JPH09115525A - 固体電解質型燃料電池の燃料電極の改善法 - Google Patents
固体電解質型燃料電池の燃料電極の改善法Info
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- JPH09115525A JPH09115525A JP7268521A JP26852195A JPH09115525A JP H09115525 A JPH09115525 A JP H09115525A JP 7268521 A JP7268521 A JP 7268521A JP 26852195 A JP26852195 A JP 26852195A JP H09115525 A JPH09115525 A JP H09115525A
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- Japan
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- film
- nickel
- fuel electrode
- cermet
- electrode
- Prior art date
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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
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- 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
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ジルコニア含有固体を材料とする固体電解質
及びニッケルとジルコニアのサーメットを材料とする燃
料電極を持つ固体電解質型燃料電池において、ニッケル
製導電材との電気抵抗を下げることが可能な新規かつ簡
易な燃料電極膜上へのニッケル膜の形成方法の提供。 【解決手段】 ニッケルとジルコニアとのサーメットか
らなる燃料電極を無電解メッキし、該電極の表面にニッ
ケルからなるメッキ膜を形成させる。
及びニッケルとジルコニアのサーメットを材料とする燃
料電極を持つ固体電解質型燃料電池において、ニッケル
製導電材との電気抵抗を下げることが可能な新規かつ簡
易な燃料電極膜上へのニッケル膜の形成方法の提供。 【解決手段】 ニッケルとジルコニアとのサーメットか
らなる燃料電極を無電解メッキし、該電極の表面にニッ
ケルからなるメッキ膜を形成させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ジルコニアを含む
材料を固体電解質とする燃料電池の燃料電極の改善方法
に関する。
材料を固体電解質とする燃料電池の燃料電極の改善方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体電解質、燃料電極及び空気電極から
構成され、該構成により酸化・還元反応を生じさせて、
起電力を得る固体電解質型燃料電池において、該固体電
解質は、酸素イオンの透過性があり、高温での酸化及び
還元雰囲気に耐え、かつイオン透過率が良いという性能
が要求され、現在ではそれらの性能を満たしているとい
う理由から、ジルコニアを含む材料を用いるのが主流に
なりつつある。
構成され、該構成により酸化・還元反応を生じさせて、
起電力を得る固体電解質型燃料電池において、該固体電
解質は、酸素イオンの透過性があり、高温での酸化及び
還元雰囲気に耐え、かつイオン透過率が良いという性能
が要求され、現在ではそれらの性能を満たしているとい
う理由から、ジルコニアを含む材料を用いるのが主流に
なりつつある。
【０００３】一方、上記の固体電解質を用いた燃料電池
の燃料電極には、ニッケルとジルコニアを主体とする材
料とからなるサ−メットが多く使われている。これは、
燃料電極の電気抵抗を小さくすると共に、固体電解質と
の熱膨脹率の差を小さくするためである。
の燃料電極には、ニッケルとジルコニアを主体とする材
料とからなるサ−メットが多く使われている。これは、
燃料電極の電気抵抗を小さくすると共に、固体電解質と
の熱膨脹率の差を小さくするためである。
【０００４】しかるに、この燃料電極同士或いは燃料電
極と集電体等とは、一般にニッケルフェルトからなる導
電材を介して接続されているが、燃料電極にジルコニア
が含まれているために、燃料ガスである１，０００℃程
度の高温の水素ガス雰囲気での燃料電極とニッケルフェ
ルトとの焼結が良好には行われない。そのため、従来の
燃料電池を用いたモジュ−ルでは、単セル同士或いは単
セルと集電体との間の電気抵抗が大きく、発電効率が悪
くなるという問題がある。
極と集電体等とは、一般にニッケルフェルトからなる導
電材を介して接続されているが、燃料電極にジルコニア
が含まれているために、燃料ガスである１，０００℃程
