JPH10172590A - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents
固体電解質型燃料電池Info
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- JPH10172590A JPH10172590A JP8352362A JP35236296A JPH10172590A JP H10172590 A JPH10172590 A JP H10172590A JP 8352362 A JP8352362 A JP 8352362A JP 35236296 A JP35236296 A JP 35236296A JP H10172590 A JPH10172590 A JP H10172590A
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- anode
- cell substrate
- solid electrolyte
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- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】電解質層に対して、熱膨張係数を低減した金属
系セル基板、熱膨張係数の違いを吸収するような金属系
セル基板を提供する。 【解決手段】平板状のセル基板の上にアノード、固体電
解質層、カソードを積層してなる固体電解質型燃料電池
において、セル基板として導電性多孔質基板を用いる。
例えば金属焼結体として、Ｎｉ−Ｃｒ合金の粉末を焼成
してアノードを形成後、酸化処理によりＮｉ粒子表面を
Cr2O3 被膜で覆ったＮｉ−Ｃｒ多孔質体、あるいはＮｉ
フェルトを単層または積層してプレスして、その上にＮ
ｉ粉末層を形成してから焼成したＮｉ焼結体を用いる。
系セル基板、熱膨張係数の違いを吸収するような金属系
セル基板を提供する。 【解決手段】平板状のセル基板の上にアノード、固体電
解質層、カソードを積層してなる固体電解質型燃料電池
において、セル基板として導電性多孔質基板を用いる。
例えば金属焼結体として、Ｎｉ−Ｃｒ合金の粉末を焼成
してアノードを形成後、酸化処理によりＮｉ粒子表面を
Cr2O3 被膜で覆ったＮｉ−Ｃｒ多孔質体、あるいはＮｉ
フェルトを単層または積層してプレスして、その上にＮ
ｉ粉末層を形成してから焼成したＮｉ焼結体を用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は固体電解質を用
い、電気化学反応によってそのギブスの自由エネルギー
を電気エネルギーに変換する固体電解質型燃料電池に関
する。
い、電気化学反応によってそのギブスの自由エネルギー
を電気エネルギーに変換する固体電解質型燃料電池に関
する。
【０００２】
【従来の技術】ジルコニア等の酸化物固体電解質を用い
る燃料電池は、その作動温度がおよそ１０００℃と高温
であるため、発電効率が高い上に触媒が不要で燃料ガス
の改質の簡素化が期待されるという利点を有する。さら
に、電解質が固体であるため取り扱いが容易で、かつ長
期安定性に優れるという特徴を有し、将来の発電システ
ムとして期待されている。
る燃料電池は、その作動温度がおよそ１０００℃と高温
であるため、発電効率が高い上に触媒が不要で燃料ガス
の改質の簡素化が期待されるという利点を有する。さら
に、電解質が固体であるため取り扱いが容易で、かつ長
期安定性に優れるという特徴を有し、将来の発電システ
ムとして期待されている。
【０００３】しかしながら、この固体電解質型燃料電池
（Solid Oxide Fuel Cell,以下ＳＯＦＣと略記する）
は、セラミックスが主要な構成材料であるために熱的に
破損しやすく、またガスの適切なシール方法がないため
実現が困難であった。そのために燃料電池として特殊な
形状である円筒型のものが考えだされ、これらの問題の
解決が図られているが、原理的に平板型と比較して単位
体積あたりの出力密度が低くなることが指摘されてい
る。一方、高出力密度が期待されている平板型におい
て、セルの大面積化のためにセル基板に電極、固体電解
質体を形成する支持膜方式が提案されてきている。
（Solid Oxide Fuel Cell,以下ＳＯＦＣと略記する）
は、セラミックスが主要な構成材料であるために熱的に
破損しやすく、またガスの適切なシール方法がないため
実現が困難であった。そのために燃料電池として特殊な
形状である円筒型のものが考えだされ、これらの問題の
解決が図られているが、原理的に平板型と比較して単位
体積あたりの出力密度が低くなることが指摘されてい
る。一方、高出力密度が期待されている平板型におい
て、セルの大面積化のためにセル基板に電極、固体電解
質体を形成する支持膜方式が提案されてきている。
【０００４】図４は、従来の平板型支持膜方式のＳＯＦ
Ｃセルの基本構成例を示す分解斜視図である。Ｎｉとイ
ットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）からなるサーメッ
トであるアノード多孔質基板４１の上に、ＹＳＺの固体
電解質体４２、ランタンマンガナイトのカソード４３を
順次プラズマ溶射等の方法で形成してセルとなる。セル
は、Ｎｉ−Ｃｒ合金からなるセパレーター４４と交互に
積層される。セパレーター４４には、その主面に反応ガ
ス（燃料ガス）通流溝４５が，もう一方の主面には図示
しない反応ガス（酸化剤ガス）通流溝が立体的に交差し
て設けられている。反応ガス通流溝４５を流れてきた燃
料ガスは、アノード多孔質基板４１の内部を拡散し、固
体電解質４２に到達する。もう一方の反応ガス通流溝を
流れてきた酸化剤ガスは、カソード４３において還元さ
れ酸素イオンとなり、固体電解質体４２の内部を拡散
し、アノード多孔質基板４１との界面において燃料であ
る水素と電気化学反応が生じて水を生成すると共に、電
気エネルギーが得られることとなる。
Ｃセルの基本構成例を示す分解斜視図である。Ｎｉとイ
ットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）からなるサーメッ
トであるアノード多孔質基板４１の上に、ＹＳＺの固体
電解質体４２、ランタンマンガナイトのカソード４３を
順次プラズマ溶射等の方法で形成してセルとなる。セル
は、Ｎｉ−Ｃｒ合金からなるセパレーター４４と交互に
積層される。セパレーター４４には、その主面に反応ガ
ス（燃料ガス）通流溝４５が，もう一方の主面には図示
しない反応ガス（酸化剤ガス）通流溝が立体的に交差し
て設けられている。反応ガス通流溝４５を流れてきた燃
料ガスは、アノード多孔質基板４１の内部を拡散し、固
体電解質４２に到達する。もう一方の反応ガス通流溝を
流れてきた酸化剤ガスは、カソード４３において還元さ
れ酸素イオンとなり、固体電解質体４２の内部を拡散
し、アノード多孔質基板４１との界面において燃料であ
る水素と電気化学反応が生じて水を生成すると共に、電
気エネルギーが得られることとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のごとき構成の平
板型支持膜方式のＳＯＦＣにおいては、セル基板材料に
用いられてきた材料に問題があった。例えば、Ｎｉ−Ｙ
ＳＺサーメットの場合、強度が弱いため荷重や熱衝撃に
耐えることができず、大面積化や高積層化が困難であっ
た。
板型支持膜方式のＳＯＦＣにおいては、セル基板材料に
用いられてきた材料に問題があった。例えば、Ｎｉ−Ｙ
ＳＺサーメットの場合、強度が弱いため荷重や熱衝撃に
耐えることができず、大面積化や高積層化が困難であっ
た。
【０００６】また、合金材料を用いた基板の場合、その
熱膨張係数はおよそ15×10-6／℃と電解質であるＹＳＺ
に比較してかなり大きいため、剥離等の問題が生じてい
た。あるいは、多量のＣｒが含有しているため電池運転
中にＣｒ2 Ｏ3 が形成され、その空孔が塞がり、ガスの
拡散性が減少するという問題があった。この発明の目的
は、上記のごとき従来技術の欠点を除去するために、平
板型のＳＯＦＣにおいて、 （１）熱膨張係数を低減した金属系セル基板 （２）熱膨張係数の違いを吸収するような金属系セル基
板 （３）熱膨張係数の違いを吸収し、プラズマ溶射法によ
り良好なアノード、電解質、カソードが形成可能な金属
系セル基板 を提供することにある。
熱膨張係数はおよそ15×10-6／℃と電解質であるＹＳＺ
に比較してかなり大きいため、剥離等の問題が生じてい
た。あるいは、多量のＣｒが含有しているため電池運転
中にＣｒ2 Ｏ3 が形成され、その空孔が塞がり、ガスの
拡散性が減少するという問題があった。この発明の目的
は、上記のごとき従来技術の欠点を除去するために、平
板型のＳＯＦＣにおいて、 （１）熱膨張係数を低減した金属系セル基板 （２）熱膨張係数の違いを吸収するような金属系セル基
板 （３）熱膨張係数の違いを吸収し、プラズマ溶射法によ
り良好なアノード、電解質、カソードが形成可能な金属
系セル基板 を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、 （１）第一の発明として、導電性多孔質セル基板の上
に、アノード、固体電解質、カソードを順次積層してな
るＳＯＦＣセルにおいて、前記導電性多孔質セル基板
が、ＮｉとＣｒの混合粉末の焼結体からなり、これにア
ノードを形成した後に、酸化処理により前記焼結体のＮ
ｉ粒子表面をＣｒ2 Ｏ3 皮膜で被覆するものとする。
めに、本発明においては、 （１）第一の発明として、導電性多孔質セル基板の上
に、アノード、固体電解質、カソードを順次積層してな
るＳＯＦＣセルにおいて、前記導電性多孔質セル基板
が、ＮｉとＣｒの混合粉末の焼結体からなり、これにア
ノードを形成した後に、酸化処理により前記焼結体のＮ
ｉ粒子表面をＣｒ2 Ｏ3 皮膜で被覆するものとする。
【０００８】前記混合粉末のＣｒ添加量は、３〜２２ｗ
ｔ％が好ましい。またさらに、前記ＮｉとＣｒの混合粉
末にセラミックス粉末を添加したものを用いてもよい。 （２）また、第二の発明として、導電性多孔質セル基板
の上に、アノード、固体電解質、カソードを順次積層し
てなるＳＯＦＣセルにおいて、前記導電性多孔質セル基
板が、金属フェルトを単層あるいは多層にして焼成して
得られた焼結体であることとする。
ｔ％が好ましい。またさらに、前記ＮｉとＣｒの混合粉
末にセラミックス粉末を添加したものを用いてもよい。 （２）また、第二の発明として、導電性多孔質セル基板
の上に、アノード、固体電解質、カソードを順次積層し
てなるＳＯＦＣセルにおいて、前記導電性多孔質セル基
板が、金属フェルトを単層あるいは多層にして焼成して
得られた焼結体であることとする。
【０００９】前記導電性多孔質セル基板として、Ｎｉ単
体、またはＮｉ−Ｃｒ合金よりなる金属フェルト、ある
いはこれらの金属フェルトにセラミックス粉体を添加し
たものなどを焼成して得た焼結体を用いることができ
る。また、前記金属フェルトを多層にして焼成する場合
は、アノードが形成される側に高密度の金属フェルトを
積層して焼成することにより、アノードの付着率の良い
導電性多孔質セル基板とすることができる。
体、またはＮｉ−Ｃｒ合金よりなる金属フェルト、ある
いはこれらの金属フェルトにセラミックス粉体を添加し
たものなどを焼成して得た焼結体を用いることができ
る。また、前記金属フェルトを多層にして焼成する場合
は、アノードが形成される側に高密度の金属フェルトを
積層して焼成することにより、アノードの付着率の良い
導電性多孔質セル基板とすることができる。
【００１０】（３）さらに、第三の発明として、第二の
発明の金属フェルトからなる前記導電性多孔質セル基板
において、アノードが形成される側の表面に金属粉末を
付着させて焼成した金属粉末層を設けるものとする。前
記金属粉末としては、Ｎｉ粉末、またはこれにセラミッ
クスを添加したものなどを用いることができる。
発明の金属フェルトからなる前記導電性多孔質セル基板
において、アノードが形成される側の表面に金属粉末を
付着させて焼成した金属粉末層を設けるものとする。前
記金属粉末としては、Ｎｉ粉末、またはこれにセラミッ
クスを添加したものなどを用いることができる。
【００１１】上述の（１）から（３）の発明において、
添加するセラミックスとしては、ＹＳＺ、マグネシア安
定化ジルコニア（ＭＳＺ）、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）な
どを用いることができる。上記のごとくすれば、セル基
板として導電性多孔質基板を用いることにより、ガスの
拡散性が確保される。
添加するセラミックスとしては、ＹＳＺ、マグネシア安
定化ジルコニア（ＭＳＺ）、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）な
どを用いることができる。上記のごとくすれば、セル基
板として導電性多孔質基板を用いることにより、ガスの
拡散性が確保される。
【００１２】特に、ＮｉとＣｒの混合粉末を焼成して得
られた導電性多孔質体にアノードを形成し、酸化処理を
施してＮｉ−Ｃｒ多孔質体のＮｉ粒子表面をＣｒ2 Ｏ3
皮膜で被覆したものをセル基板として用いることによ
り、熱膨張係数の低減が達成される。この発明において
セラミックス粉末を混合することにより、さらに熱膨張
係数の低減化が図れる。
られた導電性多孔質体にアノードを形成し、酸化処理を
施してＮｉ−Ｃｒ多孔質体のＮｉ粒子表面をＣｒ2 Ｏ3
皮膜で被覆したものをセル基板として用いることによ
り、熱膨張係数の低減が達成される。この発明において
セラミックス粉末を混合することにより、さらに熱膨張
係数の低減化が図れる。
【００１３】また、Ｎｉフェルトをセル基板として用い
ることにより、熱膨張係数差の影響を受けない基板が作
製される。この発明において、セラミックス粉末を混合
することにより、Ｎｉフェルトのシンタリングが防止さ
れる。さらに、Ｎｉフェルトをプレスした後、その表面
にＮｉ粉末による層を形成したものを焼成することによ
って、熱膨張係数の影響を受けず、プラズマ溶射法によ
り良好なアノード、電解質、カソードが形成可能なセル
基板が達成される。
ることにより、熱膨張係数差の影響を受けない基板が作
製される。この発明において、セラミックス粉末を混合
することにより、Ｎｉフェルトのシンタリングが防止さ
れる。さらに、Ｎｉフェルトをプレスした後、その表面
にＮｉ粉末による層を形成したものを焼成することによ
って、熱膨張係数の影響を受けず、プラズマ溶射法によ
り良好なアノード、電解質、カソードが形成可能なセル
基板が達成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を例
を挙げて説明する。 〈実施例１〉図１は、本発明におけるＳＯＦＣセル基板
の概略図である。（ａ）は焼成直後のもので、（ｂ）が
酸化処理後のものである。
を挙げて説明する。 〈実施例１〉図１は、本発明におけるＳＯＦＣセル基板
の概略図である。（ａ）は焼成直後のもので、（ｂ）が
酸化処理後のものである。
【００１５】このようなセル基板は、以下のようにして
作製される。平均粒径が６０μm のＮｉ−４％Ｃｒ粉末
に、バインダーとして３ｗｔ％のステアリン酸を加え、
一軸プレスにより成形しグリーン成形体を得る。次に、
真空焼成炉を用いて、このグリーン成形体を０．２Torr
の窒素雰囲気下において、１３００℃で焼成する。この
ようにして得られたＮｉ−４％Ｃｒ多孔質体上に、プラ
ズマ溶射法によってアノードとして約５０μm の厚さの
Ｎｉ−ＹＳＺを形成する。続いて、これを加湿水素雰囲
気において、約１０００℃で２時間の処理を施すことに
よって、セル基板のＮｉ多孔質体のＮｉ粒子表面をＣｒ
2 Ｏ3 層が覆う構造にする。そして、アノード／セル基
板の表面にプラズマ溶射法によって、ＹＳＺ、カソード
の層を順次形成することによって支持膜型セルが得られ
る。
作製される。平均粒径が６０μm のＮｉ−４％Ｃｒ粉末
に、バインダーとして３ｗｔ％のステアリン酸を加え、
一軸プレスにより成形しグリーン成形体を得る。次に、
真空焼成炉を用いて、このグリーン成形体を０．２Torr
の窒素雰囲気下において、１３００℃で焼成する。この
ようにして得られたＮｉ−４％Ｃｒ多孔質体上に、プラ
ズマ溶射法によってアノードとして約５０μm の厚さの
Ｎｉ−ＹＳＺを形成する。続いて、これを加湿水素雰囲
気において、約１０００℃で２時間の処理を施すことに
よって、セル基板のＮｉ多孔質体のＮｉ粒子表面をＣｒ
2 Ｏ3 層が覆う構造にする。そして、アノード／セル基
板の表面にプラズマ溶射法によって、ＹＳＺ、カソード
の層を順次形成することによって支持膜型セルが得られ
る。
【００１６】このようにして作製されたセル基板は、Ｎ
ｉによって骨格が形成されているため強度および延性を
有している。さらに、その表面をＣｒ2 Ｏ3 で被覆して
いるため熱膨張係数がその皮膜に支配されて、Ｎｉ−Ｃ
ｒ系の約１５×１０-6／℃よりも低減化でき、セルの剥
離を抑えることができる。本実施例では、平均粒径が６
０μm のＮｉ−４％Ｃｒ粉末を用いたが、粉末粒径は、
６０μm に限らない。Ｎｉに添加するＣｒの量で左右さ
れる。Ｃｒ添加量が多い場合は粒径を大きく、添加量が
少ない場合は小さくすればよい。焼成温度は１３００℃
に限らず、１２００〜１３５０℃程度の範囲で選べばよ
い。後の熱処理で、Ｎｉ多孔質体のＮｉ粒子表面を覆う
Ｃｒ2 Ｏ3 層が、薄すぎて熱膨張係数を下げる効果がな
い、あるいは、厚すぎて空孔を塞ぎ必要なガス透過性を
確保できないことのないように選べばよい。
ｉによって骨格が形成されているため強度および延性を
有している。さらに、その表面をＣｒ2 Ｏ3 で被覆して
いるため熱膨張係数がその皮膜に支配されて、Ｎｉ−Ｃ
ｒ系の約１５×１０-6／℃よりも低減化でき、セルの剥
離を抑えることができる。本実施例では、平均粒径が６
０μm のＮｉ−４％Ｃｒ粉末を用いたが、粉末粒径は、
６０μm に限らない。Ｎｉに添加するＣｒの量で左右さ
れる。Ｃｒ添加量が多い場合は粒径を大きく、添加量が
少ない場合は小さくすればよい。焼成温度は１３００℃
に限らず、１２００〜１３５０℃程度の範囲で選べばよ
い。後の熱処理で、Ｎｉ多孔質体のＮｉ粒子表面を覆う
Ｃｒ2 Ｏ3 層が、薄すぎて熱膨張係数を下げる効果がな
い、あるいは、厚すぎて空孔を塞ぎ必要なガス透過性を
確保できないことのないように選べばよい。
【００１７】また、セル基板材料にＹＳＺ、ＭＳＺ、Ａ
ｌ2 Ｏ3 などのセラミックス粉末を混合することによっ
て、さらに熱膨張係数を低減できる。さらに、電池運転
中におけるＮｉ多孔質体のシンタリングを抑制できるセ
ル基板が作製できる。 〈実施例２〉図２は、本発明における異なるセル基板を
用いて作製した、電解質／アノード／セル基板断面のＳ
ＥＭ像である。このようなセル基板は、以下のように作
製される。厚さ１．５mmでＮｉ量が４２５g/m2のＮｉフ
ェルトを３枚重ね合わせて、面圧０．０５t/cm2 で一軸
プレスする。これを真空雰囲気において、１２００℃で
２時間の熱処理を行うことによって作製される。そし
て、このセル基板にプラズマ溶射法によって、アノー
ド、電解質、カソードを順次形成することによって支持
膜型セルを得ることができる。
ｌ2 Ｏ3 などのセラミックス粉末を混合することによっ
て、さらに熱膨張係数を低減できる。さらに、電池運転
中におけるＮｉ多孔質体のシンタリングを抑制できるセ
ル基板が作製できる。 〈実施例２〉図２は、本発明における異なるセル基板を
用いて作製した、電解質／アノード／セル基板断面のＳ
ＥＭ像である。このようなセル基板は、以下のように作
製される。厚さ１．５mmでＮｉ量が４２５g/m2のＮｉフ
ェルトを３枚重ね合わせて、面圧０．０５t/cm2 で一軸
プレスする。これを真空雰囲気において、１２００℃で
２時間の熱処理を行うことによって作製される。そし
て、このセル基板にプラズマ溶射法によって、アノー
ド、電解質、カソードを順次形成することによって支持
膜型セルを得ることができる。
【００１８】このようにして作製されたセル基板はＮｉ
フェルトからできているため、割れることがなく、ガス
透過性が良好であるという特徴がある。そして、その大
きな多孔質性により、熱膨張係数の違いによる膨張差が
生じても追随して変形するため、セルの剥離という問題
が解決される。上記では、Ｎｉフェルトを３層にして用
いたが、むろん単層でも、３層以外の多層構造でもガス
透過性、機械的強度が保持されれば使用しても構わな
い。
フェルトからできているため、割れることがなく、ガス
透過性が良好であるという特徴がある。そして、その大
きな多孔質性により、熱膨張係数の違いによる膨張差が
生じても追随して変形するため、セルの剥離という問題
が解決される。上記では、Ｎｉフェルトを３層にして用
いたが、むろん単層でも、３層以外の多層構造でもガス
透過性、機械的強度が保持されれば使用しても構わな
い。
【００１９】多層の場合、前述の３枚のＮｉフェルトの
うち、アノードが形成される側の１枚を、例えば、厚さ
１．５mm、Ｎｉ量が６００g/m2の高密度Ｎｉフェルトに
代えて作成することにより、アノード形成面のＮｉ粒子
密度が高くなる。このことにより、アノードの付着率も
よく、同様に良質な膜構造になっている。さらに、フェ
ルトとしては、Ｎｉ以外にもＮｉ基合金、例えば、Ｎｉ
−Ｃｒ合金を用いてもよい。
うち、アノードが形成される側の１枚を、例えば、厚さ
１．５mm、Ｎｉ量が６００g/m2の高密度Ｎｉフェルトに
代えて作成することにより、アノード形成面のＮｉ粒子
密度が高くなる。このことにより、アノードの付着率も
よく、同様に良質な膜構造になっている。さらに、フェ
ルトとしては、Ｎｉ以外にもＮｉ基合金、例えば、Ｎｉ
−Ｃｒ合金を用いてもよい。
【００２０】また、このＮｉフェルトにＹＳＺ、ＭＳ
Ｚ、Ａｌ2 Ｏ3 などのセラミックス粉末、またはセラミ
ック繊維、あるいは両者を混合することによって、Ｎｉ
多孔質体のシンタリングを抑制した基板が作製できる。 〈実施例３〉図３は、本発明のさらに異なるセル基板を
用いて作製した電解質／アノード／セル基板断面のＳＥ
Ｍ像である。これは、実施例２におけるセル基板の表面
層を改善したものである。実施例２におけるセル基板は
表面層に凹部があるため、溶射法によりアノードを形成
するときに、表面全体に均一な膜を形成しにくい面があ
った。そこで、その表面にＮｉ粉末による層を形成する
ことにより、表面状態を良好にしたものである。
Ｚ、Ａｌ2 Ｏ3 などのセラミックス粉末、またはセラミ
ック繊維、あるいは両者を混合することによって、Ｎｉ
多孔質体のシンタリングを抑制した基板が作製できる。 〈実施例３〉図３は、本発明のさらに異なるセル基板を
用いて作製した電解質／アノード／セル基板断面のＳＥ
Ｍ像である。これは、実施例２におけるセル基板の表面
層を改善したものである。実施例２におけるセル基板は
表面層に凹部があるため、溶射法によりアノードを形成
するときに、表面全体に均一な膜を形成しにくい面があ
った。そこで、その表面にＮｉ粉末による層を形成する
ことにより、表面状態を良好にしたものである。
【００２１】このようなセル基板の作製方法を以下に示
す。厚さ１．５mm、Ｎｉ量が４２５g/m2のＮｉフェルト
を３枚重ね合わせたものを、面圧０．０５t/cm2 で一軸
プレスする。その表面にスプレーのりをかけ、それに粒
径が４５〜７５μm のＮｉ粉末をふりかけた後に払い落
とすことによって、Ｎｉフェルトの表面にＮｉ粉末が付
着した状態とする。これを真空雰囲気において、１２０
０℃で２時間の熱処理を行う。このセル基板にプラズマ
溶射法によって、アノード、電解質、カソードを順次形
成し、支持膜型セルを得ることができる。
す。厚さ１．５mm、Ｎｉ量が４２５g/m2のＮｉフェルト
を３枚重ね合わせたものを、面圧０．０５t/cm2 で一軸
プレスする。その表面にスプレーのりをかけ、それに粒
径が４５〜７５μm のＮｉ粉末をふりかけた後に払い落
とすことによって、Ｎｉフェルトの表面にＮｉ粉末が付
着した状態とする。これを真空雰囲気において、１２０
０℃で２時間の熱処理を行う。このセル基板にプラズマ
溶射法によって、アノード、電解質、カソードを順次形
成し、支持膜型セルを得ることができる。
【００２２】このようにして作製したセル基板は、実施
例２と同様の長所を有すると共に、さらに良質な膜構造
になっている。また、表面に形成するＮｉ粉末にセラミ
ックス粉末を混合することによって、そのシンタリング
を抑制、制御した基板が作製できる。
例２と同様の長所を有すると共に、さらに良質な膜構造
になっている。また、表面に形成するＮｉ粉末にセラミ
ックス粉末を混合することによって、そのシンタリング
を抑制、制御した基板が作製できる。
【００２３】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、 （１）セル基板として導電性多孔質基板を用いることに
より、ガスの拡散性が確保される。 （２）ＮｉにＣｒを添加した粉末を焼成して得られた多
孔質体に、アノードを形成した後で酸化処理を施して、
Ｎｉ−Ｃｒ多孔質体の表面をＣｒ2 Ｏ3 皮膜で被覆した
ものをセル基板として用いることにより、熱膨張係数が
低くて、強度および延性を有した信頼性の高いセル基板
を備えたＳＯＦＣが得られる。金属粉末にセラミックス
粉末を混合することにより、さらに基板の熱膨張係数の
低減化が図れる。
より、ガスの拡散性が確保される。 （２）ＮｉにＣｒを添加した粉末を焼成して得られた多
孔質体に、アノードを形成した後で酸化処理を施して、
Ｎｉ−Ｃｒ多孔質体の表面をＣｒ2 Ｏ3 皮膜で被覆した
ものをセル基板として用いることにより、熱膨張係数が
低くて、強度および延性を有した信頼性の高いセル基板
を備えたＳＯＦＣが得られる。金属粉末にセラミックス
粉末を混合することにより、さらに基板の熱膨張係数の
低減化が図れる。
【００２４】（３）基板材料にＮｉフェルトを用いるこ
とにより、熱膨張係数差の影響を受けないため割れるこ
とのない、ガス拡散性が良好なセル基板が作製される。
この発明においてセラミックス粉末を混合することによ
り、Ｎｉ多孔質体のシンタリングが防止される。 （４）Ｎｉフェルトをプレスした後、その表面にＮｉ粉
末による層を形成したものを焼成することによって、凹
部の少ない表面状態が良好な基板が得られるため、上記
（３）の特徴を保持した上で、溶射により良質なアノー
ド、電解質、カソードを形成できる。したがって、電池
特性の良好なセルを備えたＳＯＦＣが作製できる。
とにより、熱膨張係数差の影響を受けないため割れるこ
とのない、ガス拡散性が良好なセル基板が作製される。
この発明においてセラミックス粉末を混合することによ
り、Ｎｉ多孔質体のシンタリングが防止される。 （４）Ｎｉフェルトをプレスした後、その表面にＮｉ粉
末による層を形成したものを焼成することによって、凹
部の少ない表面状態が良好な基板が得られるため、上記
（３）の特徴を保持した上で、溶射により良質なアノー
ド、電解質、カソードを形成できる。したがって、電池
特性の良好なセルを備えたＳＯＦＣが作製できる。
【図１】本発明の実施例１におけるセル基板の概略図
で、（ａ）は焼成直後、（ｂ）は酸化処理後の断面図
で、（ａ）は焼成直後、（ｂ）は酸化処理後の断面図
【図２】本発明の実施例２におけるセル基板を用いて作
製した電解質／アノード／セル基板の形成状態を示す断
面のＳＥＭ像の写真
製した電解質／アノード／セル基板の形成状態を示す断
面のＳＥＭ像の写真
【図３】本発明の実施例３におけるセル基板を用いて作
製した電解質／アノード／セル基板の形成状態を示す断
面のＳＥＭ像の写真
製した電解質／アノード／セル基板の形成状態を示す断
面のＳＥＭ像の写真
【図４】従来の平板型支持膜方式の固体電解質型燃料電
池セルの基本構成例を示す分解斜視図
池セルの基本構成例を示す分解斜視図
４１ アノード多孔質基板 ４２ 電解質（ＹＳＺ） ４３ カソード ４４ セパレーター ４５ 反応ガス通流溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｍ 8/12 Ｈ０１Ｍ 8/12
Claims (9)
- 【請求項１】導電性多孔質セル基板の上にアノード、固
体電解質、カソードを積層してなる固体電解質型燃料電
池において、前記導電性多孔質セル基板が、ＮｉとＣｒ
の混合粉末の焼結体からなり、これにアノードを形成し
た後、酸化処理により前記焼結体のＮｉ粒子表面をＣｒ
2 Ｏ3 皮膜で被覆したものであることを特徴とする固体
電解質型燃料電池。 - 【請求項２】前記導電性多孔質セル基板が、ＮｉにＣｒ
を３乃至２２ｗｔ％添加した粉末の焼結体からなること
を特徴とする請求項１に記載の固体電解質型燃料電池。 - 【請求項３】前記導電性多孔質セル基板が、Ｎｉ、Ｃｒ
およびセラミックスの混合粉末の焼結体からなることを
特徴とする請求項１に記載の固体電解質燃料電池。 - 【請求項４】導電性多孔質セル基板の上にアノード、固
体電解質、カソードを積層してなる固体電解質型燃料電
池において、前記導電性多孔質セル基板が、金属フェル
トを単層あるいは多層にして焼成して得られた焼結体で
あることを特徴とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項５】前記金属フェルトがＮｉ単体またはＮｉ−
Ｃｒ合金よりなり、これらの金属フェルトあるいはこれ
らの金属フェルトにセラミックスを添加して焼成して得
た焼結体を導電性多孔質セル基板とすることを特徴とす
る請求項４に記載の固体電解質型燃料電池。 - 【請求項６】前記金属フェルトのアノード側表面の金属
密度を大きくすることを特徴とする請求項４または５記
載の固体電解質型燃料電池。 - 【請求項７】前記金属フェルトのアノード側表面に金属
粉末層を有することを特徴とする請求項４ないし６のい
ずれかに記載の固体電解質型燃料電池。 - 【請求項８】前記金属粉末層が、Ｎｉ粉末またはＮｉと
セラミックスの混合粉末から成ることを特徴とする請求
項７に記載の固体電解質型燃料電池。 - 【請求項９】前記セラミックスが、イットリア安定化ジ
ルコニア、マグネシア安定化ジルコニアおよびアルミナ
のいずれか一つまたはこれらの混合物であることを特徴
とする請求項３、５または８のいずれかに記載の固体電
解質型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8352362A JPH10172590A (ja) | 1996-12-12 | 1996-12-12 | 固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8352362A JPH10172590A (ja) | 1996-12-12 | 1996-12-12 | 固体電解質型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10172590A true JPH10172590A (ja) | 1998-06-26 |
Family
ID=18423546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8352362A Pending JPH10172590A (ja) | 1996-12-12 | 1996-12-12 | 固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10172590A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000069003A3 (en) * | 1999-05-08 | 2001-08-02 | Lynntech Inc | A unitized barrier and flow control device for electrochemical reactors |
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| CN113054215A (zh) * | 2021-03-19 | 2021-06-29 | 东睦新材料集团股份有限公司 | 一种用于燃料电池的金属支撑板的制造方法 |
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| CN114142046A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-03-04 | 东睦新材料集团股份有限公司 | 用于燃料电池的金属支撑板的制造方法 |
-
1996
- 1996-12-12 JP JP8352362A patent/JPH10172590A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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