JPH0696791A - 固体電解質燃料電池およびその製造方法 - Google Patents
固体電解質燃料電池およびその製造方法Info
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- JPH0696791A JPH0696791A JP4269213A JP26921392A JPH0696791A JP H0696791 A JPH0696791 A JP H0696791A JP 4269213 A JP4269213 A JP 4269213A JP 26921392 A JP26921392 A JP 26921392A JP H0696791 A JPH0696791 A JP H0696791A
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- Japan
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- fuel cell
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- oxide
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 １０００℃でのＹＳＺ系の固体電解質燃料電
池と同等の出力特性を有し、シール材、構造部材が寿命
の点で問題のない動作温度７００℃付近の低温動作型の
固体電解質燃料電池およびその製造方法を提供する。 【構成】 酸素電極１、固体電解質２、燃料電極３の３
層構造を有する固体電解質燃料電池において、開口部５
を有する有底形直方体状の多孔性電極１上に９５〜８５
モル％酸化ジルコニウム、５〜１０モル％酸化スカンジ
ウムおよび０〜５モル％酸化イッテルビウムからなる酸
素イオン導電性固体電解質２を化学的蒸着法および電気
化学的蒸着法により６０μｍ以下の厚さに設けることを
特徴とする。 【効果】 動作温度７００℃において高出力密度の固体
電解質燃料電池を実現している。また、固体電解質の形
成方法としてＣＶＤ−ＥＶＤ法を用いているために、厚
さ６０μｍ以下の緻密で、かつ均一組成の電解質膜を容
易に製造できる。
池と同等の出力特性を有し、シール材、構造部材が寿命
の点で問題のない動作温度７００℃付近の低温動作型の
固体電解質燃料電池およびその製造方法を提供する。 【構成】 酸素電極１、固体電解質２、燃料電極３の３
層構造を有する固体電解質燃料電池において、開口部５
を有する有底形直方体状の多孔性電極１上に９５〜８５
モル％酸化ジルコニウム、５〜１０モル％酸化スカンジ
ウムおよび０〜５モル％酸化イッテルビウムからなる酸
素イオン導電性固体電解質２を化学的蒸着法および電気
化学的蒸着法により６０μｍ以下の厚さに設けることを
特徴とする。 【効果】 動作温度７００℃において高出力密度の固体
電解質燃料電池を実現している。また、固体電解質の形
成方法としてＣＶＤ−ＥＶＤ法を用いているために、厚
さ６０μｍ以下の緻密で、かつ均一組成の電解質膜を容
易に製造できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解質燃料電
池に係わり、特に電気化学的蒸着法にて薄膜化した高イ
オン導電性固体電解質層を有する低温動作型固体電解質
燃料電池およびその製造方法に関するものである。
池に係わり、特に電気化学的蒸着法にて薄膜化した高イ
オン導電性固体電解質層を有する低温動作型固体電解質
燃料電池およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）
の酸化物を用いる固体電解質燃料電池（ＳＯＦＣ）は、
その動作温度が１０００℃と高温であるため発電効率が
高いこと、構成材料が固体のため液漏れのトラブルがな
い等の特徴を有している。ＹＳＺには、機械的強度の大
きい３モル％Ｙ2Ｏ3安定化ＺｒＯ2（３Ｙ）または機械
的強度は劣るが、導電率の値が大きい８モル％Ｙ2Ｏ3安
定化ＺｒＯ2（８Ｙ）が一般的に用いられている。現
在、固体電解質膜の作製方法として一般的であるドクタ
ーブレード法（スラリー塗布法）による膜厚は、２００
μｍが実用的な最低厚さである。その時の１０００℃の
導電率は８Ｙで０．１ｏｈｍ-1ｃｍ-1であり、これは平
板型ＳＯＦＣの電解質の抵抗としては０．２Ω／ｃｍ2
に対応する。また、３Ｙは０．０５ｏｈｍ-1ｃｍ-1であ
り、０．４Ω／ｃｍ2に対応する。電解質抵抗をこれ以
上に大きくすることはリン酸型、溶融炭酸塩型燃料電池
と比べ出力性能が不利になるので、動作温度は１０００
℃とならざるを得ない。
の酸化物を用いる固体電解質燃料電池（ＳＯＦＣ）は、
その動作温度が１０００℃と高温であるため発電効率が
高いこと、構成材料が固体のため液漏れのトラブルがな
い等の特徴を有している。ＹＳＺには、機械的強度の大
きい３モル％Ｙ2Ｏ3安定化ＺｒＯ2（３Ｙ）または機械
的強度は劣るが、導電率の値が大きい８モル％Ｙ2Ｏ3安
定化ＺｒＯ2（８Ｙ）が一般的に用いられている。現
在、固体電解質膜の作製方法として一般的であるドクタ
ーブレード法（スラリー塗布法）による膜厚は、２００
μｍが実用的な最低厚さである。その時の１０００℃の
導電率は８Ｙで０．１ｏｈｍ-1ｃｍ-1であり、これは平
板型ＳＯＦＣの電解質の抵抗としては０．２Ω／ｃｍ2
に対応する。また、３Ｙは０．０５ｏｈｍ-1ｃｍ-1であ
り、０．４Ω／ｃｍ2に対応する。電解質抵抗をこれ以
上に大きくすることはリン酸型、溶融炭酸塩型燃料電池
と比べ出力性能が不利になるので、動作温度は１０００
℃とならざるを得ない。
【０００３】一方、電解質膜の作製方法としてドクター
ブレード法、溶射法があるが、いずれも６０μｍ以下の
緻密膜を形成するには適していない。薄膜電解質の作製
法として、ＵＳ．Ｐａｔ．Ｎｏ．４３７４１６３、Ｕ
Ｓ．Ｐａｔ．Ｎｏ．４６０９５６２、ＵＳ．Ｐａｔ．Ｎ
ｏ．４８３１９６５に開示されている電気化学蒸着法
（ＥＶＤ）法がある。この方法は、次の２段階の反応で
蒸着膜を形成するものである。まず、化学的蒸着（ＣＶ
Ｄ）で多孔性電極の孔を次の化学反応式（１）、（２）
によって生成する酸化ジルコニアと酸化イットリアの固
溶体にてふさぐ。
ブレード法、溶射法があるが、いずれも６０μｍ以下の
緻密膜を形成するには適していない。薄膜電解質の作製
法として、ＵＳ．Ｐａｔ．Ｎｏ．４３７４１６３、Ｕ
Ｓ．Ｐａｔ．Ｎｏ．４６０９５６２、ＵＳ．Ｐａｔ．Ｎ
ｏ．４８３１９６５に開示されている電気化学蒸着法
（ＥＶＤ）法がある。この方法は、次の２段階の反応で
蒸着膜を形成するものである。まず、化学的蒸着（ＣＶ
Ｄ）で多孔性電極の孔を次の化学反応式（１）、（２）
によって生成する酸化ジルコニアと酸化イットリアの固
溶体にてふさぐ。
【０００４】 ＺｒＣｌ4＋２Ｈ2Ｏ→ＺｒＯ2＋４ＨＣｌ （１）
【０００５】 ２ＹＣｌ3＋３Ｈ2Ｏ→Ｙ2Ｏ3＋６ＨＣｌ （２）
【０００６】第２段階では、固溶体中を、酸化物イオン
が拡散し次式の化学反応式（３）、（４）にて固溶体を
成長させる。
が拡散し次式の化学反応式（３）、（４）にて固溶体を
成長させる。
【０００７】 ＺｒＣｌ4＋２Ｏ2-→ＺｒＯ2＋２Ｃｌ＋４ｅ- （３）
【０００８】 ２ＹＣｌ3＋３Ｏ2-→Ｙ2Ｏ3＋３Ｃｌ＋６ｅ- （４）
【０００９】酸素イオンは（５）式にて形成させる。
【００１０】 Ｈ2Ｏ＋２ｅ-→Ｈ2＋Ｏ2- （５）
【００１１】この方法は、ガス状分子による反応のため
薄膜作製に適している。
薄膜作製に適している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ＳＯＦＣに用
いるシール材、構造部材の金属等は、１０００℃の高温
動作に対して寿命の点で問題があり、その観点からは７
００℃付近で動作する低温動作型の固体電解質燃料電池
が望まれている。
いるシール材、構造部材の金属等は、１０００℃の高温
動作に対して寿命の点で問題があり、その観点からは７
００℃付近で動作する低温動作型の固体電解質燃料電池
が望まれている。
【００１３】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的は１０００℃でのＹＳＺ系
の固体電解質燃料電池と同等の出力特性を有し、シール
材、構造部材が寿命の点で問題のない動作温度７００℃
