JPH06103986A - 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
JPH06103986A
JPH06103986A JP4251633A JP25163392A JPH06103986A JP H06103986 A JPH06103986 A JP H06103986A JP 4251633 A JP4251633 A JP 4251633A JP 25163392 A JP25163392 A JP 25163392A JP H06103986 A JPH06103986 A JP H06103986A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
chromium
fuel cell
solid electrolyte
oxide
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
Application number
JP4251633A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3213400B2 (ja
Inventor
Shunsuke Taniguchi
俊輔 谷口
Noboru Ishida
登 石田
Koji Yasuo
耕司 安尾
Yukinori Akiyama
幸徳 秋山
Toshihiko Saito
俊彦 齋藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP25163392A priority Critical patent/JP3213400B2/ja
Publication of JPH06103986A publication Critical patent/JPH06103986A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3213400B2 publication Critical patent/JP3213400B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Inert Electrodes (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 酸化剤極の触媒機能の低下を抑制し、電池寿
命が向上された固体電解質型燃料電池を提供することを
目的とする。 【構成】 固体電解質板1を介して燃料極3と酸化剤極
2とが相対向するセル4と,クロムを含有する耐熱合金
から成るセパレータ5とを複数積層させて成る固体電解
質型燃料電池において、前記酸化剤極2は、クロム又は
クロム酸化物を高活性な複合酸化物に変化させる材料を
含んでいることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は固体電解質型燃料電池に
関し、詳しくはその電極材料の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】燃料電池は、供給されるガスの化学エネ
ルギーを直接電気エネルギーに変換するので、高い発電
効率が期待できる。特に、固体電解質型燃料電池(SO
FC)は、リン酸型燃料電池(PAFC),溶融炭酸塩
型燃料電池(MCFC)に次ぐ第三世代の燃料電池とし
て注目され、また、約1000℃という高温で作動する
ため、廃熱の利用を含めると発電効率を前記PAFC,
MCFCに比べて向上させることができる等の利点があ
り、各分野で研究されている。
【0003】図3は従来の平板型SOFCの基本構成を
示す分解斜視図であり、固体電解質板11を介して両面
に酸化剤極12と燃料極13とを配して成るセル14
と,セパレータ15とを交互に複数積層させた構造であ
る。ここで、セパレータ15は各セル14を電気的に接
続し、且つ、酸化剤極12側と燃料極13側との反応ガ
スを分離する役割を有している。この種のセパレータに
要求される性質としては、(1) ガス不透過性(緻密
性),(2) 良導電性,(3) 良熱伝導性,(4) 精度良く成
形できること(厚みの均一性)等が挙げられる。このよ
うな(1) 〜(4) の条件を満たし、且つ、加工が比較的容
易である等の理由から、近年ではセラミックセパレータ
に代わって耐熱合金から成るセパレータが用いられてい
る。そして、耐熱合金にはクロムが含まれており、電池
を約1000℃という高温で作動させると耐熱合金セパ
レータの表面に酸化クロムの層が形成され、高温での酸
化や腐食の防止等の役割を果たしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の耐熱合金セパレータを用いた電池では、作動時に熱
