JPH06111836A - 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
- JPH06111836A JPH06111836A JP4261041A JP26104192A JPH06111836A JP H06111836 A JPH06111836 A JP H06111836A JP 4261041 A JP4261041 A JP 4261041A JP 26104192 A JP26104192 A JP 26104192A JP H06111836 A JPH06111836 A JP H06111836A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- porous
- solid electrolyte
- electrode
- substrate
- fuel cell
- 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
Links
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
-
- 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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 容易かつ平滑に多孔質電極を形成できるよう
にしたものである。 【構成】 多孔質部１１と非多孔質部１２とから成る多
孔質基板４上に多孔質電極３を形成し、その多孔質電極
３の上に固体電解質２を形成する。固体電解質２の上に
多孔質電極１を形成する。
にしたものである。 【構成】 多孔質部１１と非多孔質部１２とから成る多
孔質基板４上に多孔質電極３を形成し、その多孔質電極
３の上に固体電解質２を形成する。固体電解質２の上に
多孔質電極１を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は固体電解質型燃料電池
に関するものである。
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般的に固体電解質型燃料電池としては
安定化ジルコニア（ＹＳＺ）を用いたものが知られてい
る。しかし、このＹＳＺを用いた燃料電池の動作は約１
０００℃と高温であるために、使用材料には耐熱材料を
用いなければならない。そこで、電池の動作温度を下げ
るため、他の固体電解質、例えばＣｅＯ2，Ｂｉ2Ｏ3等
を用いて７００〜８００℃で動作する燃料電池の開発が
進められている。しかし、これらの材料は水素雰囲気等
の還元雰囲気において還元されてしまうという欠点があ
る。
安定化ジルコニア（ＹＳＺ）を用いたものが知られてい
る。しかし、このＹＳＺを用いた燃料電池の動作は約１
０００℃と高温であるために、使用材料には耐熱材料を
用いなければならない。そこで、電池の動作温度を下げ
るため、他の固体電解質、例えばＣｅＯ2，Ｂｉ2Ｏ3等
を用いて７００〜８００℃で動作する燃料電池の開発が
進められている。しかし、これらの材料は水素雰囲気等
の還元雰囲気において還元されてしまうという欠点があ
る。
【０００３】このため、発明者は低温（３００℃〜５０
０℃）で動作可能な固体電解質としてフッ化ランタン
（ＬａＦ3）あるいはフッ化ランタンに電気導電率を上
げるため、２価のストロンチウムＳｒ，バリウムＢａ等
をドープし、Ｌａ1-xＭxＦ3-x（Ｍ＝Ｓｒ，Ｂａ，Ｃ
ａ）（ｘ＝０．０５〜０．１０）という様な組成にした
材料を用いて研究を進めて来た。
０℃）で動作可能な固体電解質としてフッ化ランタン
（ＬａＦ3）あるいはフッ化ランタンに電気導電率を上
げるため、２価のストロンチウムＳｒ，バリウムＢａ等
をドープし、Ｌａ1-xＭxＦ3-x（Ｍ＝Ｓｒ，Ｂａ，Ｃ
ａ）（ｘ＝０．０５〜０．１０）という様な組成にした
材料を用いて研究を進めて来た。
【０００４】上述した固体電解質を用いた燃料電池の基
本的な構成を図４に示す。この図４に示す燃料電池にお
いて、１、３は多孔質電極、２は固体電解質、４は多孔
質基板である。このように構成された燃料電池において
高出力を得るには多孔質電極１、３、固体電解質２、多
孔質基板４の各層の特性改善等を行うことが考えられ
る。しかし、もっと直接的なのは前記各層を薄膜技術等
を用いて薄く形成することにより各層の抵抗が下がり特
性が向上し、またこれによりガス５、６を流したとき、
多孔質電極１と固体電解質２の界面、固体電解質２と多
孔質電極１の界面にガスが拡散しやすくなり、燃料電池
の反応が促進され、特性が向上するようになる。上述し
た燃料電池の一つのタイプとして４００℃以下で動作す
る低温動作固体電解質型燃料電池を開発した。このタイ
プの燃料電池で高温動作型と同様な出力を得るためには
図４に示す固体電解質２が緻密で数ミクロン以下のもで
なければならない。
本的な構成を図４に示す。この図４に示す燃料電池にお
いて、１、３は多孔質電極、２は固体電解質、４は多孔
質基板である。このように構成された燃料電池において
高出力を得るには多孔質電極１、３、固体電解質２、多
孔質基板４の各層の特性改善等を行うことが考えられ
る。しかし、もっと直接的なのは前記各層を薄膜技術等
を用いて薄く形成することにより各層の抵抗が下がり特
性が向上し、またこれによりガス５、６を流したとき、
多孔質電極１と固体電解質２の界面、固体電解質２と多
孔質電極１の界面にガスが拡散しやすくなり、燃料電池
の反応が促進され、特性が向上するようになる。上述し
た燃料電池の一つのタイプとして４００℃以下で動作す
る低温動作固体電解質型燃料電池を開発した。このタイ
プの燃料電池で高温動作型と同様な出力を得るためには
図４に示す固体電解質２が緻密で数ミクロン以下のもで
なければならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】固体電解質２を形成す
る際には、図４に示す多孔質電極３の表面が平滑であれ
ば比較的容易に緻密で薄膜の固体電解質２を形成するこ
とができる。しかし、燃料電池として、高出力を得るた
めには、反応が起きる固体電解質２と多孔質電極３との
界面の表面積が大きく確保することが好ましく、また、
ガスの流れが良好に行えるように多孔質電極３は多孔質
に形成する必要があるため、多孔質基板４状に表面が平
滑な多孔質電極３を形成することが困難（多孔質に形成
すると割れやすくなるから）である。さらに、多孔質電
極３上に固体電解質２を緻密な薄膜状に形成することも
また困難な作業である。そして、燃料電池で高出力を得
るために、図４に示す単セルとして面積が大きなものを
使用する場合には、大面積の多孔質基板４上に、多孔質
電極３を形成し、固体電解質２を緻密な薄膜状に形成す
るためさらに困難な作業を伴う。
る際には、図４に示す多孔質電極３の表面が平滑であれ
ば比較的容易に緻密で薄膜の固体電解質２を形成するこ
とができる。しかし、燃料電池として、高出力を得るた
めには、反応が起きる固体電解質２と多孔質電極３との
界面の表面積が大きく確保することが好ましく、また、
ガスの流れが良好に行えるように多孔質電極３は多孔質
に形成する必要があるため、多孔質基板４状に表面が平
滑な多孔質電極３を形成することが困難（多孔質に形成
すると割れやすくなるから）である。さらに、多孔質電
極３上に固体電解質２を緻密な薄膜状に形成することも
また困難な作業である。そして、燃料電池で高出力を得
るために、図４に示す単セルとして面積が大きなものを
使用する場合には、大面積の多孔質基板４上に、多孔質
電極３を形成し、固体電解質２を緻密な薄膜状に形成す
るためさらに困難な作業を伴う。
【０００６】燃料電池は、図４に示す単セルを積層する
ために、スタックと呼ばれる集合電池を形成して使用さ
れるため、均一な発電特性を持った単セルを大量に製作
することは困難である。また、基板は多孔質であること
から強度に不安があり、前述したことからスタック構成
するために積層した場合等において特に機械的強度に不
安がある。（スタックのときに単セルを積層する際にあ
る程度締め付けて固定されるため）さらに、多孔質基板
は材質に関係なく高価である。
ために、スタックと呼ばれる集合電池を形成して使用さ
れるため、均一な発電特性を持った単セルを大量に製作
することは困難である。また、基板は多孔質であること
から強度に不安があり、前述したことからスタック構成
するために積層した場合等において特に機械的強度に不
安がある。（スタックのときに単セルを積層する際にあ
る程度締め付けて固定されるため）さらに、多孔質基板
は材質に関係なく高価である。
【０００７】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、多孔質部と非多孔質部とから成る多孔質基板上に
多孔質電極を形成したので、多孔質電極を容易にかつ平
滑に形成でき、しかも多孔質電極上に固体電解質を緻密
で薄膜状に形成できる固体電解質型燃料電池を提供する
ことを目的とする。
ので、多孔質部と非多孔質部とから成る多孔質基板上に
多孔質電極を形成したので、多孔質電極を容易にかつ平
滑に形成でき、しかも多孔質電極上に固体電解質を緻密
で薄膜状に形成できる固体電解質型燃料電池を提供する
ことを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するために、第１発明は多孔質部と非多孔質部より
成る基板上に多孔質電極、固体電解質、多孔質電極を積
層して構成したことを特徴とするものである。
達成するために、第１発明は多孔質部と非多孔質部より
成る基板上に多孔質電極、固体電解質、多孔質電極を積
層して構成したことを特徴とするものである。
【０００９】また、第２発明は多孔質部と非多孔質部よ
り成る電極上に、固体電解質部、多孔質電極を積層して
構成したことを特徴とするものである。
り成る電極上に、固体電解質部、多孔質電極を積層して
構成したことを特徴とするものである。
【００１０】
【作用】第１発明のように構成するすると、基板上に大
面積にわたって均一な多孔質電極を形成できる。また、
第２発明のようにして固体電解質を積層するようにした
ので、多孔質電極を大面積に均一に量産性良く製作でき
る。
面積にわたって均一な多孔質電極を形成できる。また、
第２発明のようにして固体電解質を積層するようにした
ので、多孔質電極を大面積に均一に量産性良く製作でき
る。
【００１１】
【実施例】以下この発明の実施例を説明する。第１実施
例を述べる前に、まず、低温動作固体電解質型燃料電池
の電解質材、電極材について述べる。電解質材と電極材
には各種あるが、ここでは、図４に従って述べると、多
孔質電極１はＬａ0．6Ｓｒ0．4ＣｏＯ3，固体電解質２
はＬａ0．96Ｂａ0．04Ｆ2．96、多孔質電極３はＮｉ、
多孔質基板（ステンレス基板）４、ガス５はＯ2 ，ガス
６はＨ2 を用いた燃料電池を例にとって述べる。なお、
多孔質電極３は多孔質基板４と兼用する場合もある。
例を述べる前に、まず、低温動作固体電解質型燃料電池
の電解質材、電極材について述べる。電解質材と電極材
には各種あるが、ここでは、図４に従って述べると、多
孔質電極１はＬａ0．6Ｓｒ0．4ＣｏＯ3，固体電解質２
はＬａ0．96Ｂａ0．04Ｆ2．96、多孔質電極３はＮｉ、
多孔質基板（ステンレス基板）４、ガス５はＯ2 ，ガス
６はＨ2 を用いた燃料電池を例にとって述べる。なお、
多孔質電極３は多孔質基板４と兼用する場合もある。
【００１２】図１に示すように多孔質部１１と非多孔質
部１２とから成る多孔質基板４を作製する。次に、この
多孔質基板４上に多孔質電極３を形成する。このよう
に、多孔質電極３を多孔質基板４に形成する際、非多孔
質部１２が基板４にあるため、その形成は極めて容易に
均一かつ平滑にできるようになる。このように形成した
多孔質電極３上に固体電解質２を薄膜状に形成する。こ
のため、固体電解質２にピンホ−ルのない良好な薄膜が
形成できる。固体電解質２の上にさらに多孔質電極１を
形成する。
部１２とから成る多孔質基板４を作製する。次に、この
多孔質基板４上に多孔質電極３を形成する。このよう
に、多孔質電極３を多孔質基板４に形成する際、非多孔
質部１２が基板４にあるため、その形成は極めて容易に
均一かつ平滑にできるようになる。このように形成した
多孔質電極３上に固体電解質２を薄膜状に形成する。こ
のため、固体電解質２にピンホ−ルのない良好な薄膜が
形成できる。固体電解質２の上にさらに多孔質電極１を
形成する。
【００１３】上記のように構成した燃料電池は次のよう
に作製する。まず、基板４上にスラリ−を塗布し、プレ
スした後、焼成する工程を経た後、Ｎｉ多孔質電極３を
形成する。その多孔質電極の上に各種の薄膜技術、例え
ば電子ビ−ム蒸着によって２μｍの固体電解質２を２０
Ａ／ｓｅｃの製膜速度で蒸着する。さらに、その上にペ
ロブスカイト型酸化物Ｌａ0．6Ｓｒ4ＣｏＯ3からなる電
極１をスラリ−塗布法で形成した。
に作製する。まず、基板４上にスラリ−を塗布し、プレ
スした後、焼成する工程を経た後、Ｎｉ多孔質電極３を
形成する。その多孔質電極の上に各種の薄膜技術、例え
ば電子ビ−ム蒸着によって２μｍの固体電解質２を２０
Ａ／ｓｅｃの製膜速度で蒸着する。さらに、その上にペ
ロブスカイト型酸化物Ｌａ0．6Ｓｒ4ＣｏＯ3からなる電
極１をスラリ−塗布法で形成した。
【００１４】上述した燃料電池を作製する際、多孔質部
１１と非多孔質部１２との間隔を種々変更して配置した
基板４を作製し、その基板４の上に多孔質電極３、固体
電解質２、多孔質電極１を形成して、ガスを供給し、実
験を行ったところ、電力が得られた。これは基板４上に
平滑な多孔質電極３および固体電解質３が形成されたこ
とが確認できたことを意味している。そして、各種間隔
で多孔質部１１と非多孔質部１２とを配置した基板４を
用いて行った実験によれば、多孔質部１１の半径が１ｃ
ｍの場合は、間隔ｘは３〜５ｃｍでより良好な出力が得
られた。そのときの構成を図２に示す。また、実験結果
をプロットしたものを図３に示す。
１１と非多孔質部１２との間隔を種々変更して配置した
基板４を作製し、その基板４の上に多孔質電極３、固体
電解質２、多孔質電極１を形成して、ガスを供給し、実
験を行ったところ、電力が得られた。これは基板４上に
平滑な多孔質電極３および固体電解質３が形成されたこ
とが確認できたことを意味している。そして、各種間隔
で多孔質部１１と非多孔質部１２とを配置した基板４を
用いて行った実験によれば、多孔質部１１の半径が１ｃ
ｍの場合は、間隔ｘは３〜５ｃｍでより良好な出力が得
られた。そのときの構成を図２に示す。また、実験結果
をプロットしたものを図３に示す。
【００１５】上述のよう、多孔質部１１と非多孔質部１
２とから成る基板４を用いれば出力に程度の差はあるも
のの各層を容易かつ良好に形成でき、強度の確保等種々
の効果が得られるので、多孔質部１１と非多孔質部１２
の形状や間隔はこの例に限るものではなく強度やガスの
供給等の各種の条件を考慮すれば、短冊状等適宜に設定
できる。また、電極材、固体電解質材も、上記実施例に
限るものではなく、他の材質のものでも、同一効果を得
る。さらに、多孔質基板もステンレスに限らない。
２とから成る基板４を用いれば出力に程度の差はあるも
のの各層を容易かつ良好に形成でき、強度の確保等種々
の効果が得られるので、多孔質部１１と非多孔質部１２
の形状や間隔はこの例に限るものではなく強度やガスの
供給等の各種の条件を考慮すれば、短冊状等適宜に設定
できる。また、電極材、固体電解質材も、上記実施例に
限るものではなく、他の材質のものでも、同一効果を得
る。さらに、多孔質基板もステンレスに限らない。
【００１６】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
以下のような効果が得られる。
以下のような効果が得られる。
【００１７】（１）多孔質部と非多孔質部とから成る多
孔質基板上に多孔質電極を形成したので、容易かつ平滑
な多孔質電極を形成できる。
孔質基板上に多孔質電極を形成したので、容易かつ平滑
な多孔質電極を形成できる。
【００１８】（２）上記のように多孔質電極が形成でき
るので、固体電解質を薄膜状に形成できるようになっ
て、単セル作製の歩留まりが向上し、量産が可能になっ
た。
るので、固体電解質を薄膜状に形成できるようになっ
て、単セル作製の歩留まりが向上し、量産が可能になっ
た。
【００１９】（３）多孔質基板を上記のように形成した
ので、機械的強度の向上を図ることができる。
ので、機械的強度の向上を図ることができる。
【００２０】（４）上記のように歩留まりが向上したの
で、コストの低減を図ることができる。
で、コストの低減を図ることができる。
【図１】この発明の実施例を示す構成説明図である。
【図２】多孔質部と非多孔質部との間に間隔を設けたと
きの多孔質基板の説明図である。
きの多孔質基板の説明図である。
【図３】横軸に多孔質部間距離を、縦軸に開放電圧を取
ったときの特性図である。
ったときの特性図である。
【図４】燃料電池の基本的な構成説明図である。
１、３…多孔質電極 ２…固体電解質 ４…多孔質基板 １１…多孔質部 １２…非多孔質部
Claims (2)
- 【請求項１】 多孔質部と非多孔質部より成る基板上に
多孔質電極、固体電解質、多孔質電極を積層して構成し
たことを特徴とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項２】 多孔質部と非多孔質部より成る電極上
に、固体電解質部、多孔質電極を積層して構成したこと
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 |
|---|---|---|---|
| JP4261041A JPH06111836A (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4261041A JPH06111836A (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 固体電解質型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06111836A true JPH06111836A (ja) | 1994-04-22 |
Family
ID=17356238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4261041A Pending JPH06111836A (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06111836A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006173091A (ja) * | 2004-12-16 | 2006-06-29 | General Electric Co <Ge> | 高性能燃料電池電極及びその製造方法 |
| JP2008071594A (ja) * | 2006-09-13 | 2008-03-27 | Dainippon Printing Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池 |
| US7963189B2 (en) | 2002-06-28 | 2011-06-21 | Ksr Technologies Co. | Adjustable pedal assembly |
-
1992
- 1992-09-30 JP JP4261041A patent/JPH06111836A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7963189B2 (en) | 2002-06-28 | 2011-06-21 | Ksr Technologies Co. | Adjustable pedal assembly |
| JP2006173091A (ja) * | 2004-12-16 | 2006-06-29 | General Electric Co <Ge> | 高性能燃料電池電極及びその製造方法 |
| JP2008071594A (ja) * | 2006-09-13 | 2008-03-27 | Dainippon Printing Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5122458B2 (ja) | 可逆式固体酸化物型燃料電池スタックおよびそれを調製する方法 | |
| US4937152A (en) | Fuel cell | |
| US7879474B2 (en) | Solid oxide electrolytic device | |
| JPH05135787A (ja) | 固体電解質膜の製造方法及び固体電解質型燃料電池の製造方法 | |
| JP2706197B2 (ja) | セラミック薄膜の形成方法 | |
| US5672437A (en) | Solid electrolyte for a fuel cell | |
| KR101290577B1 (ko) | 고체 산화물 연료전지용 전해질막, 그 제조방법 및 이를 채용한 연료전지 | |
| JP2002329511A (ja) | 固体電解質型燃料電池用スタック及び固体電解質型燃料電池 | |
| JP3057342B2 (ja) | 固体電解質燃料電池 | |
| JP4795701B2 (ja) | 固体酸化物型燃料電池および固体酸化物型燃料電池の製造方法 | |
| JPH0567473A (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
| JPH06111836A (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
| JPH1074528A (ja) | 固体電解質型燃料電池およびその製造方法 | |
| JPH10134829A (ja) | 固体電解質燃料電池、固体電解質燃料電池アセンブリ、固体電解質燃料電池の製造方法及び固体電解質燃料電池アセンブリユニットの製造方法 | |
| JP2009245654A (ja) | 固体酸化物形燃料電池の製造方法、及び固体酸化物形燃料電池 | |
| JP2002203580A (ja) | 燃料電池用単セル及び固体電解質型燃料電池 | |
| 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 | |
| JPH07130385A (ja) | 円筒横縞型固体電解質電解セル | |
| JPH06103988A (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
| JP3220314B2 (ja) | 多孔質基板と一体化したｙｓｚ膜の作製方法 | |
| JPH0652869A (ja) | 燃料電池の固体電解質膜およびその製造方法 | |
| JPH0479163A (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
| JPH04324251A (ja) | 固体電解質燃料電池用インターコネクターの製造方法 | |
| JP2980921B2 (ja) | 平板型固体電解質燃料電池 | |
| JPH0541237A (ja) | 固体燃料電池 |