JPH07161361A - 固体電解質燃料電池電極材料とこれを用いた電極 - Google Patents

固体電解質燃料電池電極材料とこれを用いた電極

Info

Publication number
JPH07161361A
JPH07161361A JP5340756A JP34075693A JPH07161361A JP H07161361 A JPH07161361 A JP H07161361A JP 5340756 A JP5340756 A JP 5340756A JP 34075693 A JP34075693 A JP 34075693A JP H07161361 A JPH07161361 A JP H07161361A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
electrode material
solid electrolyte
platinum
conductivity
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.)
Granted
Application number
JP5340756A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2636157B2 (ja
Inventor
Koichi Tsukamoto
孝一 塚本
Futoshi Uchiyama
太 内山
Takeshi Yanagisawa
武 柳沢
Takayasu Okuo
隆保 奥尾
Yasuo Kaga
保男 加賀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP5340756A priority Critical patent/JP2636157B2/ja
Priority to GB9424762A priority patent/GB2284599B/en
Priority to US08/352,639 priority patent/US5527635A/en
Publication of JPH07161361A publication Critical patent/JPH07161361A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2636157B2 publication Critical patent/JP2636157B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/8605—Porous electrodes
    • H01M4/8621—Porous electrodes containing only metallic or ceramic material, e.g. made by sintering or sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M8/1213—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the electrode/electrolyte combination or the supporting material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065—Solid electrolytes
    • H01M2300/0068—Solid electrolytes inorganic
    • H01M2300/0071—Oxides
    • H01M2300/0074—Ion conductive at high temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/8647—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells consisting of more than one material, e.g. consisting of composites
    • H01M4/8652—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells consisting of more than one material, e.g. consisting of composites as mixture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/9016—Oxides, hydroxides or oxygenated metallic salts
    • H01M4/9025—Oxides specially used in fuel cell operating at high temperature, e.g. SOFC
    • H01M4/9033—Complex oxides, optionally doped, of the type M1MeO3, M1 being an alkaline earth metal or a rare earth, Me being a metal, e.g. perovskites
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/9041—Metals or alloys
    • H01M4/905—Metals or alloys specially used in fuel cell operating at high temperature, e.g. SOFC
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ランタン系電極材料に白金を５〜50% モル比
を混合して燒結してなる電極材料とこれを用いて固体電
解質の表面に空気電極層を形成した固体電解質燃料電池
電極。 【効果】固体電解質燃料電池電極において、導電率が７
倍以上に改善され、しかも発電効率に影響するガス透過
性の良い多孔質膜が得られ、従来の電極と比べ低温領域
での導電率も非常に良い特性を示し、固体電解質燃料電
池の低温領域での発電性能に大きく貢献する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、固体電解質燃料電池
の電極材料とこれを用いた電極に関し、更に詳しくはラ
ンタン系電極材料に適量の白金を混合することによって
電極の導電率を向上させるものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、固体電解質燃料電池電極材料とし
ては、LaMnO3、LaCoO3、LaSrMnO3などのランタン系電極材
料が主に使用されている。
【０００３】固体電解質燃料電池の製作に当たって
は、、これら電極材料の粉末を安定した立方晶のZrO2な
どの固体電解質の表面に、溶射法、スラリーコートして
燒結させる方法などにより空気透過性の良い多孔質膜の
空気電極を製作した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この空気電
極には良好な空気透過性が求められる反面、良好な導電
性も要求されているが、空気電極の導電性はその空気透
過性に大きく依存し、空気透過性が大きくなると導電性
が激減する、即ち電気抵抗が増大する。
【０００５】そこで、導電性の大きな電極材料を使用し
て空気電極の電気抵抗を小さくする必要があるが、従来
使用されているランタン系電極材料の導電率は小さく、
電極の電気抵抗によって固体電解質燃料電池の特性が大
きく支配される等の問題点があった。
【０００６】したがって、この発明では固体電解質燃料
電池の電極材料として高導電率の材料を開発し、これに
より電極の導電率を向上させ、電極による抵抗損失を少
なくして固体電解質燃料電池の発電性能の向上を図るこ
とを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、この発明ではランタン系電極材料に白金を５〜50%
モル比で混合して燒結させ、これを粉末にした固体電解
質燃料電池の電極材料を提案するものである。
【０００８】更に、この発明では上述の電極材料を用い
て、固体電解質の表面に空気電極層を形成した固体電解
質燃料電池電極を提案するものである。
【０００９】ここで、ランタン系電極材料としては、従
来使用されているLaMnO3,LaCoO3,LaSrMnO3等のランタン
系電極材料を使用することができる。
【００１０】白金の混合割合をモル比で５〜50% とした
のは、5%以下では導電性への寄与が十分認められず、ま
た50% 以上では空気透過性が低下する等の理由によるも
のである。
【００１１】この発明に係る電極材料は、溶射法或はス
ラリーコートして燒結させる方法により立方晶のZrO2等
の固体電解質の表面に空気電極を製作することができ
る。
【００１２】この場合、溶射法としては従来より使用さ
れているプラズマによる方法、レーザによる方法、レー
ザプラズマ混成型の何れにも使用することができる。
【００１３】
【作用】このようにして得られた空気電極は、導電率が
凡そ900S/cm と従来の電極と比較して７倍近く大きくな
り、固体電解質燃料電池の電極における抵抗損失が改善
され、発電性能を向上させることができる。
【００１４】
【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。
従来より使用されているLaCoO3の電極材料に白金を10%
乃至20% モル比で混合して燒結させ、これを粉末にして
電極材料を製造した。
【００１５】この電極材料を用いての空気電極の製作は
特公昭63-66900号にも開示されているレーザ溶射法によ
って行った。即ち、安定した立方晶のZrO2からなる固体
電解質の表面に、溶融用レーザビームを直接に当てるこ
となく照射すると共に、上記電極材料をこのレーザビー
ム中を通過させて上記固体電解質の表面に溶着させて固
体電解質燃料電池の多孔質の空気電極を製作した。
【００１６】これに対して、白金を含まないLaCoO3の電
極材料を用いて従来のプラズマ溶射法及び上記レーザ溶
射法により上記同様の固体電解質燃料電池の空気電極を
製作した。
【００１７】この結果得られたプラズマ溶射法によるLa
CoO3電極の導電率は高温領域において200S/cm 、レーザ
溶射法によるLaCoO3電極の導電率は135S/cm なのに対
し、本発明のLaCoO3に白金10% モル比を入れて燒結した
粉体によりレーザ溶射法にて製作した電極の導電率は高
温領域において500S/cm であり、また白金20% モル比を
入れた電極の導電率は900S/cm の値が得られた。
【００１８】即ち、白金を20% モル比を入れることによ
って電極の導電率は従来のLaCoO3粉末をレーザ溶射法に
より製作した時の導電率に比べて凡そ７倍の大きな値と
なり、これにより白金は、高価なものであるが、この電
極は高温領域において導電率が非常に大きくなり、固体
電解質燃料電池電極における損失が大幅に改善されるこ
とが明らかである。
【００１９】また、図１は、本発明のLaCoO3に白金10%
モル比を入れて燒結した粉体によりレーザ溶射法にて製
作した電極、また白金20% モル比を入れた電極及びレー
ザ溶射法によるLaCoO3電極の導電率−温度特性を示す
が、これによれば本発明の電極は従来の電極に比べて低
温領域での導電率も非常に良好であることが明らかであ
る。
【００２０】更に、図２及び図３により明らかなよう
に、本発明の白金20% モル比を入れてレーザ溶射法にて
製作した電極の表面は従来のLaCoO3粉末をレーザ溶射法
により製作した電極の表面に比べて発電効率に影響する
良好な多孔質膜を形成していることが明らかとなった。
【００２１】
【発明の効果】以上要するに、この発明によれば固体電
解質燃料電池電極において、導電率が７倍以上に改善さ
れ、しかも発電効率に影響するガス透過性の良い多孔質
膜が得られる。
【００２２】また、従来の電極と比べ低温領域での導電
率も非常に良い特性を示し、固体電解質燃料電池の低温
領域での発電性向上に大きく貢献する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の電極と従来の電極の導電率−温度特
性を示す図。
【図２】 ＥＰＭＡ（エレクトロンプローブマイクロア
ナライザー）による電極表面の白金の分布状態を示す金
属表面の顕微鏡写真。
【図３】 電極表面の多孔質膜の状態を示す金属表面の
顕微鏡写真であって、（ａ）はLaCoO3に白金20% モル比
を入れてレーザ溶射法にて製作した電極の表面を示し、
（ｂ）は従来のLaCoO3粉末を用いレーザ溶射法により製
作した電極の表面を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥尾 隆保 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 工業技 術院電子技術総合研究所内 (72)発明者 加賀 保男 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 工業技 術院電子技術総合研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ランタン系電極材料に白金を５〜50% モ
    ル比を混合して燒結してなることを特徴とする固体電解
    質燃料電池電極材料。
  2. 【請求項２】 ランタン系電極材料に白金を５〜50% モ
    ル比を混合して燒結して得られた電極材料を用いて、固
    体電解質の表面に空気電極層を形成したことを特徴とす
    る固体電解質燃料電池電極。
JP5340756A 1993-12-09 1993-12-09 固体電解質燃料電池電極材料とこれを用いた電極 Expired - Lifetime JP2636157B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5340756A JP2636157B2 (ja) 1993-12-09 1993-12-09 固体電解質燃料電池電極材料とこれを用いた電極
GB9424762A GB2284599B (en) 1993-12-09 1994-12-07 Solid-electrolyte fuel cell electrode material and electrode using same
US08/352,639 US5527635A (en) 1993-12-09 1994-12-09 Solid-electrolyte fuel cell electrode material and electrode using same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5340756A JP2636157B2 (ja) 1993-12-09 1993-12-09 固体電解質燃料電池電極材料とこれを用いた電極

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07161361A true JPH07161361A (ja) 1995-06-23
JP2636157B2 JP2636157B2 (ja) 1997-07-30

Family

ID=18340011

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5340756A Expired - Lifetime JP2636157B2 (ja) 1993-12-09 1993-12-09 固体電解質燃料電池電極材料とこれを用いた電極

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5527635A (ja)
JP (1) JP2636157B2 (ja)
GB (1) GB2284599B (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012210809A (ja) * 2006-03-07 2012-11-01 Kyocera Corp セラミック部材の製造方法、並びにセラミック部材、ガスセンサ素子、燃料電池素子、積層型圧電素子、噴射装置、及び燃料噴射システム

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5670270A (en) * 1995-11-16 1997-09-23 The Dow Chemical Company Electrode structure for solid state electrochemical devices
US5993986A (en) * 1995-11-16 1999-11-30 The Dow Chemical Company Solide oxide fuel cell stack with composite electrodes and method for making
US6117582A (en) * 1995-11-16 2000-09-12 The Dow Chemical Company Cathode composition for solid oxide fuel cell
US5935727A (en) * 1997-04-10 1999-08-10 The Dow Chemical Company Solid oxide fuel cells
WO1998049738A1 (en) * 1997-04-30 1998-11-05 The Dow Chemical Company Electrode structure for solid state electrochemical devices
US5922486A (en) * 1997-05-29 1999-07-13 The Dow Chemical Company Cosintering of multilayer stacks of solid oxide fuel cells
BR0007698A (pt) * 1999-10-08 2001-10-09 Global Thermoelectric Inc Célula de combustìvel, dispositivo eletroquìmico transistorizado, eletrodo composto para o mesmo e seu resepectivo método de formação
WO2010017116A2 (en) * 2008-08-08 2010-02-11 Med-El Elektromedizinische Geraete Gmbh Laser-based fabrication of implantable stimulation electrodes

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03112059A (ja) * 1989-09-27 1991-05-13 Osaka Gas Co Ltd 固体電解質燃料電池

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1077011A (en) * 1975-04-08 1980-05-06 Elrey L. Mccann (Iii) Catalytic metal oxides on perovskite supports
DE2837118C2 (de) * 1978-08-25 1982-05-19 Dornier System Gmbh, 7990 Friedrichshafen Poröse Oxidelektroden für elektrochemische Hochtemperaturzellen

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03112059A (ja) * 1989-09-27 1991-05-13 Osaka Gas Co Ltd 固体電解質燃料電池

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012210809A (ja) * 2006-03-07 2012-11-01 Kyocera Corp セラミック部材の製造方法、並びにセラミック部材、ガスセンサ素子、燃料電池素子、積層型圧電素子、噴射装置、及び燃料噴射システム

Also Published As

Publication number Publication date
US5527635A (en) 1996-06-18
GB9424762D0 (en) 1995-02-08
JP2636157B2 (ja) 1997-07-30
GB2284599A8 (en) 1995-07-17
GB2284599B (en) 1997-08-27
GB2284599A (en) 1995-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Perednis et al. Solid oxide fuel cells with electrolytes prepared via spray pyrolysis
US5035962A (en) Layered method of electrode for solid oxide electrochemical cells
KR20040012834A (ko) 도전성 촉매 입자 및 그 제조 방법, 가스 확산성 촉매전극 및 전기 화학 디바이스
JPH0748378B2 (ja) 固体電解質燃料電池用空気電極及びこれを有する固体電解質燃料電池
Zheng et al. A study of Ni+ 8YSZ/8YSZ/La0. 6Sr0. 4CoO3− δ ITSOFC fabricated by atmospheric plasma spraying
JP3460727B2 (ja) 酸素イオン導伝体及び固体燃料電池
US5391440A (en) Method of forming a leak proof plasma sprayed interconnection layer on an electrode of an electrochemical cell
JPH08306361A (ja) 固体電解質燃料電池用燃料極材料およびその製造方法
Solovyev et al. Effect of sintering temperature on the performance of composite La 0.6 Sr 0.4 Co 0.2 Fe 0.8 O 3–Ce 0.9 Gd 0.1 O 2 cathode for solid oxide fuel cells
EP0478185B1 (en) Fuel electrodes for solid oxide fuel cells and production thereof
EP0101423A3 (en) Fuel cell anode
JPH07161361A (ja) 固体電解質燃料電池電極材料とこれを用いた電極
JPH08213029A (ja) 固体電解質型燃料電池の燃料電極
JPH11219710A (ja) 固体電解質型燃料電池の電極およびその製造方法
JP2000030728A (ja) 緻密質焼結膜の作製方法及びそれを用いた固体電解質型燃料電池の製造方法
JP3259756B2 (ja) 固体燃料電池用多層型固体電解質
JP4428946B2 (ja) 固体酸化物形燃料電池用燃料極
JPH05294629A (ja) 酸素イオン導伝体及び固体燃料電池
JPH0992294A (ja) 固体電解質型燃料電池セルおよびその製造方法
JP2947495B2 (ja) 固体電解質型燃料電池の燃料電極作製法
JPH09266000A (ja) 固体電解質型燃料電池及びその製造方法
JPH0757737A (ja) 固体電解質型電解セルの溶射用電極材料
JPH09265999A (ja) 固体電解質型燃料電池及びその製造方法
JP3336171B2 (ja) 固体電解質型燃料電池セル
JPH1012252A (ja) 固体電解質型燃料電池とその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term