拡散等によって耐熱合金セパレータから酸化剤極側にク
ロム又はクロム酸化物が移動する。したがって、酸化剤
極の表面にクロム酸化物の層が形成されるため、電極反
応抵抗及びオーム抵抗が増大する。その結果、酸化剤極
の触媒機能が低下するため、電池寿命が短くなるという
課題を有していた。
【0005】本発明は上記課題に鑑み、酸化剤極の触媒
機能の低下を抑制し、電池寿命が向上された固体電解質
型燃料電池を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、固体電解質板を介して燃料極と酸化剤極とが
相対向するセルと,クロムを含有する耐熱合金から成る
セパレータとを複数積層させて成る固体電解質型燃料電
池において、前記酸化剤極は、クロム又はクロム酸化物
を高活性な複合酸化物に変化させる材料を含んでいるこ
とを特徴とする。
【0007】
【作用】上記構成であれば、熱拡散等によって耐熱合金
セパレータから酸化剤極側に移動するクロム又はクロム
酸化物を、高活性な複合酸化物に変化させることができ
る。したがって、酸化剤極の表面にクロム酸化物の層が
形成されるのが抑制されるため、電極反応抵抗及びオー
ム抵抗が減少する。その結果、酸化剤極の触媒機能が向
上するため、電池寿命が向上する。
【0008】
【実施例】図1は本発明の一実施例に係る固体電解質型
燃料電池の要部断面図であり、固体電解質板1を介して
La0.9 Sr0.1 MnO3 −YSZから成る酸化剤極2
と,NiO−YSZから成る燃料極3とが配されて成る
セル4と,セパレータ5とを複数(例えば、10セル)
積層させた構造である。前記固体電解質板1は、市販の
3mol %イットリア添加部分安定化ジルコニア板(大き
さ10cm×10cm,厚み0.2mm)を用いた。尚、図中8
は固体電解質板1の界面のシール部であり、例えば、パ
イレックスガラスのような非導電性高粘度融体から成る
シール材が用いられている。
【0009】前記セパレータ5は、上下いずれか一方の
面に酸化剤ガス流路6・燃料ガス流路7を形成するため
リブ5a(幅2mm)が例えば、2mmの間隔をおいて複数
設けられた耐熱合金のプレートで構成されている。ここ
で、前記セパレータ5は以下の組成の耐熱合金から成
り、切削研磨加工等により作製した。 Cr 16wt% Fe 8wt% Ni 76wt% ここで、上記電池を以下のようにして作製した。
【0010】先ず、燃料極3の原料として平均粒径0.5
μmの8mol %イットリア添加安定化ジルコニア(YS
Z)粉末と,平均粒径1μmの酸化ニッケル粉末とを用
意し、酸化ニッケル還元時にこれらが重量比で1:1と
なるように混合し、テルピネオール溶媒とPVBとを用
いてスラリー化し、燃料極用スラリーとした。一方、酸
化剤極2の原料として平均粒径1μmのLa0.9 Sr
0.1 MnO3 粉末と,平均粒径1μmのYSZ粉末とを
用意し、これらが重量比で8:2となるように混合し、
前記燃料極3と同様にスラリー化し、酸化剤極用スラリ
ーとした。
【0011】その後、前記固体電解質板1の一方の面に
前記燃料極用スラリーを厚さ50μmとなるように塗布
し、乾燥させた後、これを空気中1250℃で2時間焼
成した。次に、前記固体電解質板1の他方の面に前記酸
化剤極用スラリーを同じく厚さ50μmとなるように塗
布し、乾燥させた後、これを空気中1100℃で4時間
焼成した。
【0012】このようにして作製した電池を、以下
(A)電池と称する。 〔実験1〕上記本発明の(A)電池(10セル積層体)
を用いて、電流密度300mA/cm2 ,作動温度100
0℃の条件下で放電試験を行いその時の平均セル電圧を
調べたので、その結果を図2に示す。尚、実験は500
時間運転後に高温熱処理(1100℃,10時間)を行
うという条件であり、比較として高温熱処理を行わなか
った場合(図中、破線で示す)についても実験を行っ
た。また、酸化剤ガスとして空気を、燃料ガスとして室
温で加湿した水素ガスをそれぞれ用いた。
【0013】図2から明らかなように、500時間経過
前までは平均セル電圧は時間の経過と共に徐々に低下
し、例えば、初期での平均セル電圧は0.7Vであった
が、500時間経過後には0.3Vにまで低下しているこ
とが認められる。これは、熱拡散等によって耐熱合金セ
パレータから酸化剤極側にクロム等が移動し、酸化剤極
材料の表面にクロム酸化物の層が形成されるため、電極
反応抵抗及びオーム抵抗が増大することによるものであ
る。
【0014】一方、500時間経過後に電池を1100
℃まで昇温し10時間の高温熱処理を行なった場合に
は、高温熱処理を行う前に比べて平均セル電圧が飛躍的
に向上していることが認められる。その後、1000℃
で再び連続放電を行った場合には、高温熱処理を行わな
かった場合に比べて、平均セル電圧が高く、しかも高い
レベルで略一定の値を示しているが認められる。これ
は、以下に示す理由によるものである。即ち、高温熱処
理前までの間に酸化剤極材料であるLa0.9 Sr0. 1
nO3 の表面に形成されたクロム酸化物が、高温熱処理
を行うことによって、酸化剤極材料のMnと置換され
て、高活性な複合酸化物であるLa0.9 Sr0. 1 Mn
1-y Cry 3 (0≦y≦0.5)に変化する。その結
果、酸化剤極材料の表面にクロム酸化物の層が形成され
るのが抑制され、電極反応抵抗及びオーム抵抗が減少し
たためである。 〔その他の事項〕 上記実施例によれば、酸化剤極の材料としてLa
0.9 Sr0.1 MnO3 を用いたが、本発明は何らこれに
限定されるものではなく、例えば、 下記一般式(1) La1-x x BO3 ・・・(1) 〔上記式中、AはMg,Ca,Srを、BはMn,Co
を、xは0≦x≦0.5をそれぞれ示す。〕で表されるペ
ロブスカイト複合酸化物, 及び下記一般式(2) La1-X X B’1-y 3 ・・・(2) 〔上記式中、AはMg,Ca,Srを、B’はMn,C
o,Crを、xは0≦x≦0.5を、yは0≦y≦0.5を
それぞれ示す。〕で表されるBサイト欠損型のペロブス
カイト複合酸化物等を用いることができる。
【0015】上記一般式(1)で表されるペロブスカイ
ト複合酸化物を用いた場合には、熱拡散等によって耐熱
合金セパレータから酸化剤極側に移動するクロム又はク
ロム酸化物がB元素と置換させて、 下記一般式(1a) La1-X X 1-y Cry 3 ・・・(1a) 〔上記式中、AはMg,Ca,Srを、BはMn,Co
を、xは0≦x≦0.5をそれぞれ示す。〕で表される高
活性な複合酸化物に変化させることができる。
【0016】また、上記一般式(2)で表されるBサイ
ト欠損型のペロブスカイト複合酸化物を用いた場合に
は、熱拡散等によって耐熱合金セパレータから酸化剤極
側に移動するクロム又はクロム酸化物をBサイト中に取
り込み、 下記一般式(2a) La1-X X B’1-y Crz 3 ・・・(2a) 〔但し、1−y+Z≦1 である。〕で表される高活性な
複合酸化物に変化させることができる。 高温熱処理の条件としては、上記実施例に限定され
るものではなく、例えば、1050℃〜1300℃の範
囲内の温度で熱処理を行うことができる。尚、1300
℃を越える場合には、他の電池構成材料の安定性に問題
が生じるため、高温熱処理の際の上限温度は1300℃
以下にする必要がある。また、高温熱処理を行う際の時
間も、上記実施例に限定されるものではない。 尚、上記実施例においては、500時間経過後に高
温熱処理を行ったが、セル電圧が低下する前の適当な時
期(例えば、放電初期)に予め高温熱処理を行うことも
勿論可能である。
【0017】
【発明の効果】以上の本発明によれば、熱拡散等によっ
て耐熱合金セパレータから酸化剤極側に移動したクロム
等を、高活性な複合酸化物に変化させることができる。
したがって、酸化剤極の表面にクロム酸化物の層が形成
されるのが抑制されるため、電極反応抵抗及びオーム抵
抗が減少する。その結果、酸化剤極の触媒機能が向上す
るため、電池寿命を向上させることができるといった優
れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る固体電解質型燃料電池
の要部断面図である。
【図2】本発明の(A)電池を用いた場合における、放
電試験を行ったときの平均セル電圧を示すグラフであ
る。
【図3】従来の平板型固体電解質型燃料電池の基本構成
を示す分解斜視図である。
【符号の説明】 1 固体電解質板 2 酸化剤極 3 燃料極 4 セル 5 セパレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秋山 幸徳 守口市京阪本通2丁目18番地 三洋電機株 式会社内 (72)発明者 齋藤 俊彦 守口市京阪本通2丁目18番地 三洋電機株 式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固体電解質板を介して燃料極と酸化剤
    極とが相対向するセルと,クロムを含有する耐熱合金か
    ら成るセパレータとを複数積層させて成る固体電解質型
    燃料電池において、 前記酸化剤極は、クロム又はクロム酸化物を高活性な複
    合酸化物に変化させる材料を含んでいることを特徴とす
    る固体電解質型燃料電池。
JP25163392A 1992-09-21 1992-09-21 固体電解質型燃料電池の製造方法 Expired - Fee Related JP3213400B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25163392A JP3213400B2 (ja) 1992-09-21 1992-09-21 固体電解質型燃料電池の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25163392A JP3213400B2 (ja) 1992-09-21 1992-09-21 固体電解質型燃料電池の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06103986A true JPH06103986A (ja) 1994-04-15
JP3213400B2 JP3213400B2 (ja) 2001-10-02

Family

ID=17225730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP25163392A Expired - Fee Related JP3213400B2 (ja) 1992-09-21 1992-09-21 固体電解質型燃料電池の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3213400B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11501764A (ja) * 1995-03-15 1999-02-09 セラミック・フューエル・セルズ・リミテッド 燃料電池インタコネクタデバイス
JP2018142500A (ja) * 2017-02-28 2018-09-13 東邦瓦斯株式会社 空気極材料、空気極、および固体酸化物形燃料電池

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11501764A (ja) * 1995-03-15 1999-02-09 セラミック・フューエル・セルズ・リミテッド 燃料電池インタコネクタデバイス
JP2018142500A (ja) * 2017-02-28 2018-09-13 東邦瓦斯株式会社 空気極材料、空気極、および固体酸化物形燃料電池

Also Published As

Publication number Publication date
JP3213400B2 (ja) 2001-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5608813B2 (ja) 固体酸化物形燃料電池単位セルの製造方法
JP3064746B2 (ja) 平板型固体電解質燃料電池
JPH07153469A (ja) 固体電解質型燃料電池
JP3416209B2 (ja) 固体電解質型燃料電池
JP5481611B2 (ja) 高温水蒸気電解セル
JP4156213B2 (ja) 固体酸化物形燃料電池
JPH09274921A (ja) 固体電解質型燃料電池の燃料電極
JPH09129252A (ja) 高耐久性固体電解質燃料電池およびその製造方法
KR101220744B1 (ko) 고체 산화물 연료전지 분리판 및 그 제조방법
JP3259756B2 (ja) 固体燃料電池用多層型固体電解質
JP3244310B2 (ja) 固体電解質型燃料電池
JP3113347B2 (ja) 固体電解質型燃料電池
JP3213400B2 (ja) 固体電解質型燃料電池の製造方法
JP2948453B2 (ja) 固体電解質型燃料電池
JP3162881B2 (ja) 固体電解質型燃料電池
JP3351865B2 (ja) 固体電解質型燃料電池用燃料極及びこの燃料極を用いた自立膜平板型固体電解質型燃料電池
JPH10255832A (ja) 低温動作固体燃料電池用複合型空気極材料
JPH07245113A (ja) 燃料電池用固体電解質及びこれを用いた固体電解質型燃料電池
JP3108256B2 (ja) 固体電解質型燃料電池
JP2948441B2 (ja) 平板型固体電解質燃料電池
JP3058012B2 (ja) 内部改質型高温固体電解質型燃料電池の単電池
JP3220330B2 (ja) 固体電解質型燃料電池における発電方法
JPH0927325A (ja) 固体電解質型燃料電池用アノード、それを用いた固体電解質型燃料電池及び固体電解質型燃料電池の運転方法
JP3308089B2 (ja) 燃料電池用固体電解質及びこれを用いた固体電解質型燃料電池
JP2004171997A (ja) 膜電極複合体及び燃料電池

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees