JPH0722032A - 平板型固体電解質燃料電池の燃料極板 - Google Patents
平板型固体電解質燃料電池の燃料極板Info
- Publication number
- JPH0722032A JPH0722032A JP5182041A JP18204193A JPH0722032A JP H0722032 A JPH0722032 A JP H0722032A JP 5182041 A JP5182041 A JP 5182041A JP 18204193 A JP18204193 A JP 18204193A JP H0722032 A JPH0722032 A JP H0722032A
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- Japan
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- metal
- electrode plate
- fuel electrode
- ysz
- particles
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- 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
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- Fuel Cell (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 燃料極を構成するサーメットの中のＮｉなど
の金属またはＮｉＯなどの金属酸化物の粒子の表面にＹ
ＳＺの薄膜または微粒子を均一に析出させてこれを覆
い、金属または金属酸化物が凝集できないようにし、電
極性能の低下を防止して耐久性を向上した平板型固体電
解質燃料電池の燃料極板を提供すること。 【構成】 燃料極板４上に電解質の膜３を形成し、さら
にその上に空気極層５を塗布焼成してなる平板状単電池
２と、セパレータ１とを交互に積層して構成される平板
型固体電解質燃料電池の燃料極板４において、前記燃料
極板４が粒子の表面に薄膜状または微粒子状のＹＳＺを
析出させた金属または金属酸化物で構成されている。
の金属またはＮｉＯなどの金属酸化物の粒子の表面にＹ
ＳＺの薄膜または微粒子を均一に析出させてこれを覆
い、金属または金属酸化物が凝集できないようにし、電
極性能の低下を防止して耐久性を向上した平板型固体電
解質燃料電池の燃料極板を提供すること。 【構成】 燃料極板４上に電解質の膜３を形成し、さら
にその上に空気極層５を塗布焼成してなる平板状単電池
２と、セパレータ１とを交互に積層して構成される平板
型固体電解質燃料電池の燃料極板４において、前記燃料
極板４が粒子の表面に薄膜状または微粒子状のＹＳＺを
析出させた金属または金属酸化物で構成されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は平板型固体電解質燃料電
池の燃料極板に関する。
池の燃料極板に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、酸素と水素をそれぞれ、酸化剤お
よび燃料として、燃料が本来持っている化学エネルギー
を直接電気エネルギーに変換する燃料電池が、省資源、
環境保護などの観点から注目されている。特に、イット
リアなどをドープしたジルコニア（ＹＳＺと称する）を
電解質層として用い、ランタンクロマイト酸化物等をセ
パレータとして用いた固体電解質燃料電池は、作動温度
が高く、発電効率が高く、かつ高温の廃熱の利用により
総合効率が高いので、研究開発が進んでいる。
よび燃料として、燃料が本来持っている化学エネルギー
を直接電気エネルギーに変換する燃料電池が、省資源、
環境保護などの観点から注目されている。特に、イット
リアなどをドープしたジルコニア（ＹＳＺと称する）を
電解質層として用い、ランタンクロマイト酸化物等をセ
パレータとして用いた固体電解質燃料電池は、作動温度
が高く、発電効率が高く、かつ高温の廃熱の利用により
総合効率が高いので、研究開発が進んでいる。
【０００３】図３は平板型固体電解質燃料電池の概略構
成を示す図である。
成を示す図である。
【０００４】平板型固体電解質燃料電池は固体電解質膜
３を挟むように燃料極板４と空気極層５を配置してなる
単電池２と、隣接する単電池を電気的に直列に接続しか
つ各単電池に燃料ガスと酸化剤ガスとを分配する平板状
セパレータ１とを交互に積層して複層のスタックとして
構成されたものである。燃料極板４と空気極層５は負荷
を介して外部回路で接続されている。燃料極板４に水素
（Ｈ2 ）メタン（ＣＨ4）などの燃料ガスを供給し、空
気極層５に空気、酸素（Ｏ2 ）などの酸化剤ガスを供給
すると、両極間に起電力が発生し、外部回路に接続され
た負荷に電流が流れる。
３を挟むように燃料極板４と空気極層５を配置してなる
単電池２と、隣接する単電池を電気的に直列に接続しか
つ各単電池に燃料ガスと酸化剤ガスとを分配する平板状
セパレータ１とを交互に積層して複層のスタックとして
構成されたものである。燃料極板４と空気極層５は負荷
を介して外部回路で接続されている。燃料極板４に水素
（Ｈ2 ）メタン（ＣＨ4）などの燃料ガスを供給し、空
気極層５に空気、酸素（Ｏ2 ）などの酸化剤ガスを供給
すると、両極間に起電力が発生し、外部回路に接続され
た負荷に電流が流れる。
【０００５】平板型固体電解質燃料電池は大きく分け
て、自立膜型と支持膜型とに分類される。支持膜型の場
合は電極板に電解質の膜を成膜した構造であるため、電
極板に強度をもたせることになる。電解質膜３を燃料極
板４上に作成する場合には、Ｎｉ−ＹＳＺ（イットリア
をドープした安定化ジルコニア）サーメットである燃料
極の板４を作成し、それを基板として電解質膜３を成膜
する。
て、自立膜型と支持膜型とに分類される。支持膜型の場
合は電極板に電解質の膜を成膜した構造であるため、電
極板に強度をもたせることになる。電解質膜３を燃料極
板４上に作成する場合には、Ｎｉ−ＹＳＺ（イットリア
をドープした安定化ジルコニア）サーメットである燃料
極の板４を作成し、それを基板として電解質膜３を成膜
する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図２は従来の平板型固
体電解質燃料電池の燃料極中のＮｉ粒子とＹＳＺ粒子の
混合状態を示す説明図である。
体電解質燃料電池の燃料極中のＮｉ粒子とＹＳＺ粒子の
混合状態を示す説明図である。
【０００７】従来、燃料極板４の板の作成には、通常Ｎ
ｉ−ＹＳＺサーメットなどＮｉ粒子またはＮｉＯ粒子
と、ＹＳＺ粒子とを機械的に混合し、これを固体電解質
層上に塗布し、焼成する方法が知られている。しかしな
がら、この方法はＮｉ粒子またはＮｉＯ粒子と、ＹＳＺ
粒子とを機械的に混合するため、Ｎｉ粒子またはＮｉＯ
粒子と、ＹＳＺ粒子との分散状態が悪く、焼成時や発電
時にＮｉ粒子またはＮｉＯ粒子が凝集し、燃料極の性能
が低下してしまい、また電極が剥離し易く、耐久性が低
い欠点がある。図２に示すように均一に分散した場合で
も、Ｎｉ粒子の表面に凝集を妨げる粒子が析出した構造
でないため、長時間の使用で凝集を起こしてしまう。
ｉ−ＹＳＺサーメットなどＮｉ粒子またはＮｉＯ粒子
と、ＹＳＺ粒子とを機械的に混合し、これを固体電解質
層上に塗布し、焼成する方法が知られている。しかしな
がら、この方法はＮｉ粒子またはＮｉＯ粒子と、ＹＳＺ
粒子とを機械的に混合するため、Ｎｉ粒子またはＮｉＯ
粒子と、ＹＳＺ粒子との分散状態が悪く、焼成時や発電
時にＮｉ粒子またはＮｉＯ粒子が凝集し、燃料極の性能
が低下してしまい、また電極が剥離し易く、耐久性が低
い欠点がある。図２に示すように均一に分散した場合で
も、Ｎｉ粒子の表面に凝集を妨げる粒子が析出した構造
でないため、長時間の使用で凝集を起こしてしまう。
【０００８】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、燃料極を構成するサーメットの中のＮｉなどの金属
またはＮｉＯなどの金属酸化物の粒子の表面にＹＳＺの
薄膜または微粒子を均一に析出させてこれを覆い、金属
または金属酸化物が凝集できないようにして電極性能の
低下を防止し、強度と耐久性の大きい平板型固体電解質
燃料電池の支持膜型燃料極板を提供することを目的とす
る。
で、燃料極を構成するサーメットの中のＮｉなどの金属
またはＮｉＯなどの金属酸化物の粒子の表面にＹＳＺの
薄膜または微粒子を均一に析出させてこれを覆い、金属
または金属酸化物が凝集できないようにして電極性能の
低下を防止し、強度と耐久性の大きい平板型固体電解質
燃料電池の支持膜型燃料極板を提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は燃料極板上に電解質の膜を形成し、さらに
その上に空気極層を塗布焼成してなる平板状単電池と、
セパレータとを交互に積層して構成される平板型固体電
解質燃料電池の燃料極板において、前記燃料極板が粒子
の表面に薄膜状または微粒子状のＹＳＺを析出させた金
属または金属酸化物で構成されていることを特徴とす
る。
め、本発明は燃料極板上に電解質の膜を形成し、さらに
その上に空気極層を塗布焼成してなる平板状単電池と、
セパレータとを交互に積層して構成される平板型固体電
解質燃料電池の燃料極板において、前記燃料極板が粒子
の表面に薄膜状または微粒子状のＹＳＺを析出させた金
属または金属酸化物で構成されていることを特徴とす
る。
【００１０】
【作用】平板型固体電解質燃料電池の燃料極板を構成す
るサーメットの中のＮｉなどの金属またはＮｉＯなどの
金属酸化物の粒子の表面にＹＳＺの薄膜または微粒子が
均一に析出した構造となるので、金属または金属酸化物
が凝集することなく、均一に分散している。したがっ
て、燃料電池の作動中にＮｉ同士の凝集が生ぜず、燃料
極の電極性能が低下しない。
るサーメットの中のＮｉなどの金属またはＮｉＯなどの
金属酸化物の粒子の表面にＹＳＺの薄膜または微粒子が
均一に析出した構造となるので、金属または金属酸化物
が凝集することなく、均一に分散している。したがっ
て、燃料電池の作動中にＮｉ同士の凝集が生ぜず、燃料
極の電極性能が低下しない。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。
【００１２】本発明の平板型固体電解質燃料電池の燃料
極板は酸化物の成膜プロセスである有機金属化合物の熱
分解法を応用して製造する。すなわち、まずＮｉなどの
金属またはＮｉＯなどの金属酸化物の粉体と、熱分解に
よりＹＳＺの膜あるいは微粒子を生じる金属と有機基と
が酸素を介して結合した有機金属化合物の溶液とを混合
し、その後溶剤を飛ばし、乳ばちで粉砕して直径１ 程
度の造粒体を作成する。これを金型に入れてプレス成
型、焼成することにより支持膜型固体電解質燃料電池の
燃料極板が完成する。この燃料極板を基板にしてその表
面に電解質膜層を成膜する。
極板は酸化物の成膜プロセスである有機金属化合物の熱
分解法を応用して製造する。すなわち、まずＮｉなどの
金属またはＮｉＯなどの金属酸化物の粉体と、熱分解に
よりＹＳＺの膜あるいは微粒子を生じる金属と有機基と
が酸素を介して結合した有機金属化合物の溶液とを混合
し、その後溶剤を飛ばし、乳ばちで粉砕して直径１ 程
度の造粒体を作成する。これを金型に入れてプレス成
型、焼成することにより支持膜型固体電解質燃料電池の
燃料極板が完成する。この燃料極板を基板にしてその表
面に電解質膜層を成膜する。
【００１３】なお、有機金属化合物としてはナフテン酸
塩、オクチル酸塩などの脂肪酸塩と、アセチルアセトナ
ト錯体を用いることができる。また、有機系溶剤として
は、トルエン、アセチルアセトンのような使用する金属
化合物を均一に溶解できる溶剤またはそれらの混合溶剤
を用いる。
塩、オクチル酸塩などの脂肪酸塩と、アセチルアセトナ
ト錯体を用いることができる。また、有機系溶剤として
は、トルエン、アセチルアセトンのような使用する金属
化合物を均一に溶解できる溶剤またはそれらの混合溶剤
を用いる。
【００１４】上記実施例では金属粒子としてＮｉＯ粒子
を使用したが、その代わりに、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒ
ｕ、及びこれらの合金の少なくとも１種の金属粒子を用
いることができる。
を使用したが、その代わりに、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒ
ｕ、及びこれらの合金の少なくとも１種の金属粒子を用
いることができる。
【００１５】図１は本発明の平板型固体電解質燃料電池
の燃料極板中におけるＮｉ粒子の説明図であり、（ａ）
は表面にＹＳＺの微粒子を析出したＮｉ粒子を示し、
（ｂ）は表面にＹＳＺの薄膜を析出したＮｉ粒子を示
す。
の燃料極板中におけるＮｉ粒子の説明図であり、（ａ）
は表面にＹＳＺの微粒子を析出したＮｉ粒子を示し、
（ｂ）は表面にＹＳＺの薄膜を析出したＮｉ粒子を示
す。
【００１６】上記方法により製造された燃料極中のＮｉ
粒子はその表面に、図１（ａ）に示すようにＹＳＺの微
粒子を析出するか、または図１（ｂ）に示すようにＹＳ
Ｚの薄膜を析出している。このようにＹＳＺの微粒子ま
たは薄膜で表面を均一に覆われているＮｉ粒子同士は互
いに凝集できないので、一塊になることができない。な
お、このようにＮｉ粒子の表面に析出させる微粒子状ま
たは薄膜状のＹＳＺは１０％で十分である。その他のＹ
ＳＺ（図示されていない）は粉体を原料として作成され
る。
粒子はその表面に、図１（ａ）に示すようにＹＳＺの微
粒子を析出するか、または図１（ｂ）に示すようにＹＳ
Ｚの薄膜を析出している。このようにＹＳＺの微粒子ま
たは薄膜で表面を均一に覆われているＮｉ粒子同士は互
いに凝集できないので、一塊になることができない。な
お、このようにＮｉ粒子の表面に析出させる微粒子状ま
たは薄膜状のＹＳＺは１０％で十分である。その他のＹ
ＳＺ（図示されていない）は粉体を原料として作成され
る。
【００１７】また、析出されるＹＳＺが微粒子状となる
か、薄膜状となるかは、金属粒子すなわちＮｉ粒子の粒
径に左右される。
か、薄膜状となるかは、金属粒子すなわちＮｉ粒子の粒
径に左右される。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、燃
料極を構成するＹＳＺの原料にＹＳＺの微粒子または薄
膜を形成しうるような原料を用いて、燃料極中のＮｉ等
金属の表面にＹＳＺの微粒子または薄膜を析出させて、
金属粒子の全面を覆ったので、金属粒子同士の凝集がな
くなり、電極が剥離しにくくなる。その結果、強度並び
に耐久性の大きい燃料極の板が得られる。
料極を構成するＹＳＺの原料にＹＳＺの微粒子または薄
膜を形成しうるような原料を用いて、燃料極中のＮｉ等
金属の表面にＹＳＺの微粒子または薄膜を析出させて、
金属粒子の全面を覆ったので、金属粒子同士の凝集がな
くなり、電極が剥離しにくくなる。その結果、強度並び
に耐久性の大きい燃料極の板が得られる。
【図１】本発明の平板型固体電解質燃料電池の燃料極板
中におけるＮｉ粒子の説明図であり、（ａ）は表面にＹ
ＳＺの微粒子を析出したＮｉ粒子を示し、（ｂ）は表面
にＹＳＺの薄膜を析出したＮｉ粒子を示す。
中におけるＮｉ粒子の説明図であり、（ａ）は表面にＹ
ＳＺの微粒子を析出したＮｉ粒子を示し、（ｂ）は表面
にＹＳＺの薄膜を析出したＮｉ粒子を示す。
【図２】従来の平板型固体電解質燃料電池の燃料極中の
Ｎｉ粒子とＹＳＺ粒子の混合状態を示す説明図である。
Ｎｉ粒子とＹＳＺ粒子の混合状態を示す説明図である。
【図３】平板型固体電解質燃料電池の概略構成を示す図
である。
である。
１ セパレータ ２ 単電池 ３ 電解質膜 ４ 燃料極板 ５ 空気極層
Claims (1)
- 【請求項１】 燃料極板上に電解質の膜を形成し、さら
にその上に空気極層を塗布焼成してなる平板状単電池
と、セパレータとを交互に積層して構成される平板型固
体電解質燃料電池の燃料極板において、前記燃料極板が
粒子の表面に薄膜状または微粒子状のＹＳＺを析出させ
た金属または金属酸化物で構成されていることを特徴と
する燃料極板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5182041A JPH0722032A (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | 平板型固体電解質燃料電池の燃料極板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5182041A JPH0722032A (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | 平板型固体電解質燃料電池の燃料極板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0722032A true JPH0722032A (ja) | 1995-01-24 |
Family
ID=16111312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5182041A Withdrawn JPH0722032A (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | 平板型固体電解質燃料電池の燃料極板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0722032A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997045885A1 (fr) * | 1996-05-24 | 1997-12-04 | Japan Fine Ceramics Center | Poudre en ceramique composite, procede de production de la poudre, electrode pour pile a combustible electrolytique solide et procede de production de l'electrode |
| EP0955685A1 (en) * | 1996-12-20 | 1999-11-10 | Tokyo Gas Co., Ltd. | Fuel electrode of solid electrolyte type fuel cell and process for the preparation of the same |
| WO2004102704A1 (ja) * | 2003-05-14 | 2004-11-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 固体酸化物型燃料電池とその製造方法 |
| US7351492B2 (en) | 2002-05-22 | 2008-04-01 | Nippon Shokubai Co., Ltd. | Solid oxide type fuel cell-use electrode support substrate and production method therefor |
| JP2014183032A (ja) * | 2013-03-21 | 2014-09-29 | Toyota Central R&D Labs Inc | エネルギー変換装置用電極、それを用いたエネルギー変換装置およびエネルギー変換方法 |
-
1993
- 1993-06-28 JP JP5182041A patent/JPH0722032A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997045885A1 (fr) * | 1996-05-24 | 1997-12-04 | Japan Fine Ceramics Center | Poudre en ceramique composite, procede de production de la poudre, electrode pour pile a combustible electrolytique solide et procede de production de l'electrode |
| US5993988A (en) * | 1996-05-24 | 1999-11-30 | Japan Fine Ceramics Center | Composite ceramic powder, method for manufacturing the powder, electrode for solid electrolytic fuel cell, and method for manufacturing the electrode |
| EP0955685A1 (en) * | 1996-12-20 | 1999-11-10 | Tokyo Gas Co., Ltd. | Fuel electrode of solid electrolyte type fuel cell and process for the preparation of the same |
| EP0955685A4 (en) * | 1996-12-20 | 2008-12-10 | Tokyo Gas Co Ltd | FUEL ELECTRODE OF FESTELECTROLYTIC CELL CELLS, AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
| US7351492B2 (en) | 2002-05-22 | 2008-04-01 | Nippon Shokubai Co., Ltd. | Solid oxide type fuel cell-use electrode support substrate and production method therefor |
| WO2004102704A1 (ja) * | 2003-05-14 | 2004-11-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 固体酸化物型燃料電池とその製造方法 |
| JP2014183032A (ja) * | 2013-03-21 | 2014-09-29 | Toyota Central R&D Labs Inc | エネルギー変換装置用電極、それを用いたエネルギー変換装置およびエネルギー変換方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000905 |