JPH07240215A - 固体電解質燃料電池の製造方法 - Google Patents
固体電解質燃料電池の製造方法Info
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- JPH07240215A JPH07240215A JP6028072A JP2807294A JPH07240215A JP H07240215 A JPH07240215 A JP H07240215A JP 6028072 A JP6028072 A JP 6028072A JP 2807294 A JP2807294 A JP 2807294A JP H07240215 A JPH07240215 A JP H07240215A
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- Japan
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- solid electrolyte
- fuel cell
- air electrode
- stabilized zirconia
- electrode
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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
-
- 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
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- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】この発明は、固体電解質と空気電極との界面の
密着性を良好にでき、発電作動時の素子の損傷は防がれ
る等の効果を有することを主要な目的とする。 【構成】カルシア安定化ジルコニア管(31)の表面に酸化
ニッケルからなる燃料電極(32)、イットリア安定化ジル
コニアからなる固体電解質(33)、ランタンコバルト複合
酸化物からなる空気電極(34)で構成されてなる固体電解
質燃料電池の製造方法において、固体電解質(33)を微粒
子を用いて形成し、その表層部を粗粒子を用いて形成し
た後、高温熱処理を施してその表面に空気電極(34)を形
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。
密着性を良好にでき、発電作動時の素子の損傷は防がれ
る等の効果を有することを主要な目的とする。 【構成】カルシア安定化ジルコニア管(31)の表面に酸化
ニッケルからなる燃料電極(32)、イットリア安定化ジル
コニアからなる固体電解質(33)、ランタンコバルト複合
酸化物からなる空気電極(34)で構成されてなる固体電解
質燃料電池の製造方法において、固体電解質(33)を微粒
子を用いて形成し、その表層部を粗粒子を用いて形成し
た後、高温熱処理を施してその表面に空気電極(34)を形
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。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は固体電解質燃料電池の
製造方法に関し、特に空気等の酸化性ガスと水素や炭化
水素ガス等の還元性ガスを原料ガスとして発電する固体
電解質燃料電池の製造方法に関し、水蒸気電解による水
素・酸素の製造装置にも用いられるものである。
製造方法に関し、特に空気等の酸化性ガスと水素や炭化
水素ガス等の還元性ガスを原料ガスとして発電する固体
電解質燃料電池の製造方法に関し、水蒸気電解による水
素・酸素の製造装置にも用いられるものである。
【０００２】
【従来の技術】周知の如く、固体電解質を用いた固体電
解質燃料電池としては、例えば図１に示すものが知られ
ている。図中の符番１は、多孔性支持体である。この多
孔性支持体１上には、燃料電極２，固体電解質３及び空
気電極４が順次形成されている。こうした構成の素子の
要部Ｘは、図２に示す如く空気電極４に接する固体電解
質３表面には固体電解質粗粒層３ａが形成されている。
解質燃料電池としては、例えば図１に示すものが知られ
ている。図中の符番１は、多孔性支持体である。この多
孔性支持体１上には、燃料電極２，固体電解質３及び空
気電極４が順次形成されている。こうした構成の素子の
要部Ｘは、図２に示す如く空気電極４に接する固体電解
質３表面には固体電解質粗粒層３ａが形成されている。
【０００３】ところで、従来の固体電解質燃料電池の構
成及び製作方法では、固体電解質の緻密化を図るために
１０００〜１５００℃の高温で熱処理を施しているが、
その際に熱処理によって固体電解質の表面が滑らかにな
るので上層の空気電極との密着性を向上させるため、固
体電解質の表層部に粗粒原料を用いて粗粒層を形成させ
ていた。
成及び製作方法では、固体電解質の緻密化を図るために
１０００〜１５００℃の高温で熱処理を施しているが、
その際に熱処理によって固体電解質の表面が滑らかにな
るので上層の空気電極との密着性を向上させるため、固
体電解質の表層部に粗粒原料を用いて粗粒層を形成させ
ていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の製
作方法では、固体電解質を原材料に微粒子を用いて形成
し、一旦高温熱処理を施した後に表層部に粗粒原料を用
いて薄膜を形成させ、その表面に空気電極を形成させて
いた。しかしながら、この方法で製作した固体電解質燃
料電池は、発電作動時に固体電解質３と空気電極４との
界面密着度は強いが、固体電解質３の内部で表層部の粗
粒層が部分的な剥離を起こし、素子内部の電気抵抗増加
の一因となる。
作方法では、固体電解質を原材料に微粒子を用いて形成
し、一旦高温熱処理を施した後に表層部に粗粒原料を用
いて薄膜を形成させ、その表面に空気電極を形成させて
いた。しかしながら、この方法で製作した固体電解質燃
料電池は、発電作動時に固体電解質３と空気電極４との
界面密着度は強いが、固体電解質３の内部で表層部の粗
粒層が部分的な剥離を起こし、素子内部の電気抵抗増加
の一因となる。
【０００５】この発明はこうした事情を考慮してなされ
たもので、固体電解質を微粒子の原料を用いて形成し、
その表面に粗粒の原料を用いて薄膜を形成した後に高温
熱処理を施し、その表面に空気電極を形成することによ
り、固体電解質と空気電極との界面の密着性を良好にで
きる固体電解質燃料電池の製造方法を提供することを目
的とする。
たもので、固体電解質を微粒子の原料を用いて形成し、
その表面に粗粒の原料を用いて薄膜を形成した後に高温
熱処理を施し、その表面に空気電極を形成することによ
り、固体電解質と空気電極との界面の密着性を良好にで
きる固体電解質燃料電池の製造方法を提供することを目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、多孔性支持
体の表面に燃料電極、固体電解質、空気電極で構成され
てなる固体電解質燃料電池の製造方法において、固体電
解質を微粒子を用いて形成し、その表層部を粗粒子を用
いて形成した後、高温熱処理を施してその表面に空気電
極を形成することを特徴とする固体電解質燃料電池の製
造方法である。
体の表面に燃料電極、固体電解質、空気電極で構成され
てなる固体電解質燃料電池の製造方法において、固体電
解質を微粒子を用いて形成し、その表層部を粗粒子を用
いて形成した後、高温熱処理を施してその表面に空気電
極を形成することを特徴とする固体電解質燃料電池の製
造方法である。
【０００７】この発明において、多孔性支持体の材質と
しては例えばカルシア安定化ジルコニアが挙げられる。
この発明において、燃料電極の材質としては例えば酸化
ニッケルが挙げられる。この発明において、固体電解質
の材質としては例えばイットリア安定化ジルコニアが挙
げられる。この発明において、空気電極としては、例え
ばランタンコバルト複合酸化物が挙げられる。
しては例えばカルシア安定化ジルコニアが挙げられる。
この発明において、燃料電極の材質としては例えば酸化
ニッケルが挙げられる。この発明において、固体電解質
の材質としては例えばイットリア安定化ジルコニアが挙
げられる。この発明において、空気電極としては、例え
ばランタンコバルト複合酸化物が挙げられる。
【０００８】
【作用】固体電解質の緻密化を図るための手段として原
料に微粒子を用いて膜を形成し高温での熱処理を施す
が、熱処理後は膜の焼結が進み表面が平滑になる。一
方、粗粒原料で形成した膜を熱処理すると、微粒子程に
緻密化は進まないが、表面の粗さは確保できる。従っ
て、固体電解質をまず微粒子原料を用いて形成しそのま
ま表層部を粗粒原料によって形成しておき高温で熱処理
を施すと、微粒も粗粒も焼結が進み両者の界面の密着性
は良好となる。更に、表面の粗さも確保でき、上層の空
気電極との界面もなじみが良い。
料に微粒子を用いて膜を形成し高温での熱処理を施す
が、熱処理後は膜の焼結が進み表面が平滑になる。一
方、粗粒原料で形成した膜を熱処理すると、微粒子程に
緻密化は進まないが、表面の粗さは確保できる。従っ
て、固体電解質をまず微粒子原料を用いて形成しそのま
ま表層部を粗粒原料によって形成しておき高温で熱処理
を施すと、微粒も粗粒も焼結が進み両者の界面の密着性
は良好となる。更に、表面の粗さも確保でき、上層の空
気電極との界面もなじみが良い。
【０００９】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図３及び図４を
参照して説明する。ここで、図３はこの発明に係る固体
電解質燃料電池の断面図、図４は図３の要部Ｘの拡大図
である。図中の符番31は、多孔性支持体としてのカルシ
ア安定化ジルコニア管である。このカルシア安定化ジル
コニア管31上には、酸化ニッケルからなる燃料電極32、
イットリア安定化ジルコニアからなる固体電解質33及び
ランタンコバルト複合酸化物からなる空気電極34が順次
形成されている。また、図４に示すように空気電極34に
接する固体電解質33表面には、イットリア安定化ジルコ
ニア粗粒層34ａが形成されている。なお、上記多孔性支
持体，燃料電極，固体電解質，空気電極の材質は上述し
たものに限定されない。
参照して説明する。ここで、図３はこの発明に係る固体
電解質燃料電池の断面図、図４は図３の要部Ｘの拡大図
である。図中の符番31は、多孔性支持体としてのカルシ
ア安定化ジルコニア管である。このカルシア安定化ジル
コニア管31上には、酸化ニッケルからなる燃料電極32、
イットリア安定化ジルコニアからなる固体電解質33及び
ランタンコバルト複合酸化物からなる空気電極34が順次
形成されている。また、図４に示すように空気電極34に
接する固体電解質33表面には、イットリア安定化ジルコ
ニア粗粒層34ａが形成されている。なお、上記多孔性支
持体，燃料電極，固体電解質，空気電極の材質は上述し
たものに限定されない。
【００１０】こうした構成の固体電解質燃料電池は、次
のようにして製造する。即ち、まず、カルシア安定化ジ
ルコニア管31上に酸化ニッケルとイットリア安定化ジル
コニアを夫々１０μｍ以下の微粒子原料を用いて酸化ニ
ッケルからなる燃料電極32、イットリア安定化ジルコニ
アからなる固体電解質33を形成する。つづいて、その表
層部に２５μｍ以上の原料を用いてイットリア安定化ジ
ルコニア粗粒層33ａを形成した後、約１２００℃の高温
で熱処理して固体電解質の緻密化を図り、その表面にラ
ンタンコバルト複合酸化物からなる空気電極34を形成し
固体電解質燃料電池を製造する。
のようにして製造する。即ち、まず、カルシア安定化ジ
ルコニア管31上に酸化ニッケルとイットリア安定化ジル
コニアを夫々１０μｍ以下の微粒子原料を用いて酸化ニ
ッケルからなる燃料電極32、イットリア安定化ジルコニ
アからなる固体電解質33を形成する。つづいて、その表
層部に２５μｍ以上の原料を用いてイットリア安定化ジ
ルコニア粗粒層33ａを形成した後、約１２００℃の高温
で熱処理して固体電解質の緻密化を図り、その表面にラ
ンタンコバルト複合酸化物からなる空気電極34を形成し
固体電解質燃料電池を製造する。
【００１１】しかして、上記実施例によれば、カルシア
安定化ジルコニア管31上に酸化ニッケルとイットリア安
定化ジルコニアを夫々１０μｍ以下の微粒子原料を用い
て燃料電極32、固体電解質33を形成し、その表層部に２
５μｍ以上の原料を用いてイットリア安定化ジルコニア
粗粒層33ａを形成した後、約１２００℃の高温で熱処理
して固体電解質の緻密化を図り、その表面に空気電極34
を形成することにより固体電解質燃料電池を製造する。
従って、以下の効果を有する。 (1) 固体電解質33の微粒子層と粗粒薄膜層との界面密着
性は良好となり、発電作動時の剥離が解除できる。 (2) 粗粒薄膜層の表面は高温熱処理後も粗さが確保され
るので空気電極との界面の密着性は良好である。 (3) このように固体電解質の熱処理後に空気電極を形成
しても、両者の界面密着性は保たれ発電作動時の素子の
損傷は防がれる。
安定化ジルコニア管31上に酸化ニッケルとイットリア安
定化ジルコニアを夫々１０μｍ以下の微粒子原料を用い
て燃料電極32、固体電解質33を形成し、その表層部に２
５μｍ以上の原料を用いてイットリア安定化ジルコニア
粗粒層33ａを形成した後、約１２００℃の高温で熱処理
して固体電解質の緻密化を図り、その表面に空気電極34
を形成することにより固体電解質燃料電池を製造する。
従って、以下の効果を有する。 (1) 固体電解質33の微粒子層と粗粒薄膜層との界面密着
性は良好となり、発電作動時の剥離が解除できる。 (2) 粗粒薄膜層の表面は高温熱処理後も粗さが確保され
るので空気電極との界面の密着性は良好である。 (3) このように固体電解質の熱処理後に空気電極を形成
しても、両者の界面密着性は保たれ発電作動時の素子の
損傷は防がれる。
【００１２】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
固体電解質を微粒子の原料を用いて形成し、その表面に
粗粒の原料を用いて薄膜を形成した後に高温熱処理を施
し、その表面に空気電極を形成することにより、固体電
解質の微粒子層と粗粒薄膜層との界面密着性は良好とな
って発電作動時の剥離が解除でき、また空気電極との界
面の密着性は良好となり、更に固体電解質と空気電極と
の界面の密着性を良好にして発電作動時の素子の損傷は
防がれる等の効果を有する固体電解質燃料電池の製造方
法を提供できる。
固体電解質を微粒子の原料を用いて形成し、その表面に
粗粒の原料を用いて薄膜を形成した後に高温熱処理を施
し、その表面に空気電極を形成することにより、固体電
解質の微粒子層と粗粒薄膜層との界面密着性は良好とな
って発電作動時の剥離が解除でき、また空気電極との界
面の密着性は良好となり、更に固体電解質と空気電極と
の界面の密着性を良好にして発電作動時の素子の損傷は
防がれる等の効果を有する固体電解質燃料電池の製造方
法を提供できる。
【図１】従来の固体電解質燃料電池の断面図。
【図２】図１の要部の拡大図。
【図３】この発明の一実施例に係る固体電解質燃料電池
の断面図。
の断面図。
【図４】図３の要部の拡大図。
31…カルシア安定化ジルコニア管、 32…燃料電極、33
…固体電解質、 33ａ…イットリア安定化
ジルコニア粗粒層、34…空気電極。
…固体電解質、 33ａ…イットリア安定化
ジルコニア粗粒層、34…空気電極。
Claims (1)
- 【請求項１】 多孔性支持体の表面に燃料電極、固体電
解質、空気電極で構成されてなる固体電解質燃料電池の
製造方法において、固体電解質を微粒子を用いて形成
し、その表層部を粗粒子を用いて形成した後、高温熱処
理を施してその表面に空気電極を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 |
|---|---|---|---|
| JP6028072A JPH07240215A (ja) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | 固体電解質燃料電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6028072A JPH07240215A (ja) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | 固体電解質燃料電池の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07240215A true JPH07240215A (ja) | 1995-09-12 |
Family
ID=12238575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6028072A Pending JPH07240215A (ja) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | 固体電解質燃料電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07240215A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7482082B2 (en) | 2000-10-05 | 2009-01-27 | Forskningsventer Riso | Electrochemical cell and a method for the manufacture thereof |
-
1994
- 1994-02-25 JP JP6028072A patent/JPH07240215A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7482082B2 (en) | 2000-10-05 | 2009-01-27 | Forskningsventer Riso | Electrochemical cell and a method for the manufacture thereof |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020611 |