JPH04322061A - 固体電解質燃料電池の製造方法 - Google Patents
固体電解質燃料電池の製造方法Info
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- JPH04322061A JPH04322061A JP3083261A JP8326191A JPH04322061A JP H04322061 A JPH04322061 A JP H04322061A JP 3083261 A JP3083261 A JP 3083261A JP 8326191 A JP8326191 A JP 8326191A JP H04322061 A JPH04322061 A JP H04322061A
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Classifications
-
- 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
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
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、固体電解質燃料電池の
製造方法に関するものである。
製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】固体電解質燃料電池としては、リン酸型
燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池と類似した構造の平板
型、米国のアルゴンヌ国立研究所によって提案されたモ
ノリシック型、日本の電子技術総合研究所によって開発
中の円筒多素子型、米国のウェスティングハウス社によ
って提案された円筒単素子型が知られているが、現在は
高温におけるガスシールの容易さ、スタック構成の容易
さの点でウェスティングハウス社の円筒単素子型が注目
されている。
燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池と類似した構造の平板
型、米国のアルゴンヌ国立研究所によって提案されたモ
ノリシック型、日本の電子技術総合研究所によって開発
中の円筒多素子型、米国のウェスティングハウス社によ
って提案された円筒単素子型が知られているが、現在は
高温におけるガスシールの容易さ、スタック構成の容易
さの点でウェスティングハウス社の円筒単素子型が注目
されている。
【0003】このような固体電解質燃料電池に用いられ
る固体電解質の製造方法としては、プラズマ溶射法、化
学蒸着法(CVD)、電気化学蒸着法(EVD)、有機
金属ジルコニム塩の熱分解法などが知られているが、緻
密な固体電解質膜が得られる方法としては、プラズマ溶
射法、電気化学蒸着法(EVD)があるのみである。
る固体電解質の製造方法としては、プラズマ溶射法、化
学蒸着法(CVD)、電気化学蒸着法(EVD)、有機
金属ジルコニム塩の熱分解法などが知られているが、緻
密な固体電解質膜が得られる方法としては、プラズマ溶
射法、電気化学蒸着法(EVD)があるのみである。
【0004】さらに、上記のような緻密な固体電解質膜
を作成する方法としては、図8のように安定化ジルコニ
ア粉末3をスラリーにし、基材1上に塗布して焼成する
試みもなされている。
を作成する方法としては、図8のように安定化ジルコニ
ア粉末3をスラリーにし、基材1上に塗布して焼成する
試みもなされている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記した前者の製造方
法では、高価な製造装置を必要とするうえに、固体電解
質膜を必要とする部分と必要としない部分とを構成する
マスキングに時間がかかるため、電池の量産性に問題が
あった。
法では、高価な製造装置を必要とするうえに、固体電解
質膜を必要とする部分と必要としない部分とを構成する
マスキングに時間がかかるため、電池の量産性に問題が
あった。
【0006】また、後者の製造方法では、焼成時に安定
化ジルコニア粉末3の粒子が収縮するため、基材1の上
に構成された固体電解質膜7に割れ2を生じたり、固体
電解質膜7が剥離するという問題があった。
化ジルコニア粉末3の粒子が収縮するため、基材1の上
に構成された固体電解質膜7に割れ2を生じたり、固体
電解質膜7が剥離するという問題があった。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
、本発明は金属酸化物を含有するスラリーを、吸水性を
有する型に流し込んで空気極成形体とした後余剰のスラ
リーを除去する工程と、安定化剤を添加したジルコニア
を含有するスラリーを、前記空気極成形体上に流し込ん
で電解質成形体とした後余剰のスラリーを除去して複合
成形体とする工程と、この複合成形体を乾燥させて型を
除去した後焼成して固体電解質−空気極複合体とする工
程と、この固体電解質−空気極複合体の内側に燃料極を
形成する工程とからなることを特徴とするものである。
、本発明は金属酸化物を含有するスラリーを、吸水性を
有する型に流し込んで空気極成形体とした後余剰のスラ
リーを除去する工程と、安定化剤を添加したジルコニア
を含有するスラリーを、前記空気極成形体上に流し込ん
で電解質成形体とした後余剰のスラリーを除去して複合
成形体とする工程と、この複合成形体を乾燥させて型を
除去した後焼成して固体電解質−空気極複合体とする工
程と、この固体電解質−空気極複合体の内側に燃料極を
形成する工程とからなることを特徴とするものである。
