JPH0658804B2 - 一体構造固体電解質燃料電池の製造方法 - Google Patents
一体構造固体電解質燃料電池の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、一体構造固体電解質燃料電池の製造方法に関
し、特にインターコネクタの形成及びインターコネクタ
と電圧発生部との接合を改良した一体構造固体電解質燃
料電池の製造方法に係わる。
し、特にインターコネクタの形成及びインターコネクタ
と電圧発生部との接合を改良した一体構造固体電解質燃
料電池の製造方法に係わる。
［従来の技術］ 例えば、平板型の一体構造固体電解質燃料電池はインタ
ーコネクタや電圧発生部を構成する燃料側電極膜、固体
電解質膜及び酸素側電極膜を各々セラミックススラリー
より薄膜状に形成し、これらインターコネクタと電圧発
生部を接合し、焼成することにより製造される。かかる
方法により製造された固体電解質燃料電池において、特
にインターコネクタは電気抵抗が低いこと、化学的に安
定な（酸化性、還元性雰囲気に耐える）こと、電圧発生
部間のインターコネクタでは波形平板形状に成形される
ため、該電圧発生部との接合強度が高いこと、等が要求
される。
ーコネクタや電圧発生部を構成する燃料側電極膜、固体
電解質膜及び酸素側電極膜を各々セラミックススラリー
より薄膜状に形成し、これらインターコネクタと電圧発
生部を接合し、焼成することにより製造される。かかる
方法により製造された固体電解質燃料電池において、特
にインターコネクタは電気抵抗が低いこと、化学的に安
定な（酸化性、還元性雰囲気に耐える）こと、電圧発生
部間のインターコネクタでは波形平板形状に成形される
ため、該電圧発生部との接合強度が高いこと、等が要求
される。
ところで、従来の一体構造固体電解質燃料電池に使用さ
れるインターコネクタは酸化物スラリーのみ又は酸化物
スラリーとセラミックスファイバーの混合物にて形成さ
れている。また、インターコネクタと電圧発生部の接着
は前記酸化物スラリーを塗布し、高温焼成（1200〜1600
℃）することにより行なっている。
れるインターコネクタは酸化物スラリーのみ又は酸化物
スラリーとセラミックスファイバーの混合物にて形成さ
れている。また、インターコネクタと電圧発生部の接着
は前記酸化物スラリーを塗布し、高温焼成（1200〜1600
℃）することにより行なっている。
［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記方法にあってはインターコネクタと
電圧発生部（燃料側電極膜や酸素側電極膜）との間の熱
膨張係数の差によりインターコネクタにクラックが発生
し、しかも電気的抵抗が高いために電池の内部抵抗が増
大する等の問題があった。
電圧発生部（燃料側電極膜や酸素側電極膜）との間の熱
膨張係数の差によりインターコネクタにクラックが発生
し、しかも電気的抵抗が高いために電池の内部抵抗が増
大する等の問題があった。
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされた
もので、電気的抵抗が低く、かつ焼成時でのクラック発
生を防止したインターコネクタの形成が可能で、更に該
インターコネクタと電圧発生部の接合強度を向上した一
体構造固体電解質燃料電池の製造方法を提供しようとす
るものである。
もので、電気的抵抗が低く、かつ焼成時でのクラック発
生を防止したインターコネクタの形成が可能で、更に該
インターコネクタと電圧発生部の接合強度を向上した一
体構造固体電解質燃料電池の製造方法を提供しようとす
るものである。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は、固体電解質膜、酸素側電極膜、燃料側電極膜
及びインターコネクタを積層し、焼成してなる一体固体
電解質燃料電池の製造において、前記インターコネクタ
をＬａＭｇＣｒＯ３又はＬａＣａＣｒＯ３の酸化物及び
貴金属からなる導電性混合スラリーとセラミックスファ
イバーの混合物により形成する工程と、このインターコ
ネクタと前記燃料側電極膜、固体電解質膜及び酸素側電
極膜からなる三層構造の電圧発生部との間に前記導電性
混合スラリーを塗布して一体化した後、焼成する工程と
を具備したことを特徴とする一体構造固体電解質燃料電
池の製造方法である。
及びインターコネクタを積層し、焼成してなる一体固体
電解質燃料電池の製造において、前記インターコネクタ
をＬａＭｇＣｒＯ３又はＬａＣａＣｒＯ３の酸化物及び
貴金属からなる導電性混合スラリーとセラミックスファ
イバーの混合物により形成する工程と、このインターコ
ネクタと前記燃料側電極膜、固体電解質膜及び酸素側電
極膜からなる三層構造の電圧発生部との間に前記導電性
混合スラリーを塗布して一体化した後、焼成する工程と
を具備したことを特徴とする一体構造固体電解質燃料電
池の製造方法である。
上記貴金属としては、例えばＰｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ等
を用いることができる。
を用いることができる。
上記導電性混合スラリーを構成する酸化物及び貴金属の
配合割合は、酸化物20〜80重量％、貴金属80〜20重量％
の範囲にすることが望ましい。
配合割合は、酸化物20〜80重量％、貴金属80〜20重量％
の範囲にすることが望ましい。
上記セラミックスファイバとしては、例えばＡｌ２Ｏ３
ファイバ、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）ファ
イバ、ジルコニアファバ、シリカファイバ等を用いるこ
とができる。
ファイバ、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）ファ
イバ、ジルコニアファバ、シリカファイバ等を用いるこ
とができる。
上記焼成は、 1000〜1600℃の温度で行なうことが好ま
しい。
しい。
［作用］ 本発明によれば、インターコネクタをＬａＭｇＣｒＯ３
又はＬａＣａＣｒＯ３の酸化物及び貴金属からなる導電
性混合スラリーとセラミックスファイバの混合物により
形成することによって、ＬａＭｇＣｒＯ３又はＬａＣａ
ＣｒＯ３の単体とセラミックスファイバから形成する場
合に比較して電気的抵抗を低減でき、しかも接合すべき
電圧発生部（酸素側薄膜や燃料側薄膜）に熱膨張係数を
近似させることができ、焼成時のクラック発生を防止で
きる。また、インターコネクタと電圧発生部との接合を
それらの間に前記導電性混合スラリーを塗布して焼成す
ることによりインターコネクタと電圧発生部を高強度で
かつ低抵抗の接合を達成できる。更に、前記導電性混合
スラリーとセラミックスファイバの混合物から形成され
たインターコネクタは焼成により大気中約1400〜1500℃
で極めて安定であるため、使用中での抵抗変動等を防止
することができる。
又はＬａＣａＣｒＯ３の酸化物及び貴金属からなる導電
性混合スラリーとセラミックスファイバの混合物により
形成することによって、ＬａＭｇＣｒＯ３又はＬａＣａ
ＣｒＯ３の単体とセラミックスファイバから形成する場
合に比較して電気的抵抗を低減でき、しかも接合すべき
電圧発生部（酸素側薄膜や燃料側薄膜）に熱膨張係数を
近似させることができ、焼成時のクラック発生を防止で
きる。また、インターコネクタと電圧発生部との接合を
それらの間に前記導電性混合スラリーを塗布して焼成す
ることによりインターコネクタと電圧発生部を高強度で
かつ低抵抗の接合を達成できる。更に、前記導電性混合
スラリーとセラミックスファイバの混合物から形成され
たインターコネクタは焼成により大気中約1400〜1500℃
で極めて安定であるため、使用中での抵抗変動等を防止
することができる。
［発明の実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。
る。
まず、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）ファイバ
（直径3 〜6 mm、長さ1 〜2 mm）を例えば80重量％混入
されたスラリーをドクターブレード法により成形して固
体電解質の成形薄膜を作製した。また、ＬａＳｒＭｎＯ
３粉末及びナフタリン20重量％が混入されたスラリをド
クターブレード法により成形して酸素側電極の成形薄膜
を作製すると共に、ＮｉＯ粉末及び気孔形成用のナフタ
リン20重量％が混入されたスラリをドクターブレード法
により成形して燃料側電極の成形薄膜を作製した。更
に、ＬａＭｇＣｒＯ３粉末とＰｔ粉末を混合した導電性
混合スラリー中にＡｌ２Ｏ３ファイバを混入した混合物
をドクターブレード法により成形してインターコネクタ
の平板状成形薄膜を作製した。また、この薄膜を更に波
型に成形してインターコネクタの波型成形薄膜を作製し
た。これらインターコネクタの成形薄膜は、接合すべき
相手側薄膜（燃料側電極、酸素側電極の成形薄膜）の熱
膨張係数と近似するように前記ＬａＭｇＣｒＯ３粉末と
Ｐｔ粉末の配合量をＬａＭｇＣｒＯ３20〜80重量％、Ｐ
ｔ80〜20重量％の範囲内で調製した。
（直径3 〜6 mm、長さ1 〜2 mm）を例えば80重量％混入
されたスラリーをドクターブレード法により成形して固
体電解質の成形薄膜を作製した。また、ＬａＳｒＭｎＯ
３粉末及びナフタリン20重量％が混入されたスラリをド
クターブレード法により成形して酸素側電極の成形薄膜
を作製すると共に、ＮｉＯ粉末及び気孔形成用のナフタ
リン20重量％が混入されたスラリをドクターブレード法
により成形して燃料側電極の成形薄膜を作製した。更
に、ＬａＭｇＣｒＯ３粉末とＰｔ粉末を混合した導電性
混合スラリー中にＡｌ２Ｏ３ファイバを混入した混合物
をドクターブレード法により成形してインターコネクタ
の平板状成形薄膜を作製した。また、この薄膜を更に波
型に成形してインターコネクタの波型成形薄膜を作製し
た。これらインターコネクタの成形薄膜は、接合すべき
相手側薄膜（燃料側電極、酸素側電極の成形薄膜）の熱
膨張係数と近似するように前記ＬａＭｇＣｒＯ３粉末と
Ｐｔ粉末の配合量をＬａＭｇＣｒＯ３20〜80重量％、Ｐ
ｔ80〜20重量％の範囲内で調製した。
次いで、前記インターコネクタの平板状成形薄膜上に波
型成形薄膜、前記燃料側電極の成形薄膜、固体電解質の
成形薄膜、酸素側電極の成形薄膜及び前記波型成形薄膜
を積層した後、同様な順序で各薄膜を積層し、最後に波
型成形薄膜上に平板状成形薄膜を積層した。この時、イ
ンターコネクタの成形波型薄膜と燃料側電極の成形薄膜
との接合部、及びインターコネクタの成形波型薄膜と酸
素側電極の成形薄膜との接合部にＬａＭｇＣｒＯ３粉末
とＰｔ粉末の配合量をそれら接合部材の略中間の熱膨張
係数となるように調製した導電性混合スラリーを塗布し
た。つづいて、前記積層体を焼成することにより第１図
に示す一体構造固体電解質燃料電池を製造した。この焼
成において、前記酸素側電極、燃料側電極の成形薄膜中
のナフタリンは揮散されて気孔が多数形成される。な
お、第１図中の１はＹＳＺからなる例えば厚さ100 μｍ
の固体電解質薄膜、2 はＬａＳｒＭｎＯ３からなる例え
ば厚さ150 μｍの多孔質の酸素側電極膜、3 はＮｉＯか
らなる多孔質の燃料側電極膜であり、これらより電圧発
生部を構成している。また、4aは酸素ガス通路を形成す
るための波型インターコネクタ、4bは燃料ガス通路を形
成するための波型インターコネクタ、4cは両ガスを完全
に分離するための緻密性の平板状インターコネクタであ
る。
型成形薄膜、前記燃料側電極の成形薄膜、固体電解質の
成形薄膜、酸素側電極の成形薄膜及び前記波型成形薄膜
を積層した後、同様な順序で各薄膜を積層し、最後に波
型成形薄膜上に平板状成形薄膜を積層した。この時、イ
ンターコネクタの成形波型薄膜と燃料側電極の成形薄膜
との接合部、及びインターコネクタの成形波型薄膜と酸
素側電極の成形薄膜との接合部にＬａＭｇＣｒＯ３粉末
とＰｔ粉末の配合量をそれら接合部材の略中間の熱膨張
係数となるように調製した導電性混合スラリーを塗布し
た。つづいて、前記積層体を焼成することにより第１図
に示す一体構造固体電解質燃料電池を製造した。この焼
成において、前記酸素側電極、燃料側電極の成形薄膜中
のナフタリンは揮散されて気孔が多数形成される。な
お、第１図中の１はＹＳＺからなる例えば厚さ100 μｍ
の固体電解質薄膜、2 はＬａＳｒＭｎＯ３からなる例え
ば厚さ150 μｍの多孔質の酸素側電極膜、3 はＮｉＯか
らなる多孔質の燃料側電極膜であり、これらより電圧発
生部を構成している。また、4aは酸素ガス通路を形成す
るための波型インターコネクタ、4bは燃料ガス通路を形
成するための波型インターコネクタ、4cは両ガスを完全
に分離するための緻密性の平板状インターコネクタであ
る。
得られた一体構造固体電解質燃料電池は、インターコネ
クタ4a〜4cがＬａＭｇＣｒＯ３及びＰｔを含み、それら
の割合がＬａＭｇＣｒＯ３20〜80重量％、Ｐｔ80〜20重
量％の範囲内で導電率（σ）＝10〜100 ［Ｓcm-1］、熱
膨張係数（α）＝15×10-6〜8 ×10-6［℃-1］の値を有
するため、良好な電気導電率を示し、内部抵抗の増大を
防止できた。しかも、酸素側電極膜（ＬａＳｒＭｎ
Ｏ３）2 のα＝11.5×10-6［℃-1］や燃料側電極膜（Ｎ
ｉＯ）３のα＝15×10-6［℃-1］に熱膨張係数を近似さ
せることができるため、焼成時のインターコネクタ4a〜
4cのクラック発生を防止できた。また、波型インターコ
ネクタ4aと酸素側電極膜2 、及び波型インターコネクタ
4bと燃料側電極膜3 はＬａＭｇＣｒＯ３粉末とＰｔ粉末
のからなる導電性混合スラリーを介して接合されている
ため、前記クラック発生を一層効果的に防止できると共
に、接合強度を著しく向上できた。
クタ4a〜4cがＬａＭｇＣｒＯ３及びＰｔを含み、それら
の割合がＬａＭｇＣｒＯ３20〜80重量％、Ｐｔ80〜20重
量％の範囲内で導電率（σ）＝10〜100 ［Ｓcm-1］、熱
膨張係数（α）＝15×10-6〜8 ×10-6［℃-1］の値を有
するため、良好な電気導電率を示し、内部抵抗の増大を
防止できた。しかも、酸素側電極膜（ＬａＳｒＭｎ
Ｏ３）2 のα＝11.5×10-6［℃-1］や燃料側電極膜（Ｎ
ｉＯ）３のα＝15×10-6［℃-1］に熱膨張係数を近似さ
せることができるため、焼成時のインターコネクタ4a〜
4cのクラック発生を防止できた。また、波型インターコ
ネクタ4aと酸素側電極膜2 、及び波型インターコネクタ
4bと燃料側電極膜3 はＬａＭｇＣｒＯ３粉末とＰｔ粉末
のからなる導電性混合スラリーを介して接合されている
ため、前記クラック発生を一層効果的に防止できると共
に、接合強度を著しく向上できた。
なお、上記実施例では各薄膜をドクターブレード法によ
り作製したが、プレス法等により作製してもよい。
り作製したが、プレス法等により作製してもよい。
［発明の効果］ 以上詳述した如く、本発明によれば電気的抵抗が低く、
かつ焼成時でのクラック発生を防止したインターコネク
タの形成が可能で、しかも該インターコネクタと電圧発
生部の接合強度を向上でき、更に高温大気中での安定性
が優れた軽量、高性能、高信頼性の一体構造固体電解質
燃料電池の製造方法を提供できる。
かつ焼成時でのクラック発生を防止したインターコネク
タの形成が可能で、しかも該インターコネクタと電圧発
生部の接合強度を向上でき、更に高温大気中での安定性
が優れた軽量、高性能、高信頼性の一体構造固体電解質
燃料電池の製造方法を提供できる。
第１図は、本発明の実施例により製造された一体構造固
体電解質燃料電池を示す斜視図である。 1 ……固体電解質膜、2 ……酸素側電極膜、3 ……燃料
側電極膜、4a〜4c……インターコネクタ。
体電解質燃料電池を示す斜視図である。 1 ……固体電解質膜、2 ……酸素側電極膜、3 ……燃料
側電極膜、4a〜4c……インターコネクタ。
Claims (1)
- 【請求項１】固体電解質膜、酸素側電極膜、燃料側電極
膜及びインターコネクタを積層し、焼成してなる一体固
体電解質燃料電池の製造において、前記インターコネク
タをＬａＭｇＣｒＯ３又はＬａＣａＣｒＯ３の酸化物及
び貴金属からなる導電性混合スラリーとセラミックスフ
ァイバーの混合物により形成する工程と、このインター
コネクタと前記燃料側電極膜、固体電解質膜及び酸素側
電極膜からなる三層構造の電圧発生部との間に前記導電
性混合スラリーを塗布して一体化した後、焼成する工程
とを具備したことを特徴とする一体構造固体電解質燃料
電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62197110A JPH0658804B2 (ja) | 1987-08-06 | 1987-08-06 | 一体構造固体電解質燃料電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62197110A JPH0658804B2 (ja) | 1987-08-06 | 1987-08-06 | 一体構造固体電解質燃料電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6441172A JPS6441172A (en) | 1989-02-13 |
| JPH0658804B2 true JPH0658804B2 (ja) | 1994-08-03 |
Family
ID=16368895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62197110A Expired - Lifetime JPH0658804B2 (ja) | 1987-08-06 | 1987-08-06 | 一体構造固体電解質燃料電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0658804B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101301330B1 (ko) * | 2012-02-22 | 2013-08-29 | 고려대학교 산학협력단 | 연료 전지용 막전극 접합체 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0418528A1 (de) * | 1989-09-11 | 1991-03-27 | Asea Brown Boveri Ag | Stromkollektor für keramische Brennstoffzellen |
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1987
- 1987-08-06 JP JP62197110A patent/JPH0658804B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6441172A (en) | 1989-02-13 |
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