JPH0757737A - 固体電解質型電解セルの溶射用電極材料 - Google Patents
固体電解質型電解セルの溶射用電極材料Info
- Publication number
- JPH0757737A JPH0757737A JP5205047A JP20504793A JPH0757737A JP H0757737 A JPH0757737 A JP H0757737A JP 5205047 A JP5205047 A JP 5205047A JP 20504793 A JP20504793 A JP 20504793A JP H0757737 A JPH0757737 A JP H0757737A
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- Japan
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- powder
- fine powder
- solid electrolyte
- carbon
- granulated
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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
Abstract
(57)【要約】
【目的】 固体電解質型の燃料電池、高温水蒸気電解装
置、酸素センサーの溶射用電極材料に関する。 【構成】 0.1〜1μmの電極材料微粉とその50容
量%以下の加熱によってガス化する0.1〜1μmの有
機質物質又は炭素の微粉とを混合して20〜100μm
の造粒粉としてなる固体電解質型電解セルの溶射用電極
材料。
置、酸素センサーの溶射用電極材料に関する。 【構成】 0.1〜1μmの電極材料微粉とその50容
量%以下の加熱によってガス化する0.1〜1μmの有
機質物質又は炭素の微粉とを混合して20〜100μm
の造粒粉としてなる固体電解質型電解セルの溶射用電極
材料。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は固体電解質型の燃料電
池、高温水蒸気電解装置、酸素センサー(以下、これら
の原理の共通性から固体電解質型電解セルという)の溶
射用電極材料に関する。
池、高温水蒸気電解装置、酸素センサー(以下、これら
の原理の共通性から固体電解質型電解セルという)の溶
射用電極材料に関する。
【0002】
【従来の技術】図3によって固体電解質型燃料電池の電
極の形成方法を説明する。図3(a)に示すような0.
1〜1μmの電極材料微粉01を造粒して酸素アセチレ
ンフレーム溶射に適した20〜100μmの造粒粉03
とし、これを固体電解質上に溶射している。溶射された
造粒粉03は図3(b)に示すように固体電解質04上
に扁平円盤状粒子031に広がり、冷却時に多数の亀裂
が円盤内に生じ、さらに他の粒子との重なり部には気孔
が生じて多孔質の電極が形成される。図3(b)のA部
を拡大した図を図3(c)に示すが、電極では電極(扁
平円盤状粒子031)、固体電解質04、気相(気孔に
よって形成)05の3相界面06で反応が起きる。
極の形成方法を説明する。図3(a)に示すような0.
1〜1μmの電極材料微粉01を造粒して酸素アセチレ
ンフレーム溶射に適した20〜100μmの造粒粉03
とし、これを固体電解質上に溶射している。溶射された
造粒粉03は図3(b)に示すように固体電解質04上
に扁平円盤状粒子031に広がり、冷却時に多数の亀裂
が円盤内に生じ、さらに他の粒子との重なり部には気孔
が生じて多孔質の電極が形成される。図3(b)のA部
を拡大した図を図3(c)に示すが、電極では電極(扁
平円盤状粒子031)、固体電解質04、気相(気孔に
よって形成)05の3相界面06で反応が起きる。
【0003】例えば空気極では酸素が多孔質電極031
内を拡散し、3相界面06近傍の電極表面に吸着され
る。吸着された酸素は電極表面を3相界面06へ移動し
て3相界面06で電子を受け取りイオン化して固体電解
質04へ入る。同様に燃料極でも酸素イオンは水素や一
酸化炭素と燃料極3相界面06で反応して電子を放出
し、水蒸気、二酸化炭素になる。電極の反応に要する分
極を反応分極と言うが、反応分極は3相界面06の数が
多いほど小さくなる。溶射電極では扁平粒子内の亀裂
や、粒子の重なり部の気孔と電解質の間に3相界面06
が形成されている。
内を拡散し、3相界面06近傍の電極表面に吸着され
る。吸着された酸素は電極表面を3相界面06へ移動し
て3相界面06で電子を受け取りイオン化して固体電解
質04へ入る。同様に燃料極でも酸素イオンは水素や一
酸化炭素と燃料極3相界面06で反応して電子を放出
し、水蒸気、二酸化炭素になる。電極の反応に要する分
極を反応分極と言うが、反応分極は3相界面06の数が
多いほど小さくなる。溶射電極では扁平粒子内の亀裂
や、粒子の重なり部の気孔と電解質の間に3相界面06
が形成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の固体電
解質型電解セルの電極形成法では、扁平粒子内の亀裂や
粒子間の気孔が大きく、形成される3相界面の数が少な
いため反応分極が大きいという不具合があった。
解質型電解セルの電極形成法では、扁平粒子内の亀裂や
粒子間の気孔が大きく、形成される3相界面の数が少な
いため反応分極が大きいという不具合があった。
【0005】本発明は上記技術水準に鑑み、3相界面の
数が多く反応分極を低減できる固体電解質型電解セルの
溶射用電極材料を提供しようとするものである。
数が多く反応分極を低減できる固体電解質型電解セルの
溶射用電極材料を提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は0.1〜1μm
の電極材料微粉とその50容量%以下の加熱によってガ
ス化する0.1〜1μmの有機質物質又は炭素の微粉と
を混合して20〜100μmの造粒粉としてなることを
特徴とする固体電解質型電解セルの溶射用電極材料であ
る。
の電極材料微粉とその50容量%以下の加熱によってガ
ス化する0.1〜1μmの有機質物質又は炭素の微粉と
を混合して20〜100μmの造粒粉としてなることを
特徴とする固体電解質型電解セルの溶射用電極材料であ
る。
【0007】本発明にいう固体電解質型電解セルは冒頭
でも定義したように、固体電解質型の燃料電池、高温水
蒸気電解装置、酸素センサーにおいて使用される作用原
理が同じな電解セルを意味する。
でも定義したように、固体電解質型の燃料電池、高温水
蒸気電解装置、酸素センサーにおいて使用される作用原
理が同じな電解セルを意味する。
【0008】本発明において用いられる有機質物質とし
ては加熱によってガス化するものであれば何んでもよ
く、例えば炭素、水素、酸素、窒素などを主成分として
硫黄などを含むもの、例えば澱粉、小麦粉、米粉、発泡
スチロル粒粉があげられ、炭素としてはカーボンブラッ
クなどがあげられる。
ては加熱によってガス化するものであれば何んでもよ
く、例えば炭素、水素、酸素、窒素などを主成分として
硫黄などを含むもの、例えば澱粉、小麦粉、米粉、発泡
スチロル粒粉があげられ、炭素としてはカーボンブラッ
クなどがあげられる。
【0009】
【作用】溶射粒子内に酸化によってガス化する有機質物
質や炭素の微粉が分散しているので、扁平粒子となった
場合にも扁平粒子内に有機化合物や炭素の微粉が分散し
ている。このようにして形成した固体電解質型電解セル
を酸化雰囲気で700〜1000℃以下で焼成すれば有
機質物質や炭素の微粉は酸化して気体となるので小さな
気孔が分散した電極ができる。この結果、固体電解質、
電極界面の微小な気孔が形成する3相界面は数が多く反
応分極が低減される。
質や炭素の微粉が分散しているので、扁平粒子となった
場合にも扁平粒子内に有機化合物や炭素の微粉が分散し
ている。このようにして形成した固体電解質型電解セル
を酸化雰囲気で700〜1000℃以下で焼成すれば有
機質物質や炭素の微粉は酸化して気体となるので小さな
気孔が分散した電極ができる。この結果、固体電解質、
電極界面の微小な気孔が形成する3相界面は数が多く反
応分極が低減される。
【0010】また、電極材料微粉と混合する加熱によっ
てガス化する有機質物質、炭素微粉の混合比はその混合
比が多くなりすぎると電極の気孔率が大きくなって導電
率が低下するので、混合比は50容量%以下にすべきで
ある。
てガス化する有機質物質、炭素微粉の混合比はその混合
比が多くなりすぎると電極の気孔率が大きくなって導電
率が低下するので、混合比は50容量%以下にすべきで
ある。
【0011】
(実施例1)以下、本発明の一実施例を図1によって説
明する。図1(a)に示すように、平均粒子径0.5μ
mの澱粉微粉や炭素微粉2を空気極電極材料であるLa
CoO3 の0.1〜1μmの微粉1と混合して20〜1
00μmの造粒粉3を製造し、この造粒粉3を図1
(b)に示すように、アセチレンガス溶射で固体電解質
4の上に30μmの厚さで溶射して澱粉(又は炭素)入
り空気極層6を形成し、この上から澱粉粒子や炭素粒子
の入っていないLaCoO3 の造粒粉を150μm溶射
して空気極層7を形成する。
明する。図1(a)に示すように、平均粒子径0.5μ
mの澱粉微粉や炭素微粉2を空気極電極材料であるLa
CoO3 の0.1〜1μmの微粉1と混合して20〜1
00μmの造粒粉3を製造し、この造粒粉3を図1
(b)に示すように、アセチレンガス溶射で固体電解質
4の上に30μmの厚さで溶射して澱粉(又は炭素)入
り空気極層6を形成し、この上から澱粉粒子や炭素粒子
の入っていないLaCoO3 の造粒粉を150μm溶射
して空気極層7を形成する。
【0012】澱粉微粉や炭素微粉2で形成された径の小
さい気孔で固体電解質4界面に多く3相界面が形成され
る。このため反応分極が小さくなって燃料電池の抵抗が
低くなる。また気孔率が高いと電子導電率が低いので、
気孔率の低い澱粉微粉や炭素微粉の入っていないLaC
oO3 の造粒粉を150μm溶射しており、電流の集電
はこの気孔率が低く電子導電率が高い空気極層7で行
い、電気抵抗の低減を行う。
さい気孔で固体電解質4界面に多く3相界面が形成され
る。このため反応分極が小さくなって燃料電池の抵抗が
低くなる。また気孔率が高いと電子導電率が低いので、
気孔率の低い澱粉微粉や炭素微粉の入っていないLaC
oO3 の造粒粉を150μm溶射しており、電流の集電
はこの気孔率が低く電子導電率が高い空気極層7で行
い、電気抵抗の低減を行う。
【0013】(実施例2)本発明の他の実施例を図2に
よって説明する。図2(a)に示すように、平均粒子径
0.5μmの澱粉微粉や炭素微粉2を燃料極電極材料で
ある0.1〜1μmのYSZ(イットリア安定化ジルコ
ニア)微粉1′とNiO微粉1″に混合して20〜10
0μmの造粒粉3を製造し、まずNiOとYSZの造粒
粉をプラズマ溶射で多孔質基体管4′の上に50μmの
厚さで溶射してNiO/YSZ造粒粉溶射膜8を形成
し、その上から上記の造粒粉3をプラズマ溶射でNiO
/YSZ澱粉(炭素)造粒粉溶射層6′を30μmの厚
さで形成する。
よって説明する。図2(a)に示すように、平均粒子径
0.5μmの澱粉微粉や炭素微粉2を燃料極電極材料で
ある0.1〜1μmのYSZ(イットリア安定化ジルコ
ニア)微粉1′とNiO微粉1″に混合して20〜10
0μmの造粒粉3を製造し、まずNiOとYSZの造粒
粉をプラズマ溶射で多孔質基体管4′の上に50μmの
厚さで溶射してNiO/YSZ造粒粉溶射膜8を形成
し、その上から上記の造粒粉3をプラズマ溶射でNiO
/YSZ澱粉(炭素)造粒粉溶射層6′を30μmの厚
さで形成する。
【0014】澱粉微粉や炭素微粉で形成された径の小さ
い気孔で固体電解質4界面に多く3相界面が形成され
る。このため反応分極が小さくなって燃料電池の抵抗が
低くなる。また気孔率が高いと電子導電率が低いので、
気孔率の低い澱粉微粉や炭素微粉の入っていないNiO
とYSZの造粒粉を50μm溶射しており、電流の集電
はこの気孔率が低く電子導電率が高い燃料極層で行い、
電気抵抗の低減を行う。
い気孔で固体電解質4界面に多く3相界面が形成され
る。このため反応分極が小さくなって燃料電池の抵抗が
低くなる。また気孔率が高いと電子導電率が低いので、
気孔率の低い澱粉微粉や炭素微粉の入っていないNiO
とYSZの造粒粉を50μm溶射しており、電流の集電
はこの気孔率が低く電子導電率が高い燃料極層で行い、
電気抵抗の低減を行う。
【0015】
【発明の効果】本発明の溶射用電極材料により、3相界
面の数が多く反応分極を低減できる固体電解質型電解セ
ルの溶射用電極材料が得られる。
面の数が多く反応分極を低減できる固体電解質型電解セ
ルの溶射用電極材料が得られる。
【図1】本発明の一実施例の溶射用電極材料及びその適
用法の説明図。
用法の説明図。
【図2】本発明の他の実施例の溶射用電極材料及びその
適用法の説明図。
適用法の説明図。
【図3】従来の溶射用電極材料及びその適用法並びに3
相界面の説明図。
相界面の説明図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01M 8/02 E 9444−4K 8/10 9444−4K
Claims (1)
- 【請求項1】 0.1〜1μmの電極材料微粉とその5
0容量%以下の加熱によってガス化する0.1〜1μm
の有機質物質又は炭素の微粉とを混合して20〜100
μmの造粒粉としてなることを特徴とする固体電解質型
電解セルの溶射用電極材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5205047A JPH0757737A (ja) | 1993-08-19 | 1993-08-19 | 固体電解質型電解セルの溶射用電極材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5205047A JPH0757737A (ja) | 1993-08-19 | 1993-08-19 | 固体電解質型電解セルの溶射用電極材料 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0757737A true JPH0757737A (ja) | 1995-03-03 |
Family
ID=16500573
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5205047A Withdrawn JPH0757737A (ja) | 1993-08-19 | 1993-08-19 | 固体電解質型電解セルの溶射用電極材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0757737A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008084716A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Kyocera Corp | 燃料電池セルおよび燃料電池セルスタック、ならびに燃料電池 |
JP2009518810A (ja) * | 2005-12-08 | 2009-05-07 | シーメンス パワー ジェネレイション インコーポレイテッド | 多段濃度勾配の燃料電極及びその製作方法 |
JP2009522748A (ja) * | 2006-01-09 | 2009-06-11 | サン−ゴバン セラミックス アンド プラスティクス,インコーポレイティド | 多孔質電極を有する燃料電池構成体 |
JP2010164576A (ja) * | 2002-07-19 | 2010-07-29 | Furuya Kinzoku:Kk | 固体電解質用電極、その製造方法並びに固体電解質型酸素センサー及び排ガスセンサー |
JP2016109685A (ja) * | 2014-12-04 | 2016-06-20 | 日本碍子株式会社 | ガスセンサ素子及びガスセンサ |
-
1993
- 1993-08-19 JP JP5205047A patent/JPH0757737A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010164576A (ja) * | 2002-07-19 | 2010-07-29 | Furuya Kinzoku:Kk | 固体電解質用電極、その製造方法並びに固体電解質型酸素センサー及び排ガスセンサー |
JP2009518810A (ja) * | 2005-12-08 | 2009-05-07 | シーメンス パワー ジェネレイション インコーポレイテッド | 多段濃度勾配の燃料電極及びその製作方法 |
JP2009522748A (ja) * | 2006-01-09 | 2009-06-11 | サン−ゴバン セラミックス アンド プラスティクス,インコーポレイティド | 多孔質電極を有する燃料電池構成体 |
JP2008084716A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Kyocera Corp | 燃料電池セルおよび燃料電池セルスタック、ならびに燃料電池 |
JP2016109685A (ja) * | 2014-12-04 | 2016-06-20 | 日本碍子株式会社 | ガスセンサ素子及びガスセンサ |
JP2020180985A (ja) * | 2014-12-04 | 2020-11-05 | 日本碍子株式会社 | ガスセンサ素子 |
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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: 20001031 |