付近の低温動作型ＳＯＦＣを提供することにある。
されたものであり、その目的は１０００℃でのＹＳＺ系
の固体電解質燃料電池と同等の出力特性を有し、シール
材、構造部材が寿命の点で問題のない動作温度７００℃
付近の低温動作型ＳＯＦＣを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段／作用】上記の目的を達成
するために、本発明による固体電解質燃料電池は、酸素
電極、固体電解質、燃料電極の３層構造を有する固体電
解質燃料電池において、開口部を有する有底形直方体状
の多孔性電極上に９５〜８５モル％酸化ジルコニウム、
５〜１０モル％酸化スカンジウムおよび０〜５モル％酸
化イッテルビウムからなる酸素イオン導電性固体電解質
を６０μｍ以下の厚さに設けたことを特徴とする。
するために、本発明による固体電解質燃料電池は、酸素
電極、固体電解質、燃料電極の３層構造を有する固体電
解質燃料電池において、開口部を有する有底形直方体状
の多孔性電極上に９５〜８５モル％酸化ジルコニウム、
５〜１０モル％酸化スカンジウムおよび０〜５モル％酸
化イッテルビウムからなる酸素イオン導電性固体電解質
を６０μｍ以下の厚さに設けたことを特徴とする。
【００１５】また、本発明による固体電解質燃料電池の
製造方法は、ジルコニウム化合物、スカンジウム化合物
およびイッテルビウム化合物よりなる反応ガスを用い、
化学的蒸着法および電気化学的蒸着法により厚さ６０μ
ｍ以下の９５〜８５モル％酸化ジルコニウム、５〜１０
モル％酸化スカンジウムおよび０〜５モル％酸化イッテ
ルビウムからなる酸素イオン導電性固体電解質を多孔性
電極上に形成することを特徴とする。
製造方法は、ジルコニウム化合物、スカンジウム化合物
およびイッテルビウム化合物よりなる反応ガスを用い、
化学的蒸着法および電気化学的蒸着法により厚さ６０μ
ｍ以下の９５〜８５モル％酸化ジルコニウム、５〜１０
モル％酸化スカンジウムおよび０〜５モル％酸化イッテ
ルビウムからなる酸素イオン導電性固体電解質を多孔性
電極上に形成することを特徴とする。
【００１６】本発明の固体電解質燃料電池は、ＺｒＯ2
（９５〜８５モル％）−Ｓｃ2Ｏ3（５〜１０モル％）−
Ｙｂ2Ｏ3（０〜５モル％）の固体電解質を使用してい
る。
（９５〜８５モル％）−Ｓｃ2Ｏ3（５〜１０モル％）−
Ｙｂ2Ｏ3（０〜５モル％）の固体電解質を使用してい
る。
【００１７】ＺｒＯ2−Ｓｃ2Ｏ3系は導電率がＹＳＺよ
り約５倍近く大きい。これは立方晶構造の結晶が恒温ま
で安定に存在できるためである。さらにＺｒＯ2−Ｓｃ2
Ｏ3系にドーピング処理を行なった結果、Ｙｂ2Ｏ3の添
加によってイオン伝導性（酸素イオンの伝導性）はさら
に向上し、結果として０〜５モル％であるのが好まし
く、さらに２モル％の添加量が最適であった。
り約５倍近く大きい。これは立方晶構造の結晶が恒温ま
で安定に存在できるためである。さらにＺｒＯ2−Ｓｃ2
Ｏ3系にドーピング処理を行なった結果、Ｙｂ2Ｏ3の添
加によってイオン伝導性（酸素イオンの伝導性）はさら
に向上し、結果として０〜５モル％であるのが好まし
く、さらに２モル％の添加量が最適であった。
【００１８】ＺｒＯ2（０．９２）−Ｓｃ2Ｏ3（０．０
６）−Ｙｂ2Ｏ3（０．０２）系の酸素イオン導電性固体
電解質を用い、かつ電解質厚さを６０μｍとしたとき、
この固体電解質の７００℃の導電率は０．０３ｏｈｍ-1
ｃｍ-1となり、電解質厚さを６０μｍとすると７００℃
での電解質抵抗は０．２Ω／ｃｍ2となる。このことか
ら、１０００℃動作型のＹＳＺ系ＳＯＦＣと同等の低温
型ＳＯＦＣの実現が可能となる。
６）−Ｙｂ2Ｏ3（０．０２）系の酸素イオン導電性固体
電解質を用い、かつ電解質厚さを６０μｍとしたとき、
この固体電解質の７００℃の導電率は０．０３ｏｈｍ-1
ｃｍ-1となり、電解質厚さを６０μｍとすると７００℃
での電解質抵抗は０．２Ω／ｃｍ2となる。このことか
ら、１０００℃動作型のＹＳＺ系ＳＯＦＣと同等の低温
型ＳＯＦＣの実現が可能となる。
【００１９】厚さ６０μｍ以下の固体電解質層を形成す
る方法としては、通常方法のドクターブレード法（スラ
リー塗布法）、溶射法では厚さ１００μｍ以下のガス不
透過の緻密膜はできない。そこで、従来Ｙ2Ｏ3−ＺｒＯ
2薄膜で試みられていた化学蒸着−電気化学蒸着（ＣＶ
Ｄ−ＥＶＤ）法をＺｒＯ2−Ｓｃ2Ｏ3−Ｙｂ2Ｏ3系に適
用した。
る方法としては、通常方法のドクターブレード法（スラ
リー塗布法）、溶射法では厚さ１００μｍ以下のガス不
透過の緻密膜はできない。そこで、従来Ｙ2Ｏ3−ＺｒＯ
2薄膜で試みられていた化学蒸着−電気化学蒸着（ＣＶ
Ｄ−ＥＶＤ）法をＺｒＯ2−Ｓｃ2Ｏ3−Ｙｂ2Ｏ3系に適
用した。
【００２０】第１段階のＺｒＯ2の形成は（１）式と同
様で、Ｓｃ2Ｏ3とＹｂ2Ｏ3の形成は（２）式と同様な
（６）、（７）式により実行される。
様で、Ｓｃ2Ｏ3とＹｂ2Ｏ3の形成は（２）式と同様な
（６）、（７）式により実行される。
【００２１】 ２Ｓｃ2Ｃｌ3＋３Ｈ2Ｏ→Ｓｃ2Ｏ3＋６ＨＣｌ （６）
【００２２】 ２Ｙｂ2Ｃｌ3＋３Ｈ2Ｏ→Ｙｂ2Ｏ3＋６ＨＣｌ （７）
【００２３】第２段階のＺｒＯ2の形成は（３）式と同
様で、Ｓｃ2Ｏ3とＹｂ2Ｏ3の形成は（４）式と同様な
（８）、（９）により実行される。
様で、Ｓｃ2Ｏ3とＹｂ2Ｏ3の形成は（４）式と同様な
（８）、（９）により実行される。
【００２４】 ２ＳｃＣｌ3＋３Ｏ2-→Ｓｃ2Ｏ3＋３Ｃｌ2＋６ｅ- （８）
【００２５】 ２ＹｂＣｌ3＋３Ｏ2-→Ｙｂ2Ｏ3＋３Ｃｌ2＋６ｅ- （９）
【００２６】（６）〜（９）式の反応はいずれも副生成
物として腐食性ガスの塩酸が生成する。また、塩化スカ
ンジウム、塩化イッテリビウムの気化温度は約７００℃
と高い。固体電解質原料の組成の制御が低温で容易に行
なえ、塩酸の発生がなければ装置の耐久性をよくする。
そこで本発明では、塩酸ガスの発生がなく、気化温度が
約２００℃と低いＳｃ（ＤＤＭ）3、Ｙｂ（ＤＤＭ）3、
Ｚｒ（ＤＤＭ）4、（ＤＤＭ：ジピバロイドメタンを示
す）を用いることが特に望ましい。また、ＣＶＤ−ＥＶ
Ｄ法の薄膜製作条件は、電極基板上に効率よく形成させ
るため、基板を境にこれら反応ガスと酸素と水蒸気ガス
との圧力差は、酸素−水蒸気ガスの方を高くしてありそ
の圧力差は大きくすると成膜が困難で１ｔｏｒｒ以下で
基板上面にて反応するよう制御することが必要である。
物として腐食性ガスの塩酸が生成する。また、塩化スカ
ンジウム、塩化イッテリビウムの気化温度は約７００℃
と高い。固体電解質原料の組成の制御が低温で容易に行
なえ、塩酸の発生がなければ装置の耐久性をよくする。
そこで本発明では、塩酸ガスの発生がなく、気化温度が
約２００℃と低いＳｃ（ＤＤＭ）3、Ｙｂ（ＤＤＭ）3、
Ｚｒ（ＤＤＭ）4、（ＤＤＭ：ジピバロイドメタンを示
す）を用いることが特に望ましい。また、ＣＶＤ−ＥＶ
Ｄ法の薄膜製作条件は、電極基板上に効率よく形成させ
るため、基板を境にこれら反応ガスと酸素と水蒸気ガス
との圧力差は、酸素−水蒸気ガスの方を高くしてありそ
の圧力差は大きくすると成膜が困難で１ｔｏｒｒ以下で
基板上面にて反応するよう制御することが必要である。
【００２７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は本発明の実施例に係わる単セル構造
図である。図２はＣＶＤ−ＥＶＤ法の蒸着装置構成図で
ある。
に説明する。図１は本発明の実施例に係わる単セル構造
図である。図２はＣＶＤ−ＥＶＤ法の蒸着装置構成図で
ある。
【００２８】酸素極１は、Ｌａ0.9Ｓｒ0.1ＭｎＯ3粉末
を用いて静水圧プレス法にて開口部５を有する有底形直
方体を成形し、それを焼結体とした。その焼結体は気孔
率３０％の多孔体である。この焼結体の酸素極１の固体
電解質２を形成する面をマスクして、他の面にＣＶＤ−
ＥＶＤ法にて厚さ４０μｍのマグネシウムをドープした
ランタンクロマイト（ＬａＣｒ0.95Ｍｇ0.05Ｏ3）膜を
インタコネクター４として形成した。次にマスクを取り
外しその位置にＣＶＤ−ＥＶＤ法にて、厚さ４０μｍの
０．９２ＺｒＯ2−０．０６Ｓｃ2Ｏ3−０．０２Ｙｂ2Ｏ
3膜の固体電解質２を形成した。なお、３は燃焼極であ
る。
を用いて静水圧プレス法にて開口部５を有する有底形直
