JPH07201342A - 固体電解質型燃料電池の単電池製造法 - Google Patents
固体電解質型燃料電池の単電池製造法Info
- Publication number
- JPH07201342A JPH07201342A JP5336789A JP33678993A JPH07201342A JP H07201342 A JPH07201342 A JP H07201342A JP 5336789 A JP5336789 A JP 5336789A JP 33678993 A JP33678993 A JP 33678993A JP H07201342 A JPH07201342 A JP H07201342A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solid electrolyte
- electrode
- slurry
- fuel cell
- electrolyte membrane
- 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
Links
Classifications
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 材料の歩留まり率が高く、製作コストを低減
することができる固体電解質型燃料電池の単電池製造方
法を提供する。 【構成】 固体電解質膜の構成材料スラリ（ＹＳＺスラ
リ）とコート多孔化材２とを混合した混合物をテープキ
ャスト法でシート状に成形し、乾燥した後、大気中１４
５０℃で５時間焼成して多孔質部に電極材料および集電
体材料が含有された、集電体としての機能を有する空気
側電極と、緻密構造の固体電解質膜との積層体とし、次
いで固体電解質膜の他方面に燃料側電極膜を形成する。 【効果】 歪み等のない、機械的強度が大きい単電池構
成体が得られる。また、材料の歩留まり率が向上し、製
作コストを大幅に低減することができる。
することができる固体電解質型燃料電池の単電池製造方
法を提供する。 【構成】 固体電解質膜の構成材料スラリ（ＹＳＺスラ
リ）とコート多孔化材２とを混合した混合物をテープキ
ャスト法でシート状に成形し、乾燥した後、大気中１４
５０℃で５時間焼成して多孔質部に電極材料および集電
体材料が含有された、集電体としての機能を有する空気
側電極と、緻密構造の固体電解質膜との積層体とし、次
いで固体電解質膜の他方面に燃料側電極膜を形成する。 【効果】 歪み等のない、機械的強度が大きい単電池構
成体が得られる。また、材料の歩留まり率が向上し、製
作コストを大幅に低減することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体電解質型燃料電池
の単電池製造法に係り、特に、製造コストを低減し、機
械的強度を大きくすることができる固体電解質型燃料電
池の単電池製造法に関する。
の単電池製造法に係り、特に、製造コストを低減し、機
械的強度を大きくすることができる固体電解質型燃料電
池の単電池製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】低公害のエネルギー源として注目を集め
ている燃料電池の中でも、特に固体電解質型燃料電池は
電解質の漏洩がなく、反応速度が大きい電池として期待
されている。固体電解質型燃料電池は、電池の最小単位
である単電池（以下、単セルともいう）を多数積層し、
これを電気的に直列または並列に接続したものであり、
前記単セルの両電極面には電池の内部抵抗を低減するた
めに集電体が組込まれている。
ている燃料電池の中でも、特に固体電解質型燃料電池は
電解質の漏洩がなく、反応速度が大きい電池として期待
されている。固体電解質型燃料電池は、電池の最小単位
である単電池（以下、単セルともいう）を多数積層し、
これを電気的に直列または並列に接続したものであり、
前記単セルの両電極面には電池の内部抵抗を低減するた
めに集電体が組込まれている。
【０００３】ところで、単電池を構成する固体電解質膜
には緻密度が要求される一方、電極膜には多孔質性が要
求される。緻密構造の固体電解質膜上に多孔質構造の電
極膜を積層することは非常に困難であり、従来は、固体
電解質膜の構成材料からなる固体電解質膜のグリーン体
と、電極材料からなる電極膜グリーン体とを接合し、こ
れを一体として焼成する共焼結法が広く採用されてい
た。
には緻密度が要求される一方、電極膜には多孔質性が要
求される。緻密構造の固体電解質膜上に多孔質構造の電
極膜を積層することは非常に困難であり、従来は、固体
電解質膜の構成材料からなる固体電解質膜のグリーン体
と、電極材料からなる電極膜グリーン体とを接合し、こ
れを一体として焼成する共焼結法が広く採用されてい
た。
【０００４】しかしながら上記従来技術は、集電体（電
極）材料と電解質材料との焼結時の収縮過程が異なるた
めに、共焼結する前にセラミックス原料粉末をあらかじ
め仮焼したり構成材料の粒径を制御するなどして収縮過
程を厳密に制御する必要があった。従って、材料の歩留
まりが低下し、製作コストが高くつくという問題があ
り、特に大面積の単セルを製造する場合の材料の歩留ま
りは極めて低く、その改善が望まれていた。
極）材料と電解質材料との焼結時の収縮過程が異なるた
めに、共焼結する前にセラミックス原料粉末をあらかじ
め仮焼したり構成材料の粒径を制御するなどして収縮過
程を厳密に制御する必要があった。従って、材料の歩留
まりが低下し、製作コストが高くつくという問題があ
り、特に大面積の単セルを製造する場合の材料の歩留ま
りは極めて低く、その改善が望まれていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の問題点を解決し、特別な前処理が不要で、材
料の歩留まり率が高く、製作コストを低減することがで
きる固体電解質型燃料電池の単電池製造法を提供するこ
とにある。
従来技術の問題点を解決し、特別な前処理が不要で、材
料の歩留まり率が高く、製作コストを低減することがで
きる固体電解質型燃料電池の単電池製造法を提供するこ
とにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、固体電解質型燃料電池の単電池製造法で
あって、多孔質な電極および集電体の骨格を、これが積
層される緻密質である固体電解質膜と同一材料で構成
し、一度の焼成によって前記固体電解質膜と、電極材料
および集電体材料が含有された多孔質部とが積層した焼
成体を得ようとするものである。
め、本発明は、固体電解質型燃料電池の単電池製造法で
あって、多孔質な電極および集電体の骨格を、これが積
層される緻密質である固体電解質膜と同一材料で構成
し、一度の焼成によって前記固体電解質膜と、電極材料
および集電体材料が含有された多孔質部とが積層した焼
成体を得ようとするものである。
【０００７】すなわち、本願で特許請求する発明は以下
のとおりである。 （１）固体電解質膜の表面に電極膜を形成する固体電解
質型燃料電池の単電池製造法において、固体電解質膜の
構成材料スラリと、電極材料および集電体材料がコート
された多孔化材粒子とを混合し、該混合物をシート状に
成形し、乾燥した後、焼成することにより、固体電解質
膜としての緻密質部と、該緻密質部に積層された集電機
能を有する電極膜となる多孔質部とを形成し、次いで、
前記緻密質部の他方面に前記集電機能を有する電極膜と
対をなす電極膜を形成することを特徴とする固体電解質
型燃料電池の単電池製造法。
のとおりである。 （１）固体電解質膜の表面に電極膜を形成する固体電解
質型燃料電池の単電池製造法において、固体電解質膜の
構成材料スラリと、電極材料および集電体材料がコート
された多孔化材粒子とを混合し、該混合物をシート状に
成形し、乾燥した後、焼成することにより、固体電解質
膜としての緻密質部と、該緻密質部に積層された集電機
能を有する電極膜となる多孔質部とを形成し、次いで、
前記緻密質部の他方面に前記集電機能を有する電極膜と
対をなす電極膜を形成することを特徴とする固体電解質
型燃料電池の単電池製造法。
【０００８】
【作用】固体電解質膜の構成材料スラリと、電極材料お
よび集電体材料をコートした多孔化材粒子の混合物をシ
ート状に成形してグリーン体とし、その後、乾燥するこ
とにより、前記電極材料および集電体材料がコートされ
た多孔化材粒子（以下、コート多孔化材ともいう）は比
重が小さいために浮上し、前記グリーン体の表層部は主
としてコートされた多孔化材層となり、下層部は固体電
解質膜の構成材料スラリのみからなるスラリ層となる。
このグリーン体を焼成することにより、表層部は多孔化
材粒子が消失して電極材料および集電体材料を含有する
多孔質の、集電体機能を併せもつ電極膜となり、一方、
下層部は固体電解質膜の構成材料のみからなる緻密質の
固体電解質膜となる。この固体電解質膜の他方面に前記
電極膜と対をなす電極膜が形成されることによって単電
池となる。
よび集電体材料をコートした多孔化材粒子の混合物をシ
ート状に成形してグリーン体とし、その後、乾燥するこ
とにより、前記電極材料および集電体材料がコートされ
た多孔化材粒子（以下、コート多孔化材ともいう）は比
重が小さいために浮上し、前記グリーン体の表層部は主
としてコートされた多孔化材層となり、下層部は固体電
解質膜の構成材料スラリのみからなるスラリ層となる。
このグリーン体を焼成することにより、表層部は多孔化
材粒子が消失して電極材料および集電体材料を含有する
多孔質の、集電体機能を併せもつ電極膜となり、一方、
下層部は固体電解質膜の構成材料のみからなる緻密質の
固体電解質膜となる。この固体電解質膜の他方面に前記
電極膜と対をなす電極膜が形成されることによって単電
池となる。
【０００９】本発明において、固体電解質膜の構成材料
としては、例えばＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ 3 （ＹＳＺ）、Ｃｅ
Ｏ2 −ＣａＯ、ＣｅＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 系のものが使用され
る。また、空気側電極の構成材料としては、例えばラン
タン系のＬａＣｏＯ3 、Ｌａ 0.7 Ｓｒ0.3 ＭｎＯ3 、Ｌ
ａ0.7 Ｃａ0.3 ＭｎＯ3 、Ｌａ0.6 Ｂａ0.4 Ｃｏ0.8Ｃ
ｕ0.2 Ｏ3 等が、燃料側電極の構成材料としては、例え
ばニッケル系のＮｉＯ−ＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 等が、さら
に集電体の構成材料としては、例えば空気側には（Ｌ
ａ、Ｓｒ）ＭｎＯ3 系のペロブスカイト、燃料側にはＮ
ｉ−ＣｅＯ2 、Ｎｉ−ＹＳＺ、Ｆｅ−ＹＳＺ等のサーメ
ット等が使用される。これらの構成材料は、例えば０．
１〜１０μｍに粉砕し、スラリとして使用される。スラ
リ調製時の溶媒としては、例えばエタノール、トルエン
またはエタノールとトルエンとの混合液等が使用され
る。固体電解質膜の構成材料スラリには成形性を確保す
るために、例えばポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ジ
ブチルフタレート（ＤＢＰ）等のバインダーを添加する
ことが好ましい。
としては、例えばＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ 3 （ＹＳＺ）、Ｃｅ
Ｏ2 −ＣａＯ、ＣｅＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 系のものが使用され
る。また、空気側電極の構成材料としては、例えばラン
タン系のＬａＣｏＯ3 、Ｌａ 0.7 Ｓｒ0.3 ＭｎＯ3 、Ｌ
ａ0.7 Ｃａ0.3 ＭｎＯ3 、Ｌａ0.6 Ｂａ0.4 Ｃｏ0.8Ｃ
ｕ0.2 Ｏ3 等が、燃料側電極の構成材料としては、例え
ばニッケル系のＮｉＯ−ＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 等が、さら
に集電体の構成材料としては、例えば空気側には（Ｌ
ａ、Ｓｒ）ＭｎＯ3 系のペロブスカイト、燃料側にはＮ
ｉ−ＣｅＯ2 、Ｎｉ−ＹＳＺ、Ｆｅ−ＹＳＺ等のサーメ
ット等が使用される。これらの構成材料は、例えば０．
１〜１０μｍに粉砕し、スラリとして使用される。スラ
リ調製時の溶媒としては、例えばエタノール、トルエン
またはエタノールとトルエンとの混合液等が使用され
る。固体電解質膜の構成材料スラリには成形性を確保す
るために、例えばポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ジ
ブチルフタレート（ＤＢＰ）等のバインダーを添加する
ことが好ましい。
【００１０】本発明において、多孔化材粒子とは、焼成
時にガス化する、固体電解質膜の構成材料スラリよりも
比重が小さく、該スラリ中で浮上するものをいう。この
ような多孔化材粒子としては、例えばカーボンビーズ、
メラニンシアヌレート、その他有機化合物等が用いられ
る。多孔化材粒子の粒径は、例えば２０〜２００μｍで
ある。
時にガス化する、固体電解質膜の構成材料スラリよりも
比重が小さく、該スラリ中で浮上するものをいう。この
ような多孔化材粒子としては、例えばカーボンビーズ、
メラニンシアヌレート、その他有機化合物等が用いられ
る。多孔化材粒子の粒径は、例えば２０〜２００μｍで
ある。
【００１１】本発明において多孔化材粒子に電極材料お
よび集電体材料をコートする方法としては、例えばスラ
リコートまたはＣＶＤ法（化学蒸着法）等があげられ
る。固体電解質膜の構成材料スラリと、コート多孔化材
との混合比は、例えば１００対１０〜１００対５０であ
り、特に、１００対２５であることが好ましい。コート
多孔化材の混合割合を加減することにより、電極膜とな
る多孔質部の厚さが変化する。固体電解質膜の構成材料
スラリとコート多孔化材との混合物をシート状に成形す
る方法としては、例えばテープキャスト法等があげられ
る。シート状に成形されたグリーン体は裁断後、自然乾
燥される。固体電解質膜の構成材料スラリとコート多孔
化材との混合物をシート状に成形する代わりに、前記固
体電解質膜の構成材料スラリのみをシート化したグリー
ン体の表層に、該グリーン体が乾燥する前に、前記コー
ト多孔化材を撒布しても同様のグリーン体が得られる。
よび集電体材料をコートする方法としては、例えばスラ
リコートまたはＣＶＤ法（化学蒸着法）等があげられ
る。固体電解質膜の構成材料スラリと、コート多孔化材
との混合比は、例えば１００対１０〜１００対５０であ
り、特に、１００対２５であることが好ましい。コート
多孔化材の混合割合を加減することにより、電極膜とな
る多孔質部の厚さが変化する。固体電解質膜の構成材料
スラリとコート多孔化材との混合物をシート状に成形す
る方法としては、例えばテープキャスト法等があげられ
る。シート状に成形されたグリーン体は裁断後、自然乾
燥される。固体電解質膜の構成材料スラリとコート多孔
化材との混合物をシート状に成形する代わりに、前記固
体電解質膜の構成材料スラリのみをシート化したグリー
ン体の表層に、該グリーン体が乾燥する前に、前記コー
ト多孔化材を撒布しても同様のグリーン体が得られる。
【００１２】本発明において、乾燥後のグリーン体は、
例えば大気中１０００〜１４００℃で１〜１０時間焼成
される。得られた焼成体の前記緻密質からなる固体電解
質膜の他方面への電極膜の形成は公知の方法で行われ
る。
例えば大気中１０００〜１４００℃で１〜１０時間焼成
される。得られた焼成体の前記緻密質からなる固体電解
質膜の他方面への電極膜の形成は公知の方法で行われ
る。
【００１３】
【実施例】次に本発明を実施例によってさらに詳細に説
明する。図１は、本発明の一実施例である固体電解質型
燃料電池の単電池製造法の製作フローを示す説明図であ
り、製作工程における単セルの模式図を併記したもので
ある。
明する。図１は、本発明の一実施例である固体電解質型
燃料電池の単電池製造法の製作フローを示す説明図であ
り、製作工程における単セルの模式図を併記したもので
ある。
【００１４】図において、まず（１）固体電解質膜の構
成材料である、例えば８ｍｏｌ％のイットリア安定化ジ
ルコニア（以下、ＹＳＺという）の０．１〜５μｍの粉
末１００ｇに、有機バインダーとして、例えばポリビニ
ルブチラール（ＰＶＢ）を１３．５ｇ、可塑剤としてジ
ブチルフタレートを１２ｇ、溶媒として、例えばトルエ
ンとエタノールの３対２混合液１５０ｃｃをそれぞれ加
えて混練してＹＳＺスラリを調製する。（２）次いで、
電極材料として電極活性が大きい（Ｌａ0.8 Ｓｒ0.2 ）
0.9 ＭｎＯ3 を、また集電体材料として高電気伝導性の
（Ｌａ0.6 Ｓｒ 0.4 ）0.9 ＭｎＯ3 をそれぞれ用い、こ
れをそれぞれ電解質の場合と同様の要領で混練し、スラ
リ化して、多孔化材である、例えば粒径３０〜５０μｍ
のカーボンビーズ（カーボン粒子）表面にコートし、電
極材料および集電体材料がコートされたカーボンビーズ
を調製する。図２は、電極材料および集電体材料がコー
トされたカーボンビーズの断面部である。図において、
断面円形のカーボンビーズ５の表面に電極材料および集
電体材料のコート層７および６が形成されている。コー
ト層の厚みは、例えば５０〜１００μｍであり、電極材
料および集電体材料のカーボンビーズ表面への付着量
は、外側から３０μｍ程度の厚さまでが電極材料、その
内側が集電体材料である。
成材料である、例えば８ｍｏｌ％のイットリア安定化ジ
ルコニア（以下、ＹＳＺという）の０．１〜５μｍの粉
末１００ｇに、有機バインダーとして、例えばポリビニ
ルブチラール（ＰＶＢ）を１３．５ｇ、可塑剤としてジ
ブチルフタレートを１２ｇ、溶媒として、例えばトルエ
ンとエタノールの３対２混合液１５０ｃｃをそれぞれ加
えて混練してＹＳＺスラリを調製する。（２）次いで、
電極材料として電極活性が大きい（Ｌａ0.8 Ｓｒ0.2 ）
0.9 ＭｎＯ3 を、また集電体材料として高電気伝導性の
（Ｌａ0.6 Ｓｒ 0.4 ）0.9 ＭｎＯ3 をそれぞれ用い、こ
れをそれぞれ電解質の場合と同様の要領で混練し、スラ
リ化して、多孔化材である、例えば粒径３０〜５０μｍ
のカーボンビーズ（カーボン粒子）表面にコートし、電
極材料および集電体材料がコートされたカーボンビーズ
を調製する。図２は、電極材料および集電体材料がコー
トされたカーボンビーズの断面部である。図において、
断面円形のカーボンビーズ５の表面に電極材料および集
電体材料のコート層７および６が形成されている。コー
ト層の厚みは、例えば５０〜１００μｍであり、電極材
料および集電体材料のカーボンビーズ表面への付着量
は、外側から３０μｍ程度の厚さまでが電極材料、その
内側が集電体材料である。
【００１５】次いで、（３）残留溶媒量を調節して粘度
を調整した前記ＹＳＺスラリと前記コート多孔化材とし
てのカーボンビーズとを１００対２５の混合比で混合
し、その後（４）この混合物をテープキャスト法によ
り、すなわち離型剤を塗布した樹脂製シート上に厚さを
制御しながら展開してシート状に成形してグリーン体と
した。（５）次いで、得られたグリーン体を所定形状に
裁断して乾燥した。このとき、前記コート多孔化材であ
るカーボンビーズは比重が小さいためにグリーン体の表
層部に浮上する。従って、グリーン体の表層部は主とし
てコート多孔化材としてのカーボンビーズの層となり、
下層部は固体電解質の構成材料（ＹＳＺスラリ）のみか
らなるスラリ層となる。（６）次いでこのグリーン体を
大気中１４５０度で５時間焼成すると、カーボンビーズ
が消失して固体電解質膜の構成材料からなる多孔質部に
電極材料および集電体材料が含有された、集電体機能を
有する空気側電極膜と、固体電解質膜の構成材料のみか
らなる緻密構造の固体電解質膜とが積層された焼成体と
なる。得られた焼成体を徐冷して常温まで冷却した後、
（７）前記空気側電極が設けられていない前記固体電解
質膜の他方面に、公知の方法で、３０〜４０ｖｏｌ％の
Ｎｉ−ＹＳＺ（ニッケルサーメット）を電解質とほぼ同
様の手法で調製した燃料側電極の構成材料スラリを厚さ
０．２ｍｍに塗布し、その後、（８）大気中１４００℃
で５時間焼成して燃料側電極を形成し、（９）単セルを
完成させた。得られた単セルをガスセパレータと積層し
て燃料電池スタックとし、該燃料電池スタックを所定の
箱体に収納して固体電解質型燃料電池を構成した。この
固体電解質型燃料電池を用いて、１０００℃に加熱し、
燃料ガスとして水素を、酸化剤ガスとして空気を用いて
発電テストを行った。結果を図３に示す。
を調整した前記ＹＳＺスラリと前記コート多孔化材とし
てのカーボンビーズとを１００対２５の混合比で混合
し、その後（４）この混合物をテープキャスト法によ
り、すなわち離型剤を塗布した樹脂製シート上に厚さを
制御しながら展開してシート状に成形してグリーン体と
した。（５）次いで、得られたグリーン体を所定形状に
裁断して乾燥した。このとき、前記コート多孔化材であ
るカーボンビーズは比重が小さいためにグリーン体の表
層部に浮上する。従って、グリーン体の表層部は主とし
てコート多孔化材としてのカーボンビーズの層となり、
下層部は固体電解質の構成材料（ＹＳＺスラリ）のみか
らなるスラリ層となる。（６）次いでこのグリーン体を
大気中１４５０度で５時間焼成すると、カーボンビーズ
が消失して固体電解質膜の構成材料からなる多孔質部に
電極材料および集電体材料が含有された、集電体機能を
有する空気側電極膜と、固体電解質膜の構成材料のみか
らなる緻密構造の固体電解質膜とが積層された焼成体と
なる。得られた焼成体を徐冷して常温まで冷却した後、
（７）前記空気側電極が設けられていない前記固体電解
質膜の他方面に、公知の方法で、３０〜４０ｖｏｌ％の
Ｎｉ−ＹＳＺ（ニッケルサーメット）を電解質とほぼ同
様の手法で調製した燃料側電極の構成材料スラリを厚さ
０．２ｍｍに塗布し、その後、（８）大気中１４００℃
で５時間焼成して燃料側電極を形成し、（９）単セルを
完成させた。得られた単セルをガスセパレータと積層し
て燃料電池スタックとし、該燃料電池スタックを所定の
箱体に収納して固体電解質型燃料電池を構成した。この
固体電解質型燃料電池を用いて、１０００℃に加熱し、
燃料ガスとして水素を、酸化剤ガスとして空気を用いて
発電テストを行った。結果を図３に示す。
【００１６】図３から、本実施例によって得られた単セ
ルを用いて構成した固体電解質型燃料電池は、電流密度
と電圧とが正比例関係にあり、発電効率が良好であるこ
とが分かる。本実施例によれば、固体電解質膜の構成材
料スラリと、電極材料および集電体材料がコートされた
カーボンビーズとの混合物をシート状に成形してグリー
ン体とし、これを乾燥した後、焼成することにより、一
段の焼成工程で、グリーン体の表層部に浮上した前記カ
ーボンビーズが消失し、電極材料および集電体材料を含
有した多孔質部からなる、集電体機能を有する電極膜
と、緻密質部からなる固体電解質膜とが一体化した積層
体が得られる。従って、製造工程数が減少し、材料の歩
留まり率が向上して製造コストが大幅に低減する。ま
た、前記グリーン体は、基本的に電解質材料を中心に構
成されているので、焼成時の収縮が均一となり、従来法
で必要であった仮焼等の前処理を行うことなく、機械強
度が大きい焼成体を得ることができる。従って固体電解
質膜を従来よりも薄くすることもできる。
ルを用いて構成した固体電解質型燃料電池は、電流密度
と電圧とが正比例関係にあり、発電効率が良好であるこ
とが分かる。本実施例によれば、固体電解質膜の構成材
料スラリと、電極材料および集電体材料がコートされた
カーボンビーズとの混合物をシート状に成形してグリー
ン体とし、これを乾燥した後、焼成することにより、一
段の焼成工程で、グリーン体の表層部に浮上した前記カ
ーボンビーズが消失し、電極材料および集電体材料を含
有した多孔質部からなる、集電体機能を有する電極膜
と、緻密質部からなる固体電解質膜とが一体化した積層
体が得られる。従って、製造工程数が減少し、材料の歩
留まり率が向上して製造コストが大幅に低減する。ま
た、前記グリーン体は、基本的に電解質材料を中心に構
成されているので、焼成時の収縮が均一となり、従来法
で必要であった仮焼等の前処理を行うことなく、機械強
度が大きい焼成体を得ることができる。従って固体電解
質膜を従来よりも薄くすることもできる。
【００１７】本実施例において、グリーン体とは、固体
電解質膜の構成材料をシート状に成形した、焼成前のも
のをいう。グリーン体における、主としてコート多孔化
材からなる上層部の厚さは、該コート多孔化材の混合量
およびＹＳＺスラリの粘度を加減することにより調節す
ることができる。本実施例ではコート多孔化材層の厚み
を、例えばグリーン体状態で１．０ｍｍとした。電極材
料と集電体材料の組成は、前者がより電極活性であり、
後者は高電気伝導性の組成である。
電解質膜の構成材料をシート状に成形した、焼成前のも
のをいう。グリーン体における、主としてコート多孔化
材からなる上層部の厚さは、該コート多孔化材の混合量
およびＹＳＺスラリの粘度を加減することにより調節す
ることができる。本実施例ではコート多孔化材層の厚み
を、例えばグリーン体状態で１．０ｍｍとした。電極材
料と集電体材料の組成は、前者がより電極活性であり、
後者は高電気伝導性の組成である。
【００１８】本実施例において、固体電解質膜と同一材
料で作成された骨格と一体焼成する電極膜として空気側
電極を示したが、燃料側電極でも差し支えない。
料で作成された骨格と一体焼成する電極膜として空気側
電極を示したが、燃料側電極でも差し支えない。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、固体電解質膜となる緻
密質部と、該緻密質部に積層される、電極および集電体
材料を含有する多孔質部とを同一材料で構成し、一体焼
成することにより、収縮工程が均一となるので、歪み等
のない強固な単電池構成体が得られる。また、材料の歩
留まり率が向上するので、製作コストを大幅に低減する
ことができる。
密質部と、該緻密質部に積層される、電極および集電体
材料を含有する多孔質部とを同一材料で構成し、一体焼
成することにより、収縮工程が均一となるので、歪み等
のない強固な単電池構成体が得られる。また、材料の歩
留まり率が向上するので、製作コストを大幅に低減する
ことができる。
【図１】本発明の一実施例を示す製作フロー図。
【図２】本発明の一実施例におけるコート多孔化材の断
面図。
面図。
【図３】本発明の一実施例における燃料電池の発電効果
を示す図。
を示す図。
１…ＹＳＺグリーン、２…コート多孔化材、３…緻密質
部（固体電解質膜）、４…多孔質部（電極膜）、５…カ
ーボンビーズ、６…集電体材料層、７…電極材料層。
部（固体電解質膜）、４…多孔質部（電極膜）、５…カ
ーボンビーズ、６…集電体材料層、７…電極材料層。
Claims (1)
- 【請求項１】 固体電解質膜の表面に電極膜を形成する
固体電解質型燃料電池の単電池製造法において、固体電
解質膜の構成材料スラリと、電極材料および集電体材料
がコートされた多孔化材粒子とを混合し、該混合物をシ
ート状に成形し、乾燥した後、焼成することにより、固
体電解質膜としての緻密質部と、該緻密質部に積層され
た集電機能を有する電極膜となる多孔質部とを形成し、
次いで、前記緻密質部の他方面に前記集電機能を有する
電極膜と対をなす電極膜を形成することを特徴とする固
体電解質型燃料電池の単電池製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5336789A JP2957404B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 固体電解質型燃料電池の単電池製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5336789A JP2957404B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 固体電解質型燃料電池の単電池製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07201342A true JPH07201342A (ja) | 1995-08-04 |
| JP2957404B2 JP2957404B2 (ja) | 1999-10-04 |
Family
ID=18302707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5336789A Expired - Fee Related JP2957404B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 固体電解質型燃料電池の単電池製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2957404B2 (ja) |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP5336789A patent/JP2957404B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2957404B2 (ja) | 1999-10-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4883497A (en) | Formation of thin walled ceramic solid oxide fuel cells | |
| US6767662B2 (en) | Electrochemical device and process of making | |
| JP3502012B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池、およびその製造方法 | |
| JPH04118861A (ja) | 固体電解質型燃料電池およびその製造方法 | |
| US20130082421A1 (en) | Process for manufacturing elementary electrochemical cells for energy- or hydrogen-producing electrochemical systems, in particular of sofc and hte type | |
| US5277995A (en) | Electrode and method of interconnection sintering on an electrode of an electrochemical cell | |
| JP2003173802A (ja) | 固体電解質型燃料電池及びその製造方法 | |
| JP2513920B2 (ja) | 固体電解質燃料電池の燃料電極及びその製造方法 | |
| CN101222050A (zh) | 抗碳沉积阳极膜材及其制备方法 | |
| JP4845296B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池セル及び燃料電池 | |
| JP3347561B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池セル | |
| JP3434883B2 (ja) | 燃料電池セルの製造方法 | |
| JP3339983B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池セルおよびその製造方法 | |
| JP3350313B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池セルおよびその製造方法 | |
| KR20170025163A (ko) | 평판형 고체산화물 연료전지 및 이를 포함하는 전지모듈 | |
| JP3342610B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池セル | |
| JP3339998B2 (ja) | 円筒型燃料電池セル | |
| KR102109730B1 (ko) | 고체산화물 연료전지 제조방법 | |
| JP2957404B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池の単電池製造法 | |
| JP3336171B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池セル | |
| JP3638489B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池セル | |
| JP2003086189A (ja) | 円筒縦縞型燃料電池 | |
| JP2000067889A (ja) | 固体電解質型燃料電池用インタ―コネクタ―膜の作製方法 | |
| KR101492118B1 (ko) | 고체산화물 연료전지 및 그의 제조방법 | |
| KR101276690B1 (ko) | 전극 반응층이 개선된 고체산화물 연료 전지 및 그 제조 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990622 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |