JPH07109768B2 - 固体電解質燃料電池の空気極構造体 - Google Patents
固体電解質燃料電池の空気極構造体Info
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- JPH07109768B2 JPH07109768B2 JP2254716A JP25471690A JPH07109768B2 JP H07109768 B2 JPH07109768 B2 JP H07109768B2 JP 2254716 A JP2254716 A JP 2254716A JP 25471690 A JP25471690 A JP 25471690A JP H07109768 B2 JPH07109768 B2 JP H07109768B2
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- fuel cell
- air electrode
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- 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
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- Inert Electrodes (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、固体電解質燃料電池の空気極構造体に関す
る。更に詳しくは、従来の多孔質電極で見られるよう
な、電極材の見掛けの電気伝導率の低下乃至濃度分極を
最小限に抑え、且つ従来より空気極の電極材に要求され
ている諸特性を満足するような固体電解質燃料電池の空
気極構造体に関する。
る。更に詳しくは、従来の多孔質電極で見られるよう
な、電極材の見掛けの電気伝導率の低下乃至濃度分極を
最小限に抑え、且つ従来より空気極の電極材に要求され
ている諸特性を満足するような固体電解質燃料電池の空
気極構造体に関する。
（従来の技術） 従来、Y2O3で安定化したZrO2を固体電解質として使用し
たH2−O2、CO−O2などの固体電解質燃料電池の空気極と
しては、できるだけ多くの三相帯を供給するために、多
孔質な構造のものが主に開発研究されてきた。
たH2−O2、CO−O2などの固体電解質燃料電池の空気極と
しては、できるだけ多くの三相帯を供給するために、多
孔質な構造のものが主に開発研究されてきた。
また、従来の多孔質電極では、電池の内部抵抗を小さく
するために、電極の厚みをかなり厚くする必要があっ
た。
するために、電極の厚みをかなり厚くする必要があっ
た。
（発明が解決しようとする問題点） ところで、現在開発されている固体電解質燃料電池は構
造上、幾つかの種類に分類されるが、そのうち、最も開
発の進んでいる円筒型のものにおいては、電子が電極膜
中を膜に沿って流れるので、電極材料には非常に電気導
伝度の良いものが望まれる。
造上、幾つかの種類に分類されるが、そのうち、最も開
発の進んでいる円筒型のものにおいては、電子が電極膜
中を膜に沿って流れるので、電極材料には非常に電気導
伝度の良いものが望まれる。
しかし、この電気導伝率はそれ自身の気孔率に非常に大
きく依存し、気孔率が大きくなると電気導伝率は激減す
るので、従来の多孔質電極は電気導伝性において望まし
いものではない。
きく依存し、気孔率が大きくなると電気導伝率は激減す
るので、従来の多孔質電極は電気導伝性において望まし
いものではない。
また上述のような多孔質電極の厚みを厚くすると反応気
体が拡散によって単位時間に反応箇所に到達できる量が
少なくなるので反応種による濃度分極の影響が大きくな
るという問題点があった。
体が拡散によって単位時間に反応箇所に到達できる量が
少なくなるので反応種による濃度分極の影響が大きくな
るという問題点があった。
更に、上述の電極材料には燃料電池の寿命の問題或は信
頼性の問題から、（１）固体電解質との反応性が低いこ
と、（２）固体電解質の熱膨張率と電極材料のそれが近
いこと等の特性が要求され、このほかに勿論（３）酸素
電極反応に対する活性が高いこと等の特性が要求される
が、現在開発が進められている空気極は全て同一物質に
よる１層構造であるため、これらの特性を全て満足する
ようなものが得られないという難点があった。
頼性の問題から、（１）固体電解質との反応性が低いこ
と、（２）固体電解質の熱膨張率と電極材料のそれが近
いこと等の特性が要求され、このほかに勿論（３）酸素
電極反応に対する活性が高いこと等の特性が要求される
が、現在開発が進められている空気極は全て同一物質に
よる１層構造であるため、これらの特性を全て満足する
ようなものが得られないという難点があった。
そこで、本願発明者は従来の多孔質電極で見られるよう
な濃度分極を最小限に抑え、且つ上述の諸特性を全て満
足するような固体電解質燃料電池における空気極を提供
することを目的とするものである。
な濃度分極を最小限に抑え、且つ上述の諸特性を全て満
足するような固体電解質燃料電池における空気極を提供
することを目的とするものである。
（問題点を解決するための手段） この発明では、以上の問題点を解決するために、固体電
解質燃料電池において固体電解質と接する部分の空気極
を、固体電解質との反応性の低いペロブスカイト構造を
持った物質の緻密膜で構成した固体電解質燃料電池の空
気極構造体を提案するものである。
解質燃料電池において固体電解質と接する部分の空気極
を、固体電解質との反応性の低いペロブスカイト構造を
持った物質の緻密膜で構成した固体電解質燃料電池の空
気極構造体を提案するものである。
この発明で使用する固体電解質としてはY2O3で安定化し
たZrO2等を挙げることができる。
たZrO2等を挙げることができる。
また、固体電解質との反応性の低いペロブスカイト構造
を持った物質としては、La0.7Sr0.3MnO3,（La0.7S
r0.3）0.9 MnO3等を挙げることができる。
を持った物質としては、La0.7Sr0.3MnO3,（La0.7S
r0.3）0.9 MnO3等を挙げることができる。
更に、固体電解質と接する部分に上記物質の緻密膜を形
成するには溶射法よって行なうことができる。
成するには溶射法よって行なうことができる。
一方、上記緻密膜上に、更に電極反応に対する活性の高
い物質を設けるようにしてもよい。
い物質を設けるようにしてもよい。
ここで、電極反応に対して活性の高い物質としてはLa
0.7Sr0.3CoO3、LaCoO3等のペロブスカイト構造の物質を
挙げることができる。
0.7Sr0.3CoO3、LaCoO3等のペロブスカイト構造の物質を
挙げることができる。
（作用） この発明によれば、混合導伝性を有するペロブスカイト
構造を持った物質の緻密膜で空気極の大半を形成するた
め、従来の電極構造に見られるような気孔率の増大によ
る電極材の電気伝導率の低下は殆どなく、また電極の厚
みを薄くすることができるため、反応種の拡散速度低下
による濃度分極も最小限に抑えることができる。
構造を持った物質の緻密膜で空気極の大半を形成するた
め、従来の電極構造に見られるような気孔率の増大によ
る電極材の電気伝導率の低下は殆どなく、また電極の厚
みを薄くすることができるため、反応種の拡散速度低下
による濃度分極も最小限に抑えることができる。
また、上述のように固体電解質と接触する部分の空気極
には固体電解質との反応性の低い物質からなる緻密膜で
ある第１層を用い、電極反応の起こる電極表面には電極
反応に対する活性の高い物質から第２層を設けることに
よって、上記のような（１）〜（３）の特性をそれぞれ
の層に分担させることができる。つまり、緻密膜である
第１層で上記（１）及び（２）の特性を、第２層で上記
（３）の特性を満足させることができる。
には固体電解質との反応性の低い物質からなる緻密膜で
ある第１層を用い、電極反応の起こる電極表面には電極
反応に対する活性の高い物質から第２層を設けることに
よって、上記のような（１）〜（３）の特性をそれぞれ
の層に分担させることができる。つまり、緻密膜である
第１層で上記（１）及び（２）の特性を、第２層で上記
（３）の特性を満足させることができる。
即ち、この発明では電極材料を２重構造とすることによ
り、上記（１）〜（３）の特性の全てを満足させること
ができる。
り、上記（１）〜（３）の特性の全てを満足させること
ができる。
なお、この発明のように電極材料を２重構造とすること
により、固体電解質と接触する部分のペロブスカイト型
空気極材として固体電解質との反応性の低いものを酸素
電極反応に対する活性度の如何に拘らずに選ぶことがで
きる。
により、固体電解質と接触する部分のペロブスカイト型
空気極材として固体電解質との反応性の低いものを酸素
電極反応に対する活性度の如何に拘らずに選ぶことがで
きる。
またここで、電極反応に対する活性の高い物質を不連続
に島状構造にすれば電極層間（第１層、第２層間）の熱
膨張率の差異は余り問題にならない。
に島状構造にすれば電極層間（第１層、第２層間）の熱
膨張率の差異は余り問題にならない。
また、第２層を極めて薄くすることにより、反応種の拡
散速度の低下による濃度分極の影響も非常に少なくする
ことができる。
散速度の低下による濃度分極の影響も非常に少なくする
ことができる。
（実施例） 以下、この発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明す
る。
る。
第１図は、この発明による電極構造の断面である。１は
Y2O3で安定化したZrO2で構成される固体電解質層、固体
電解質層１の表面には溶射法により形成したLa0.7Sr0.3
MnO3からなる緻密膜電極層２を形成し、更に緻密膜電極
層２上にはLa0.7Sr0.3CoO3からなる薄い不連続な島状の
層３を形成する。
Y2O3で安定化したZrO2で構成される固体電解質層、固体
電解質層１の表面には溶射法により形成したLa0.7Sr0.3
MnO3からなる緻密膜電極層２を形成し、更に緻密膜電極
層２上にはLa0.7Sr0.3CoO3からなる薄い不連続な島状の
層３を形成する。
以上の構造の緻密膜電極層２、島状の層３を空気極と
し、一方の多孔質電極（図示せず）を負極とし、負極に
は水素ガスを導入して空気極の酸素との間に酸化還元の
電極反応を行なわせた。
し、一方の多孔質電極（図示せず）を負極とし、負極に
は水素ガスを導入して空気極の酸素との間に酸化還元の
電極反応を行なわせた。
この結果、電極層２の単層からなる電極特性よりはるか
に良い特性が得られ、また濃度分極の影響は殆どなかっ
た。
に良い特性が得られ、また濃度分極の影響は殆どなかっ
た。
（発明の効果） 以上要するに、この発明によれば従来の多孔質電極を使
用した固体電解質燃料電池で見られるような、電極材の
電気伝導率の低下或は濃度分極というような問題点を解
決することができる。
用した固体電解質燃料電池で見られるような、電極材の
電気伝導率の低下或は濃度分極というような問題点を解
決することができる。
また、電極材料を２重構造にすることにより、固体電解
質燃料電池に要求された前述諸特性を全て満足させるこ
とができる。
質燃料電池に要求された前述諸特性を全て満足させるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】 第１図は、この発明の一実施例を示す空気極構造の断面
図である。 図中、１は固体電解質層、２は緻密膜電極層、３は島状
の層。
図である。 図中、１は固体電解質層、２は緻密膜電極層、３は島状
の層。
Claims (3)
- 【請求項１】固体電解質燃料電池において固体電解質と
接する部分の空気極を、固体電解質との反応性が低いペ
ロブスカイト構造を持った物質からなり、且つ上記固体
電解質の熱膨張率に近い熱膨張率を有する緻密膜で構成
し、更に上記緻密膜上に電極反応に対する活性の高く、
且つ上記緻密膜を構成する物質とは異なる物質からなる
第２層を設けたことを特徴とする固体電解質燃料電池の
空気極構造体。 - 【請求項２】第２層が薄い島状の層である特許請求の範
囲第１項記載の固体電解質燃料電池の空気極構造体。 - 【請求項３】固体電解質燃料電池における固体電解質と
接する部分に、溶射法で上記固体電解質との反応性が低
いペロブスカイト構造を持った物質からなり、且つ上記
固体電解質の熱膨張率に近い熱膨張率を有する緻密膜を
形成し、更に上記緻密膜上に電極反応に対する活性の高
く、且つ上記緻密膜を構成する物質とは異なる物質から
なる第２層を設けたことを特徴とする固体電解質燃料電
池の空気極構造体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2254716A JPH07109768B2 (ja) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | 固体電解質燃料電池の空気極構造体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2254716A JPH07109768B2 (ja) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | 固体電解質燃料電池の空気極構造体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04133266A JPH04133266A (ja) | 1992-05-07 |
| JPH07109768B2 true JPH07109768B2 (ja) | 1995-11-22 |
Family
ID=17268857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2254716A Expired - Lifetime JPH07109768B2 (ja) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | 固体電解質燃料電池の空気極構造体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07109768B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07109767B2 (ja) * | 1990-09-25 | 1995-11-22 | 工業技術院長 | 固体電解質燃料電池の空気極構造体 |
| JP4715135B2 (ja) | 2004-09-08 | 2011-07-06 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池の製造方法および燃料電池 |
| JP5422414B2 (ja) * | 2010-01-25 | 2014-02-19 | 日本碍子株式会社 | 固体酸化物形燃料電池のセル |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6337569A (ja) * | 1986-08-01 | 1988-02-18 | Toa Nenryo Kogyo Kk | 高温固体電解質燃料電池用酸素極構造体 |
| JPS6358766A (ja) * | 1986-08-29 | 1988-03-14 | Toa Nenryo Kogyo Kk | 高温固体電解質燃料電池用酸素極構造体 |
| JPH02288160A (ja) * | 1989-04-28 | 1990-11-28 | Fujikura Ltd | 固体電解質燃料電池の製造方法 |
| JPH04133265A (ja) * | 1990-09-25 | 1992-05-07 | Agency Of Ind Science & Technol | 固体電解質燃料電池の空気極構造体 |
-
1990
- 1990-09-25 JP JP2254716A patent/JPH07109768B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6337569A (ja) * | 1986-08-01 | 1988-02-18 | Toa Nenryo Kogyo Kk | 高温固体電解質燃料電池用酸素極構造体 |
| JPS6358766A (ja) * | 1986-08-29 | 1988-03-14 | Toa Nenryo Kogyo Kk | 高温固体電解質燃料電池用酸素極構造体 |
| JPH02288160A (ja) * | 1989-04-28 | 1990-11-28 | Fujikura Ltd | 固体電解質燃料電池の製造方法 |
| JPH04133265A (ja) * | 1990-09-25 | 1992-05-07 | Agency Of Ind Science & Technol | 固体電解質燃料電池の空気極構造体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04133266A (ja) | 1992-05-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |