JPH04133266A - 固体電解質燃料電池の空気極構造体 - Google Patents
固体電解質燃料電池の空気極構造体Info
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- JPH04133266A JPH04133266A JP2254716A JP25471690A JPH04133266A JP H04133266 A JPH04133266 A JP H04133266A JP 2254716 A JP2254716 A JP 2254716A JP 25471690 A JP25471690 A JP 25471690A JP H04133266 A JPH04133266 A JP H04133266A
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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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。
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、固体電解質燃料電池の空気極構造に関する
。更に詳しくは、従来の多孔質電極で見られるような、
電極材の見掛けの電気伝導率の低下乃至濃度分極を最小
限に抑え、且つ従来より空気極の電極材に要求されてい
る緒特性を満足するような固体電解質燃料電池の空気極
構造に関する。
。更に詳しくは、従来の多孔質電極で見られるような、
電極材の見掛けの電気伝導率の低下乃至濃度分極を最小
限に抑え、且つ従来より空気極の電極材に要求されてい
る緒特性を満足するような固体電解質燃料電池の空気極
構造に関する。
（従来の技術）
従来、Ｙ２Ｏ３で安定化したＺｒＯ□を固体電解質とし
て使用したＨ２−０□、 Ｃ０−０□などの固体電解質
燃料電池の空気極としては、できるだけ多くの三相帯を
供給するために、多孔質な構造のものが主に開発研究さ
れてきた。
て使用したＨ２−０□、 Ｃ０−０□などの固体電解質
燃料電池の空気極としては、できるだけ多くの三相帯を
供給するために、多孔質な構造のものが主に開発研究さ
れてきた。
また、従来の多孔質電極では、電池の内部抵抗を小さく
するために、電極の厚みをかなり厚くする必要があった
。
するために、電極の厚みをかなり厚くする必要があった
。
（発明が解決しようとする問題点）
ところで、現在開発されている固体電解質燃料電池は構
造上、幾つかの種類に分類されるが、そのうち、最も開
発の進んでいる円筒型のものにおいては、電子が電極膜
中を膜に沿って流れるので、電極材料には非常に電気導
伝度の良いものが望まれる。
造上、幾つかの種類に分類されるが、そのうち、最も開
発の進んでいる円筒型のものにおいては、電子が電極膜
中を膜に沿って流れるので、電極材料には非常に電気導
伝度の良いものが望まれる。
しかし、この電気導伝率はそれ自身の気孔率に非常に大
きく依存し、気孔率が大きくなると電気導伝率は激減す
るので、従来の多孔質電極は電気導伝性において望まし
いものではない。
きく依存し、気孔率が大きくなると電気導伝率は激減す
るので、従来の多孔質電極は電気導伝性において望まし
いものではない。
また上述のような多孔質電極の厚みを厚くすると反応気
体が拡散によって単位時間に反応箇所に到達できる量が
少なくなるので反応種による濃度分極の影響が大きくな
るという問題点があった。
体が拡散によって単位時間に反応箇所に到達できる量が
少なくなるので反応種による濃度分極の影響が大きくな
るという問題点があった。
更に、上述の電極材料には燃料電池の寿命の問題或は信
頼性の問題から、（１）固体電解質との反応性が低いこ
と、（２）固体電解質の熱膨張率と電極材料のそれが近
いこと等の特性が要求され、このほかに勿論（３）酸素
電極反応に対する活性が高いこと等の特性が要求される
が、現在開発が進められている空気極は全て同一物質に
よる１層構造であるため、これらの特性を全て満足する
ようなものが得られないというＩ！点があった。
頼性の問題から、（１）固体電解質との反応性が低いこ
と、（２）固体電解質の熱膨張率と電極材料のそれが近
いこと等の特性が要求され、このほかに勿論（３）酸素
電極反応に対する活性が高いこと等の特性が要求される
が、現在開発が進められている空気極は全て同一物質に
よる１層構造であるため、これらの特性を全て満足する
ようなものが得られないというＩ！点があった。
そこで、本願発明者は従来の多孔質電極で見られるよう
な濃度分極を最小限に抑え、且つ上述の緒特性を全て満
足するような固体電解質燃料電池における空気極を提供
することを目的とするものである。
な濃度分極を最小限に抑え、且つ上述の緒特性を全て満
足するような固体電解質燃料電池における空気極を提供
することを目的とするものである。
（問題点を解決するための手段）
この発明では、以上の問題点を解決するために、固体電
解質燃料電池において固体電解質と接する部分の空気極
を、固体電解質との反応性の低いペロブスカイト構造を
持った物質の緻密膜で構成した固体電解質燃料電池の空
気極構造を提案するものである。
解質燃料電池において固体電解質と接する部分の空気極
を、固体電解質との反応性の低いペロブスカイト構造を
持った物質の緻密膜で構成した固体電解質燃料電池の空
気極構造を提案するものである。
この発明で使用する固体電解質としてはＹ２Ｏ３で安定
化したＺｒＯａ等を挙げることができる。
化したＺｒＯａ等を挙げることができる。
また、固体電解質との反応性の低いペロブスカイト構造
を持った物質としでは、Ｌａｏ、 ｔｓｒｏ、 ｓＭｎ
ｏ３（Ｌａｏ、 ｙｓｒ、、、 ３） Ｏ，ＪｎＬ等を
挙げることができる。
を持った物質としでは、Ｌａｏ、 ｔｓｒｏ、 ｓＭｎ
ｏ３（Ｌａｏ、 ｙｓｒ、、、 ３） Ｏ，ＪｎＬ等を
挙げることができる。
更に、固体電解質と接する部分に上記物質の緻密膜を形
成するには溶射法よ−ノて行なうことができる。
成するには溶射法よ−ノて行なうことができる。
一方、上記緻密膜上に、更に電極反応に対する活性の高
い物質を設けるようにしてもよい。
い物質を設けるようにしてもよい。
ここで、電極反応に対して活性の高い物質としてはｌａ
ａ、 ｔｓｒｏ、 ３Ｃ１００３、ＬａＣｏ０ｔ等のペ
ロブスカイト構造の物質を挙げることができる。
ａ、 ｔｓｒｏ、 ３Ｃ１００３、ＬａＣｏ０ｔ等のペ
ロブスカイト構造の物質を挙げることができる。
（作用）
この発明によれば、混合導伝性を有するペロブスカイト
構造を持った物質の緻密膜で空気極の大半を形成するた
め、従来の電極構造に見られるような気孔率の増大によ
る電極材の電気伝導率の低下は殆どなく、また電極の厚
みを薄くすることができるため、反応種の拡散速度低下
による濃度分極も最小限に抑えることができる。
構造を持った物質の緻密膜で空気極の大半を形成するた
め、従来の電極構造に見られるような気孔率の増大によ
る電極材の電気伝導率の低下は殆どなく、また電極の厚
みを薄くすることができるため、反応種の拡散速度低下
による濃度分極も最小限に抑えることができる。
また、上述のように固体電解質と接触する部分の空気極
には固体電解質との反応性の低い物質からなる緻密膜で
ある第１層を用い、電極反応の起こる電極表面には電極
反応に対する活性の高い物質から第２層を設けることに
よって、上記のような（１）〜（３）の特性をそれぞれ
の層に分担させることかできる７つまり、緻密膜である
第１層で上記（１）及び（２）の特性を、第２層で」記
（３）の特性を満足させることができる。
には固体電解質との反応性の低い物質からなる緻密膜で
ある第１層を用い、電極反応の起こる電極表面には電極
反応に対する活性の高い物質から第２層を設けることに
よって、上記のような（１）〜（３）の特性をそれぞれ
の層に分担させることかできる７つまり、緻密膜である
第１層で上記（１）及び（２）の特性を、第２層で」記
（３）の特性を満足させることができる。
即ち、この発明では電極材料を２重構造とすることによ
り、上記（１）〜（３）の特性の全てを満足させること
ができる。
り、上記（１）〜（３）の特性の全てを満足させること
ができる。
なお、この発明のように電極材料を２重構造とすること
により、固体電解質と接触する部分のペロブスカイト型
空気極材として固体電解質との反応性の低いものを酸素
電極反応に対する活性度の如何に拘らずに選ぶことがで
きる。
により、固体電解質と接触する部分のペロブスカイト型
空気極材として固体電解質との反応性の低いものを酸素
電極反応に対する活性度の如何に拘らずに選ぶことがで
きる。
またここで、電極反応（ご対する活性の高い物質を不連
続に島状構造にすれば電極層間（第１層。
続に島状構造にすれば電極層間（第１層。
第２層間）の熱膨張率の差異は余り問題にならない。
また、第２層を極めて薄くすることにより、反応種の拡
散速度の低下による濃度分極の影響も非常に少なくする
ことができる。
散速度の低下による濃度分極の影響も非常に少なくする
ことができる。
（実施例）
以下、この発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明す
る。
る。
第１図は、この発明による電極構造の断面である。１は
ｙ２ｏ、で安定化した２ｒＯｚで構成される固体電解質
層、固体電解質層１の表面には滴射法により形成したＬ
ａｏ、 ｔｓｒｏ、 ａＭｎ０３からなる緻密膜電極層
２を形成し、更に緻密膜電極層２上にはＬａｏ、 ｔｓ
ｒｏ、 ｘｃＯＯｚからなる薄い不連続な島状の層３を
形成する。
ｙ２ｏ、で安定化した２ｒＯｚで構成される固体電解質
層、固体電解質層１の表面には滴射法により形成したＬ
ａｏ、 ｔｓｒｏ、 ａＭｎ０３からなる緻密膜電極層
２を形成し、更に緻密膜電極層２上にはＬａｏ、 ｔｓ
ｒｏ、 ｘｃＯＯｚからなる薄い不連続な島状の層３を
形成する。
以上の構造の緻密膜電極層２、島状の層３を空気極とし
、一方の多孔質電極（図示せず）を負極とし、負極には
水素ガスを導入して空気極の酸素との間に酸化還元の電
極反応を行なわせた。
、一方の多孔質電極（図示せず）を負極とし、負極には
水素ガスを導入して空気極の酸素との間に酸化還元の電
極反応を行なわせた。
この結果、電極層２の単層からなる電極特性よりはるか
に良い特性が得られ、また濃度分極の影響は殆どなかっ
た。
に良い特性が得られ、また濃度分極の影響は殆どなかっ
た。
（発明の効果）
以上要するに、この発明によれば従来の多孔質電極を使
用した固体電解質燃料電池で見られるような、電極材の
電気伝導率の低下或は濃度分極というような問題点を解
決することができる６また、電極材料を２重構造にする
ことにより、固体電解質燃料電池に要求された前述諸特
性を全て滴定させることができる。
用した固体電解質燃料電池で見られるような、電極材の
電気伝導率の低下或は濃度分極というような問題点を解
決することができる６また、電極材料を２重構造にする
ことにより、固体電解質燃料電池に要求された前述諸特
性を全て滴定させることができる。
第１図は、この発明の一実施例を示す空気極構造の断面
図である。 図中、１は固体電解質層、２はｍ窓膜電極層、３は島状
の層。 手続ネ甫正書（方式） ％式％ ２、発明の名称 固体電解質燃料電池の空気極構造 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都千代田区霞が関１丁目３番１号氏名ｆｌ１
４１工業技術院長 杉浦 賢６、補正の対象 図面の第１図 ｔ
図である。 図中、１は固体電解質層、２はｍ窓膜電極層、３は島状
の層。 手続ネ甫正書（方式） ％式％ ２、発明の名称 固体電解質燃料電池の空気極構造 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都千代田区霞が関１丁目３番１号氏名ｆｌ１
４１工業技術院長 杉浦 賢６、補正の対象 図面の第１図 ｔ
Claims (4)
- （１）固体電解質燃料電池において固体電解質と接する
部分の空気極を、固体電解質との反応性の低いペロブス
カイト構造を持った物質の緻密膜で構成じたことを特徴
とする固体電解質燃料電池の空気極構造。 - （２）固体電解質と接する部分に溶射法で上記緻密膜を
形成した特許請求の範囲第１項記載の空気極構造。 - （３）上記緻密膜上に、更に電極反応に対する活性の高
い物質を設けた特許請求の範囲第１項記載の空気極構造
。 - （４）上記緻密膜上に、電極反応に対する活性の高い物
質を薄く島状構造に配置した特許請求の範囲第１項記載
の空気極構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2254716A JPH07109768B2 (ja) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | 固体電解質燃料電池の空気極構造体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2254716A JPH07109768B2 (ja) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | 固体電解質燃料電池の空気極構造体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04133266A true JPH04133266A (ja) | 1992-05-07 |
| JPH07109768B2 JPH07109768B2 (ja) | 1995-11-22 |
Family
ID=17268857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2254716A Expired - Lifetime JPH07109768B2 (ja) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | 固体電解質燃料電池の空気極構造体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07109768B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04133265A (ja) * | 1990-09-25 | 1992-05-07 | Agency Of Ind Science & Technol | 固体電解質燃料電池の空気極構造体 |
| JP2006079888A (ja) * | 2004-09-08 | 2006-03-23 | Toyota Motor Corp | 燃料電池の製造方法および燃料電池 |
| JP2011150959A (ja) * | 2010-01-25 | 2011-08-04 | Ngk Insulators Ltd | 固体酸化物形燃料電池のセル |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6337569A (ja) * | 1986-08-01 | 1988-02-18 | Toa Nenryo Kogyo Kk | 高温固体電解質燃料電池用酸素極構造体 |
| JPS6358766A (ja) * | 1986-08-29 | 1988-03-14 | Toa Nenryo Kogyo Kk | 高温固体電解質燃料電池用酸素極構造体 |
| JPH02288160A (ja) * | 1989-04-28 | 1990-11-28 | Fujikura Ltd | 固体電解質燃料電池の製造方法 |
| JPH04133265A (ja) * | 1990-09-25 | 1992-05-07 | Agency Of Ind Science & Technol | 固体電解質燃料電池の空気極構造体 |
-
1990
- 1990-09-25 JP JP2254716A patent/JPH07109768B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6337569A (ja) * | 1986-08-01 | 1988-02-18 | Toa Nenryo Kogyo Kk | 高温固体電解質燃料電池用酸素極構造体 |
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| JPH04133265A (ja) * | 1990-09-25 | 1992-05-07 | Agency Of Ind Science & Technol | 固体電解質燃料電池の空気極構造体 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH07109767B2 (ja) * | 1990-09-25 | 1995-11-22 | 工業技術院長 | 固体電解質燃料電池の空気極構造体 |
| JP2006079888A (ja) * | 2004-09-08 | 2006-03-23 | Toyota Motor Corp | 燃料電池の製造方法および燃料電池 |
| US7829235B2 (en) | 2004-09-08 | 2010-11-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell production method and fuel cell |
| JP4715135B2 (ja) * | 2004-09-08 | 2011-07-06 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池の製造方法および燃料電池 |
| JP2011150959A (ja) * | 2010-01-25 | 2011-08-04 | Ngk Insulators Ltd | 固体酸化物形燃料電池のセル |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07109768B2 (ja) | 1995-11-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |