JPH0950814A - 固体電解質型燃料電池セル - Google Patents
固体電解質型燃料電池セルInfo
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- JPH0950814A JPH0950814A JP7221222A JP22122295A JPH0950814A JP H0950814 A JPH0950814 A JP H0950814A JP 7221222 A JP7221222 A JP 7221222A JP 22122295 A JP22122295 A JP 22122295A JP H0950814 A JPH0950814 A JP H0950814A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電極基板の強度の向上と、セルの特性向上を
達成した固体電解質型燃料電池セルを提供する。 【解決手段】 酸化剤電極基板上に固体電解質層を形成
し、更に前記の固体電解質層の表面に他の電極層を形成
して構成される固体電解質型燃料電池において、前記酸
化剤電極が、原料粉末の粒度が５０μｍ以下に分布して
いるＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （ｘ＝０．０５〜０．３
５）より作製した焼結体を母材とし、更に前記母材の表
面に、原料粉末の粒度が５μｍ以下に分布しているＬａ
1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （ｘ＝０．０５〜０．３５）からな
る酸化剤電極層を５０μｍ以下の厚みで形成して構成さ
れ、前記の酸化剤電極層の表面に固体電解質層を形成さ
せてなる固体電解質型燃料電池セル。
達成した固体電解質型燃料電池セルを提供する。 【解決手段】 酸化剤電極基板上に固体電解質層を形成
し、更に前記の固体電解質層の表面に他の電極層を形成
して構成される固体電解質型燃料電池において、前記酸
化剤電極が、原料粉末の粒度が５０μｍ以下に分布して
いるＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （ｘ＝０．０５〜０．３
５）より作製した焼結体を母材とし、更に前記母材の表
面に、原料粉末の粒度が５μｍ以下に分布しているＬａ
1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （ｘ＝０．０５〜０．３５）からな
る酸化剤電極層を５０μｍ以下の厚みで形成して構成さ
れ、前記の酸化剤電極層の表面に固体電解質層を形成さ
せてなる固体電解質型燃料電池セル。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解質型燃料
電池におけるセルの構造に関する。
電池におけるセルの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体電解質型燃料電池（以下、ＳＯＦＣ
と略）は、イオンの選択透過性を有する固体電解質と、
これを挟んで配置した２つの電極（酸化剤極と燃料極）
を基本要素として構成されている。そして、酸化剤極に
酸素を、燃料極に水素を流すことで化学反応が進行し、
発電が行われる。電解質としては、酸素イオンか水素イ
オンのどちらか一方を透過させる材料であれば良いが、
通常は材料的な制約の点から、酸素イオン透過性を持っ
た材料が使用されている。このような電解質材料として
は、酸化ジルコニウムに、酸化イットリウムを８モル％
添加して結晶構造の安定化を図った安定化ジルコニア
（以下、ＹＳＺと略）が使用され、酸化剤極にはペロブ
スカイト構造でランタンの一部をアルカリ土類金属で置
換したランタンマンガナイト〔（Ｌａ1-m （Ｍ）m ）n
ＭｎＯ3 （Ｍ：アルカリ土類金属、ｍ＝０〜０．３５、
ｎ＝０〜０．０４）〕が、また燃料電極としては、ＹＳ
Ｚに所定量のＮｉを混合して調製されたニッケルジルコ
ニアサーメットが用いられている。ＳＯＦＣは、このよ
うな材料で構成され、その構造としては、例えば図３に
示すように、電解質をセルの支持体とし、その両側に両
電極を形成するものと、一方の電極に機械的な強度を持
たせ、その表面に電解質と他の電極を形成するものがあ
る。すなわち、図３は従来のＳＯＦＣセルの構造例の断
面図であり、図３において、Ａは電解質支持型、Ｂは電
極支持型を示す。図３において、符号３は電解質、４は
燃料電極、５はインターコネクタ、２１及び２２は酸化
剤電極を意味する。しかし、ＳＯＦＣにおける各部材
は、先に示したような材料を高温処理して作製したセラ
ミックスであり、また、各材料の中で電解質はＳＯＦＣ
の動作温度である９００〜１０００℃においても導電率
が小さい。したがって、電解質部での電圧降下による単
セルの出力不足を防ぐには電解質の厚みを抑える必要が
ある。しかるに、前者のように電解質がセルを支持する
構造では、電解質にセル全体を支えるような機械的強度
を付与する必要があり、極端な薄膜は使用できず、厚み
は３００〜５００μｍ程度となっている。一方、後者の
構造では、どちらかの電極がセルの支持体となり、電極
材料の導電率は電解質材料の１０００〜１００００倍も
大きいので支持体の厚みにあまりこだわらずに構成でき
る。この結果、電解質は製造上許容される厚みにまで薄
くても良いことになり、単セルとして非常に高い性能が
期待される。しかし、現実には電極支持体の作製法や構
造・形状等による制約があり、このような構造のセルの
作製法としては、電極と電解質のシートを重ねて、共焼
結する方法や、プラズマ溶射やレーザ溶射法、ＥＶＤ法
によって電解質膜を形成する方法が採られている。しか
し、シートの共焼結による方法の場合、有機溶剤と有機
物バインダーを用いたシート作製や、シートの圧着・焼
結等に多大な稼働を要する。また溶射法はＥＶＤ法と比
較して、電解質の成膜速度が大きく、電極が支持体とな
る平板型セルについては製造プロセスも簡単である。ま
た試料の形状や大きさからの制約も無いので、比較的製
造プロセスが簡単な溶射法が電解質層の製造方法として
産業上の観点からは好ましい。したがって溶射法を応用
することで単セルが作製され、発電試験が行われてい
る。
と略）は、イオンの選択透過性を有する固体電解質と、
これを挟んで配置した２つの電極（酸化剤極と燃料極）
を基本要素として構成されている。そして、酸化剤極に
酸素を、燃料極に水素を流すことで化学反応が進行し、
発電が行われる。電解質としては、酸素イオンか水素イ
オンのどちらか一方を透過させる材料であれば良いが、
通常は材料的な制約の点から、酸素イオン透過性を持っ
た材料が使用されている。このような電解質材料として
は、酸化ジルコニウムに、酸化イットリウムを８モル％
添加して結晶構造の安定化を図った安定化ジルコニア
（以下、ＹＳＺと略）が使用され、酸化剤極にはペロブ
スカイト構造でランタンの一部をアルカリ土類金属で置
換したランタンマンガナイト〔（Ｌａ1-m （Ｍ）m ）n
ＭｎＯ3 （Ｍ：アルカリ土類金属、ｍ＝０〜０．３５、
ｎ＝０〜０．０４）〕が、また燃料電極としては、ＹＳ
Ｚに所定量のＮｉを混合して調製されたニッケルジルコ
ニアサーメットが用いられている。ＳＯＦＣは、このよ
うな材料で構成され、その構造としては、例えば図３に
示すように、電解質をセルの支持体とし、その両側に両
電極を形成するものと、一方の電極に機械的な強度を持
たせ、その表面に電解質と他の電極を形成するものがあ
る。すなわち、図３は従来のＳＯＦＣセルの構造例の断
面図であり、図３において、Ａは電解質支持型、Ｂは電
極支持型を示す。図３において、符号３は電解質、４は
燃料電極、５はインターコネクタ、２１及び２２は酸化
剤電極を意味する。しかし、ＳＯＦＣにおける各部材
は、先に示したような材料を高温処理して作製したセラ
ミックスであり、また、各材料の中で電解質はＳＯＦＣ
の動作温度である９００〜１０００℃においても導電率
が小さい。したがって、電解質部での電圧降下による単
セルの出力不足を防ぐには電解質の厚みを抑える必要が
ある。しかるに、前者のように電解質がセルを支持する
構造では、電解質にセル全体を支えるような機械的強度
を付与する必要があり、極端な薄膜は使用できず、厚み
は３００〜５００μｍ程度となっている。一方、後者の
構造では、どちらかの電極がセルの支持体となり、電極
材料の導電率は電解質材料の１０００〜１００００倍も
大きいので支持体の厚みにあまりこだわらずに構成でき
る。この結果、電解質は製造上許容される厚みにまで薄
くても良いことになり、単セルとして非常に高い性能が
期待される。しかし、現実には電極支持体の作製法や構
造・形状等による制約があり、このような構造のセルの
作製法としては、電極と電解質のシートを重ねて、共焼
結する方法や、プラズマ溶射やレーザ溶射法、ＥＶＤ法
によって電解質膜を形成する方法が採られている。しか
し、シートの共焼結による方法の場合、有機溶剤と有機
物バインダーを用いたシート作製や、シートの圧着・焼
結等に多大な稼働を要する。また溶射法はＥＶＤ法と比
較して、電解質の成膜速度が大きく、電極が支持体とな
る平板型セルについては製造プロセスも簡単である。ま
た試料の形状や大きさからの制約も無いので、比較的製
造プロセスが簡単な溶射法が電解質層の製造方法として
産業上の観点からは好ましい。したがって溶射法を応用
することで単セルが作製され、発電試験が行われてい
る。
【０００３】ところで電解質を作成する基板としては、
酸化剤極と燃料極の２つが存在するが、特に前者の酸化
剤極を基板として場合、溶射法で電解質を基板上に作製
する際に、基板の破損や電解質のはく離といった現象が
生じる。特にこのような現象は、粒径の細かい粉末で作
製した焼結体に多く認められる。これは基板とする電極
はガス拡散を容易にするため、多孔体として作製される
が、焼結性の高い細かい原料粉末によって作製される基
板は、基板の強度が弱く、溶射の際の熱ストレスや衝撃
に耐えられないためであると考えられる。そのため、溶
射法によって電解質を電極基板上に製造する際の、作業
効率の低下を引起こしていた。一方、このような問題点
の解決手段の一つとしては、焼結性の低い粗い原料粉末
を用いて、高い温度で焼結を行った基板を用いることが
考えられる。しかし、このような粉末を原料とした基板
を用いて製造したセルにおいては、基板の原料粉末が粗
いため、電解質との界面における、酸素の反応場の確保
が不充分となり、発電特性は低くなるという問題があっ
た。
酸化剤極と燃料極の２つが存在するが、特に前者の酸化
剤極を基板として場合、溶射法で電解質を基板上に作製
する際に、基板の破損や電解質のはく離といった現象が
生じる。特にこのような現象は、粒径の細かい粉末で作
製した焼結体に多く認められる。これは基板とする電極
はガス拡散を容易にするため、多孔体として作製される
が、焼結性の高い細かい原料粉末によって作製される基
板は、基板の強度が弱く、溶射の際の熱ストレスや衝撃
に耐えられないためであると考えられる。そのため、溶
射法によって電解質を電極基板上に製造する際の、作業
効率の低下を引起こしていた。一方、このような問題点
の解決手段の一つとしては、焼結性の低い粗い原料粉末
を用いて、高い温度で焼結を行った基板を用いることが
考えられる。しかし、このような粉末を原料とした基板
を用いて製造したセルにおいては、基板の原料粉末が粗
いため、電解質との界面における、酸素の反応場の確保
が不充分となり、発電特性は低くなるという問題があっ
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ＳＯＦＣセ
ルの構造に関わるもので、電極基板の強度の向上とセル
の特性向上を図ることを目的としている。
ルの構造に関わるもので、電極基板の強度の向上とセル
の特性向上を図ることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明を概説すれば、本
発明はＳＯＦＣセルに関する発明であって、酸化剤電極
基板上に固体電解質層を形成し、更に前記の固体電解質
層の表面に他の電極層を形成して構成されるＳＯＦＣに
おいて、前記酸化剤電極が、原料粉末の粒度が５０μｍ
以下に分布しているＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （ｘ＝０．
０５〜０．３５）より作製した焼結体を母材とし、更に
前記母材の表面に、原料粉末の粒度が５μｍ以下に分布
しているＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （ｘ＝０．０５〜０．
３５）からなる酸化剤電極層を５０μｍ以下の厚みで形
成して構成され、前記の酸化剤電極層の表面に固体電解
質層を形成させてなることを特徴とする。
発明はＳＯＦＣセルに関する発明であって、酸化剤電極
基板上に固体電解質層を形成し、更に前記の固体電解質
層の表面に他の電極層を形成して構成されるＳＯＦＣに
おいて、前記酸化剤電極が、原料粉末の粒度が５０μｍ
以下に分布しているＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （ｘ＝０．
０５〜０．３５）より作製した焼結体を母材とし、更に
前記母材の表面に、原料粉末の粒度が５μｍ以下に分布
しているＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （ｘ＝０．０５〜０．
３５）からなる酸化剤電極層を５０μｍ以下の厚みで形
成して構成され、前記の酸化剤電極層の表面に固体電解
質層を形成させてなることを特徴とする。
【０００６】本発明は、ＳＯＦＣセルの構造に関わるも
ので、比較的粗い原料粉末からなる酸化剤電極基板上
に、比較的細かい原料粉末からなる薄い酸化剤電極層が
存在し、その上に電解質層が形成されている構造を有し
ており、この構造を持つことにより、電極基板の強度の
向上とセルの特性向上が図られる。
ので、比較的粗い原料粉末からなる酸化剤電極基板上
に、比較的細かい原料粉末からなる薄い酸化剤電極層が
存在し、その上に電解質層が形成されている構造を有し
ており、この構造を持つことにより、電極基板の強度の
向上とセルの特性向上が図られる。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の特徴は、酸化剤電極基板
が、粒度分布が５０μｍ以下の比較的粗い原料粉末より
作製された基板上に、粒度分布が５μｍ以下の比較的細
かい原料粉末よりなる厚さ５０μｍ以下の層が形成され
た二層構造をしており、比較的細かい原料粉末より作製
された層の上に、電解質層を形成させた構造をしたセル
であることを特徴としている。従来、電極基板が比較的
粗い原料粉末若しくは比較的細かい原料粉末からなる、
酸化剤電極が一層構造をしたセルが製造されてきている
が、比較的粗い原料粉末を用いた場合はセルの特性が低
下し、比較的細かい原料粉末を用いた場合は電極基板の
強度が低下していた。
が、粒度分布が５０μｍ以下の比較的粗い原料粉末より
作製された基板上に、粒度分布が５μｍ以下の比較的細
かい原料粉末よりなる厚さ５０μｍ以下の層が形成され
た二層構造をしており、比較的細かい原料粉末より作製
された層の上に、電解質層を形成させた構造をしたセル
であることを特徴としている。従来、電極基板が比較的
粗い原料粉末若しくは比較的細かい原料粉末からなる、
酸化剤電極が一層構造をしたセルが製造されてきている
が、比較的粗い原料粉末を用いた場合はセルの特性が低
下し、比較的細かい原料粉末を用いた場合は電極基板の
強度が低下していた。
【０００８】図１に本発明のＳＯＦＣセルの構造を示
す。また図２に従来のセルの構造を示す。すなわち、図
１は本発明による電極支持型ＳＯＦＣセルの断面図であ
る。図１において、符号１は粗い原料粉末より作製した
酸化剤電極層、２は細かい原料粉末より作製した酸化剤
電極層、３は電解質、４は燃料電極、５はインターコネ
クタを意味する。また、図２は従来の電極支持型ＳＯＦ
Ｃセルの断面図である。図２において、Ａは粗い原料粉
末より作製した酸化剤電極基板を用いたセルの断面図で
あり、Ｂは細かい原料粉末より作製した酸化剤電極基板
を用いたセルの断面図である。図２において、符号３〜
５は図１と同義であり、１１は粗い原料粉末より作製し
た酸化剤電極、１２は細かい原料粉末より作製した酸化
剤電極を意味する。
す。また図２に従来のセルの構造を示す。すなわち、図
１は本発明による電極支持型ＳＯＦＣセルの断面図であ
る。図１において、符号１は粗い原料粉末より作製した
酸化剤電極層、２は細かい原料粉末より作製した酸化剤
電極層、３は電解質、４は燃料電極、５はインターコネ
クタを意味する。また、図２は従来の電極支持型ＳＯＦ
Ｃセルの断面図である。図２において、Ａは粗い原料粉
末より作製した酸化剤電極基板を用いたセルの断面図で
あり、Ｂは細かい原料粉末より作製した酸化剤電極基板
を用いたセルの断面図である。図２において、符号３〜
５は図１と同義であり、１１は粗い原料粉末より作製し
た酸化剤電極、１２は細かい原料粉末より作製した酸化
剤電極を意味する。
【０００９】本発明では、酸化剤電極基板が、原料粉末
の粒度分布が５０μｍ以下のＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ
3 （ｘ＝０．０５〜０．３５）から作製された層と、原
料粉末の粒度分布が５μｍ以下のＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ
3 （ｘ＝０．０５〜０．３５）から作製された厚みが５
０μｍ以下の薄い層からなる二層構造となっている。
の粒度分布が５０μｍ以下のＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ
3 （ｘ＝０．０５〜０．３５）から作製された層と、原
料粉末の粒度分布が５μｍ以下のＬａ1-x Ｓｒx ＭｎＯ
3 （ｘ＝０．０５〜０．３５）から作製された厚みが５
０μｍ以下の薄い層からなる二層構造となっている。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例により更に具
体的に説明するが、本発明はこれら具体的実施例に限定
されない。
体的に説明するが、本発明はこれら具体的実施例に限定
されない。
【００１１】実施例１ 具体的な実施例として、本発明の二層構造の酸化剤電極
基板を持つ、ＳＯＦＣセルの作製例について述べる。酸
化剤電極の材料としてはＬａ0.8 Ｓｒ0.2 ＭｎＯ3 を使
用した。原料粉末としては、比較的粗い粉末として粒度
が１０〜４５μｍに分布しているものと、比較的細かい
粉末として粒度が１〜４．５μｍに分布しているものを
用意した。これらの原料粉末にバインダーとしてポリビ
ニルアルコール（ＰＶＡ）を添加した後、プレス成形を
行い、焼結させた。粗い粉末については焼結温度は１４
００℃で焼結時間は１０時間の条件で焼結させ、細かい
粉末については焼結温度は１２００℃で焼結時間は１０
時間の条件で焼結させた。これらの焼結体の多孔度を測
定したところ、双方とも２０％程度であり、これは反応
ガスである酸素が透過するのに充分な値であると言え
る。従って焼結温度１４００℃、焼結時間１０時間の条
件で焼結させた粗い粉末からなる焼結体に、スラリー調
製した細かい粉末を均等に塗布し、これらを焼結温度１
２００℃、焼結時間１０時間の条件で焼結させて、二層
構造の電極を作製した。このとき、塗布・焼結で形成す
る電極層の厚みを、焼結後で本発明例１として５０μｍ
及び参考例１として１００μｍとし、これら二種類を各
三個作製した。また、これら二種類の電極のほかに、前
記のように粗い粉末を使用し焼結温度１４００℃、焼結
時間１０時間の条件で焼結させた従来例１の電極と、細
かい粉末を使用し焼結温度１２００℃、焼結時間１０時
間の条件で焼結させた従来例２の電極を三個ずつ作製し
た。それらの基板に厚みが２００μｍの電解質層を溶射
した。その結果、参考例１の電極はすべて電解質がはく
離し、従来例２の電極については１つが破損し、１つは
電解質がはく離し、１つは溶射に成功した。また本発明
例１の電極と、従来例１の電極については、すべて溶射
に成功した。次に、これらの電解質層の形成に成功した
三種類のセルについて、白金ペーストを用いて対極を作
製し、大気中でセルの温度をＳＯＦＣの運転温度である
１０００℃に保って熱処理を行いながら、昇温直後と昇
温後２００時間経過後に交流インピーダンス測定を行っ
たところ、図４及び図５に示すような結果が得られた。
基板を持つ、ＳＯＦＣセルの作製例について述べる。酸
化剤電極の材料としてはＬａ0.8 Ｓｒ0.2 ＭｎＯ3 を使
用した。原料粉末としては、比較的粗い粉末として粒度
が１０〜４５μｍに分布しているものと、比較的細かい
粉末として粒度が１〜４．５μｍに分布しているものを
用意した。これらの原料粉末にバインダーとしてポリビ
ニルアルコール（ＰＶＡ）を添加した後、プレス成形を
行い、焼結させた。粗い粉末については焼結温度は１４
００℃で焼結時間は１０時間の条件で焼結させ、細かい
粉末については焼結温度は１２００℃で焼結時間は１０
時間の条件で焼結させた。これらの焼結体の多孔度を測
定したところ、双方とも２０％程度であり、これは反応
ガスである酸素が透過するのに充分な値であると言え
る。従って焼結温度１４００℃、焼結時間１０時間の条
件で焼結させた粗い粉末からなる焼結体に、スラリー調
製した細かい粉末を均等に塗布し、これらを焼結温度１
２００℃、焼結時間１０時間の条件で焼結させて、二層
構造の電極を作製した。このとき、塗布・焼結で形成す
る電極層の厚みを、焼結後で本発明例１として５０μｍ
及び参考例１として１００μｍとし、これら二種類を各
三個作製した。また、これら二種類の電極のほかに、前
記のように粗い粉末を使用し焼結温度１４００℃、焼結
時間１０時間の条件で焼結させた従来例１の電極と、細
かい粉末を使用し焼結温度１２００℃、焼結時間１０時
間の条件で焼結させた従来例２の電極を三個ずつ作製し
た。それらの基板に厚みが２００μｍの電解質層を溶射
した。その結果、参考例１の電極はすべて電解質がはく
離し、従来例２の電極については１つが破損し、１つは
電解質がはく離し、１つは溶射に成功した。また本発明
例１の電極と、従来例１の電極については、すべて溶射
に成功した。次に、これらの電解質層の形成に成功した
三種類のセルについて、白金ペーストを用いて対極を作
製し、大気中でセルの温度をＳＯＦＣの運転温度である
１０００℃に保って熱処理を行いながら、昇温直後と昇
温後２００時間経過後に交流インピーダンス測定を行っ
たところ、図４及び図５に示すような結果が得られた。
【００１２】すなわち、図４はＳＯＦＣセルの昇温直後
の交流インピーダンス測定結果を示す図であり、図５は
ＳＯＦＣセルの２００時間経過後の交流インピーダンス
測定結果を示す図である。図４及び図５において、左端
の数字で示すのは、いずれも１は本発明によるセルの交
流インピーダンス測定結果、２は細かい原料粉末より作
製した酸化剤電極基板を用いたセルの交流インピーダン
ス測定結果、３は粗い原料粉末より作製した酸化剤電極
基板を用いたセルの交流インピーダンス測定結果を示し
ている。
の交流インピーダンス測定結果を示す図であり、図５は
ＳＯＦＣセルの２００時間経過後の交流インピーダンス
測定結果を示す図である。図４及び図５において、左端
の数字で示すのは、いずれも１は本発明によるセルの交
流インピーダンス測定結果、２は細かい原料粉末より作
製した酸化剤電極基板を用いたセルの交流インピーダン
ス測定結果、３は粗い原料粉末より作製した酸化剤電極
基板を用いたセルの交流インピーダンス測定結果を示し
ている。
【００１３】これらの結果を解析したところ、表１に示
すように熱処理の初期においては本発明例１の反応抵抗
と、従来例２のセルの反応抵抗は、従来例１のセルの反
応抵抗の１／４程度であり、従来例１のセルと比較し
て、初期特性が優れていると言える。また熱処理を２０
０時間行った後の反応抵抗を、初期の反応抵抗と比較し
てみると、本発明例１のセルと、従来例１のセルの反応
抵抗がほとんど変化しないのに対し、従来例２のセルの
反応抵抗は二倍以上になっており、本発明例１のセルと
従来例１のセルは、従来例２のセルと比較して、経時特
性が優れていると言える。
すように熱処理の初期においては本発明例１の反応抵抗
と、従来例２のセルの反応抵抗は、従来例１のセルの反
応抵抗の１／４程度であり、従来例１のセルと比較し
て、初期特性が優れていると言える。また熱処理を２０
０時間行った後の反応抵抗を、初期の反応抵抗と比較し
てみると、本発明例１のセルと、従来例１のセルの反応
抵抗がほとんど変化しないのに対し、従来例２のセルの
反応抵抗は二倍以上になっており、本発明例１のセルと
従来例１のセルは、従来例２のセルと比較して、経時特
性が優れていると言える。
【００１４】
【表１】
【００１５】また、下記表２に示すように本発明の構造
を持つＳＯＦＣセルは、強度、初期特性、経時特性に優
れたセルである。
を持つＳＯＦＣセルは、強度、初期特性、経時特性に優
れたセルである。
【００１６】
【表２】
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、酸化剤
電極が比較的粗い原料粉末から作製された層と、比較的
細かい原料粉末から作製された層からなる、二層構造の
酸化剤電極をもったセルである。従来は、比較的粗い原
料粉末のみから酸化剤電極基板を作製した場合にはセル
の特性が悪く、また比較的細かい原料粉末のみから酸化
剤電極基板を作製した場合には、電解質を溶射する際
に、基板の強度が不足していることから、電解質が基板
からはく離したり、基板が破損したりしていた。本発明
では、比較的粗い原料粉末より作製した酸化剤電極基板
上に、比較的細かい原料粉末からなる層を作製し、その
上に電解質膜を作製することによって、酸化剤電極基板
の強度とセルの特性の良さを両立させることができる。
この発明によって、酸化剤電極基板を支持体とし、電解
質膜を溶射法によって形成した、特性の良いＳＯＦＣセ
ルを効率良く製造することができる。
電極が比較的粗い原料粉末から作製された層と、比較的
細かい原料粉末から作製された層からなる、二層構造の
酸化剤電極をもったセルである。従来は、比較的粗い原
料粉末のみから酸化剤電極基板を作製した場合にはセル
の特性が悪く、また比較的細かい原料粉末のみから酸化
剤電極基板を作製した場合には、電解質を溶射する際
に、基板の強度が不足していることから、電解質が基板
からはく離したり、基板が破損したりしていた。本発明
では、比較的粗い原料粉末より作製した酸化剤電極基板
上に、比較的細かい原料粉末からなる層を作製し、その
上に電解質膜を作製することによって、酸化剤電極基板
の強度とセルの特性の良さを両立させることができる。
この発明によって、酸化剤電極基板を支持体とし、電解
質膜を溶射法によって形成した、特性の良いＳＯＦＣセ
ルを効率良く製造することができる。
【図１】本発明による電極支持型ＳＯＦＣセルの断面図
である。
である。
【図２】従来の電極支持型ＳＯＦＣセルの断面図であ
る。
る。
【図３】従来のＳＯＦＣセルの構造例の断面図である。
【図４】ＳＯＦＣセルの昇温直後の交流インピーダンス
測定結果を示す図である。
測定結果を示す図である。
【図５】ＳＯＦＣセルの２００時間経過後の交流インピ
ーダンス測定結果を示す図である。
ーダンス測定結果を示す図である。
１：粗い原料粉末より作製した酸化剤電極層、２：細か
い原料粉末より作製した酸化剤電極層、３：電解質、
４：燃料電極、５：インターコネクタ、１１：粗い原料
粉末より作製した酸化剤電極、１２：細かい原料粉末よ
り作製した酸化剤電極、２１及び２２：酸化剤電極
い原料粉末より作製した酸化剤電極層、３：電解質、
４：燃料電極、５：インターコネクタ、１１：粗い原料
粉末より作製した酸化剤電極、１２：細かい原料粉末よ
り作製した酸化剤電極、２１及び２２：酸化剤電極
Claims (1)
- 【請求項１】 酸化剤電極基板上に固体電解質層を形成
し、更に前記の固体電解質層の表面に他の電極層を形成
して構成される固体電解質型燃料電池において、前記酸
化剤電極が、原料粉末の粒度が５０μｍ以下に分布して
いるＬａ1-xＳｒx ＭｎＯ3 （ｘ＝０．０５〜０．３
５）より作製した焼結体を母材とし、更に前記母材の表
面に、原料粉末の粒度が５μｍ以下に分布しているＬａ
1-x Ｓｒx ＭｎＯ3 （ｘ＝０．０５〜０．３５）からな
る酸化剤電極層を５０μｍ以下の厚みで形成して構成さ
れ、前記の酸化剤電極層の表面に固体電解質層を形成さ
せてなることを特徴とする固体電解質型燃料電池セル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22122295A JP3257363B2 (ja) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | 固体電解質型燃料電池セル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22122295A JP3257363B2 (ja) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | 固体電解質型燃料電池セル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0950814A true JPH0950814A (ja) | 1997-02-18 |
| JP3257363B2 JP3257363B2 (ja) | 2002-02-18 |
Family
ID=16763387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22122295A Expired - Fee Related JP3257363B2 (ja) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | 固体電解質型燃料電池セル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3257363B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007061043A1 (ja) * | 2005-11-25 | 2007-05-31 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | 固体酸化物形燃料電池 |
| WO2014050148A1 (ja) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | 株式会社日本触媒 | 固体酸化物形燃料電池ハーフセル及び固体酸化物形燃料電池 |
| WO2018021484A1 (ja) * | 2016-07-27 | 2018-02-01 | 日本碍子株式会社 | 電気化学セル |
-
1995
- 1995-08-08 JP JP22122295A patent/JP3257363B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007061043A1 (ja) * | 2005-11-25 | 2007-05-31 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | 固体酸化物形燃料電池 |
| WO2014050148A1 (ja) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | 株式会社日本触媒 | 固体酸化物形燃料電池ハーフセル及び固体酸化物形燃料電池 |
| JPWO2014050148A1 (ja) * | 2012-09-28 | 2016-08-22 | 株式会社日本触媒 | 固体酸化物形燃料電池ハーフセル及び固体酸化物形燃料電池 |
| WO2018021484A1 (ja) * | 2016-07-27 | 2018-02-01 | 日本碍子株式会社 | 電気化学セル |
| JP2018026339A (ja) * | 2016-07-27 | 2018-02-15 | 日本碍子株式会社 | 電気化学セル |
| JP6340492B1 (ja) * | 2016-07-27 | 2018-06-06 | 日本碍子株式会社 | 電気化学セル |
| JP2018116936A (ja) * | 2016-07-27 | 2018-07-26 | 日本碍子株式会社 | 電気化学セル |
| US11005120B2 (en) | 2016-07-27 | 2021-05-11 | Ngk Insulators, Ltd. | Electrochemical cell |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3257363B2 (ja) | 2002-02-18 |
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