    除去し、次いで、前記マスク用皮膜の上面上に、レーザ
    ＰＶＤによって電極材料を蒸着し、そして、次いで、前
    記皮膜を除去し、かくして、前記固体電解質層の一方の
    面上に燃料極を形成し、他方の面上に空気極を形成する
    ことを特徴とする、固体電解質型燃料電池用電極の製造
    方法。
JP63240337A 1988-09-26 1988-09-26 固体電解質型燃料電池用電極の製造方法 Pending JPH0287472A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5348776A (en) * 1991-04-23 1994-09-20 Osaka Gas Company Limited Method of producing interconnectors for solid oxide electrolyte fuel cells
EP1284520A3 (en) * 2001-08-13 2006-01-18 Nissan Motor Co., Ltd. Cell plate structure for solid electrolyte fuel cell, solid electrolyte fuel cell and related manufacturing method
US7255953B2 (en) * 2000-09-01 2007-08-14 Versa Power Systems, Ltd. Electrode pattern for solid state ionic devices

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