JPH0636778A - 固体電解質型燃料電池の製造方法 - Google Patents
固体電解質型燃料電池の製造方法Info
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- JPH0636778A JPH0636778A JP4207541A JP20754192A JPH0636778A JP H0636778 A JPH0636778 A JP H0636778A JP 4207541 A JP4207541 A JP 4207541A JP 20754192 A JP20754192 A JP 20754192A JP H0636778 A JPH0636778 A JP H0636778A
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 インターコネクターを有する円筒形の固体電
解質型燃料電池の生産性が向上できる製造方法を得る。 【構成】 第１型１によって電解質成形体３を、第２型
２によってインターコネクター成形体４を形成した後、
第１型１と第２型２とを組み合わせて一つの凹型とし、
この凹型によって第１電極成形体５を形成してから凹型
を除去して複合成形体とし、この複合成形体を焼成して
固体電解質−第１電極複合体とし、この固体電解質−第
１電極複合体の外側に第２電極９を形成する。 【効果】 電解質粉末およびインターコネクター粉末を
含有するスラリーを用いて電解質成形体およびインター
コネクター成形体を形成しているので、モジュール化に
適した固体電解質型燃料電池の生産性を向上させること
ができる。
解質型燃料電池の生産性が向上できる製造方法を得る。 【構成】 第１型１によって電解質成形体３を、第２型
２によってインターコネクター成形体４を形成した後、
第１型１と第２型２とを組み合わせて一つの凹型とし、
この凹型によって第１電極成形体５を形成してから凹型
を除去して複合成形体とし、この複合成形体を焼成して
固体電解質−第１電極複合体とし、この固体電解質−第
１電極複合体の外側に第２電極９を形成する。 【効果】 電解質粉末およびインターコネクター粉末を
含有するスラリーを用いて電解質成形体およびインター
コネクター成形体を形成しているので、モジュール化に
適した固体電解質型燃料電池の生産性を向上させること
ができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体電解質型燃料電池
の製造方法に関するもので、さらに詳しく言えば、モジ
ュール化に適したインターコネクターを設けた固体電解
質型燃料電池の製造方法に関するものである。
の製造方法に関するもので、さらに詳しく言えば、モジ
ュール化に適したインターコネクターを設けた固体電解
質型燃料電池の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】固体電解質型燃料電池としては、リン酸
型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池と類似した構造の平
板形、米国のアルゴンヌ国立研究所によって提案された
モノリシック形、日本の電子技術総合研究所によって開
発中の円筒多素子形、米国のウェスティングハウス社に
よって提案された円筒単素子形が知られているが、スタ
ック構成が容易であるという点でウェスティングハウス
社の円筒単素子形が現在注目されている。
型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池と類似した構造の平
板形、米国のアルゴンヌ国立研究所によって提案された
モノリシック形、日本の電子技術総合研究所によって開
発中の円筒多素子形、米国のウェスティングハウス社に
よって提案された円筒単素子形が知られているが、スタ
ック構成が容易であるという点でウェスティングハウス
社の円筒単素子形が現在注目されている。
【０００３】このような固体電解質型燃料電池の固体電
解質としては、ガスを通さない緻密性が要求されるとと
もに、酸素イオンや水素イオンの伝導性が高く、酸化雰
囲気、還元雰囲気のいずれにおいても化学的に安定であ
ることが要求される。
解質としては、ガスを通さない緻密性が要求されるとと
もに、酸素イオンや水素イオンの伝導性が高く、酸化雰
囲気、還元雰囲気のいずれにおいても化学的に安定であ
ることが要求される。
【０００４】現在、このような固体電解質には、安定化
剤としてのイットリアを添加したジルコニアが用いら
れ、数十〜数百μｍの膜厚にしてその電気抵抗が小さく
なるようにしているが、円筒形の固体電解質を形成する
場合には、プラズマ溶射法や電気化学蒸着法によって行
う必要がある。
剤としてのイットリアを添加したジルコニアが用いら
れ、数十〜数百μｍの膜厚にしてその電気抵抗が小さく
なるようにしているが、円筒形の固体電解質を形成する
場合には、プラズマ溶射法や電気化学蒸着法によって行
う必要がある。
【０００５】一方、上記した固体電解質型燃料電池をモ
ジュール化する場合には、内側の電極を外側に引き出す
ためのインターコネクターを設ける必要があり、このイ
ンターコネクターもガスを通さない緻密性が要求される
とともに、酸素イオンや水素イオンの伝導性や電子電導
性が高く、酸化雰囲気、還元雰囲気のいずれにおいても
化学的に安定であることが要求される。
ジュール化する場合には、内側の電極を外側に引き出す
ためのインターコネクターを設ける必要があり、このイ
ンターコネクターもガスを通さない緻密性が要求される
とともに、酸素イオンや水素イオンの伝導性や電子電導
性が高く、酸化雰囲気、還元雰囲気のいずれにおいても
化学的に安定であることが要求される。
【０００６】このようなインターコネクターは、電池が
円筒形の場合には、その長さ方向に設けられ、上記した
条件を満足させるため、プラズマ溶射法や電気化学蒸着
法によって形成される。
円筒形の場合には、その長さ方向に設けられ、上記した
条件を満足させるため、プラズマ溶射法や電気化学蒸着
法によって形成される。
【０００７】また、上記したインターコネクターには、
酸化カルシウム、酸化ストロンチウムまたは酸化バリウ
ムを添加したＬａＣｒＯ3 が用いられている。
酸化カルシウム、酸化ストロンチウムまたは酸化バリウ
ムを添加したＬａＣｒＯ3 が用いられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記した固体電解質や
インターコネクターを成形する方法は、高価な製造装置
を必要とし、固体電解質の形成とインターコネクターの
形成とを別々に行う必要があるため、電池の生産性に問
題があった。
インターコネクターを成形する方法は、高価な製造装置
を必要とし、固体電解質の形成とインターコネクターの
形成とを別々に行う必要があるため、電池の生産性に問
題があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、第１型と第２型とが組み合わされて一つ
の凹型が形成される吸水性を有する型を準備し、前記第
１型に安定化剤を添加した電解質粉末を含有するスラリ
ーを塗布して電解質成形体を形成する工程と、前記第２
型にインターコネクター粉末を含有するスラリーを塗布
してインターコネクター成形体を形成する工程と、前記
第１型と第２型とを組み合わせて一つの凹型とし、この
凹型内の前記電解質成形体及びインターコネクター成形
体の表面に安定化剤を添加した第１電極粉末を含有する
スラリーを流し込んで第１電極成形体を形成し、複合成
形体とする工程と、この複合成形体を乾燥させて前記型
を除去した後焼成して固体電解質−第１電極複合体とす
る工程と、この固体電解質−第１電極複合体の外側に第
２電極を形成する工程とからなることを特徴とするもの
である。
め、本発明は、第１型と第２型とが組み合わされて一つ
の凹型が形成される吸水性を有する型を準備し、前記第
１型に安定化剤を添加した電解質粉末を含有するスラリ
ーを塗布して電解質成形体を形成する工程と、前記第２
型にインターコネクター粉末を含有するスラリーを塗布
してインターコネクター成形体を形成する工程と、前記
第１型と第２型とを組み合わせて一つの凹型とし、この
凹型内の前記電解質成形体及びインターコネクター成形
体の表面に安定化剤を添加した第１電極粉末を含有する
スラリーを流し込んで第１電極成形体を形成し、複合成
形体とする工程と、この複合成形体を乾燥させて前記型
を除去した後焼成して固体電解質−第１電極複合体とす
る工程と、この固体電解質−第１電極複合体の外側に第
２電極を形成する工程とからなることを特徴とするもの
である。
【０００６】
【作 用】従って、本発明は、第１型にスラリーを塗布
することによって電解質成形体を形成し、第２型にスラ
リーを塗布することによってインターコネクター成形体
を形成してから、二つの型を合わせた型にスラリーを流
し込んで第１電極成形体を形成しているので、電解質粉
末及びインターコネクター粉末の粒径を小さくすること
により緻密な固体電解質及びインターコネクターを形成
することができ、第１電極粉末の粒径を大きくすること
により多孔性の第１電極を形成することができる。
することによって電解質成形体を形成し、第２型にスラ
リーを塗布することによってインターコネクター成形体
を形成してから、二つの型を合わせた型にスラリーを流
し込んで第１電極成形体を形成しているので、電解質粉
末及びインターコネクター粉末の粒径を小さくすること
により緻密な固体電解質及びインターコネクターを形成
することができ、第１電極粉末の粒径を大きくすること
により多孔性の第１電極を形成することができる。
【００１１】
【実施例】図１は、本発明の固体電解質型燃料電池の製
造方法に使用する第１型１の斜視図で、石膏のような吸
水性を有する材料からなる。
造方法に使用する第１型１の斜視図で、石膏のような吸
水性を有する材料からなる。
【００１２】図２は、本発明の固体電解質型燃料電池の
製造方法に使用する第２型２の斜視図で、石膏のような
吸水性を有する材料からなる。
製造方法に使用する第２型２の斜視図で、石膏のような
吸水性を有する材料からなる。
【００１３】図３は、図１の第１型１に安定化剤として
のイットリアを添加した電解質粉末としてのジルコニア
粉末、水、分散剤、バインダー、消泡剤からなるスラリ
−を塗布して電解質成形体３を形成した状態の斜視図
で、あらかじめ図２の第２型２を組み合わせて一つの凹
型とし、その凹型内にスラリーを流し込んでから第１型
１のみを得るようにする。
のイットリアを添加した電解質粉末としてのジルコニア
粉末、水、分散剤、バインダー、消泡剤からなるスラリ
−を塗布して電解質成形体３を形成した状態の斜視図
で、あらかじめ図２の第２型２を組み合わせて一つの凹
型とし、その凹型内にスラリーを流し込んでから第１型
１のみを得るようにする。
【００１４】図４は、図２の第２型２にインターコネク
ター粉末としての酸化ストロンチウムを添加したＬａＣ
ｒＯ3 粉末、水、分散剤、バインダー、消泡剤からなる
スラリーを塗布してインターコネクター成形体４を形成
した状態の斜視図で、あらかじめ図１の第１型１を組み
合わせて一つの凹型とし、その凹型内にスラリーに流し
込んでから第２型２のみを得るようにする。
ター粉末としての酸化ストロンチウムを添加したＬａＣ
ｒＯ3 粉末、水、分散剤、バインダー、消泡剤からなる
スラリーを塗布してインターコネクター成形体４を形成
した状態の斜視図で、あらかじめ図１の第１型１を組み
合わせて一つの凹型とし、その凹型内にスラリーに流し
込んでから第２型２のみを得るようにする。
【００１５】図５は、電解質成形体３が形成された第１
型１と、インターコネクター成形体４が形成された第２
型２とを組み合わせて一つの凹型とし、この凹型内の前
記電解質成形体３及びインターコネクター成形体４の表
面に第１電極粉末としてのＮｉ−ＺｒＯ2 サーメット、
安定化剤としてのイットリアを添加したジルコニア粉
末、水、分散剤、バインダー、消泡剤からなるスラリー
を流し込んで第１電極成形体５を形成した状態の斜視図
である。
型１と、インターコネクター成形体４が形成された第２
型２とを組み合わせて一つの凹型とし、この凹型内の前
記電解質成形体３及びインターコネクター成形体４の表
面に第１電極粉末としてのＮｉ−ＺｒＯ2 サーメット、
安定化剤としてのイットリアを添加したジルコニア粉
末、水、分散剤、バインダー、消泡剤からなるスラリー
を流し込んで第１電極成形体５を形成した状態の斜視図
である。
【００１６】上記した電解質粉末としてのジルコニア粉
末は、その粒径を小さくすることにより、後述する焼成
によって緻密な固体電解質を形成することができ、安定
化剤としてのイットリアの添加量をコントロールするこ
とにより、その強度を高め、その電気抵抗を小さくする
ことができる。
末は、その粒径を小さくすることにより、後述する焼成
によって緻密な固体電解質を形成することができ、安定
化剤としてのイットリアの添加量をコントロールするこ
とにより、その強度を高め、その電気抵抗を小さくする
ことができる。
【００１７】上記したインターコネクター粉末としての
ＬａＣｒＯ3 粉末は、その粒径を小さくすることによ
り、後述する焼成によって緻密なインターコネクターを
形成することができる。なお、前記ＬａＣｒＯ3 粉末に
代えてＣａＣｒＯ3 粉末、ＣｏＣｒ2 Ｏ4 粉末またはＹ
ＣｒＯ3 粉末を用いてもよく、酸化ストロンチウムを添
加する代わりに酸化カルシウムまたは酸化バリウムを添
加しても焼成時の温度を低下させる効果がある。
ＬａＣｒＯ3 粉末は、その粒径を小さくすることによ
り、後述する焼成によって緻密なインターコネクターを
形成することができる。なお、前記ＬａＣｒＯ3 粉末に
代えてＣａＣｒＯ3 粉末、ＣｏＣｒ2 Ｏ4 粉末またはＹ
ＣｒＯ3 粉末を用いてもよく、酸化ストロンチウムを添
加する代わりに酸化カルシウムまたは酸化バリウムを添
加しても焼成時の温度を低下させる効果がある。
【００１８】上記した電極粉末としてのＮｉ−ＺｒＯ2
サーメットは、その粒径を大きくすることにより、後述
する焼成によって多孔性の第１電極としての燃料極を形
成することができる。また、Ｎｉ−ＺｒＯ2 サーメット
に代えてＣｏ−ＺｒＯ2 サーメットを用いてもよい。
サーメットは、その粒径を大きくすることにより、後述
する焼成によって多孔性の第１電極としての燃料極を形
成することができる。また、Ｎｉ−ＺｒＯ2 サーメット
に代えてＣｏ−ＺｒＯ2 サーメットを用いてもよい。
【００１９】図６は、上記のように形成した複合成形体
を乾燥させて第１型１、第２型２を除去した後１２００
℃〜１５００℃で焼成して得た固体電解質−第１電極複
合体の斜視図で、この焼成によって前記電解質成形体３
は固体電解質６に、前記インターコネクター成形体４は
インターコネクター７に、前記第１電極成形体５は第１
電極８としての燃料極となり、この第１電極８は前記イ
ンターコネクター７によって外部に引き出されている。
を乾燥させて第１型１、第２型２を除去した後１２００
℃〜１５００℃で焼成して得た固体電解質−第１電極複
合体の斜視図で、この焼成によって前記電解質成形体３
は固体電解質６に、前記インターコネクター成形体４は
インターコネクター７に、前記第１電極成形体５は第１
電極８としての燃料極となり、この第１電極８は前記イ
ンターコネクター７によって外部に引き出されている。
【００２０】図７は、前記固体電解質−第１電極複合体
の固体電解質６の外側に、酸化ストロンチウムを添加し
た粒径の大きいＬａＭｎＯ3 粉末を含有するスラリーを
塗布してから１１００℃〜１３００℃で焼成し、第２電
極９としての多孔性の空気極を形成した状態の斜視図、
すなわち本発明の製造方法によって得られた固体電解質
型燃料電池の斜視図である。なお前記ＬａＭｎＯ3 粉末
に代えてＬａＣｏＯ3粉末またはＣａＭｎＯ3 粉末を用
いてもよく、酸化ストロンチウムを添加する代わりに酸
化カルシウムを添加しても空気極の電気抵抗を低下させ
る効果がある。
の固体電解質６の外側に、酸化ストロンチウムを添加し
た粒径の大きいＬａＭｎＯ3 粉末を含有するスラリーを
塗布してから１１００℃〜１３００℃で焼成し、第２電
極９としての多孔性の空気極を形成した状態の斜視図、
すなわち本発明の製造方法によって得られた固体電解質
型燃料電池の斜視図である。なお前記ＬａＭｎＯ3 粉末
に代えてＬａＣｏＯ3粉末またはＣａＭｎＯ3 粉末を用
いてもよく、酸化ストロンチウムを添加する代わりに酸
化カルシウムを添加しても空気極の電気抵抗を低下させ
る効果がある。
【００２１】上記実施例では、第１電極８として燃料極
を、第２電極９として空気極を形成する場合について述
べたが、第１電極８として空気極を、第２電極９として
燃料極を形成する場合にも適用することができる。
を、第２電極９として空気極を形成する場合について述
べたが、第１電極８として空気極を、第２電極９として
燃料極を形成する場合にも適用することができる。
【００２２】こうして得られた図７のような固体電解質
型燃料電池を作動温度である７００℃から１０００℃に
昇温し、第１電極８側に燃料を、第２電極９側に空気を
供給すると、燃料によって第１電極８中の酸化ニッケル
が還元される。
型燃料電池を作動温度である７００℃から１０００℃に
昇温し、第１電極８側に燃料を、第２電極９側に空気を
供給すると、燃料によって第１電極８中の酸化ニッケル
が還元される。
【００２３】従って、図７の第１電極８と第２電極９と
を外部回路に接続すると、第２電極９としての空気極か
ら取り入れられた酸素は外部回路から供給される電子を
取り込んで酸素イオンとなり、この酸素イオンは固体電
解質６を通って固体電解質６と第１電極８としての燃料
極との界面に到達する。
を外部回路に接続すると、第２電極９としての空気極か
ら取り入れられた酸素は外部回路から供給される電子を
取り込んで酸素イオンとなり、この酸素イオンは固体電
解質６を通って固体電解質６と第１電極８としての燃料
極との界面に到達する。
【００２４】一方、この界面には第１電極８としての燃
料極中を拡散してきた水素が存在し、この水素は前記酸
素イオンとが反応して水蒸気を生成するとともに、外部
回路に電子を放出するので、外部回路には第１電極８と
しての燃料極を負極、第２電極９としての空気極を正極
とした起電力が生じ、電池としての作用がなされる。
料極中を拡散してきた水素が存在し、この水素は前記酸
素イオンとが反応して水蒸気を生成するとともに、外部
回路に電子を放出するので、外部回路には第１電極８と
しての燃料極を負極、第２電極９としての空気極を正極
とした起電力が生じ、電池としての作用がなされる。
【００２５】
【発明の効果】上記した如く、本発明は、緻密な固体電
解質と多孔性の第１電極または第２電極とを容易に形成
することができ、しかも第１電極を外部に引き出すため
のインターコネクターも容易に形成することができるの
で、モジュール化に適した固体電解質型燃料電池の生産
性を向上させることができる。
解質と多孔性の第１電極または第２電極とを容易に形成
することができ、しかも第１電極を外部に引き出すため
のインターコネクターも容易に形成することができるの
で、モジュール化に適した固体電解質型燃料電池の生産
性を向上させることができる。
【図１】本発明の固体電解質型燃料電池に使用する第１
型の斜視図である。
型の斜視図である。
【図２】本発明の固体電解質型燃料電池に使用する第２
型の斜視図である。
型の斜視図である。
【図３】図１の第１型によって電解質成形体を形成した
状態を示す図である。
状態を示す図である。
【図４】図２の第２型によってインターコネクター成形
体を形成した状態を示す図である。
体を形成した状態を示す図である。
【図５】第１型と第２型とを組み合わせてなる凹型によ
って第１電極成形体を形成した状態を示す図である。
って第１電極成形体を形成した状態を示す図である。
【図６】図５の複合成形体を焼成して得た固体電解質−
第１電極複合体の斜視図である。
第１電極複合体の斜視図である。
【図７】本発明の製造方法によって得られた固体電解質
型燃料電池の斜視図である。
型燃料電池の斜視図である。
１ 第１型 ２ 第２型 ３ 電解質成形体 ４ インターコネクター成形体 ５ 第１電極成形体 ６ 固体電解質 ７ インターコネクター ８ 第１電極 ９ 第２電極
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年９月４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】一方、上記した固体電解質型燃料電池をモ
ジュール化する場合には、内側の電極を外側に引き出す
ためのインターコネクターを設ける必要があり、このイ
ンターコネクターもガスを通さない緻密性が要求される
とともに、電子電導性が高く、酸化雰囲気、還元雰囲気
のいずれにおいても化学的に安定であることが要求され
る。
ジュール化する場合には、内側の電極を外側に引き出す
ためのインターコネクターを設ける必要があり、このイ
ンターコネクターもガスを通さない緻密性が要求される
とともに、電子電導性が高く、酸化雰囲気、還元雰囲気
のいずれにおいても化学的に安定であることが要求され
る。
Claims (5)
- 【請求項１】 第１型と第２型とが組み合わされて一つ
の凹型が形成される吸水性を有する型を準備し、前記第
１型に安定化剤を添加した電解質粉末を含有するスラリ
ーを塗布して電解質成形体を形成する工程と、前記第２
型にインターコネクター粉末を含有するスラリーを塗布
してインターコネクター成形体を形成する工程と、前記
第１型と第２型とを組み合わせて一つの凹型とし、この
凹型内の前記電解質成形体及びインターコネクター成形
体の表面に安定化剤を添加した第１電極粉末を含有する
スラリーを流し込んで第１電極成形体を形成し、複合成
形体とする工程と、この複合成形体を乾燥させて前記型
を除去した後焼成して固体電解質−第１電極複合体とす
る工程と、この固体電解質−第１電極複合体の外側に第
２電極を形成する工程とからなることを特徴とする固体
電解質型燃料電池の製造方法。 - 【請求項２】 電解質粉末は、ジルコニア粉末であるこ
とを特徴とする請求項第１項記載の固体電解質型燃料電
池の製造方法。 - 【請求項３】 第１電極粉末はＮｉ−ＺｒＯ2 サーメッ
トまたはＣｏ−ＺｒＯ2 サーメットであり、第２電極粉
末は酸化ストロンチウムまたは酸化カルシウムを添加し
たＬａＭｎＯ3 、ＬａＣｏＯ3 またはＣａＭｎＯ3 であ
ることを特徴とする請求項第１項記載の固体電解質型燃
料電池の製造方法。 - 【請求項４】 第１電極粉末は酸化ストロンチウムまた
は酸化カルシウムを添加したＬａＭｎＯ3 、ＬａＣｏＯ
3 またはＣａＭｎＯ3 であり、第２電極粉末はＮｉ−Ｚ
ｒＯ2 サーメットまたはＣｏ−ＺｒＯ2 サーメットであ
ることを特徴とする請求項第１項記載の固体電解質型燃
料電池の製造方法。 - 【請求項５】インターコネクター粉末は、酸化カルシウ
ム、酸化ストロンチウムまたは酸化バリウムを添加した
ＬａＣｒＯ3 、ＣａＣｒＯ3 、ＣｏＣｒ2 Ｏ4 またはＹ
ＣｒＯ3 であることを特徴とする請求項第１項記載の固
体電解質型燃料電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4207541A JPH0636778A (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP4207541A JPH0636778A (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 固体電解質型燃料電池の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0636778A true JPH0636778A (ja) | 1994-02-10 |
Family
ID=16541442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4207541A Pending JPH0636778A (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 固体電解質型燃料電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0636778A (ja) |
-
1992
- 1992-07-10 JP JP4207541A patent/JPH0636778A/ja active Pending
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