方体を成形し、それを焼結体とした。その焼結体は気孔
率３０％の多孔体である。この焼結体の酸素極１の固体
電解質２を形成する面をマスクして、他の面にＣＶＤ−
ＥＶＤ法にて厚さ４０μｍのマグネシウムをドープした
ランタンクロマイト（ＬａＣｒ0.95Ｍｇ0.05Ｏ3）膜を
インタコネクター４として形成した。次にマスクを取り
外しその位置にＣＶＤ−ＥＶＤ法にて、厚さ４０μｍの
０．９２ＺｒＯ2−０．０６Ｓｃ2Ｏ3−０．０２Ｙｂ2Ｏ
3膜の固体電解質２を形成した。なお、３は燃焼極であ
る。
【００２９】ＣＶＤ−ＥＶＤ膜の製作は、図２に示す反
応装置を用いて温度１０００℃で行なった。開口部５を
下向きにして、Ｌａ0.9Ｓｒ0.1ＭｎＯ3空気極となる単
セル基板７を反応炉１２中の試料ホルダー１１に取付
け、水蒸気を混入させた酸素ガス９をマニホールド１０
を通して単セル基板７内部に供給し、排気口１４より排
出させた。一方、単セル基板７外部に６モルのＳｃ（Ｄ
ＤＭ）3、２モルのＹｂ（ＤＤＭ）3、９２モルのＺｒ
（ＤＤＭ）4の混合反応ガス８を供給し、排気口１３よ
り排出させた。試料ホルダー１１と単セル基板７とはシ
ール材１５により、シールを行ない試料ホルダー１１内
部の圧力は試料ホルダー１１外部より０．５ｔｏｒｒ高
い差圧を一定に保持するようにして成膜を行なった。差
圧が１ｔｏｒｒ以上の場合は成膜速度が著しく劣ること
があった。組成の確認は二次イオン質量分析にて行な
い、厚さ４０μｍの固体電解質組成は均一になってい
た。
応装置を用いて温度１０００℃で行なった。開口部５を
下向きにして、Ｌａ0.9Ｓｒ0.1ＭｎＯ3空気極となる単
セル基板７を反応炉１２中の試料ホルダー１１に取付
け、水蒸気を混入させた酸素ガス９をマニホールド１０
を通して単セル基板７内部に供給し、排気口１４より排
出させた。一方、単セル基板７外部に６モルのＳｃ（Ｄ
ＤＭ）3、２モルのＹｂ（ＤＤＭ）3、９２モルのＺｒ
（ＤＤＭ）4の混合反応ガス８を供給し、排気口１３よ
り排出させた。試料ホルダー１１と単セル基板７とはシ
ール材１５により、シールを行ない試料ホルダー１１内
部の圧力は試料ホルダー１１外部より０．５ｔｏｒｒ高
い差圧を一定に保持するようにして成膜を行なった。差
圧が１ｔｏｒｒ以上の場合は成膜速度が著しく劣ること
があった。組成の確認は二次イオン質量分析にて行な
い、厚さ４０μｍの固体電解質組成は均一になってい
た。
【００３０】次に、固体電解質２の上面に燃料極３を形
成した。形成方法はニッケル含有ジルコニアスラリーを
固体電解質２上に塗布し、１２００℃で焼結させること
によって行なった。
成した。形成方法はニッケル含有ジルコニアスラリーを
固体電解質２上に塗布し、１２００℃で焼結させること
によって行なった。
【００３１】このようにして作製した単セルの発電試験
を７００℃で行なった。酸素ガスは酸素ガス供給管６に
よりセル内部に供給し、燃料ガスの水素ガスはセル下方
より燃料極３面上を上方に供給した。燃料利用率５０
％、酸素利用率２５％で発電させたところ、発電効率４
５％（ＬＨＶ）、出力密度０．９ｗ／ｃｍ2を得た。
を７００℃で行なった。酸素ガスは酸素ガス供給管６に
よりセル内部に供給し、燃料ガスの水素ガスはセル下方
より燃料極３面上を上方に供給した。燃料利用率５０
％、酸素利用率２５％で発電させたところ、発電効率４
５％（ＬＨＶ）、出力密度０．９ｗ／ｃｍ2を得た。
【００３２】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
固体電解質燃料電池によれば、固体電解質として、９５
〜８５モル％酸化ジルコニウム、５〜１０モル％酸化ス
カンジウムおよび０〜５モル％酸化イッテルビウムを厚
さ６０μｍ以下に形成したものを用いているため、動作
温度７００℃において高出力密度の固体電解質燃料電池
を実現できる。また、固体電解質の形成方法としてＣＶ
Ｄ−ＥＶＤ法を用いているために、厚さ６０μｍ以下の
緻密で、かつ均一組成の電解質膜を実現し得ている。
固体電解質燃料電池によれば、固体電解質として、９５
〜８５モル％酸化ジルコニウム、５〜１０モル％酸化ス
カンジウムおよび０〜５モル％酸化イッテルビウムを厚
さ６０μｍ以下に形成したものを用いているため、動作
温度７００℃において高出力密度の固体電解質燃料電池
を実現できる。また、固体電解質の形成方法としてＣＶ
Ｄ−ＥＶＤ法を用いているために、厚さ６０μｍ以下の
緻密で、かつ均一組成の電解質膜を実現し得ている。
【図１】本発明に用いたＳＯＦＣの単セル構造を示す
図。
図。
【図２】本発明に用いたＣＶＤ−ＥＶＤ反応装置の概略
図。
図。
１ 酸素極 ２ 固体電解質 ３ 燃料極 ４ インタコネクター ５ 開口部 ６ 酸素ガス供給管
Claims (2)
- 【請求項１】酸素電極、固体電解質、燃料電極の３層構
造を有する固体電解質燃料電池において、開口部を有す
る有底形直方体状の多孔性電極上に９５〜８５モル％酸
化ジルコニウム、５〜１０モル％酸化スカンジウムおよ
び０〜５モル％酸化イッテルビウムからなる酸素イオン
導電性固体電解質を６０μｍ以下の厚さに設けたことを
特徴とする固体電解質燃料電池。 - 【請求項２】ジルコニウム化合物、スカンジウム化合物
およびイッテルビウム化合物よりなる反応ガスを用い、
化学的蒸着法および電気化学的蒸着法により厚さ６０μ
ｍ以下の９５〜８５モル％酸化ジルコニウム、５〜１０
モル％酸化スカンジウムおよび０〜５モル％酸化イッテ
ルビウムからなる酸素イオン導電性固体電解質を多孔性
電極上に形成することを特徴とする固体電解質燃料電池
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4269213A JPH0696791A (ja) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | 固体電解質燃料電池およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4269213A JPH0696791A (ja) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | 固体電解質燃料電池およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH0696791A true JPH0696791A (ja) | 1994-04-08 |
Family
ID=17469251
Family Applications (1)
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| JP4269213A Pending JPH0696791A (ja) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | 固体電解質燃料電池およびその製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JPH0696791A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998043308A1 (de) * | 1997-03-20 | 1998-10-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Hochtemperatur-brennstoffzelle mit verbundstoff-kathode |
| WO1998045891A1 (en) * | 1997-04-07 | 1998-10-15 | Siemens Westinghouse Power | Solid oxide fuel cell operable over wide temperature range |
| JP2000340240A (ja) * | 1999-05-31 | 2000-12-08 | Toho Gas Co Ltd | 高イオン導電性固体電解質材料及びそれを用いた固体電解質型燃料電池 |
| JP2002289249A (ja) * | 2001-03-22 | 2002-10-04 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 固体電解質型燃料電池スタック構造体 |
| US7045243B2 (en) | 2001-05-22 | 2006-05-16 | Nissan Motor Co., Ltd. | Cell plate structure for fuel cell, manufacturing method thereof and solid electrolyte type fuel cell |
| RU2570509C1 (ru) * | 2014-11-27 | 2015-12-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук | Способ получения тонкоплёночного твердого электролита для электрохимических устройств |
-
1992
- 1992-09-14 JP JP4269213A patent/JPH0696791A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998043308A1 (de) * | 1997-03-20 | 1998-10-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Hochtemperatur-brennstoffzelle mit verbundstoff-kathode |
| AU722980B2 (en) * | 1997-03-20 | 2000-08-17 | Siemens Aktiengesellschaft | High-temperature fuel cell |
| WO1998045891A1 (en) * | 1997-04-07 | 1998-10-15 | Siemens Westinghouse Power | Solid oxide fuel cell operable over wide temperature range |
| US5993989A (en) * | 1997-04-07 | 1999-11-30 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Interfacial material for solid oxide fuel cell |
| US6207311B1 (en) * | 1997-04-07 | 2001-03-27 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Solid oxide fuel cell operable over wide temperature range |
| JP2000340240A (ja) * | 1999-05-31 | 2000-12-08 | Toho Gas Co Ltd | 高イオン導電性固体電解質材料及びそれを用いた固体電解質型燃料電池 |
| JP2002289249A (ja) * | 2001-03-22 | 2002-10-04 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 固体電解質型燃料電池スタック構造体 |
| US7045243B2 (en) | 2001-05-22 | 2006-05-16 | Nissan Motor Co., Ltd. | Cell plate structure for fuel cell, manufacturing method thereof and solid electrolyte type fuel cell |
| RU2570509C1 (ru) * | 2014-11-27 | 2015-12-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук | Способ получения тонкоплёночного твердого электролита для электрохимических устройств |
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