度の高温の水素ガス雰囲気での燃料電極とニッケルフェ
ルトとの焼結が良好には行われない。そのため、従来の
燃料電池を用いたモジュ−ルでは、単セル同士或いは単
セルと集電体との間の電気抵抗が大きく、発電効率が悪
くなるという問題がある。
【０００５】これを解決する方法として、ニッケルフェ
ルトと接する燃料電極のサ−メット膜表面上にニッケル
又は白金の膜を設け、それにより電気抵抗を下げる試み
がなされているが、従来はサ−メット膜の上に溶射法に
て酸化ニッケルを成膜したり、ニッケルペ−スト又は白
金ペ−ストを塗布し、焼き付けたりする方法で膜を設け
ていた。
ルトと接する燃料電極のサ−メット膜表面上にニッケル
又は白金の膜を設け、それにより電気抵抗を下げる試み
がなされているが、従来はサ−メット膜の上に溶射法に
て酸化ニッケルを成膜したり、ニッケルペ−スト又は白
金ペ−ストを塗布し、焼き付けたりする方法で膜を設け
ていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来の方法は、煩雑であり、又それにより電気抵抗を或
る程度下げることができるものの、決して満足できるも
のではない。
従来の方法は、煩雑であり、又それにより電気抵抗を或
る程度下げることができるものの、決して満足できるも
のではない。
【０００７】本発明は、確実にニッケル製導電材との電
気抵抗を下げることが可能な改善された燃料電極膜上へ
のニッケル膜を形成させる新規な方法を提供することを
目的とする。
気抵抗を下げることが可能な改善された燃料電極膜上へ
のニッケル膜を形成させる新規な方法を提供することを
目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
を行った結果、固体電解質上に形成された燃料電極とし
てのサ−メット膜に無電解メッキを施して、サ−メット
膜上にニッケル膜を形成させることにより、本発明の目
的が達成し得ることを見出して、本発明を完成した。
を行った結果、固体電解質上に形成された燃料電極とし
てのサ−メット膜に無電解メッキを施して、サ−メット
膜上にニッケル膜を形成させることにより、本発明の目
的が達成し得ることを見出して、本発明を完成した。
【０００９】すなわち、本発明は、ジルコニアを含む固
体電解質、ニッケルとジルコニアを主体とする材料との
サ−メットからなる燃料電極及び空気電極から構成され
る固体電解質型燃料電池の該燃料電極を無電解メッキ
し、該燃料電極の表面にニッケルからなるメッキ膜を形
成させることを特徴とする固体電解質型燃料電池の燃料
電極の改善方法を要旨とする。
体電解質、ニッケルとジルコニアを主体とする材料との
サ−メットからなる燃料電極及び空気電極から構成され
る固体電解質型燃料電池の該燃料電極を無電解メッキ
し、該燃料電極の表面にニッケルからなるメッキ膜を形
成させることを特徴とする固体電解質型燃料電池の燃料
電極の改善方法を要旨とする。
【００１０】上記の構成を採ることにより、燃料電極の
サ−メット表面のニッケルが、無電解メッキの際、触媒
的作用をし、サ−メットのニッケル微粒子上に確実にニ
ッケルからなるメッキ膜を形成させるために、高温の燃
料ガスとしての水素ガス中でこのメッキ膜と前記ニッケ
ルフェルトとの間で焼結が進行し、両者の接着度合いが
良好なものとなり、この部分での電気抵抗が低下する。
サ−メット表面のニッケルが、無電解メッキの際、触媒
的作用をし、サ−メットのニッケル微粒子上に確実にニ
ッケルからなるメッキ膜を形成させるために、高温の燃
料ガスとしての水素ガス中でこのメッキ膜と前記ニッケ
ルフェルトとの間で焼結が進行し、両者の接着度合いが
良好なものとなり、この部分での電気抵抗が低下する。
【００１１】
【発明の実施の形態】図面により本発明を説明する。図
１に示すように、従来は固体電解質１の上に、燃料電極
２が形成されている。
１に示すように、従来は固体電解質１の上に、燃料電極
２が形成されている。
【００１２】固体電解質１は、ジルコニアを含む材料か
らなる。該材料としては、ジルコニア単独の外に、ジル
コニアにイットリアやカルシアを配合し、ジルコニアの
熱による体積変化を抑えて安定にした、イットリア安定
化ジルコニア（ＹＳＺ）やカルシア安定化ジルコニア
（ＣＳＺ）を使うことができるが、特にＹＳＺが望まし
い。
らなる。該材料としては、ジルコニア単独の外に、ジル
コニアにイットリアやカルシアを配合し、ジルコニアの
熱による体積変化を抑えて安定にした、イットリア安定
化ジルコニア（ＹＳＺ）やカルシア安定化ジルコニア
（ＣＳＺ）を使うことができるが、特にＹＳＺが望まし
い。
【００１３】燃料電極２は、ニッケルの微粒子３とジル
コニアを主体とする材料の微粒子４とのサ−メットから
なり、多孔質の膜から成り立っている（以下、サ−メッ
ト膜ということがある。）。該ジルコニアを主体とする
材料としては、ジルコニア単独以外に、ジルコニアをイ
ットリアやカルシアで安定した前記ＹＳＺやＣＳＺを挙
げることができる。中でも、固体電解質１と同種の材
料、特にＹＳＺを用いるのが望ましい。
コニアを主体とする材料の微粒子４とのサ−メットから
なり、多孔質の膜から成り立っている（以下、サ−メッ
ト膜ということがある。）。該ジルコニアを主体とする
材料としては、ジルコニア単独以外に、ジルコニアをイ
ットリアやカルシアで安定した前記ＹＳＺやＣＳＺを挙
げることができる。中でも、固体電解質１と同種の材
料、特にＹＳＺを用いるのが望ましい。
【００１４】固体電解質１上への燃料電極２であるサ−
メット膜の形成法は、蒸気サ−メットを用いた溶射法、
スラリ−法、或いはＥＶＤ（電気化学蒸着）法とスラリ
−法を複合した方法等の通常の成膜法が採用される。
メット膜の形成法は、蒸気サ−メットを用いた溶射法、
スラリ−法、或いはＥＶＤ（電気化学蒸着）法とスラリ
−法を複合した方法等の通常の成膜法が採用される。
【００１５】本発明は、上記サ−メット膜を無電解メッ
キして、図２に示すように、該サ−メット膜上にニッケ
ルからなるメッキ膜５を形成させるものである。
キして、図２に示すように、該サ−メット膜上にニッケ
ルからなるメッキ膜５を形成させるものである。
【００１６】無電解メッキ法は、通常の方法で行えば良
く、例えば、硫酸ニッケル、塩化ニッケル等のニッケル
塩、還元剤（次亜リン酸ナトリウム、ホウ水素化ナトリ
ウム、ホルマリン、ヒドロキノン等）、錯化剤（エチレ
ンジアミン、アンモニア、ピロリン酸塩、クエン酸塩
等）、ｐＨ緩衝剤（ギ酸塩、酢酸塩、ホウ酸等）等を含
む水溶液からなるメッキ液に、上記サ−メット膜をその
まま、８０〜１００℃で浸漬することによりなされる。
く、例えば、硫酸ニッケル、塩化ニッケル等のニッケル
塩、還元剤（次亜リン酸ナトリウム、ホウ水素化ナトリ
ウム、ホルマリン、ヒドロキノン等）、錯化剤（エチレ
ンジアミン、アンモニア、ピロリン酸塩、クエン酸塩
等）、ｐＨ緩衝剤（ギ酸塩、酢酸塩、ホウ酸等）等を含
む水溶液からなるメッキ液に、上記サ−メット膜をその
まま、８０〜１００℃で浸漬することによりなされる。
【００１７】上記の無電解メッキは、サ−メット膜表面
のニッケル微粒子３が触媒として作用し、その上にニッ
ケルからなるメッキ膜５が成長して行くために、膜厚の
制御が容易であり、好ましくない緻密なニッケル膜にな
ることを避けるには、緻密なニッケル膜になる前に、無
電解メッキを停止すれば良い。メッキ膜厚は、３〜１０
μｍ、望ましくは５〜１０μｍである。
のニッケル微粒子３が触媒として作用し、その上にニッ
ケルからなるメッキ膜５が成長して行くために、膜厚の
制御が容易であり、好ましくない緻密なニッケル膜にな
ることを避けるには、緻密なニッケル膜になる前に、無
電解メッキを停止すれば良い。メッキ膜厚は、３〜１０
μｍ、望ましくは５〜１０μｍである。
【００１８】従来の溶射法による膜形成法やペーストの
塗布、焼き付けによる膜形成法では、２０μｍ以上の膜
厚を形成させて、電気抵抗の軽減を計っているが、本発
明の方法によれば、３〜１０μｍ程度という極小の膜厚
で最大限に電気抵抗を減少することができる。
塗布、焼き付けによる膜形成法では、２０μｍ以上の膜
厚を形成させて、電気抵抗の軽減を計っているが、本発
明の方法によれば、３〜１０μｍ程度という極小の膜厚
で最大限に電気抵抗を減少することができる。
【００１９】又、最小の膜厚で済むために、ガス透過へ
の影響も最小限に抑えることが可能となる。
の影響も最小限に抑えることが可能となる。
【００２０】本発明の方法は、円筒型、平板型等のいか
なる構造の固体電解質型燃料電池の燃料電極に適用でき
ることは、説明する迄もない。
なる構造の固体電解質型燃料電池の燃料電極に適用でき
ることは、説明する迄もない。
【００２１】
【発明の効果】本発明の方法においては、燃料電極であ
るサ−メット膜の表面のニッケルを基点として、確実に
成長したニッケルからなるメッキ膜が、ニッケルフェル
トとの接触電気抵抗を大巾に減少することができ、ひい
ては燃料電池の発電効率を向上することができる。
るサ−メット膜の表面のニッケルを基点として、確実に
成長したニッケルからなるメッキ膜が、ニッケルフェル
トとの接触電気抵抗を大巾に減少することができ、ひい
ては燃料電池の発電効率を向上することができる。
【００２２】又、本発明は、固体電解質上に形成されて
いる燃料電極の多孔質のサ−メット膜を単に無電解メッ
キ液に浸漬するだけという簡便な方法で、良導電性のニ
ッケル膜を形成させることができる。
いる燃料電極の多孔質のサ−メット膜を単に無電解メッ
キ液に浸漬するだけという簡便な方法で、良導電性のニ
ッケル膜を形成させることができる。
【図１】従来の、固体電解質及びその上に形成された燃
料電極の断面模式図である。
料電極の断面模式図である。
【図２】本発明の方法により、その表面にメッキ膜が設
けられた燃料電極の断面模式図である
けられた燃料電極の断面模式図である
１ 固体電解質 ２ 燃料電極 ３ ニッケル微粒子 ４ ジルコニアを主体とする微粒子 ５ メッキ膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山岡 悟 東京都江東区木場１−５−１ 株式会社フ ジクラ内
Claims (1)
- 【請求項１】 ジルコニアを含む固体電解質、ニッケル
とジルコニアを主体とする材料とのサ−メットからなる
燃料電極及び空気電極から構成される固体電解質型燃料
電池の該燃料電極を無電解メッキし、該燃料電極の表面
にニッケルからなるメッキ膜を形成させることを特徴と
する固体電解質型燃料電池の燃料電極の改善方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7268521A JPH09115525A (ja) | 1995-10-17 | 1995-10-17 | 固体電解質型燃料電池の燃料電極の改善法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7268521A JPH09115525A (ja) | 1995-10-17 | 1995-10-17 | 固体電解質型燃料電池の燃料電極の改善法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09115525A true JPH09115525A (ja) | 1997-05-02 |
Family
ID=17459682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7268521A Pending JPH09115525A (ja) | 1995-10-17 | 1995-10-17 | 固体電解質型燃料電池の燃料電極の改善法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09115525A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007258016A (ja) * | 2006-03-23 | 2007-10-04 | Dainippon Printing Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池及びその製造方法 |
| WO2009044144A3 (en) * | 2007-10-03 | 2009-11-05 | The Court Of Napier University | Method of manufacture of an electrode for a fuel cell |
| US8507145B2 (en) | 2007-08-13 | 2013-08-13 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell and method of producing the fuel cell |
-
1995
- 1995-10-17 JP JP7268521A patent/JPH09115525A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007258016A (ja) * | 2006-03-23 | 2007-10-04 | Dainippon Printing Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池及びその製造方法 |
| US8507145B2 (en) | 2007-08-13 | 2013-08-13 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell and method of producing the fuel cell |
| WO2009044144A3 (en) * | 2007-10-03 | 2009-11-05 | The Court Of Napier University | Method of manufacture of an electrode for a fuel cell |
| JP2010541177A (ja) * | 2007-10-03 | 2010-12-24 | ザ コート オブ エジンバラ ネピア ユニバーシティ | 燃料電池用の電極の製造方法 |
| US20110017702A1 (en) * | 2007-10-03 | 2011-01-27 | The Court Of Edinburgh Napier University | Method of manufacture of an electrode for a fuel cell |
| US8318241B2 (en) | 2007-10-03 | 2012-11-27 | The Court Of Edinburgh Napier University | Method of manufacture of an electrode for a fuel cell |
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