JPH1040935A - 固体電解質の成膜方法 - Google Patents
固体電解質の成膜方法Info
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- JPH1040935A JPH1040935A JP8196648A JP19664896A JPH1040935A JP H1040935 A JPH1040935 A JP H1040935A JP 8196648 A JP8196648 A JP 8196648A JP 19664896 A JP19664896 A JP 19664896A JP H1040935 A JPH1040935 A JP H1040935A
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 空気極に電気化学蒸着法によって固体電解質
としてのＹＳＺ膜を成膜する際に、空気極側の組織を損
傷することがないようにして高性能の燃料電池が作成で
きるようにする。 【解決手段】 この固体電解質の成膜方法は、多孔質の
基材２１上に電気化学蒸着法によってイットリア安定化
ジルコニア膜２３を成膜する前に同じイットリア安定化
ジルコニア層２４をコーティングしておくことにより、
電気化学蒸着工程において基材中のマンガンやストロン
チウムの塩化物が遊離しないようにし、基材の組織を損
傷することなく固体電解質としてのイットリア安定化ジ
ルコニア(ＹＳＺ) 膜が成膜できるようにする。
としてのＹＳＺ膜を成膜する際に、空気極側の組織を損
傷することがないようにして高性能の燃料電池が作成で
きるようにする。 【解決手段】 この固体電解質の成膜方法は、多孔質の
基材２１上に電気化学蒸着法によってイットリア安定化
ジルコニア膜２３を成膜する前に同じイットリア安定化
ジルコニア層２４をコーティングしておくことにより、
電気化学蒸着工程において基材中のマンガンやストロン
チウムの塩化物が遊離しないようにし、基材の組織を損
傷することなく固体電解質としてのイットリア安定化ジ
ルコニア(ＹＳＺ) 膜が成膜できるようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は燃料電池における固
体電解質の成膜方法に関する。
体電解質の成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に円筒型固体電解質燃料電池として
は図２に示す構造のものが提案されており、この固体電
解質燃料電池７では、外側の多孔質空気極１にストロン
チウム添加ランタンマンガナイトＬａ（Ｓｒ）ＭｎＯ
ｘ、緻密な固体電解質２にイットリア安定化ジルコニア
（ＹＳＺ）、多孔質燃料極３にニッケル・ジルコニア・
サーメットのような燃料改質の触媒機能を有する材料が
使用されている。また燃料極３の内側に配置される改質
反応触媒材４には、主にニッケル、白金、コバルト、パ
ラジウム、ルテニウムなどの導電性を有すると共に燃料
改質反応の触媒機能を有する物質で、フェルト状にした
ものが用いられている。そして燃料供給兼導電管５には
その内部に供給されてくる燃料を改質反応触媒材４に通
過させ、かつ改質反応の触媒機能を有すると共に導電性
を有する物質としてＳＵＳ３０４、インコネル、ニッケ
ル、白金、コバルト、パラジウムあるいはニッケルジル
コニアサーメットを材料とし、多孔質のチューブ形状に
仕上げたものが用いられている。
は図２に示す構造のものが提案されており、この固体電
解質燃料電池７では、外側の多孔質空気極１にストロン
チウム添加ランタンマンガナイトＬａ（Ｓｒ）ＭｎＯ
ｘ、緻密な固体電解質２にイットリア安定化ジルコニア
（ＹＳＺ）、多孔質燃料極３にニッケル・ジルコニア・
サーメットのような燃料改質の触媒機能を有する材料が
使用されている。また燃料極３の内側に配置される改質
反応触媒材４には、主にニッケル、白金、コバルト、パ
ラジウム、ルテニウムなどの導電性を有すると共に燃料
改質反応の触媒機能を有する物質で、フェルト状にした
ものが用いられている。そして燃料供給兼導電管５には
その内部に供給されてくる燃料を改質反応触媒材４に通
過させ、かつ改質反応の触媒機能を有すると共に導電性
を有する物質としてＳＵＳ３０４、インコネル、ニッケ
ル、白金、コバルト、パラジウムあるいはニッケルジル
コニアサーメットを材料とし、多孔質のチューブ形状に
仕上げたものが用いられている。
【０００３】これらの空気極１、固体電解質２、燃料極
３、改質反応触媒材４及び燃料供給兼導電管５を同心に
多重管となるように組み上げ、閉塞部材６で各管を固定
し、さらに中央の燃料供給兼導電管５の燃料供給口８側
をガスセパレータ９に固定することによって燃料電池全
体を支持するようにしている。
３、改質反応触媒材４及び燃料供給兼導電管５を同心に
多重管となるように組み上げ、閉塞部材６で各管を固定
し、さらに中央の燃料供給兼導電管５の燃料供給口８側
をガスセパレータ９に固定することによって燃料電池全
体を支持するようにしている。
【０００４】このような構造の固体電解質燃料電池７
は、その複数本を束ねて支持し、空気極１同士を陽極１
０に接続し、また燃料供給兼導電管５同士を陰極１１に
接続することによって所望の発電力を持つ固体電解質燃
料電池アセンブリとして組み立てられる。
は、その複数本を束ねて支持し、空気極１同士を陽極１
０に接続し、また燃料供給兼導電管５同士を陰極１１に
接続することによって所望の発電力を持つ固体電解質燃
料電池アセンブリとして組み立てられる。
【０００５】固体電解質燃料電池７内の発電作用につい
て説明すると、天然ガス、メタン、石炭ガス化ガスなど
の燃料ガスを水蒸気と共に燃料供給口８から燃料供給兼
導電管５内に導入することにより、この燃料供給兼導電
管５の多孔質の管壁を通じて燃料ガスと水蒸気が改質反
応触媒材４内に均等に流れ込む。そしてこの部分におい
て高温度条件下、通常、９００℃〜１０００℃の条件下
で、燃料供給兼導電管５、改質反応触媒材４及び燃料極
３の部分の触媒機能により、次式の改質反応が発生す
る。
て説明すると、天然ガス、メタン、石炭ガス化ガスなど
の燃料ガスを水蒸気と共に燃料供給口８から燃料供給兼
導電管５内に導入することにより、この燃料供給兼導電
管５の多孔質の管壁を通じて燃料ガスと水蒸気が改質反
応触媒材４内に均等に流れ込む。そしてこの部分におい
て高温度条件下、通常、９００℃〜１０００℃の条件下
で、燃料供給兼導電管５、改質反応触媒材４及び燃料極
３の部分の触媒機能により、次式の改質反応が発生す
る。
【０００６】
【化１】 この改質反応で発生する水素に対して、固体電解質２を
介して対極する空気極１と燃料極３との部分で次の化２
式の発電反応を起こし、遊離した電子を集電することに
よって発電力を得る。
介して対極する空気極１と燃料極３との部分で次の化２
式の発電反応を起こし、遊離した電子を集電することに
よって発電力を得る。
【０００７】
【化２】 つまり、燃料極３においては化２（ａ）式に示すよう
に、改質反応で生成された水素が、固体電解質２から供
給される酸化物イオンと反応して水蒸気と電子を生成す
る。そして燃料極３で生成された電子が改質反応触媒材
４と燃料供給兼導電管５とを経て陰極１１から外部回路
に回り、陽極１０を経て空気極１に到達すると、この空
気極１において、化２（ｂ）式に示すように空気中の酸
素と反応して酸化物イオンを生成し、これが固体電解質
２に放出され、燃料極３側に到達して化２（ａ）式の反
応に供されるのである。
に、改質反応で生成された水素が、固体電解質２から供
給される酸化物イオンと反応して水蒸気と電子を生成す
る。そして燃料極３で生成された電子が改質反応触媒材
４と燃料供給兼導電管５とを経て陰極１１から外部回路
に回り、陽極１０を経て空気極１に到達すると、この空
気極１において、化２（ｂ）式に示すように空気中の酸
素と反応して酸化物イオンを生成し、これが固体電解質
２に放出され、燃料極３側に到達して化２（ａ）式の反
応に供されるのである。
【０００８】このような発電機構の燃料電池において、
空気極１、固体電解質２及び燃料極３の部分は次によう
にして形成している。まず空気極１となるランタンマン
ガナイト系の多孔質の基材に対して電気化学蒸着法、つ
まり、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）−ＥＶＤ
（Electrocheical Vapor Deposition ）法を用いて薄
く、かつ緻密なＹＳＺ膜を固体電解質２として形成し、
さらにこの内部にニッケル、ニッケル合金あるいはニッ
ケルジルコニアサーメットの粉末をスラリーコートし、
同じように電気化学蒸着法を施して多孔質の燃料極３を
成膜するのである。
空気極１、固体電解質２及び燃料極３の部分は次によう
にして形成している。まず空気極１となるランタンマン
ガナイト系の多孔質の基材に対して電気化学蒸着法、つ
まり、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）−ＥＶＤ
（Electrocheical Vapor Deposition ）法を用いて薄
く、かつ緻密なＹＳＺ膜を固体電解質２として形成し、
さらにこの内部にニッケル、ニッケル合金あるいはニッ
ケルジルコニアサーメットの粉末をスラリーコートし、
同じように電気化学蒸着法を施して多孔質の燃料極３を
成膜するのである。
【０００９】そしてこの電気化学蒸着法は一般に、特開
平７−６５８４６号公報に示され、また図３に示す手順
で行っている。同図（ａ）に示すように、真空に近い減
圧状態で、かつ約１０００〜１１００℃の温度条件下
で、多孔質の基材２１の片側面には水素Ｈ2 、水蒸気Ｈ
2 Ｏの混合酸化ガスを導入し、他側面にはＹＳＺ膜の原
料となるイットリウム、ジルコニウムの塩化物ＹＣ
ｌ3 ，ＺｒＣｌ4 の蒸気をキャリアガスであるアルゴン
ガスに混入して供給する。これによって、最初は基材２
１の多数の孔２２を通ってくる酸化ガスと原料蒸気とが
化３式に示す反応をして同図（ｂ）に示すようにＹＳＺ
膜２３を基材２１の表面に生成し、徐々に基材２１の多
数の孔２２を閉塞していく。これがＣＶＤ段階である。
平７−６５８４６号公報に示され、また図３に示す手順
で行っている。同図（ａ）に示すように、真空に近い減
圧状態で、かつ約１０００〜１１００℃の温度条件下
で、多孔質の基材２１の片側面には水素Ｈ2 、水蒸気Ｈ
2 Ｏの混合酸化ガスを導入し、他側面にはＹＳＺ膜の原
料となるイットリウム、ジルコニウムの塩化物ＹＣ
ｌ3 ，ＺｒＣｌ4 の蒸気をキャリアガスであるアルゴン
ガスに混入して供給する。これによって、最初は基材２
１の多数の孔２２を通ってくる酸化ガスと原料蒸気とが
化３式に示す反応をして同図（ｂ）に示すようにＹＳＺ
膜２３を基材２１の表面に生成し、徐々に基材２１の多
数の孔２２を閉塞していく。これがＣＶＤ段階である。
【００１０】
【化３】 このＣＶＤ段階が終了すると、原料蒸気と酸化ガスとは
直接に反応することはなくなり、酸化ガスからの酸素が
ＹＳＺ面上で還元されてＹＳＺ膜２３中を酸化物イオン
Ｏ2-として拡散し、化４式に示す反応を原料塩化物蒸気
と行うＥＶＤ段階へ進み、ＹＳＺ膜２３が成長する。
直接に反応することはなくなり、酸化ガスからの酸素が
ＹＳＺ面上で還元されてＹＳＺ膜２３中を酸化物イオン
Ｏ2-として拡散し、化４式に示す反応を原料塩化物蒸気
と行うＥＶＤ段階へ進み、ＹＳＺ膜２３が成長する。
【００１１】
【化４】 こうして電気化学蒸着法によって固体電解質膜としてＹ
ＳＺ膜２３を成膜した後は、さらに上述した燃料極３を
スラリーコーティングした後に電気化学蒸着法によって
形成し燃料電池を作成することになる。
ＳＺ膜２３を成膜した後は、さらに上述した燃料極３を
スラリーコーティングした後に電気化学蒸着法によって
形成し燃料電池を作成することになる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の固体電解質の成膜方法によれば、多孔質のランタ
ンマンガナイト系の基材上に電気化学蒸着法によって固
体電解質としてのＹＳＺ膜を成膜するので、基材表面付
近でマンガンやストロンチウムの塩化物のような二次生
成物が発生し、基材表面付近の組成が変わり、高性能の
燃料電池が得られなくなる問題点があった。
従来の固体電解質の成膜方法によれば、多孔質のランタ
ンマンガナイト系の基材上に電気化学蒸着法によって固
体電解質としてのＹＳＺ膜を成膜するので、基材表面付
近でマンガンやストロンチウムの塩化物のような二次生
成物が発生し、基材表面付近の組成が変わり、高性能の
燃料電池が得られなくなる問題点があった。
【００１３】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたもので、固体電解質としてのＹＳＺ膜を電気化
学蒸着法によって成膜する際に基材中のマンガンやスト
ロンチウムが飛散するのを防止して組織の損傷を防ぎ、
高性能の燃料電池を得ることができるようにする固体電
解質の成膜方法を提供することを目的とする。
なされたもので、固体電解質としてのＹＳＺ膜を電気化
学蒸着法によって成膜する際に基材中のマンガンやスト
ロンチウムが飛散するのを防止して組織の損傷を防ぎ、
高性能の燃料電池を得ることができるようにする固体電
解質の成膜方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の固体電
解質の成膜方法は、ランタンマンガナイト系の多孔質基
材上に電気化学蒸着法によって固体電解質膜としてイッ
トリア安定化ジルコニア膜を成膜するにおいて、前記基
材上に前記イットリア安定化ジルコニア膜とほぼ同一組
成のイットリア安定化ジルコニア粒子層をコーティング
し、その後、このイットリア安定化ジルコニア層上にイ
ットリア安定化ジルコニア膜を電気化学蒸着法によって
成膜するものである。
解質の成膜方法は、ランタンマンガナイト系の多孔質基
材上に電気化学蒸着法によって固体電解質膜としてイッ
トリア安定化ジルコニア膜を成膜するにおいて、前記基
材上に前記イットリア安定化ジルコニア膜とほぼ同一組
成のイットリア安定化ジルコニア粒子層をコーティング
し、その後、このイットリア安定化ジルコニア層上にイ
ットリア安定化ジルコニア膜を電気化学蒸着法によって
成膜するものである。
【００１５】この請求項１の発明の固体電解質の成膜方
法では、多孔質の基材上に電気化学蒸着法によってイッ
トリア安定化ジルコニア膜を成膜する前に同じイットリ
ア安定化ジルコニア層をコーティングしておくことによ
り、電気化学蒸着工程において基材中のマンガンやスト
ロンチウムの塩化物が遊離することがなく、したがって
基材の組織を損傷することなくイットリア安定化ジルコ
ニア膜を成膜することができ、結果として高性能の燃料
電池の作成を可能とする。
法では、多孔質の基材上に電気化学蒸着法によってイッ
トリア安定化ジルコニア膜を成膜する前に同じイットリ
ア安定化ジルコニア層をコーティングしておくことによ
り、電気化学蒸着工程において基材中のマンガンやスト
ロンチウムの塩化物が遊離することがなく、したがって
基材の組織を損傷することなくイットリア安定化ジルコ
ニア膜を成膜することができ、結果として高性能の燃料
電池の作成を可能とする。
【００１６】請求項２の発明は、請求項１の固体電解質
の成膜方法において、前記イットリア安定化ジルコニア
膜をプラズマ溶射法、泳動電着法又はスラリーコーティ
ング法によって形成するものである。
の成膜方法において、前記イットリア安定化ジルコニア
膜をプラズマ溶射法、泳動電着法又はスラリーコーティ
ング法によって形成するものである。
【００１７】この請求項２の発明の固体電解質の成膜方
法では、多孔質の基材上に電気化学蒸着法によってイッ
トリア安定化ジルコニア膜を成膜する前に、基材の多数
の孔を閉塞するのに十分で、かつ可能な限り薄いイット
リア安定化ジルコニア層をコーティングすることがで
き、それだけ成膜されたイットリア安定化ジルコニア膜
と基材との密着性を損なうことが少ない。
法では、多孔質の基材上に電気化学蒸着法によってイッ
トリア安定化ジルコニア膜を成膜する前に、基材の多数
の孔を閉塞するのに十分で、かつ可能な限り薄いイット
リア安定化ジルコニア層をコーティングすることがで
き、それだけ成膜されたイットリア安定化ジルコニア膜
と基材との密着性を損なうことが少ない。
【００１８】請求項３の発明は、請求項１又は２の固体
電解質の成膜方法において、前記イットリア安定化ジル
コニア層を形成した後、当該イットリア安定化ジルコニ
ア層を焼結させるものであり、この焼結処理によってイ
ットリア安定化ジルコニア層と基材との密着性をさらに
高めることができ、その後のイットリア安定化ジルコニ
ア膜の成膜性能をさらに良いものとすることができる。
電解質の成膜方法において、前記イットリア安定化ジル
コニア層を形成した後、当該イットリア安定化ジルコニ
ア層を焼結させるものであり、この焼結処理によってイ
ットリア安定化ジルコニア層と基材との密着性をさらに
高めることができ、その後のイットリア安定化ジルコニ
ア膜の成膜性能をさらに良いものとすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。本発明の１つの実施の形態の固体電解質の成膜方
法を図１に基づいて説明すると、まず同図（ａ）に示す
ようにランタンマンガナイト（ＬａＭｎＯｘ）系のポー
ラスな基材２１（図２における空気極１となる）内にイ
ットリア安定化ジルコニヤ（ＹＳＺ）粉末をプラズマ溶
射法により、あるいは泳動電着法又はスラリーコーティ
ング法によって５μｍ〜１０μｍのＹＳＺ層２４を形成
し、多数の孔２２を閉塞する。
する。本発明の１つの実施の形態の固体電解質の成膜方
法を図１に基づいて説明すると、まず同図（ａ）に示す
ようにランタンマンガナイト（ＬａＭｎＯｘ）系のポー
ラスな基材２１（図２における空気極１となる）内にイ
ットリア安定化ジルコニヤ（ＹＳＺ）粉末をプラズマ溶
射法により、あるいは泳動電着法又はスラリーコーティ
ング法によって５μｍ〜１０μｍのＹＳＺ層２４を形成
し、多数の孔２２を閉塞する。
【００２０】続いてこれを従来例と同じようにして同図
（ｂ），（ｃ）に示すように電気化学蒸着法によってイ
ットリウム及びジルコニウムの塩化物蒸気をＹＳＺ層２
４上に蒸着、成長させて膜厚１５〜５０μｍのＹＳＺ膜
２３を形成する。
（ｂ），（ｃ）に示すように電気化学蒸着法によってイ
ットリウム及びジルコニウムの塩化物蒸気をＹＳＺ層２
４上に蒸着、成長させて膜厚１５〜５０μｍのＹＳＺ膜
２３を形成する。
【００２１】この発明の場合、この電気化学蒸着工程で
は、すでに基材２１の多数の孔２２がＹＳＺ層２４によ
って閉塞されているために酸化ガスが原料塩化物蒸気と
直接反応するＣＶＤ段階はなく、ほとんど最初からＥＶ
Ｄ段階の反応によってＹＳＺ層２４上にＹＳＺ膜２３を
成長させることができる。またこの電気化学蒸着工程で
は約１０００℃という高温度に昇温されるので、基材２
１上に最初にコーティングされたＹＳＺ層２４は焼結処
理と同じ作用を受けて基材２１上に固く結び付くことに
なり、結果としてＹＳＺ膜２３と基材２１との密着性も
従来と変わらない良いものとなる。
は、すでに基材２１の多数の孔２２がＹＳＺ層２４によ
って閉塞されているために酸化ガスが原料塩化物蒸気と
直接反応するＣＶＤ段階はなく、ほとんど最初からＥＶ
Ｄ段階の反応によってＹＳＺ層２４上にＹＳＺ膜２３を
成長させることができる。またこの電気化学蒸着工程で
は約１０００℃という高温度に昇温されるので、基材２
１上に最初にコーティングされたＹＳＺ層２４は焼結処
理と同じ作用を受けて基材２１上に固く結び付くことに
なり、結果としてＹＳＺ膜２３と基材２１との密着性も
従来と変わらない良いものとなる。
【００２２】こうしてＹＳＺ膜２３が成膜された基材２
１に対しては、従来から一般に行われている方法によっ
て、ニッケル、ニッケル合金あるいはニッケルジルコニ
アサーメットなどの改質反応触媒機能を有する材料で燃
料極３を形成する。そしてさらに、図２に示したように
ニッケルフェルト材を改質反応触媒材４として収容し、
その中に燃料供給兼導電管５を挿入して燃料電池７を作
成する。
１に対しては、従来から一般に行われている方法によっ
て、ニッケル、ニッケル合金あるいはニッケルジルコニ
アサーメットなどの改質反応触媒機能を有する材料で燃
料極３を形成する。そしてさらに、図２に示したように
ニッケルフェルト材を改質反応触媒材４として収容し、
その中に燃料供給兼導電管５を挿入して燃料電池７を作
成する。
【００２３】このようにして得られる燃料電池７は、空
気極１をなす基材２１がその上にＹＳＺ膜２３を電気化
学蒸着法によって成膜する際に組織の損傷を受けること
がないので高性能のものとなる。
気極１をなす基材２１がその上にＹＳＺ膜２３を電気化
学蒸着法によって成膜する際に組織の損傷を受けること
がないので高性能のものとなる。
【００２４】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。この第２の実施の形態の固体電解質の成膜方
法では、図１（ａ）に示したように基材２１上に泳動電
着法又はスラリーコーティング法によってＹＳＺ層２４
を形成した後、電気化学蒸着工程に入る前に、このＹＳ
Ｚ層２４を焼結処理して基材２１との密着性を良くし、
その後、第１の実施の形態と同様に電気化学蒸着法によ
ってＹＳＺ膜２３を成膜する。
説明する。この第２の実施の形態の固体電解質の成膜方
法では、図１（ａ）に示したように基材２１上に泳動電
着法又はスラリーコーティング法によってＹＳＺ層２４
を形成した後、電気化学蒸着工程に入る前に、このＹＳ
Ｚ層２４を焼結処理して基材２１との密着性を良くし、
その後、第１の実施の形態と同様に電気化学蒸着法によ
ってＹＳＺ膜２３を成膜する。
【００２５】これによってＹＳＺ層２４が基材２１上に
焼結してその結び付きがより良くなるために、最終的に
ＹＳＺ膜２３と基材２１との密着性もより良いものとな
る。
焼結してその結び付きがより良くなるために、最終的に
ＹＳＺ膜２３と基材２１との密着性もより良いものとな
る。
【００２６】
【実施例】次に、本発明の固体電解質の成膜方法の具体
的な実施例を説明する。
的な実施例を説明する。
【００２７】（実施例１）ストロンチウム添加ランタン
マンガナイトＬａ（Ｓｒ）ＭｎＯ3 を素材とし、円筒状
で肉厚２ｍｍ、外径２０ｍｍφ、長さ１ｍの空気極とな
る多孔質基材の内周面に厚さ１０μｍのＹＳＺ粉末層を
泳動電着法によって形成した。この後、電気化学蒸着設
備において１０００〜１１００℃の温度条件下で、基材
の外側にＨ2 とＨ2 Ｏとの混合酸化ガスを導入し、内側
にイットリウム、ジルコニウムそれぞれの塩化物蒸気を
キャリアガスに混入して供給し、約３時間電気化学蒸着
を行い、厚さ３０μｍのＹＳＺ膜を成膜した。
マンガナイトＬａ（Ｓｒ）ＭｎＯ3 を素材とし、円筒状
で肉厚２ｍｍ、外径２０ｍｍφ、長さ１ｍの空気極とな
る多孔質基材の内周面に厚さ１０μｍのＹＳＺ粉末層を
泳動電着法によって形成した。この後、電気化学蒸着設
備において１０００〜１１００℃の温度条件下で、基材
の外側にＨ2 とＨ2 Ｏとの混合酸化ガスを導入し、内側
にイットリウム、ジルコニウムそれぞれの塩化物蒸気を
キャリアガスに混入して供給し、約３時間電気化学蒸着
を行い、厚さ３０μｍのＹＳＺ膜を成膜した。
【００２８】この後、基材の組織をＥＰＭＡ分析によっ
て調べたが、電気化学蒸着を行う前と組織状態はほぼ同
じであり、ＹＳＺ膜を電気化学蒸着法によって成膜して
も基材が損傷を受けないことが確認できた。
て調べたが、電気化学蒸着を行う前と組織状態はほぼ同
じであり、ＹＳＺ膜を電気化学蒸着法によって成膜して
も基材が損傷を受けないことが確認できた。
【００２９】（実施例２）実施例１と同じ基材に厚さ１
０μｍのＹＳＺ粉末層をスラリーコーティング法によっ
て形成した。そしてこのＹＳＺ層を約１１００℃で焼結
し、その後、実施例１と同じ条件で電気化学蒸着を行
い、厚さ３０μｍのＹＳＺ膜を成膜した。
０μｍのＹＳＺ粉末層をスラリーコーティング法によっ
て形成した。そしてこのＹＳＺ層を約１１００℃で焼結
し、その後、実施例１と同じ条件で電気化学蒸着を行
い、厚さ３０μｍのＹＳＺ膜を成膜した。
【００３０】この後、基材の組織をＥＰＭＡ分析によっ
て調べたが組織状態は良好であり、また基材とＹＳＺ層
及びＹＳＺ膜間の密着性も良好なものであった。
て調べたが組織状態は良好であり、また基材とＹＳＺ層
及びＹＳＺ膜間の密着性も良好なものであった。
【００３１】
【発明の効果】以上のように請求項１の発明の固体電解
質の成膜方法によれば、多孔質の基材上に電気化学蒸着
法によって固体電解質としてのイットリア安定化ジルコ
ニア膜を成膜する前に同じイットリア安定化ジルコニア
層をコーティングするので、電気化学蒸着工程において
基材中のマンガンやストロンチウムの塩化物が遊離する
ことがなく、したがって基材の組織を損傷することなく
イットリア安定化ジルコニア膜を成膜することができ、
結果として高性能の燃料電池の作成が可能となる。
質の成膜方法によれば、多孔質の基材上に電気化学蒸着
法によって固体電解質としてのイットリア安定化ジルコ
ニア膜を成膜する前に同じイットリア安定化ジルコニア
層をコーティングするので、電気化学蒸着工程において
基材中のマンガンやストロンチウムの塩化物が遊離する
ことがなく、したがって基材の組織を損傷することなく
イットリア安定化ジルコニア膜を成膜することができ、
結果として高性能の燃料電池の作成が可能となる。
【００３２】請求項２の発明によれば、多孔質の基材上
に電気化学蒸着法によってイットリア安定化ジルコニア
膜を成膜する前に、プラズマ溶射法、泳動電着法又はス
ラリーコーティング法によってＹＳＺ層を形成するの
で、基材の多数の孔を閉塞するのに十分で、かつ可能な
限り薄いイットリア安定化ジルコニア層をコーティング
することができ、それだけ成膜されたイットリア安定化
ジルコニア膜と基材との密着性を良くすることができ
る。
に電気化学蒸着法によってイットリア安定化ジルコニア
膜を成膜する前に、プラズマ溶射法、泳動電着法又はス
ラリーコーティング法によってＹＳＺ層を形成するの
で、基材の多数の孔を閉塞するのに十分で、かつ可能な
限り薄いイットリア安定化ジルコニア層をコーティング
することができ、それだけ成膜されたイットリア安定化
ジルコニア膜と基材との密着性を良くすることができ
る。
【００３３】請求項３の発明によれば、基材上にイット
リア安定化ジルコニア層を形成した後、当該イットリア
安定化ジルコニア層を焼結するので、この焼結処理によ
ってイットリア安定化ジルコニア層と基材との密着性を
さらに高めることができ、その後のイットリア安定化ジ
ルコニア膜の成膜性能をさらに良いものとすることがで
きる。
リア安定化ジルコニア層を形成した後、当該イットリア
安定化ジルコニア層を焼結するので、この焼結処理によ
ってイットリア安定化ジルコニア層と基材との密着性を
さらに高めることができ、その後のイットリア安定化ジ
ルコニア膜の成膜性能をさらに良いものとすることがで
きる。
【図１】本発明の１つの実施の形態の工程図。
【図２】一般的な円筒型固体電解質燃料電池の断面図。
【図３】従来例の工程図。
２１ 基材 ２２ 孔 ２３ イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）膜 ２４ イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 兼田 波子 東京都江東区木場１−５−１ 株式会社フ ジクラ内 (72)発明者 高岡 道雄 東京都江東区木場１−５−１ 株式会社フ ジクラ内 (72)発明者 小野 幹幸 東京都江東区木場１−５−１ 株式会社フ ジクラ内 (72)発明者 望月 正孝 東京都江東区木場１−５−１ 株式会社フ ジクラ内 (72)発明者 永田 雅克 東京都江東区木場１−５−１ 株式会社フ ジクラ内 (72)発明者 岩澤 力 東京都江東区木場１−５−１ 株式会社フ ジクラ内
Claims (3)
- 【請求項１】 ランタンマンガナイト系の多孔質基材上
に電気化学蒸着法によって固体電解質膜としてのイット
リア安定化ジルコニア膜を成膜するにおいて、前記基材
上に前記イットリア安定化ジルコニア膜とほぼ同一組成
のイットリア安定化ジルコニア粒子層をコーティング
し、その後、このイットリア安定化ジルコニア層上にイ
ットリア安定化ジルコニア膜を電気化学蒸着法によって
成膜することを特徴とする固体電解質の成膜方法。 - 【請求項２】 前記イットリア安定化ジルコニア膜をプ
ラズマ溶射法、泳動電着法又はスラリーコーティング法
によって形成することを特徴とする請求項１記載の固体
電解質の成膜方法。 - 【請求項３】 前記イットリア安定化ジルコニア層を形
成した後、当該イットリア安定化ジルコニア層を焼結さ
せることを特徴とする請求項１又は２記載の固体電解質
の成膜方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8196648A JPH1040935A (ja) | 1996-07-25 | 1996-07-25 | 固体電解質の成膜方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8196648A JPH1040935A (ja) | 1996-07-25 | 1996-07-25 | 固体電解質の成膜方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1040935A true JPH1040935A (ja) | 1998-02-13 |
Family
ID=16361278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8196648A Pending JPH1040935A (ja) | 1996-07-25 | 1996-07-25 | 固体電解質の成膜方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1040935A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007299686A (ja) * | 2006-05-02 | 2007-11-15 | Tokyo Electron Ltd | 電解質膜の形成方法、成膜装置及び固体燃料電池 |
-
1996
- 1996-07-25 JP JP8196648A patent/JPH1040935A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007299686A (ja) * | 2006-05-02 | 2007-11-15 | Tokyo Electron Ltd | 電解質膜の形成方法、成膜装置及び固体燃料電池 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040401 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050315 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050726 |