JPH05135786A - 固体燃料電池セルの製造方法 - Google Patents
固体燃料電池セルの製造方法Info
- Publication number
- JPH05135786A JPH05135786A JP3326361A JP32636191A JPH05135786A JP H05135786 A JPH05135786 A JP H05135786A JP 3326361 A JP3326361 A JP 3326361A JP 32636191 A JP32636191 A JP 32636191A JP H05135786 A JPH05135786 A JP H05135786A
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- JP
- Japan
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- film
- solid fuel
- fuel cell
- electrolyte
- electrolyte membrane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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
- 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
-
- 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
- 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
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 二つの多孔質の電極膜間に緻密で薄くしかも
連続した電解質膜を形成することができる固体燃料電池
セルの製造方法を提供する。 【構成】 緻密な基板２０を用意してその表面にイオン
ビームスパッタ法によって電解質膜２３を形成し、この
電解質膜２３の表面に第１の多孔質の電極膜２２を形成
し、その後基板２０をエッチングによって除去し、その
後電解質膜２３の基板２０を除去した側の表面に第２の
多孔質の電極膜２４を形成する。
連続した電解質膜を形成することができる固体燃料電池
セルの製造方法を提供する。 【構成】 緻密な基板２０を用意してその表面にイオン
ビームスパッタ法によって電解質膜２３を形成し、この
電解質膜２３の表面に第１の多孔質の電極膜２２を形成
し、その後基板２０をエッチングによって除去し、その
後電解質膜２３の基板２０を除去した側の表面に第２の
多孔質の電極膜２４を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、固体燃料電池セルの
製造方法に関し、より具体的には、その電解質膜および
電極膜を形成する方法に関する。
製造方法に関し、より具体的には、その電解質膜および
電極膜を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は、固体燃料電池セルの基本構成例
を模式的に示す断面図である。このようなセルを作るに
は、従来は、例えばＣＳＺ（セリアで安定化したＺr
Ｏ2）から成る多孔質（ポーラス）の基体管１上に、大
気圧溶射法で例えばＮiまたはＮiＯから成る多孔質の電
極膜２（負極）を８０〜１１０μｍ程度の厚さに形成
し、更にその上に低真空溶射法で例えばＹＳＺ（イット
リアで安定化したＺrＯ2）から成る電解質膜３を１１０
〜１５０μｍ程度の厚さに形成し、更にその上に大気圧
溶射法で例えばＬaＣoＯ3またはＬaＭnＯ3から成る多孔
質の電極膜４（正極）を１５０〜２００μｍ程度の厚さ
に形成していた。
を模式的に示す断面図である。このようなセルを作るに
は、従来は、例えばＣＳＺ（セリアで安定化したＺr
Ｏ2）から成る多孔質（ポーラス）の基体管１上に、大
気圧溶射法で例えばＮiまたはＮiＯから成る多孔質の電
極膜２（負極）を８０〜１１０μｍ程度の厚さに形成
し、更にその上に低真空溶射法で例えばＹＳＺ（イット
リアで安定化したＺrＯ2）から成る電解質膜３を１１０
〜１５０μｍ程度の厚さに形成し、更にその上に大気圧
溶射法で例えばＬaＣoＯ3またはＬaＭnＯ3から成る多孔
質の電極膜４（正極）を１５０〜２００μｍ程度の厚さ
に形成していた。
【０００３】基体管１内に燃料として例えば水素を供給
し、電極膜４の外側に酸化剤として例えば空気を供給す
ると、電極膜４と２との間に所定の起電力を生じる。
し、電極膜４の外側に酸化剤として例えば空気を供給す
ると、電極膜４と２との間に所定の起電力を生じる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記電解質膜３には、
緻密でしかも薄い膜が要求される。これは、ガスの透過
を防止すると共に電気的な抵抗率（ρ）を小さくするた
めである。
緻密でしかも薄い膜が要求される。これは、ガスの透過
を防止すると共に電気的な抵抗率（ρ）を小さくするた
めである。
【０００５】ところが、この電解質膜３は、従来は前述
したように低真空溶射法で形成しており、膜の緻密性に
かける（即ち多孔質に近い）ため、ガスの透過を防止す
るためには１１０〜１５０μｍ程度の厚い膜にせざるを
得ない。そのため、当該電解質膜３での抵抗率が大きく
なり、電圧降下を生じさせ、ひいては出力を低下させる
という問題がある。
したように低真空溶射法で形成しており、膜の緻密性に
かける（即ち多孔質に近い）ため、ガスの透過を防止す
るためには１１０〜１５０μｍ程度の厚い膜にせざるを
得ない。そのため、当該電解質膜３での抵抗率が大きく
なり、電圧降下を生じさせ、ひいては出力を低下させる
という問題がある。
【０００６】また、仮に電解質膜３を緻密に形成するこ
とができたとしても、例えば図３に示すように、前述し
た電極膜２のような多孔質膜１２上に単に緻密な膜１３
を薄く形成すると、当該緻密な膜１３が断続したものと
なり、所期の目的を達成することができなくなる。
とができたとしても、例えば図３に示すように、前述し
た電極膜２のような多孔質膜１２上に単に緻密な膜１３
を薄く形成すると、当該緻密な膜１３が断続したものと
なり、所期の目的を達成することができなくなる。
【０００７】そこでこの発明は、二つの多孔質の電極膜
間に緻密で薄くしかも連続した電解質膜を形成すること
ができる固体燃料電池セルの製造方法を提供することを
主たる目的とする。
間に緻密で薄くしかも連続した電解質膜を形成すること
ができる固体燃料電池セルの製造方法を提供することを
主たる目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の製造方法は、緻密な基板を用意してその
表面にイオンビームスパッタ法によって電解質膜を形成
し、この電解質膜の表面に第１の多孔質の電極膜を形成
し、その後前記基板をエッチングによって除去し、その
後前記電解質膜の基板を除去した側の表面に第２の多孔
質の電極膜を形成することを特徴とする。
め、この発明の製造方法は、緻密な基板を用意してその
表面にイオンビームスパッタ法によって電解質膜を形成
し、この電解質膜の表面に第１の多孔質の電極膜を形成
し、その後前記基板をエッチングによって除去し、その
後前記電解質膜の基板を除去した側の表面に第２の多孔
質の電極膜を形成することを特徴とする。
【０００９】
【作用】イオンビームスパッタ法によれば、高真空下で
の成膜が可能なので、従来の低真空溶射法による場合よ
りも遙かに緻密な電解質膜を形成することができる。従
って、この電解質膜の厚さを薄くすることができる。し
かも上記方法では、多孔質の電極膜上にこのような緻密
な薄い電解質膜を形成するのではなく、基板上に形成し
た緻密な薄い電解質膜上に多孔質の電極膜を形成する、
更にはこのようにして形成した電極膜上の電解質膜上に
第２の多孔質の電極膜を形成するので、二つの多孔質の
電極膜間に緻密で薄くしかも連続した電解質膜を形成す
ることができる。
の成膜が可能なので、従来の低真空溶射法による場合よ
りも遙かに緻密な電解質膜を形成することができる。従
って、この電解質膜の厚さを薄くすることができる。し
かも上記方法では、多孔質の電極膜上にこのような緻密
な薄い電解質膜を形成するのではなく、基板上に形成し
た緻密な薄い電解質膜上に多孔質の電極膜を形成する、
更にはこのようにして形成した電極膜上の電解質膜上に
第２の多孔質の電極膜を形成するので、二つの多孔質の
電極膜間に緻密で薄くしかも連続した電解質膜を形成す
ることができる。
【００１０】
【実施例】図１は、この発明に係る固体燃料電池セルの
製造方法の一例を示す工程図である。
製造方法の一例を示す工程図である。
【００１１】まず、例えばガラス、シリコン等から成る
緻密な基板２０を用意して、その表面にイオンビームス
パッタ法によって、例えばＹＳＺ（イットリアで安定化
したＺrＯ2）から成る電解質膜２３を形成する（図１
Ａ）。イオンビームスパッタ法によれば、高真空（例え
ば１０-4〜１０-5Ｔｏｒｒ）下での成膜が可能なので、
従来の低真空溶射法よりも一桁程度密度の高い電解質膜
２３を形成することができる。従って、この電解質膜２
３の厚さもそれに応じて従来の電解質膜３の１／１０程
度に、即ち１０μｍ程度に下げることができる。
緻密な基板２０を用意して、その表面にイオンビームス
パッタ法によって、例えばＹＳＺ（イットリアで安定化
したＺrＯ2）から成る電解質膜２３を形成する（図１
Ａ）。イオンビームスパッタ法によれば、高真空（例え
ば１０-4〜１０-5Ｔｏｒｒ）下での成膜が可能なので、
従来の低真空溶射法よりも一桁程度密度の高い電解質膜
２３を形成することができる。従って、この電解質膜２
３の厚さもそれに応じて従来の電解質膜３の１／１０程
度に、即ち１０μｍ程度に下げることができる。
【００１２】次いで、上記電解質膜２３の表面に、例え
ばアーク式蒸発源を用いた蒸着法または溶射法によっ
て、例えばＮiまたはＮiＯから成る第１の多孔質の電極
膜２２を形成する（図１Ｂ）。これが負極となる。
ばアーク式蒸発源を用いた蒸着法または溶射法によっ
て、例えばＮiまたはＮiＯから成る第１の多孔質の電極
膜２２を形成する（図１Ｂ）。これが負極となる。
【００１３】次いで、前記緻密な基板２０をエッチン
グ、例えばリアクティブエッチングで除去する（図１
Ｃ）。
グ、例えばリアクティブエッチングで除去する（図１
Ｃ）。
【００１４】次いで、上記電解質膜２３の基板２０を除
去した側の表面に、例えばアーク式蒸発源を用いた蒸着
法または溶射法によって、例えばＬaＣoＯ3またはＬaＭ
nＯ3から成る第２の多孔質の電極膜２４を形成する（図
１Ｄ）。これが正極となる。
去した側の表面に、例えばアーク式蒸発源を用いた蒸着
法または溶射法によって、例えばＬaＣoＯ3またはＬaＭ
nＯ3から成る第２の多孔質の電極膜２４を形成する（図
１Ｄ）。これが正極となる。
【００１５】以上によって、固体燃料電池の一つのセル
を作ることができる。電極膜２２（負極）側には燃料と
して例えば水素が供給され、電極膜２４（正極）側には
酸化剤として例えば空気が供給される。
を作ることができる。電極膜２２（負極）側には燃料と
して例えば水素が供給され、電極膜２４（正極）側には
酸化剤として例えば空気が供給される。
【００１６】この方法によれば、多孔質の電極膜２２あ
るいは２４上に緻密な薄い電解質膜２３を形成するので
はなく（もしそのようにすれば電解質膜２３が断続した
ものになることは図３で説明した）、基板２０上に形成
した緻密な薄い電解質膜２３上に多孔質の電極膜２２を
形成する、更にはこのようにして形成した電極膜２２上
の電解質膜２３上に第２の多孔質の電極膜２４を形成す
るので、二つの多孔質の電極膜２２、２４間に緻密で薄
くしかも連続した電解質膜２３を形成することができ
る。
るいは２４上に緻密な薄い電解質膜２３を形成するので
はなく（もしそのようにすれば電解質膜２３が断続した
ものになることは図３で説明した）、基板２０上に形成
した緻密な薄い電解質膜２３上に多孔質の電極膜２２を
形成する、更にはこのようにして形成した電極膜２２上
の電解質膜２３上に第２の多孔質の電極膜２４を形成す
るので、二つの多孔質の電極膜２２、２４間に緻密で薄
くしかも連続した電解質膜２３を形成することができ
る。
【００１７】なお、上記例は平板状のセルの場合の例で
あり、従来例のような基体管１は不要である。また、こ
のようなセルは必要に応じて積層される。
あり、従来例のような基体管１は不要である。また、こ
のようなセルは必要に応じて積層される。
【００１８】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、二つの
多孔質の電極膜間に緻密で薄くしかも連続した電解質膜
を形成することができる。その結果、当該電解質膜での
電圧降下を低く抑えて、高出力のセルを得ることができ
る。
多孔質の電極膜間に緻密で薄くしかも連続した電解質膜
を形成することができる。その結果、当該電解質膜での
電圧降下を低く抑えて、高出力のセルを得ることができ
る。
【図１】 この発明に係る固体燃料電池セルの製造方法
の一例を示す工程図である。
の一例を示す工程図である。
【図２】 固体燃料電池セルの基本構成例を模式的に示
す断面図である。
す断面図である。
【図３】 多孔質膜上に緻密な薄い膜を形成した場合の
模式図である。
模式図である。
２０ 緻密な基板 ２２ 第１の電極膜 ２３ 電解質膜 ２４ 第２の電極膜
Claims (1)
- 【請求項１】 緻密な基板を用意してその表面にイオン
ビームスパッタ法によって電解質膜を形成し、この電解
質膜の表面に第１の多孔質の電極膜を形成し、その後前
記基板をエッチングによって除去し、その後前記電解質
膜の基板を除去した側の表面に第２の多孔質の電極膜を
形成することを特徴とする固体燃料電池セルの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3326361A JPH05135786A (ja) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | 固体燃料電池セルの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3326361A JPH05135786A (ja) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | 固体燃料電池セルの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05135786A true JPH05135786A (ja) | 1993-06-01 |
Family
ID=18186941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3326361A Pending JPH05135786A (ja) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | 固体燃料電池セルの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05135786A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100448519B1 (ko) * | 2002-09-23 | 2004-09-13 | 한국과학기술연구원 | 초소형 전기화학 장치를 위한 다공성 전극 및 박막 전해질제조 방법 |
-
1991
- 1991-11-13 JP JP3326361A patent/JPH05135786A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100448519B1 (ko) * | 2002-09-23 | 2004-09-13 | 한국과학기술연구원 | 초소형 전기화학 장치를 위한 다공성 전극 및 박막 전해질제조 방법 |
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