JPH05234605A - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents
固体電解質型燃料電池Info
- Publication number
- JPH05234605A JPH05234605A JP4033306A JP3330692A JPH05234605A JP H05234605 A JPH05234605 A JP H05234605A JP 4033306 A JP4033306 A JP 4033306A JP 3330692 A JP3330692 A JP 3330692A JP H05234605 A JPH05234605 A JP H05234605A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stabilized zirconia
- solid electrolyte
- fuel cell
- electrolyte body
- air electrode
- 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.)
- Granted
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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
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電気化学的特性に優れ、かつ、機械的強度が
強い固体電解質体を備えた固体電解質型燃料電池を得
る。 【構成】 固体電解質体１はその表裏面に燃料極３と空
気極４を設けている。固体電解質体１は、ベースの部分
安定化ジルコニア部材１ａと、その表裏面に形成した安
定化ジルコニア膜１ｂとで構成されている。空気極３は
安定化ジルコニア膜１ｂに接することになり、部分安定
化ジルコニア部材１ａに安定化ジルコニア膜に添加する
Ｍｎと同じ割合の少量のＭｎを添加するだけで共焼結の
際の反りや剥れが防止される。
強い固体電解質体を備えた固体電解質型燃料電池を得
る。 【構成】 固体電解質体１はその表裏面に燃料極３と空
気極４を設けている。固体電解質体１は、ベースの部分
安定化ジルコニア部材１ａと、その表裏面に形成した安
定化ジルコニア膜１ｂとで構成されている。空気極３は
安定化ジルコニア膜１ｂに接することになり、部分安定
化ジルコニア部材１ａに安定化ジルコニア膜に添加する
Ｍｎと同じ割合の少量のＭｎを添加するだけで共焼結の
際の反りや剥れが防止される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体電解質型燃料電池
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術と課題】固体電解質型燃料電池の製造方法
として、電池を構成するそれぞれの部分をグリーンシー
ト状にして組み立てた後、共焼結（同時に焼成するこ
と）する方法がある。この方法の場合、異種材料間での
成分の拡散が問題となる。特に、空気極の材料であるラ
ンタンマンガナイト（ＬａＭｎＯ3）に含まれているＭ
ｎが、固体電解質体である安定化ジルコニア中に拡散す
る。これにより、固体電解質体は局所的に収縮率の差が
生じ、反りや剥れが発生する。これを解決するため、固
体電解質体に予めＭｎを添加しておく方法が考えられ
る。
として、電池を構成するそれぞれの部分をグリーンシー
ト状にして組み立てた後、共焼結（同時に焼成するこ
と）する方法がある。この方法の場合、異種材料間での
成分の拡散が問題となる。特に、空気極の材料であるラ
ンタンマンガナイト（ＬａＭｎＯ3）に含まれているＭ
ｎが、固体電解質体である安定化ジルコニア中に拡散す
る。これにより、固体電解質体は局所的に収縮率の差が
生じ、反りや剥れが発生する。これを解決するため、固
体電解質体に予めＭｎを添加しておく方法が考えられ
る。
【０００３】ところが、燃料電池のサイズを大きく（例
えば、実用規模の１０００ｃｍ2程度）すると、新たに
強度の問題が起きる。これを解決するため、固体電解質
体は安定化ジルコニアに代えて機械的強度の強い部分安
定化ジルコニアを使用することが考えられる。この場合
にも部分安定化ジルコニアにＭｎを添加して反りや剥れ
を防止する必要がある。しかし、添加するＭｎ量は安定
化ジルコニアの場合の２〜３倍程度必要であることがわ
かった。ジルコニア中に少量のＭｎを添加することは問
題ないが、多量に添加すると固体電解質体本来の電気化
学的特性が変化し、長時間運転時の安定性等の点で問題
が生じる心配がある。
えば、実用規模の１０００ｃｍ2程度）すると、新たに
強度の問題が起きる。これを解決するため、固体電解質
体は安定化ジルコニアに代えて機械的強度の強い部分安
定化ジルコニアを使用することが考えられる。この場合
にも部分安定化ジルコニアにＭｎを添加して反りや剥れ
を防止する必要がある。しかし、添加するＭｎ量は安定
化ジルコニアの場合の２〜３倍程度必要であることがわ
かった。ジルコニア中に少量のＭｎを添加することは問
題ないが、多量に添加すると固体電解質体本来の電気化
学的特性が変化し、長時間運転時の安定性等の点で問題
が生じる心配がある。
【０００４】そこで、本発明の課題は、電気化学的特性
に優れ、かつ、機械的強度が強い固体電解質体を備えた
固体電解質型燃料電池を提供することにある。
に優れ、かつ、機械的強度が強い固体電解質体を備えた
固体電解質型燃料電池を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、本発明に係る固体電解質型燃料電池は、固体電解質
体が安定化ジルコニア膜を表面に設けた部分安定化ジル
コニア部材からできていることを特徴とする。
め、本発明に係る固体電解質型燃料電池は、固体電解質
体が安定化ジルコニア膜を表面に設けた部分安定化ジル
コニア部材からできていることを特徴とする。
【０００６】
【作用】以上の構成において、部分安定化ジルコニア部
材の表面に安定化ジルコニア膜を設けたため、空気極材
料であるランタンマンガナイト（ＬａＭｎＯ3）は安定
化ジルコニア膜に接することになる。従って、部分安定
化ジルコニア部材に安定化ジルコニア膜に添加するＭｎ
と同じ割合の少量のＭｎを添加するだけで共焼結の際の
反りや剥れが防止される。また、固体電解質体は、機械
的強度の強い部分安定化ジルコニアをベース材としてい
るため充分な強度が確保される。
材の表面に安定化ジルコニア膜を設けたため、空気極材
料であるランタンマンガナイト（ＬａＭｎＯ3）は安定
化ジルコニア膜に接することになる。従って、部分安定
化ジルコニア部材に安定化ジルコニア膜に添加するＭｎ
と同じ割合の少量のＭｎを添加するだけで共焼結の際の
反りや剥れが防止される。また、固体電解質体は、機械
的強度の強い部分安定化ジルコニアをベース材としてい
るため充分な強度が確保される。
【０００７】
【実施例】以下、本発明に係る固体電解質型燃料電池の
一実施例を添付図面を参照して説明する。図１及び図２
に示すように、固体電解質体１は矩形状をしており、ベ
ース材として部分安定化ジルコニア部材１ａを使用して
いる。部分安定化ジルコニア部材１ａの表面には安定化
ジルコニア膜１ｂが設けられている。この固体電解質体
１はＭｎを添加した安定化ジルコニア原料（具体的には
トーソー製：ＴＺ−８Ｙ）とＭｎを添加した部分安定化
ジルコニア原料（具体的にはトーソー製：ＴＺ−３Ｙ）
を使用してドクターブレード法によりグリーンシート状
に形成される。このとき、部分安定化ジルコニア原料に
添加されるＭｎは、安定化ジルコニア原料に添加される
Ｍｎの量と同じ割合で添加される。すなわち、部分安定
化ジルコニア原料には、固体電解質体本来の電気化学的
特性を劣化させない範囲の少量のＭｎが添加される。
一実施例を添付図面を参照して説明する。図１及び図２
に示すように、固体電解質体１は矩形状をしており、ベ
ース材として部分安定化ジルコニア部材１ａを使用して
いる。部分安定化ジルコニア部材１ａの表面には安定化
ジルコニア膜１ｂが設けられている。この固体電解質体
１はＭｎを添加した安定化ジルコニア原料（具体的には
トーソー製：ＴＺ−８Ｙ）とＭｎを添加した部分安定化
ジルコニア原料（具体的にはトーソー製：ＴＺ−３Ｙ）
を使用してドクターブレード法によりグリーンシート状
に形成される。このとき、部分安定化ジルコニア原料に
添加されるＭｎは、安定化ジルコニア原料に添加される
Ｍｎの量と同じ割合で添加される。すなわち、部分安定
化ジルコニア原料には、固体電解質体本来の電気化学的
特性を劣化させない範囲の少量のＭｎが添加される。
【０００８】空気極３及び燃料極４はそれぞれ固体電解
質体１の上面、下面に設けられている。空気極３の材料
としてはランタンマンガナイト（ＬａＭｎＯ3）等が用
いられ、燃料極４の材料としてはニッケル・ジルコニア
サーメット等が用いられている。空気極３及び燃料極４
はドクターブレード法でグリーンシート状に成形され
る。グリーンシート状の固体電解質体１と空気極３と燃
料極４は積み重ねられて熱圧着され一体成形される。
質体１の上面、下面に設けられている。空気極３の材料
としてはランタンマンガナイト（ＬａＭｎＯ3）等が用
いられ、燃料極４の材料としてはニッケル・ジルコニア
サーメット等が用いられている。空気極３及び燃料極４
はドクターブレード法でグリーンシート状に成形され
る。グリーンシート状の固体電解質体１と空気極３と燃
料極４は積み重ねられて熱圧着され一体成形される。
【０００９】空気極側導電性ディストリビュータ５及び
燃料極側導電性ディストリビュータ６は空気極３や燃料
極４の表面にリブ状に設けられ、空気極３や燃料極４に
均等に燃料ガスや空気がゆきわたるように機能すると共
に、電極３，４と後述のインターコネクタ１０，１１と
が電気的に接続するように機能する。燃料極側ディスト
リビュータ６の材料としては燃料極４と同組成のニッケ
ル・ジルコニアサーメット等が用いられ、空気極側ディ
ストリビュータ５の材料としては空気極３と同組成のラ
ンタンマンガナイト等が用いられている。
燃料極側導電性ディストリビュータ６は空気極３や燃料
極４の表面にリブ状に設けられ、空気極３や燃料極４に
均等に燃料ガスや空気がゆきわたるように機能すると共
に、電極３，４と後述のインターコネクタ１０，１１と
が電気的に接続するように機能する。燃料極側ディスト
リビュータ６の材料としては燃料極４と同組成のニッケ
ル・ジルコニアサーメット等が用いられ、空気極側ディ
ストリビュータ５の材料としては空気極３と同組成のラ
ンタンマンガナイト等が用いられている。
【００１０】スペーサ７，８はそれぞれ整列されたディ
ストリビュータ５，６の両側にリブ状に配置され、空気
や燃料ガスを外気から遮断する。スペーサ７，８の材料
としては、安定化ジルコニア等が用いられている。以
上、空気極３と燃料極４を表面に設けた固体電解質体１
と、ディストリビュータ５，６とスペーサ７，８とで構
成された単セルの上下にインターコネクタ１０，１１が
配設される。インターコネクタ１０，１１の材料として
は、ランタンクロマイト等が用いられている。各部品を
積層した後、１３００℃の温度で２時間共焼成すること
により固体電解質型燃料電池が得られる。
ストリビュータ５，６の両側にリブ状に配置され、空気
や燃料ガスを外気から遮断する。スペーサ７，８の材料
としては、安定化ジルコニア等が用いられている。以
上、空気極３と燃料極４を表面に設けた固体電解質体１
と、ディストリビュータ５，６とスペーサ７，８とで構
成された単セルの上下にインターコネクタ１０，１１が
配設される。インターコネクタ１０，１１の材料として
は、ランタンクロマイト等が用いられている。各部品を
積層した後、１３００℃の温度で２時間共焼成すること
により固体電解質型燃料電池が得られる。
【００１１】得られた燃料電池は、固体電解質体１が部
分安定化ジルコニア部材１ａの表面に安定化ジルコニア
膜１ｂを設ける構造をしているので、空気極３の材料で
あるランタンマンガナイトは部分安定化ジルコニア部材
１ａではなく、安定化ジルコニア膜１ｂに接する。従っ
て、部分安定化ジルコニア部材１ａに空気極３に含まれ
ているＭｎの拡散によるＭｎ濃度の高い部分ができず、
収縮率の差の大きい部分の発生が抑制できる。こうし
て、部分安定化ジルコニア部材１ａに安定化ジルコニア
膜１ｂに添加するＭｎと同じ割合の少量のＭｎを添加す
るだけで共焼結の際の反りや剥れが防止できる。また、
固体電解質体１は、機械的強度の強い部分安定化ジルコ
ニア部材１ａをベース材としているので充分な強度を有
している。
分安定化ジルコニア部材１ａの表面に安定化ジルコニア
膜１ｂを設ける構造をしているので、空気極３の材料で
あるランタンマンガナイトは部分安定化ジルコニア部材
１ａではなく、安定化ジルコニア膜１ｂに接する。従っ
て、部分安定化ジルコニア部材１ａに空気極３に含まれ
ているＭｎの拡散によるＭｎ濃度の高い部分ができず、
収縮率の差の大きい部分の発生が抑制できる。こうし
て、部分安定化ジルコニア部材１ａに安定化ジルコニア
膜１ｂに添加するＭｎと同じ割合の少量のＭｎを添加す
るだけで共焼結の際の反りや剥れが防止できる。また、
固体電解質体１は、機械的強度の強い部分安定化ジルコ
ニア部材１ａをベース材としているので充分な強度を有
している。
【００１２】なお、本発明に係る固体電解質型燃料電池
は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲
内で種々に変形することができる。特に、固体電解質体
の形状は仕様に合わせて円板状等任意の形状が採用され
る。
は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲
内で種々に変形することができる。特に、固体電解質体
の形状は仕様に合わせて円板状等任意の形状が採用され
る。
【００１３】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、固体電解質体を部分安定化ジルコニア部材とそ
の表面に設けた安定化ジルコニア膜とからなる構造にし
たので、この固体電解質体は多量のＭｎを添加しなくて
も共焼結の際の反りや剥れを防止できる。従って、固体
電解質体本来の電気化学的特性に優れ、かつ、機械的強
度が強い固体電解質体を備えた固体電解質型燃料電池が
得られる。
よれば、固体電解質体を部分安定化ジルコニア部材とそ
の表面に設けた安定化ジルコニア膜とからなる構造にし
たので、この固体電解質体は多量のＭｎを添加しなくて
も共焼結の際の反りや剥れを防止できる。従って、固体
電解質体本来の電気化学的特性に優れ、かつ、機械的強
度が強い固体電解質体を備えた固体電解質型燃料電池が
得られる。
【図１】本発明に係る固体電解質型燃料電池の一実施例
を示す分解斜視図。
を示す分解斜視図。
【図２】図１のＸ−Ｘ’の垂直断面図。
１…固体電解質体 １ａ…部分安定化ジルコニア部材 １ｂ…安定化ジルコニア膜 ３…空気極 ４…燃料極
Claims (1)
- 【請求項１】 燃料極と空気極を表裏面に設けた固体電
解質体を備えた固体電解質型燃料電池において、 前記固体電解質体が安定化ジルコニア膜を表面に設けた
部分安定化ジルコニア部材からできていることを特徴と
する固体電解質型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03330692A JP3170842B2 (ja) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | 固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03330692A JP3170842B2 (ja) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | 固体電解質型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05234605A true JPH05234605A (ja) | 1993-09-10 |
| JP3170842B2 JP3170842B2 (ja) | 2001-05-28 |
Family
ID=12382876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03330692A Expired - Lifetime JP3170842B2 (ja) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | 固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3170842B2 (ja) |
-
1992
- 1992-02-20 JP JP03330692A patent/JP3170842B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3170842B2 (ja) | 2001-05-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090323 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100323 Year of fee payment: 9 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |