JPH0462759A - 平板型固体電解質燃料電池の製造方法 - Google Patents
平板型固体電解質燃料電池の製造方法Info
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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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］
本発明は、発電装置に用いられる平板型固体電解質燃料
電池の製造方法に関する。
電池の製造方法に関する。
［従来の技術と課題］
固体電解質燃料電池（以下、５ＯＦＣという）の発電素
子部の構造には、チューブ上に素子を形成する円筒型と
、平板型の発電素子を積み上げて構成する平板型がある
。円筒型の５ＯＦＣによれば、発電温度１０００℃での
ガスのシールは比較的容易であるが、大容量の発電プラ
ントを考えた場合、発電部の容積か大きくなる。また、
溶射て円筒型の５ＯＦＣを製造する場合、非溶射部に銅
箔を巻き付け、溶射後除去する工程等が必要で量産化に
は効率化すべき課題が多い。
子部の構造には、チューブ上に素子を形成する円筒型と
、平板型の発電素子を積み上げて構成する平板型がある
。円筒型の５ＯＦＣによれば、発電温度１０００℃での
ガスのシールは比較的容易であるが、大容量の発電プラ
ントを考えた場合、発電部の容積か大きくなる。また、
溶射て円筒型の５ＯＦＣを製造する場合、非溶射部に銅
箔を巻き付け、溶射後除去する工程等が必要で量産化に
は効率化すべき課題が多い。
一方、平板型の５ＯＦＣによれば、集積化が容易である
が、スラリーによるドクターブレード法等で各素子膜を
接合、焼結させる方法では、膜間の接合状態が十分でな
く、大面積化での反りや強度不足等が考えられ、多素子
化も単素子を縦方向に積層させる構造以外は困難である
ことからガスのシールや集電方法が問題となる。
が、スラリーによるドクターブレード法等で各素子膜を
接合、焼結させる方法では、膜間の接合状態が十分でな
く、大面積化での反りや強度不足等が考えられ、多素子
化も単素子を縦方向に積層させる構造以外は困難である
ことからガスのシールや集電方法が問題となる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、改良された
マスキング板を用いて燃料極、電解質及び空気極等の溶
射膜を形成することにより、膜間の接合状態の不良、大
面積化による反り１強度不足等を生じることなく、ガス
のシール性や集電方法が良好で、素子の積層が可能な平
板型固体電解質燃料電池の製造方法を提供することを目
的とする。
マスキング板を用いて燃料極、電解質及び空気極等の溶
射膜を形成することにより、膜間の接合状態の不良、大
面積化による反り１強度不足等を生じることなく、ガス
のシール性や集電方法が良好で、素子の積層が可能な平
板型固体電解質燃料電池の製造方法を提供することを目
的とする。
［課題を解決するための手段］
従来、平板型５ＯＦＣの製造方法では、燃料極。
電解質、酸素極等の製作に際して、溶射膜の端部からの
剥離が発生するため、素子の積層が困難であった。こう
したことから、本発明者は種々研究したところ、まず第
５図に示すようなマスキング板を用いて溶射を行うこと
を試みた。こうしたマスキング板を用いて溶射を行えば
、溶射膜２１の端部にエツジをとった形状となり、溶射
膜をなだらかな仕上げとして剥離を軽減する事ができる
。しかし、この場合、溶射膜端部の膜厚変化が急である
ため、剥がれを十分に防ぐ事ができない。
剥離が発生するため、素子の積層が困難であった。こう
したことから、本発明者は種々研究したところ、まず第
５図に示すようなマスキング板を用いて溶射を行うこと
を試みた。こうしたマスキング板を用いて溶射を行えば
、溶射膜２１の端部にエツジをとった形状となり、溶射
膜をなだらかな仕上げとして剥離を軽減する事ができる
。しかし、この場合、溶射膜端部の膜厚変化が急である
ため、剥がれを十分に防ぐ事ができない。
そこで、本発明者は、第６図に示す如くマスキング板６
のスリット５を基板４側方向に対して末広がりにするこ
とにより、溶射膜２１端部の膜厚変化をなたらかにして
剥離を阻止できることを究明した。
のスリット５を基板４側方向に対して末広がりにするこ
とにより、溶射膜２１端部の膜厚変化をなたらかにして
剥離を阻止できることを究明した。
本発明は、燃料極、電解質、酸素極を具備した発電素子
を、多孔質ジルコニアからなる基板上にスリットを設け
たマスキング板を用いて形成する平板型固体電解質燃料
電池の製造方法において、前記マスキング板のスリット
の断面形状を前記基板側に向かって末広がりのテーパ形
状とするとともに、マスキング板の下面にブラスト処理
を施し、こうしたマスキング板をマスクとして溶射によ
り発電素子の形成を行うことを特徴とする平板型固体電
解質燃料電池の製造方法である。
を、多孔質ジルコニアからなる基板上にスリットを設け
たマスキング板を用いて形成する平板型固体電解質燃料
電池の製造方法において、前記マスキング板のスリット
の断面形状を前記基板側に向かって末広がりのテーパ形
状とするとともに、マスキング板の下面にブラスト処理
を施し、こうしたマスキング板をマスクとして溶射によ
り発電素子の形成を行うことを特徴とする平板型固体電
解質燃料電池の製造方法である。
［作用コ
本発明によれば、マスキング板のスリットの断面形状を
前記基板側に向かって末広がりにして溶射により燃料極
、電解質、空気極等を形成するため、第６図に示す如く
燃料極等の各溶射膜の端部の膜厚変化がなだらかになり
、溶射膜の剥れを防止できる。
前記基板側に向かって末広がりにして溶射により燃料極
、電解質、空気極等を形成するため、第６図に示す如く
燃料極等の各溶射膜の端部の膜厚変化がなだらかになり
、溶射膜の剥れを防止できる。
また、マスキング板の下面にブラスト処理を施すととも
に、基板とマスキング板との距離を接近させて溶射を行
うため、第７図に示す如く溶射粒子が矢印のように移動
してブラスト処理面に付着しやすい状態になり、マスキ
ング部への巻き込み粒子の汚染を防止できる。
に、基板とマスキング板との距離を接近させて溶射を行
うため、第７図に示す如く溶射粒子が矢印のように移動
してブラスト処理面に付着しやすい状態になり、マスキ
ング部への巻き込み粒子の汚染を防止できる。
［実施例コ
以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図を参照して製
造工程順に説明する。
造工程順に説明する。
（１）まず、第３図及び第４図に示す如く、上部に第１
の段差面（底面）１．第２の段差面（階段面）２を有し
た台板３を用意した後、この台板３の第１の段差面１に
多孔質ジルコニア基板４をセットした。ここで、基板４
は、カルシア安定化ジルコニア（Ｚｒ０２７％Ｃａｂ）
の平均粒度５０μｍの粉末を１５（ｌ Ｘ １５０ Ｘ
５ ｍｍの板にプレス成型し、１６５０℃で２ｈｒ焼
成することにより作製した。更に、第２の段差面２に、
燃料極形成予定部に対応する個所にスリット５を有する
第１のマスキング板６をセットした。ここで、第１のマ
スキング板６のスリット５の断面形状は前記基板側に向
かって末広がりのテーパ形状になっているとともに、マ
スキング板６の下面にブラスト処理が施されている（第
６図参照）。また、前記マスキング板６と基板との距離
は１〜０ 、５ｍｍとした。なお、以下に述べる第２〜
第５のマスキング板についても、同様な処置が施され、
基板との距離も同じである。つづいて、前記マスキング
板６をマスクとして前記基板４にＮｉＯを溶射し、基板
４上に厚さ８０μｍの燃料極７を一定間隔おいて形成し
た（第１図（Ａ）図示）。
の段差面（底面）１．第２の段差面（階段面）２を有し
た台板３を用意した後、この台板３の第１の段差面１に
多孔質ジルコニア基板４をセットした。ここで、基板４
は、カルシア安定化ジルコニア（Ｚｒ０２７％Ｃａｂ）
の平均粒度５０μｍの粉末を１５（ｌ Ｘ １５０ Ｘ
５ ｍｍの板にプレス成型し、１６５０℃で２ｈｒ焼
成することにより作製した。更に、第２の段差面２に、
燃料極形成予定部に対応する個所にスリット５を有する
第１のマスキング板６をセットした。ここで、第１のマ
スキング板６のスリット５の断面形状は前記基板側に向
かって末広がりのテーパ形状になっているとともに、マ
スキング板６の下面にブラスト処理が施されている（第
６図参照）。また、前記マスキング板６と基板との距離
は１〜０ 、５ｍｍとした。なお、以下に述べる第２〜
第５のマスキング板についても、同様な処置が施され、
基板との距離も同じである。つづいて、前記マスキング
板６をマスクとして前記基板４にＮｉＯを溶射し、基板
４上に厚さ８０μｍの燃料極７を一定間隔おいて形成し
た（第１図（Ａ）図示）。
（２）次に、前記第１のマスキング板６を取り外した後
、電解質形成予定部に対応する個所にスリットを有した
第２のマスキング板を用いて、前記基板４にＺｒＯ２−
１２％Ｙ２Ｏ３を溶射し、厚さ１５０μｍの電解質８を
前記燃料極７に重なるように形成した（第１図（Ｂ）図
示）。
、電解質形成予定部に対応する個所にスリットを有した
第２のマスキング板を用いて、前記基板４にＺｒＯ２−
１２％Ｙ２Ｏ３を溶射し、厚さ１５０μｍの電解質８を
前記燃料極７に重なるように形成した（第１図（Ｂ）図
示）。
（３）次に、前記第２のマスキング板を取り外した後、
インクコネクタ形成予定部に対応する個所にスリットを
有した第３のマスキング板を用いて、前記基板４にＮ
ｉ Ａｊ！ ／ ＡＮ ２０３を溶射し、厚さ２００
μｍのインクコネクタ９を形成した。つづいて、前記基
板４を台板３より取出し、基板の両端部にロボットなど
により表裏面まで延出するように溶射して集電部１０を
形成した（第１図（Ｃ）図示）。
インクコネクタ形成予定部に対応する個所にスリットを
有した第３のマスキング板を用いて、前記基板４にＮ
ｉ Ａｊ！ ／ ＡＮ ２０３を溶射し、厚さ２００
μｍのインクコネクタ９を形成した。つづいて、前記基
板４を台板３より取出し、基板の両端部にロボットなど
により表裏面まで延出するように溶射して集電部１０を
形成した（第１図（Ｃ）図示）。
（４）次に、前記基板４を再び元の台板３の第１の段差
面１にセットし、更に空気極形成予定部に対応する個所
にスリットを有した第４のマスキング板を第２の段差面
２にセットした後、前記第４のマスキング板を用いて前
記基板４にＬａＣ。
面１にセットし、更に空気極形成予定部に対応する個所
にスリットを有した第４のマスキング板を第２の段差面
２にセットした後、前記第４のマスキング板を用いて前
記基板４にＬａＣ。
Ｏ６を溶射し、厚さ１９０μｍの空気極１１を形成した
（第１図（Ｄ）図示）。
（第１図（Ｄ）図示）。
（５）次に、前記第４のマスキング板を取り外した後、
保護膜形成予定部に対応する個所にスリットを有した第
５のマスキング板を用いて、前記基板４にＡｌ２Ｏ５を
溶射し、厚さ２００μｍの保護膜１２を形成した。つづ
いて、前記基板４を台板３より取出した後、基板４の両
端部にロボットなどにより表裏面まで延出するようにＮ
ｉ−Ａｇ／ＡΩ２０３を溶射し、リード１３を前記集
電部９に巻き付くように形成した。更に、気密膜１４を
形成して平板型５ＯＦＣを製造した（第１図（Ｅ）図及
び第２図図示）。
保護膜形成予定部に対応する個所にスリットを有した第
５のマスキング板を用いて、前記基板４にＡｌ２Ｏ５を
溶射し、厚さ２００μｍの保護膜１２を形成した。つづ
いて、前記基板４を台板３より取出した後、基板４の両
端部にロボットなどにより表裏面まで延出するようにＮ
ｉ−Ａｇ／ＡΩ２０３を溶射し、リード１３を前記集
電部９に巻き付くように形成した。更に、気密膜１４を
形成して平板型５ＯＦＣを製造した（第１図（Ｅ）図及
び第２図図示）。
上記実施例によれば、マスキング板６のスリット５の断
面形状を前記基板側に向かって末広がりのテーパ形状に
して溶射により燃料極７．電解質８、集電部１０．空気
極１１等を形成するため、第６図に示す如く燃料極等の
各溶射膜２１の端部の膜厚変化がなだらかになり、溶射
膜２１の剥れを防止できる。
面形状を前記基板側に向かって末広がりのテーパ形状に
して溶射により燃料極７．電解質８、集電部１０．空気
極１１等を形成するため、第６図に示す如く燃料極等の
各溶射膜２１の端部の膜厚変化がなだらかになり、溶射
膜２１の剥れを防止できる。
また、マスキング板６の下面にブラスト処理を施すとと
もに、基板４とマスキング板との距離を接近させて溶射
を行うため、第７図に示す如く溶射粒子２２か矢印のよ
うに移動してブラスト処理面２３に付着しやすい状態に
なり、マスキング部への巻き込み粒子の汚染を防止でき
る。
もに、基板４とマスキング板との距離を接近させて溶射
を行うため、第７図に示す如く溶射粒子２２か矢印のよ
うに移動してブラスト処理面２３に付着しやすい状態に
なり、マスキング部への巻き込み粒子の汚染を防止でき
る。
事実、溶射法を平板型に適用した上記実施例の５ＯＦＣ
によれば、１５０ Ｘ１５０の４素子の発電素子を評価
試験したところ、現状の溶射円筒型と路間等の性能（出
力１．６’Ｎ／素子、電流密度２００ｍＡ／ｃ１１２、
電圧０．７Ｖ／素子）を有することを確認した。
によれば、１５０ Ｘ１５０の４素子の発電素子を評価
試験したところ、現状の溶射円筒型と路間等の性能（出
力１．６’Ｎ／素子、電流密度２００ｍＡ／ｃ１１２、
電圧０．７Ｖ／素子）を有することを確認した。
なお、上記実施例では、インクコネクタ、リードの材料
としてＮ ｉ ＡＮ ／ Ａ、ｌ）２０３を用いた場
合（厚み２００μｍ）について述べたが、これに限らず
、例えばＮ ｉ−Ｃｒ／Ａｆｆ ２０３ （厚み５０
μｍ）でもよい。
としてＮ ｉ ＡＮ ／ Ａ、ｌ）２０３を用いた場
合（厚み２００μｍ）について述べたが、これに限らず
、例えばＮ ｉ−Ｃｒ／Ａｆｆ ２０３ （厚み５０
μｍ）でもよい。
［発明の効果コ
以上詳述した如く本発明によれば、改良されたマスキン
グ板を用いて燃料極、電解質及び空気極等の溶射膜を形
成することにより、膜間の接合状態の不良、大面積化に
よる反り２強度不足等を生じることなく、ガスのシール
性や集電方法が良好で、素子の積層が可能な平板型固体
電解質燃料電池の製造方法を提供できる。
グ板を用いて燃料極、電解質及び空気極等の溶射膜を形
成することにより、膜間の接合状態の不良、大面積化に
よる反り２強度不足等を生じることなく、ガスのシール
性や集電方法が良好で、素子の積層が可能な平板型固体
電解質燃料電池の製造方法を提供できる。
第１図（Ａ）〜（Ｅ）は本発明の一実施例に係る平板型
５ＯＦＣの製造方法を工程順に示す断面図、第２図は同
５ＯＦＣの斜視図、第３図は本発明方法における基板及
びマスキング板の合板へのセット状態を示す平面図、第
４図は第３図のＸ−Ｘ線に沿う断面図、第５図は平板型
５ＯＦＣを製造する際のマスキング板と基板との関係を
示す説明図、第６図は平板型５ＯＦＣを製造する際の改
良マスキング板と基板との関係を示す説明図、第７図は
基板に溶射材料を溶射する際の溶融粒子の付着状況を示
す説明図である。 １．２・・・段差面、３・・・台板、４・・・基板、５
・・・スリット、６・・・マスキング板、７・・・燃料
極、８・・・電解質、９・・・インクコネクタ、１０・
・・集電部、１１・・・空気極、１２・・・保護膜、１
３・・・気密膜、２１・・・溶射膜、２２・・・溶射粒
子、２３・・・ブラスト処理面。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 ７燃１極 第 図
５ＯＦＣの製造方法を工程順に示す断面図、第２図は同
５ＯＦＣの斜視図、第３図は本発明方法における基板及
びマスキング板の合板へのセット状態を示す平面図、第
４図は第３図のＸ−Ｘ線に沿う断面図、第５図は平板型
５ＯＦＣを製造する際のマスキング板と基板との関係を
示す説明図、第６図は平板型５ＯＦＣを製造する際の改
良マスキング板と基板との関係を示す説明図、第７図は
基板に溶射材料を溶射する際の溶融粒子の付着状況を示
す説明図である。 １．２・・・段差面、３・・・台板、４・・・基板、５
・・・スリット、６・・・マスキング板、７・・・燃料
極、８・・・電解質、９・・・インクコネクタ、１０・
・・集電部、１１・・・空気極、１２・・・保護膜、１
３・・・気密膜、２１・・・溶射膜、２２・・・溶射粒
子、２３・・・ブラスト処理面。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 ７燃１極 第 図
Claims (1)
- 燃料極、電解質、酸素極を具備した発電素子を、多孔
質ジルコニアからなる基板上にスリットを設けたマスキ
ング板を用いて形成する平板型固体電解質燃料電池の製
造方法において、前記マスキング板のスリットの断面形
状を前記基板側に向かって末広がりのテーパ形状とする
とともに、マスキング板の下面にブラスト処理を施し、
こうしたマスキング板をマスクとして溶射により発電素
子の形成を行うことを特徴とする平板型固体電解質燃料
電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2172709A JPH0462759A (ja) | 1990-07-02 | 1990-07-02 | 平板型固体電解質燃料電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2172709A JPH0462759A (ja) | 1990-07-02 | 1990-07-02 | 平板型固体電解質燃料電池の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0462759A true JPH0462759A (ja) | 1992-02-27 |
Family
ID=15946888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2172709A Pending JPH0462759A (ja) | 1990-07-02 | 1990-07-02 | 平板型固体電解質燃料電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0462759A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7045243B2 (en) | 2001-05-22 | 2006-05-16 | Nissan Motor Co., Ltd. | Cell plate structure for fuel cell, manufacturing method thereof and solid electrolyte type fuel cell |
| JP2008071594A (ja) * | 2006-09-13 | 2008-03-27 | Dainippon Printing Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池 |
| JP2010032298A (ja) * | 2008-07-28 | 2010-02-12 | Toshiba Corp | シンチレータパネル |
| JP2016537548A (ja) * | 2013-10-31 | 2016-12-01 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 高温荷重下でのクリープ滑り耐性を向上させる加工表面を有するシリカ賦形物の製造方法 |
| JP2020167179A (ja) * | 2019-03-28 | 2020-10-08 | 株式会社巴川製紙所 | 溶射用マスキング材、静電チャック装置の製造方法 |
-
1990
- 1990-07-02 JP JP2172709A patent/JPH0462759A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7045243B2 (en) | 2001-05-22 | 2006-05-16 | Nissan Motor Co., Ltd. | Cell plate structure for fuel cell, manufacturing method thereof and solid electrolyte type fuel cell |
| JP2008071594A (ja) * | 2006-09-13 | 2008-03-27 | Dainippon Printing Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池 |
| JP2010032298A (ja) * | 2008-07-28 | 2010-02-12 | Toshiba Corp | シンチレータパネル |
| JP2016537548A (ja) * | 2013-10-31 | 2016-12-01 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 高温荷重下でのクリープ滑り耐性を向上させる加工表面を有するシリカ賦形物の製造方法 |
| JP2020167179A (ja) * | 2019-03-28 | 2020-10-08 | 株式会社巴川製紙所 | 溶射用マスキング材、静電チャック装置の製造方法 |
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