【0008】
【作用】上記のように、本発明は吸水性を有する型にス
ラリーを流し込んで空気極成形体と電解質成形体とを構
成してこれらを同時に焼成しているので、緻密な固体電
解質膜と多孔性の空気極とを容易に形成することができ
、その厚みもスラリーを流す時間によって任意にコント
ロールすることができる。
ラリーを流し込んで空気極成形体と電解質成形体とを構
成してこれらを同時に焼成しているので、緻密な固体電
解質膜と多孔性の空気極とを容易に形成することができ
、その厚みもスラリーを流す時間によって任意にコント
ロールすることができる。
【0009】また、前記スラリーから構成される空気極
成形体は、焼成することによって空気極の強度が高まり
基材としての作用もする。
成形体は、焼成することによって空気極の強度が高まり
基材としての作用もする。
【0010】
【実施例】図1は、本発明の固体電解質燃料電池の製造
方法に使用する型4の断面図で、石膏のような吸水性を
有する材料からなる。
方法に使用する型4の断面図で、石膏のような吸水性を
有する材料からなる。
【0011】図2は、前記型4にストロンチウムをドー
プしたLaMnO3粉末、水、分散材、バインダー、消
泡剤からなるスラリーを流し込んで一定時間放置して空
気極成形体5とした後、余剰のスラリーを除去した状態
の断面図である。
プしたLaMnO3粉末、水、分散材、バインダー、消
泡剤からなるスラリーを流し込んで一定時間放置して空
気極成形体5とした後、余剰のスラリーを除去した状態
の断面図である。
【0012】図3は、前記スラリーに安定化剤としての
イットリアを添加したジルコニア粉末を含有するスラリ
ーを、前記空気極成形体5が乾燥するまでに、その上に
流し込んで一定時間放置して電解質成形体6とした後、
余剰のスラリーを除去した状態の断面図である。なお、
この電解質成形体6を形成するためのスラリーと空気極
成形体5を形成するためのスラリーとは同一のものでな
くてもよいことは言うまでもない。
イットリアを添加したジルコニア粉末を含有するスラリ
ーを、前記空気極成形体5が乾燥するまでに、その上に
流し込んで一定時間放置して電解質成形体6とした後、
余剰のスラリーを除去した状態の断面図である。なお、
この電解質成形体6を形成するためのスラリーと空気極
成形体5を形成するためのスラリーとは同一のものでな
くてもよいことは言うまでもない。
【0013】図4は、図3の状態のものを乾燥させて型
4を除去した後焼成して得た固体電解質−空気極複合体
の断面図で、内側に緻密な固体電解質膜7が形成され、
外側に多孔性の空気極8が形成される。
4を除去した後焼成して得た固体電解質−空気極複合体
の断面図で、内側に緻密な固体電解質膜7が形成され、
外側に多孔性の空気極8が形成される。
【0014】図5は、前記固体電解質−空気極複合体の
固体電解質膜7の外側に燃料極9として、Ni−ZrO
2 サーメットをデイッピング法によって形成した状態
の断面図、すなわち本発明の製造方法によって得られた
固体電解質燃料電池の断面図である。なお、燃料極9の
形成方法としては、デイッピング法以外にスラリー塗布
法、溶射法等がある。
固体電解質膜7の外側に燃料極9として、Ni−ZrO
2 サーメットをデイッピング法によって形成した状態
の断面図、すなわち本発明の製造方法によって得られた
固体電解質燃料電池の断面図である。なお、燃料極9の
形成方法としては、デイッピング法以外にスラリー塗布
法、溶射法等がある。
【0015】こうして得られた図5のような固体電解質
燃料電池を作動温度である700℃から1000℃に昇
温し、空気極8側に空気を、燃料極9側に燃料を供給す
ると、燃料によって燃料極9中の酸化ニッケルが還元さ
れる。
燃料電池を作動温度である700℃から1000℃に昇
温し、空気極8側に空気を、燃料極9側に燃料を供給す
ると、燃料によって燃料極9中の酸化ニッケルが還元さ
れる。
【0016】従って、図5の燃料極9と空気極8とを外
部回路に接続すると、空気極8から取り入れられた酸素
は外部回路から供給される電子を取り込んで酸素イオン
となり、この酸素イオンは固体電解質膜7を通って固体
電解質膜7と燃料極9との界面に到達する。
部回路に接続すると、空気極8から取り入れられた酸素
は外部回路から供給される電子を取り込んで酸素イオン
となり、この酸素イオンは固体電解質膜7を通って固体
電解質膜7と燃料極9との界面に到達する。
【0017】一方、この界面には燃料極9中を拡散して
きた水素もしくは一酸化炭素が存在し、この水素もしく
は一酸化炭素と前記酸素イオンとが反応して水蒸気およ
び二酸化炭素を生成するとともに、外部回路に電子を放
出するので、外部回路には空気極8を正極、燃料極9を
負極とした起電力が生じ、電池としての作用がなされる
ことになる。
きた水素もしくは一酸化炭素が存在し、この水素もしく
は一酸化炭素と前記酸素イオンとが反応して水蒸気およ
び二酸化炭素を生成するとともに、外部回路に電子を放
出するので、外部回路には空気極8を正極、燃料極9を
負極とした起電力が生じ、電池としての作用がなされる
ことになる。
【0018】以上の説明は、型4が円筒型複合成形体を
製造するためのものであったが、図6のような型4を使
用すれば平板型の複合成形体を、図7のような型4を使
用すればモノリシック型の複合成形体を製造できること
は言うまでもない。
製造するためのものであったが、図6のような型4を使
用すれば平板型の複合成形体を、図7のような型4を使
用すればモノリシック型の複合成形体を製造できること
は言うまでもない。
【0019】
【発明の効果】上記した如く、本発明は緻密な固体電解
質膜7と多孔性の空気極8とが容易に形成でき、その厚
みもスラリーを流す時間によって任意にコントロールす
ることができるので、容易に固体電解質膜7の抵抗と機
械的強度とをコントロールすることができ、高性能な固
体電解質燃料電池が得られる。
質膜7と多孔性の空気極8とが容易に形成でき、その厚
みもスラリーを流す時間によって任意にコントロールす
ることができるので、容易に固体電解質膜7の抵抗と機
械的強度とをコントロールすることができ、高性能な固
体電解質燃料電池が得られる。
【0020】また、吸水性を有する型4にスラリーを流
し込んで電解質成形体5と空気極成形体6とを構成して
焼成しているので、製造工程の簡素化を図ることができ
る。
し込んで電解質成形体5と空気極成形体6とを構成して
焼成しているので、製造工程の簡素化を図ることができ
る。
【図1】本発明の固体電解質燃料電池の製造方法に使用
する型4の断面図である。
する型4の断面図である。
【図2】図1の型4にスラリーを流し込んで一定時間放
置して空気極成形体5とした後、余剰のスラリーを除去
した状態の断面図である。
置して空気極成形体5とした後、余剰のスラリーを除去
した状態の断面図である。
【図3】図2の空気極成形体5の上にスラリーを流し込
んで一定時間放置して電解質成形体6とした後、余剰の
スラリーを除去して複合成形体とした状態の断面図であ
る。
んで一定時間放置して電解質成形体6とした後、余剰の
スラリーを除去して複合成形体とした状態の断面図であ
る。
【図4】図3の複合成形体から型4を除去した後焼成し
て得た固体電解質−空気極複合体の断面図である。
て得た固体電解質−空気極複合体の断面図である。
【図5】固体電解質−空気極複合体の内側に燃料極9を
形成した状態の断面図である。
形成した状態の断面図である。
【図6】本発明の他の実施例に係る複合成形体とした状
態の断面図である。
態の断面図である。
【図7】本発明の他の実施例に係る複合成形体とした状
態の断面図である。
態の断面図である。
【図8】従来の固体電解質燃料電池の製造方法により製
造された固体電解質膜7の断面図である。
造された固体電解質膜7の断面図である。
4 型
5 空気極成形体
6 電解質成形体
7 固体電解質膜
8 空気極
9 燃料極
Claims (6)
- 【請求項1】 金属酸化物を含有するスラリーを、吸
水性を有する型に流し込んで空気極成形体とした後余剰
のスラリーを除去する工程と、安定化剤を添加したジル
コニアを含有するスラリーを、前記空気極成形体上に流
し込んで電解質成形体とした後余剰のスラリーを除去し
て複合成形体とする工程と、この複合成形体を乾燥させ
て型を除去した後焼成して固体電解質−空気極複合体と
する工程と、この固体電解質−空気極複合体の内側に燃
料極を形成する工程とからなることを特徴とする固体電
解質燃料電池の製造方法。 - 【請求項2】 安定化剤を添加したジルコニアは、立
方晶ジルコニア、正方晶ジルコニア、部分安定化ジルコ
ニアの単独物もしくは複数種の混合物からなることを特
徴とする請求項第1項記載の固体電解質燃料電池の製造
方法。 - 【請求項3】 安定化剤は、イットリウム、カルシウ
ム、スカンジウム、イッテルビウム、ネオジウム、ガド
リニウムの酸化物であることを特徴とする請求項第1項
記載の固体電解質燃料電池の製造方法。 - 【請求項4】 金属酸化物は、希土類またはアルカリ
土類金属を添加したLaMnO3 、LaCoO3 、
CaMnO3 であることを特徴とする請求項第1項記
載の固体電解質燃料電池の製造方法。 - 【請求項5】 焼成は、不活性気流中または還元雰囲
気中で行うことを特徴とする請求項第1項記載の固体電
解質燃料電池の製造方法。 - 【請求項6】 燃料極は、Ni−ZrO2 サーメッ
ト、Co−ZrO2 サーメットであることを特徴とす
る請求項第1項記載の固体電解質燃料電池の製造方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3083261A JPH04322061A (ja) | 1991-03-23 | 1991-03-23 | 固体電解質燃料電池の製造方法 |
US07/915,699 US5290323A (en) | 1990-12-10 | 1991-12-09 | Manufacturing method for solid-electrolyte fuel cell |
EP92900502A EP0514552B1 (en) | 1990-12-10 | 1991-12-09 | Method for manufacturing solid-state electrolytic fuel cell |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP4776147B2 (ja) * | 2000-11-09 | 2011-09-21 | トラスティーズ オブ ザ ユニヴァーシティ オブ ペンシルヴァニア | 固体酸化物型燃料電池および電気エネルギー製造方法 |
-
1991
- 1991-03-23 JP JP3083261A patent/JPH04322061A/ja active Pending
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JP4776147B2 (ja) * | 2000-11-09 | 2011-09-21 | トラスティーズ オブ ザ ユニヴァーシティ オブ ペンシルヴァニア | 固体酸化物型燃料電池および電気エネルギー製造方法 |
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