JPH08124580A - 被膜形成方法 - Google Patents
被膜形成方法Info
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- JPH08124580A JPH08124580A JP6260025A JP26002594A JPH08124580A JP H08124580 A JPH08124580 A JP H08124580A JP 6260025 A JP6260025 A JP 6260025A JP 26002594 A JP26002594 A JP 26002594A JP H08124580 A JPH08124580 A JP H08124580A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 温度変化に伴って基材と被膜材料との間に発
生する応力を最小限に抑えられるようにする。 【構成】 基材である電解質１と被膜材料である電極材
料２との常温と固体電解質燃料電池の運転温度とにおけ
る焼成後の歪みの差が最小となるような歪みを生じさせ
る荷重Ｐを電解質１に負荷しながら、電解質１に電極材
料２のスラリを塗布して焼成した後、冷却しながら荷重
Ｐを除去する。
生する応力を最小限に抑えられるようにする。 【構成】 基材である電解質１と被膜材料である電極材
料２との常温と固体電解質燃料電池の運転温度とにおけ
る焼成後の歪みの差が最小となるような歪みを生じさせ
る荷重Ｐを電解質１に負荷しながら、電解質１に電極材
料２のスラリを塗布して焼成した後、冷却しながら荷重
Ｐを除去する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、被膜形成方法に関し、
特に、固体電解質燃料電池の電解セルなどの製造時、即
ち、電解質に電極材料を被膜する場合に有効である。
特に、固体電解質燃料電池の電解セルなどの製造時、即
ち、電解質に電極材料を被膜する場合に有効である。
【０００２】
【従来の技術】固体電解質燃料電池の電解セルなどは、
電解質の表面に電極材料のスラリを塗布した後、高温下
で焼成して、電解質に電極材料の被膜を形成することに
より得られる。
電解質の表面に電極材料のスラリを塗布した後、高温下
で焼成して、電解質に電極材料の被膜を形成することに
より得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このようにして電解セ
ルを製造する場合、電解質と電極材料との線膨張率やヤ
ング率などの差が大きいと、焼成時の歪み具合が互いに
大きく違うため、焼成した電解セルを温度変化させる
と、電解質と電極材料との間に応力が発生してしまう。
このため、温度変化が大きいと、電解質と電極材料との
接合面が剥離して、接合界面における電圧損失が大きく
なってしまい、電解セルの抵抗が増加してしまう。
ルを製造する場合、電解質と電極材料との線膨張率やヤ
ング率などの差が大きいと、焼成時の歪み具合が互いに
大きく違うため、焼成した電解セルを温度変化させる
と、電解質と電極材料との間に応力が発生してしまう。
このため、温度変化が大きいと、電解質と電極材料との
接合面が剥離して、接合界面における電圧損失が大きく
なってしまい、電解セルの抵抗が増加してしまう。
【０００４】特に、平板型電解セルでは、前記応力によ
りそりを生じてしまうため、平板型電解セルを複数積層
してフレームなどで組み付けてしまうと、前記そりによ
り、平板型電解セルが損傷してしまうことがある。
りそりを生じてしまうため、平板型電解セルを複数積層
してフレームなどで組み付けてしまうと、前記そりによ
り、平板型電解セルが損傷してしまうことがある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ため、本発明は、基材の表面を被膜材料で覆った後に熱
処理することにより、当該基材と当該被膜材料とを接合
して当該基材に当該被膜材料の被膜を形成する被膜形成
方法において、前記基材または前記被膜材料のうち、加
熱による歪みの小さい方に所定の歪みを生じさせる応力
を加えながら熱処理を行うことを特徴とする。
ため、本発明は、基材の表面を被膜材料で覆った後に熱
処理することにより、当該基材と当該被膜材料とを接合
して当該基材に当該被膜材料の被膜を形成する被膜形成
方法において、前記基材または前記被膜材料のうち、加
熱による歪みの小さい方に所定の歪みを生じさせる応力
を加えながら熱処理を行うことを特徴とする。
【０００６】本発明に係る被膜形成方法は、前記基材が
固体電解質燃料電池の電解質であり、前記被膜材料が固
体電解質燃料電池の電極材料であることを特徴とする。
固体電解質燃料電池の電解質であり、前記被膜材料が固
体電解質燃料電池の電極材料であることを特徴とする。
【０００７】本発明に係る被膜形成方法は、所定の歪み
が、常温及び前記固体電解質燃料電池の運転温度におけ
る熱処理後の前記電解質と前記電極材料との歪みの差を
最小にする歪みであることを特徴とする。
が、常温及び前記固体電解質燃料電池の運転温度におけ
る熱処理後の前記電解質と前記電極材料との歪みの差を
最小にする歪みであることを特徴とする。
【０００８】
【作用】前述したように構成された本発明の被膜形成方
法によれば、熱処理後の基材と被膜材料との歪みの差が
減少するため、基材と被膜材料との間に生じる応力が減
少する。
法によれば、熱処理後の基材と被膜材料との歪みの差が
減少するため、基材と被膜材料との間に生じる応力が減
少する。
【０００９】基材が電解質であり、被膜材料が電極材料
であれば、電解質と電極材料との間に生じる応力が少な
い電解セルを得ることができる。
であれば、電解質と電極材料との間に生じる応力が少な
い電解セルを得ることができる。
【００１０】所定の歪みを前述したような歪みにして製
造した電解セルで固体電解質燃料電池を構成すれば、固
体電解質燃料電池の運転や停止に伴う温度変化を電解セ
ルが受けても、電解質と電極材料との間に生じる応力が
最小限に抑えられる。
造した電解セルで固体電解質燃料電池を構成すれば、固
体電解質燃料電池の運転や停止に伴う温度変化を電解セ
ルが受けても、電解質と電極材料との間に生じる応力が
最小限に抑えられる。
【００１１】
【実施例】本発明による被膜形成方法を固体電解質燃料
電池の電解セルの製造に適用した場合の一実施例を図
１，２を用いて説明する。なお、図１は、その製造に係
る概念図、図２は、電解質と電極材料との温度変化に伴
う歪みの変化を表すグラフである。
電池の電解セルの製造に適用した場合の一実施例を図
１，２を用いて説明する。なお、図１は、その製造に係
る概念図、図２は、電解質と電極材料との温度変化に伴
う歪みの変化を表すグラフである。
【００１２】まず、その製造方法を説明する。図１に示
すように、基材である平板型の電解質１の両端側を保持
し、電解質１が所定の歪みを生じるように当該電解質１
の中央部分に応力である荷重Ｐを負荷しながら、被膜材
料であるスラリ状の電極材料（例えば、ＮｉＯ／ＹＳＺ
複合材料など）２を塗布した後、荷重Ｐを負荷したま
ま、熱処理である焼成（約１３００〜１５００℃）を行
い、電解質１と電極材料２とを接合して、電解質１に電
極材料２の被膜を形成し、常温まで冷却しながら、前記
荷重Ｐを除去する。このようにして、電解セルを製造す
るのである。
すように、基材である平板型の電解質１の両端側を保持
し、電解質１が所定の歪みを生じるように当該電解質１
の中央部分に応力である荷重Ｐを負荷しながら、被膜材
料であるスラリ状の電極材料（例えば、ＮｉＯ／ＹＳＺ
複合材料など）２を塗布した後、荷重Ｐを負荷したま
ま、熱処理である焼成（約１３００〜１５００℃）を行
い、電解質１と電極材料２とを接合して、電解質１に電
極材料２の被膜を形成し、常温まで冷却しながら、前記
荷重Ｐを除去する。このようにして、電解セルを製造す
るのである。
【００１３】次に、その作用を説明する。電解質１及び
電極材料２の焼成温度における歪みをそれぞれ基準とし
て、電解質１及び電極材料２を冷却した場合のこれらの
歪みをそれぞれ求めると、図２に示すように、電極材料
２は、基準点Ａから降温するに従って、歪みが小さくな
るため、常温点Ｂでは、εF の歪みの変化を生じるよう
になる。一方、電解質１は、電極材料２よりも歪み率が
小さいため、基準点Ａから降温するに従って、小さくな
る歪みの変化が少なく、常温点Ｂでは、εF よりも少な
い変化の歪みεE を生じる。
電極材料２の焼成温度における歪みをそれぞれ基準とし
て、電解質１及び電極材料２を冷却した場合のこれらの
歪みをそれぞれ求めると、図２に示すように、電極材料
２は、基準点Ａから降温するに従って、歪みが小さくな
るため、常温点Ｂでは、εF の歪みの変化を生じるよう
になる。一方、電解質１は、電極材料２よりも歪み率が
小さいため、基準点Ａから降温するに従って、小さくな
る歪みの変化が少なく、常温点Ｂでは、εF よりも少な
い変化の歪みεE を生じる。
【００１４】このため、例えば、εF とεE との差の歪
みε0 を電解質１に加えながら焼成すれば、電解質１と
電極材料２との常温での歪みを等しくすることができ
る。つまり、電解質１が歪みε0 を生じるように電解質
１に荷重Ｐを負荷しながら、電極材料２を塗布した後、
電解質１に荷重Ｐを負荷したまま焼成するのである。
みε0 を電解質１に加えながら焼成すれば、電解質１と
電極材料２との常温での歪みを等しくすることができ
る。つまり、電解質１が歪みε0 を生じるように電解質
１に荷重Ｐを負荷しながら、電極材料２を塗布した後、
電解質１に荷重Ｐを負荷したまま焼成するのである。
【００１５】このようにして焼成した電解セルを冷却、
即ち、図２に示すように、電解質１及び電極材料２を降
温すると、電解質１及び電極材料２は、歪みがそれぞれ
小さくなり、前述したように、互いの歪みの変化量に差
を生じるようになるが、上記荷重Ｐを電解質１から降温
途中、例えば、任意温度点Ｃで除去すると、電解質１か
ら歪みε0 が除去されて電解質１の歪みが小さく、即
ち、電解質１の歪みの変化量が増え、電極材料２よりも
変化量が大きくなる。しかしながら、電解質１は、電極
材料２よりも歪み率が小さいため、さらに降温するに従
って、電極材料２との歪みの変化量の差が縮まり、常温
点Ｂになると、電極材料２の歪みと等しくなる。
即ち、図２に示すように、電解質１及び電極材料２を降
温すると、電解質１及び電極材料２は、歪みがそれぞれ
小さくなり、前述したように、互いの歪みの変化量に差
を生じるようになるが、上記荷重Ｐを電解質１から降温
途中、例えば、任意温度点Ｃで除去すると、電解質１か
ら歪みε0 が除去されて電解質１の歪みが小さく、即
ち、電解質１の歪みの変化量が増え、電極材料２よりも
変化量が大きくなる。しかしながら、電解質１は、電極
材料２よりも歪み率が小さいため、さらに降温するに従
って、電極材料２との歪みの変化量の差が縮まり、常温
点Ｂになると、電極材料２の歪みと等しくなる。
【００１６】よって、上述のように製造した電解セルの
電解質１と電極材料２との間には、常温では応力が発生
しないのである。
電解質１と電極材料２との間には、常温では応力が発生
しないのである。
【００１７】このようなことから、常温と固体電解質燃
料電池の運転温度とにおける焼成後の電解質１と電極材
料２との歪みの差が最小となるような歪みを生じさせる
荷重Ｐを電解質１に負荷しながら、電解質１と電極材料
２とを焼成すれば、固体電解質燃料電池の運転温度と停
止温度との間で温度変化を起こしても、電解質１と電極
材料２との間に生じる応力を最小限に抑えられる電解セ
ルを得ることができる。
料電池の運転温度とにおける焼成後の電解質１と電極材
料２との歪みの差が最小となるような歪みを生じさせる
荷重Ｐを電解質１に負荷しながら、電解質１と電極材料
２とを焼成すれば、固体電解質燃料電池の運転温度と停
止温度との間で温度変化を起こしても、電解質１と電極
材料２との間に生じる応力を最小限に抑えられる電解セ
ルを得ることができる。
【００１８】従って、このような電解セルで固体電解質
燃料電池を構成すれば、固体電解質燃料電池を繰り返し
作動しても、電解質１と電極材料２との接合面の剥離が
発生しにくくなるので、接合界面における電圧の低下が
発生しにくくなり、電解セルの抵抗の増大を防止をする
ことができる。このため、固体電解質燃料電池の性能を
長期間維持することができる。また、電解セルは、そり
が生じにくくなるので、組み付けに伴う損傷を起こしに
くくなる。
燃料電池を構成すれば、固体電解質燃料電池を繰り返し
作動しても、電解質１と電極材料２との接合面の剥離が
発生しにくくなるので、接合界面における電圧の低下が
発生しにくくなり、電解セルの抵抗の増大を防止をする
ことができる。このため、固体電解質燃料電池の性能を
長期間維持することができる。また、電解セルは、そり
が生じにくくなるので、組み付けに伴う損傷を起こしに
くくなる。
【００１９】なお、前述したように、所定の歪みが、常
温と固体電解質燃料電池の運転温度とにおける焼成後の
電解質１と電極材料２との歪みの差が最小となるような
歪みであれば最適であるが、電解質や電極材料の種類に
よっては、常温と固体電解質燃料電池の運転温度との間
の任意の温度、例えば、固体電解質燃料電池の停止温度
や運転温度などでの焼成後の電解質と電極材料との歪み
が一致するような歪みであれば、十分に使用に耐えられ
る電解セルを得ることができる。また、本実施例では、
任意温度点Ｃで荷重を除去したが、例えば、電極材料の
歪みと一致するように荷重Ｐを徐々に除去してもよい。
本実施例では、基材を電解質とし、被膜材料を電極材料
とすることにより、固体電解質燃料電池の電解セルを製
造したが、これに限らず、基材と被膜材料とを熱処理す
ることにより、基材に被膜材料の被膜を形成するもので
あれば適用することができる。
温と固体電解質燃料電池の運転温度とにおける焼成後の
電解質１と電極材料２との歪みの差が最小となるような
歪みであれば最適であるが、電解質や電極材料の種類に
よっては、常温と固体電解質燃料電池の運転温度との間
の任意の温度、例えば、固体電解質燃料電池の停止温度
や運転温度などでの焼成後の電解質と電極材料との歪み
が一致するような歪みであれば、十分に使用に耐えられ
る電解セルを得ることができる。また、本実施例では、
任意温度点Ｃで荷重を除去したが、例えば、電極材料の
歪みと一致するように荷重Ｐを徐々に除去してもよい。
本実施例では、基材を電解質とし、被膜材料を電極材料
とすることにより、固体電解質燃料電池の電解セルを製
造したが、これに限らず、基材と被膜材料とを熱処理す
ることにより、基材に被膜材料の被膜を形成するもので
あれば適用することができる。
【００２０】
【発明の効果】本発明による被膜形成方法によれば、熱
処理後の基材と被膜材料との歪みの差が減少し、基材と
被膜材料との間に生じる応力が減少するので、基材と被
膜材料との接合面の剥離が大幅に減少する。
処理後の基材と被膜材料との歪みの差が減少し、基材と
被膜材料との間に生じる応力が減少するので、基材と被
膜材料との接合面の剥離が大幅に減少する。
【００２１】また、基材が電解質であり、被膜材料が電
極材料であれば、電解質と電極材料との間に生じる応力
が少ない電解セルを得ることができる。このため、電解
質と電極材料との接合面の剥離が大幅に減少し、接合界
面における電圧の低下が発生しにくくなり、電解セルの
抵抗の増大を防止することができる。
極材料であれば、電解質と電極材料との間に生じる応力
が少ない電解セルを得ることができる。このため、電解
質と電極材料との接合面の剥離が大幅に減少し、接合界
面における電圧の低下が発生しにくくなり、電解セルの
抵抗の増大を防止することができる。
【００２２】また、常温及び固体電解質燃料電池の運転
温度における熱処理後の電解質と電極材料との歪みの差
を最小にする歪みを生じさせる応力を電解質に加えなが
ら熱処理することにより得られる電解セルで固体電解質
燃料電池を構成すれば、固体電解質燃料電池の運転や停
止に伴う温度変化を電解セルが受けても、電解セルは、
抵抗がほとんど増えないので、固体電解質燃料電池は、
発電能力を長時間維持することができる。また、電解セ
ルが平板型であっても、そりを生じることはほとんどな
いので、組み付けに伴う電解セルの損傷を防止すること
ができる。
温度における熱処理後の電解質と電極材料との歪みの差
を最小にする歪みを生じさせる応力を電解質に加えなが
ら熱処理することにより得られる電解セルで固体電解質
燃料電池を構成すれば、固体電解質燃料電池の運転や停
止に伴う温度変化を電解セルが受けても、電解セルは、
抵抗がほとんど増えないので、固体電解質燃料電池は、
発電能力を長時間維持することができる。また、電解セ
ルが平板型であっても、そりを生じることはほとんどな
いので、組み付けに伴う電解セルの損傷を防止すること
ができる。
【図１】本発明による被膜形成方法を固体電解質燃料電
池の電解セルの製造に適用した場合の一実施例の製造に
係る概念図である。
池の電解セルの製造に適用した場合の一実施例の製造に
係る概念図である。
【図２】その電解質と電極材料との温度変化に伴う歪み
の変化を表すグラフである。
の変化を表すグラフである。
１ 電解質 ２ 電極材料 Ａ 基準点 Ｂ 常温点 Ｃ 任意温度点 εE 基準点から常温点までの温度変化に伴う電解質の
歪み εF 基準点から常温点までの温度変化に伴う電極材料
の歪み ε0 εE とεF との差
歪み εF 基準点から常温点までの温度変化に伴う電極材料
の歪み ε0 εE とεF との差
Claims (3)
- 【請求項１】 基材の表面を被膜材料で覆った後に熱処
理することにより、当該基材と当該被膜材料とを接合し
て当該基材に当該被膜材料の被膜を形成する被膜形成方
法において、 前記基材または前記被膜材料のうち、加熱による歪みの
小さい方に所定の歪みを生じさせる応力を加えながら熱
処理を行うことを特徴とする被膜形成方法。 - 【請求項２】 前記基材が固体電解質燃料電池の電解質
であり、前記被膜材料が固体電解質燃料電池の電極材料
であることを特徴とする請求項１に記載の被膜形成方
法。 - 【請求項３】 所定の歪みが、常温及び前記固体電解質
燃料電池の運転温度における熱処理後の前記電解質と前
記電極材料との歪みの差を最小にする歪みであることを
特徴とする請求項２に記載の被膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6260025A JPH08124580A (ja) | 1994-10-25 | 1994-10-25 | 被膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6260025A JPH08124580A (ja) | 1994-10-25 | 1994-10-25 | 被膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08124580A true JPH08124580A (ja) | 1996-05-17 |
Family
ID=17342264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6260025A Withdrawn JPH08124580A (ja) | 1994-10-25 | 1994-10-25 | 被膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08124580A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016081821A (ja) * | 2014-10-21 | 2016-05-16 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池セルの製造方法 |
-
1994
- 1994-10-25 JP JP6260025A patent/JPH08124580A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016081821A (ja) * | 2014-10-21 | 2016-05-16 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池セルの製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020115 |