JPH11343123A - Ｎｉ又はＮｉＯ／ＹＳＺ複合粉末の製造方法およびそれらを用いた燃料極膜の成膜方法 - Google Patents
Ｎｉ又はＮｉＯ／ＹＳＺ複合粉末の製造方法およびそれらを用いた燃料極膜の成膜方法Info
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- JPH11343123A JPH11343123A JP10165946A JP16594698A JPH11343123A JP H11343123 A JPH11343123 A JP H11343123A JP 10165946 A JP10165946 A JP 10165946A JP 16594698 A JP16594698 A JP 16594698A JP H11343123 A JPH11343123 A JP H11343123A
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 固体電解質型燃料電池の燃料極として好適
な、粉末の組成と組織の均一性が向上した、ニッケル系
／ジルコニウム系粉末及びその製造方法を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 ＮｉＯ／ＹＳＺ複合粉末の製造方法に
おいて、ニッケル元素、ジルコニウム元素及びイットリ
ウム元素が所望割合となった酸化ニッケル（ＮｉＯ）と
イットリアドープジルコニア（ＹＳＺ）との混合粉末を
合成する工程と、上記粉末を圧粉体とした後、熱処理を
行う。
な、粉末の組成と組織の均一性が向上した、ニッケル系
／ジルコニウム系粉末及びその製造方法を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 ＮｉＯ／ＹＳＺ複合粉末の製造方法に
おいて、ニッケル元素、ジルコニウム元素及びイットリ
ウム元素が所望割合となった酸化ニッケル（ＮｉＯ）と
イットリアドープジルコニア（ＹＳＺ）との混合粉末を
合成する工程と、上記粉末を圧粉体とした後、熱処理を
行う。
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（以下ＳＯＦＣとも言う）の燃料極等として好適な
ニッケル系／ジルコニウム系粉末の製造方法、及びその
成膜方法に関する。特には、ＳＯＦＣの耐久性の向上に
寄与し得る、ニッケル粒子の凝集を抑制したニッケル系
／ジルコニウム系粉末の製造方法、及びその成膜方法に
関する。
電池（以下ＳＯＦＣとも言う）の燃料極等として好適な
ニッケル系／ジルコニウム系粉末の製造方法、及びその
成膜方法に関する。特には、ＳＯＦＣの耐久性の向上に
寄与し得る、ニッケル粒子の凝集を抑制したニッケル系
／ジルコニウム系粉末の製造方法、及びその成膜方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】ＳＯＦＣの燃料極用材料としては、Ｎｉ
ＯとＹ2Ｏ3安定化ＺｒＯ2（ＹＳＺ）とを混合複合化し
た複合粉末の焼成層が主に用いられている（特開昭６１
−１５３２８０、特開昭６１−１９８５７０等）。な
お、焼成層中のＮｉＯは、ＳＯＦＣの運転中に還元され
てＮｉとなり、該層はＮｉ／ＹＳＺサーメット膜とな
る。
ＯとＹ2Ｏ3安定化ＺｒＯ2（ＹＳＺ）とを混合複合化し
た複合粉末の焼成層が主に用いられている（特開昭６１
−１５３２８０、特開昭６１−１９８５７０等）。な
お、焼成層中のＮｉＯは、ＳＯＦＣの運転中に還元され
てＮｉとなり、該層はＮｉ／ＹＳＺサーメット膜とな
る。
【０００３】このようなＮｉ／ＹＳＺサーメット用の原
料粉末の製造方法としては、一般的に、ＮｉＯ粉末とＹ
ＳＺ粉末を両者とも固体の状態で混合し、その後昇温
（仮焼）して若干焼結することにより複合化する方法
（固体混合法）が採られている。混合方法としては、ボ
ールミルを用いるものや、メカノケミカル的機械混合に
よるものが知られている。また、Ｎｉ，Ｚｒ，Ｙをイオ
ン状態で混合し、これを熱分解する方法も提案されてい
る（特開平７−２９５７５）。
料粉末の製造方法としては、一般的に、ＮｉＯ粉末とＹ
ＳＺ粉末を両者とも固体の状態で混合し、その後昇温
（仮焼）して若干焼結することにより複合化する方法
（固体混合法）が採られている。混合方法としては、ボ
ールミルを用いるものや、メカノケミカル的機械混合に
よるものが知られている。また、Ｎｉ，Ｚｒ，Ｙをイオ
ン状態で混合し、これを熱分解する方法も提案されてい
る（特開平７−２９５７５）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術におい
て得られるニッケル系／ジルコニウム系粉末は、結局Ｎ
ｉあるいはＮｉＯ粒子と電解質材であるＹＳＺ粒子とが
単純に分散している組織であった。Ｎｉ粒子とＹＳＺ粒
子が分散している状態においては、ＳＯＦＣ運転条件下
（１０００℃、還元）においてＮｉ粒子の凝集が進行す
ることにより、実際の発電面積の減少及び燃料極膜自体
が剥離したり、クラックが生じることによる導電率の低
下が起こり、出力の低下が生ずる。
て得られるニッケル系／ジルコニウム系粉末は、結局Ｎ
ｉあるいはＮｉＯ粒子と電解質材であるＹＳＺ粒子とが
単純に分散している組織であった。Ｎｉ粒子とＹＳＺ粒
子が分散している状態においては、ＳＯＦＣ運転条件下
（１０００℃、還元）においてＮｉ粒子の凝集が進行す
ることにより、実際の発電面積の減少及び燃料極膜自体
が剥離したり、クラックが生じることによる導電率の低
下が起こり、出力の低下が生ずる。
【０００５】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、固体電解質型燃料電池の燃料極として好適
な、粉末の組成と組織の均一性が向上した、ニッケル系
／ジルコニウム系粉末及びその製造方法を提供すること
を目的とする。
れたもので、固体電解質型燃料電池の燃料極として好適
な、粉末の組成と組織の均一性が向上した、ニッケル系
／ジルコニウム系粉末及びその製造方法を提供すること
を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記課題を解決するためになされた本発明は、ニッケル元
素、ジルコニウム元素及びイットリウム元素が所望割合
となった酸化ニッケル（ＮｉＯ）とイットリアドープジ
ルコニア（ＹＳＺ）との混合粉末を合成する工程と、上
記粉末を圧粉体とした後、熱処理を行う工程とを含むこ
ととした。
記課題を解決するためになされた本発明は、ニッケル元
素、ジルコニウム元素及びイットリウム元素が所望割合
となった酸化ニッケル（ＮｉＯ）とイットリアドープジ
ルコニア（ＹＳＺ）との混合粉末を合成する工程と、上
記粉末を圧粉体とした後、熱処理を行う工程とを含むこ
ととした。
【０００７】ＮｉＯ／ＹＳＺ複合粉末の合成にあたっ
て、粉末に圧力を加えることにより圧粉体とし，ＮｉＯ
粒子とＹＳＺ粒子とを緻密な状態とした後、高温での熱
処理を施すことにより、ＮｉＯとＹＳＺとの密着を十分
に得ようとするものである。
て、粉末に圧力を加えることにより圧粉体とし，ＮｉＯ
粒子とＹＳＺ粒子とを緻密な状態とした後、高温での熱
処理を施すことにより、ＮｉＯとＹＳＺとの密着を十分
に得ようとするものである。
【０００８】上記ＮｉＯ／ＹＳＺ複合粉末を還元処理を
行うことにより、Ｎｉ／ＹＳＺ複合粉末としてもよい。
行うことにより、Ｎｉ／ＹＳＺ複合粉末としてもよい。
【０００９】ＮｉＯ／ＹＳＺ複合粉末の圧粉体を用いる
と、ＳＯＦＣ運転時（１０００℃、還元）にＮｉＯがＮ
ｉに還元されることにより、燃料極膜自体の気孔率が増
加する。この燃料極膜の気孔率増加により、高いガス透
過性を有する燃料極膜とすることが可能である。
と、ＳＯＦＣ運転時（１０００℃、還元）にＮｉＯがＮ
ｉに還元されることにより、燃料極膜自体の気孔率が増
加する。この燃料極膜の気孔率増加により、高いガス透
過性を有する燃料極膜とすることが可能である。
【００１０】一方、Ｎｉ／ＹＳＺ複合粉末の圧粉体を用
いると、特に還元焼成を行う場合には、ＮｉＯよりもＮ
ｉの方が焼結性が高いため、低い温度において強固な燃
料極膜の作製が可能となる。また、大気焼成において
も、焼成中にＮｉがＮｉＯに酸化されるが、上記のＮｉ
Ｏ／ＹＳＺと同様の効果が期待される。
いると、特に還元焼成を行う場合には、ＮｉＯよりもＮ
ｉの方が焼結性が高いため、低い温度において強固な燃
料極膜の作製が可能となる。また、大気焼成において
も、焼成中にＮｉがＮｉＯに酸化されるが、上記のＮｉ
Ｏ／ＹＳＺと同様の効果が期待される。
【００１１】緻密質の固体電解質膜上にる燃料極膜を形
成する方法であって、緻密質の固体電解質膜上の界面層
としては、ＮｉＯ及び／又はＮｉ／ＹＳＺ複合粉末を１
２００℃以下の温度にて熱処理を施した粉末を用い、そ
の上部層には、ＮｉＯ及び／又はＮｉ／ＹＳＺ複合粉末
を圧粉体とした後、１２００℃から１６００℃の熱処理
を行った複合粉末を用いて、作製することとした。
成する方法であって、緻密質の固体電解質膜上の界面層
としては、ＮｉＯ及び／又はＮｉ／ＹＳＺ複合粉末を１
２００℃以下の温度にて熱処理を施した粉末を用い、そ
の上部層には、ＮｉＯ及び／又はＮｉ／ＹＳＺ複合粉末
を圧粉体とした後、１２００℃から１６００℃の熱処理
を行った複合粉末を用いて、作製することとした。
【００１２】下地となる緻密電解質上に燃料極膜の成膜
を行う際に、界面層に、焼結性の高いＮｉＯ及び／又は
Ｎｉ／ＹＳＺ粉末を用い、その上部層に上記の圧粉化処
理を施したＮｉＯ及び／又はＮｉ／ＹＳＺ複合粉末燃料
極を用いることで、電解質との密着性を十分に確保しな
がら、耐久性に優れた燃料極膜を成膜可能とするもので
ある。
を行う際に、界面層に、焼結性の高いＮｉＯ及び／又は
Ｎｉ／ＹＳＺ粉末を用い、その上部層に上記の圧粉化処
理を施したＮｉＯ及び／又はＮｉ／ＹＳＺ複合粉末燃料
極を用いることで、電解質との密着性を十分に確保しな
がら、耐久性に優れた燃料極膜を成膜可能とするもので
ある。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明のＮｉＯ及び／又はＮｉ／
ＹＳＺ複合粉末を固体電解質型燃料電池に適用する場合
においては、ＮｉＯ又はＮｉが６０ｍｏｌ％以上、９５
ｍｏｌ％以下とする必要がある。その理由は、ＮｉＯ又
はＮｉが６０ｍｏｌ％未満であると、導電性が急激に低
下し、また、９５ｍｏｌ％より多いと、Ｎｉ粒子の凝集
が著しくなるためである。
ＹＳＺ複合粉末を固体電解質型燃料電池に適用する場合
においては、ＮｉＯ又はＮｉが６０ｍｏｌ％以上、９５
ｍｏｌ％以下とする必要がある。その理由は、ＮｉＯ又
はＮｉが６０ｍｏｌ％未満であると、導電性が急激に低
下し、また、９５ｍｏｌ％より多いと、Ｎｉ粒子の凝集
が著しくなるためである。
【００１４】本発明におけるＮｉＯ及び／又はＮｉ／Ｙ
ＳＺ複合粉末中のＹＳＺのＹ2Ｏ3含有量は、望ましくは
３〜２０ｍｏｌ％であり、より好ましくは８〜１２ｍｏ
ｌ％である。その理由は、固体電解質に用いるＹＳＺの
イオン導電性がこの範囲が優れているため、固体電解質
と燃料極とのマッチングの点からである。
ＳＺ複合粉末中のＹＳＺのＹ2Ｏ3含有量は、望ましくは
３〜２０ｍｏｌ％であり、より好ましくは８〜１２ｍｏ
ｌ％である。その理由は、固体電解質に用いるＹＳＺの
イオン導電性がこの範囲が優れているため、固体電解質
と燃料極とのマッチングの点からである。
【００１５】本発明の複合粉末の製造方法としては共沈
法によることが好ましい。ＮｉＯ／ＹＳＺ複合粉末の共
沈法による製造方法については、本願と同一出願人によ
る出願（特開平９−２２７２１２）に詳述されている。
共沈法によれば、均一な組織・組成の複合粉末が得ら
れ、電極（燃料電極）と固体電解質間の界面導電率を固
体混合法による複合粉末の場合と比較して数段増大でき
る。
法によることが好ましい。ＮｉＯ／ＹＳＺ複合粉末の共
沈法による製造方法については、本願と同一出願人によ
る出願（特開平９−２２７２１２）に詳述されている。
共沈法によれば、均一な組織・組成の複合粉末が得ら
れ、電極（燃料電極）と固体電解質間の界面導電率を固
体混合法による複合粉末の場合と比較して数段増大でき
る。
【００１６】ＮｉＯ／ＹＳＺ複合粉末を圧粉体とする際
の、圧力としては、１ｋｇｆ／ｍｍ2以上の圧力とする
ことで十分である。１ｋｇｆ／ｍｍ2以下であると十分
な圧粉体を得ることができない。
の、圧力としては、１ｋｇｆ／ｍｍ2以上の圧力とする
ことで十分である。１ｋｇｆ／ｍｍ2以下であると十分
な圧粉体を得ることができない。
【００１７】ＮｉＯ／ＹＳＺ複合粉末の圧粉体を熱処理
する温度としては、１２００〜１６００℃が好ましい。
１２００℃以下とするとＮｉＯとＹＳＺが十分に接触し
た緻密な粉体を得ることができない。また、１６００℃
以上とするとＮｉＯ／ＹＳＺ複合粉末中のＹＳＺの焼結
が進行しすぎため、粉砕・分級による粒度調整が困難で
あり、また後工程の成膜・焼成の際に強固な燃料極膜の
作製を行うことができなくなるからである。
する温度としては、１２００〜１６００℃が好ましい。
１２００℃以下とするとＮｉＯとＹＳＺが十分に接触し
た緻密な粉体を得ることができない。また、１６００℃
以上とするとＮｉＯ／ＹＳＺ複合粉末中のＹＳＺの焼結
が進行しすぎため、粉砕・分級による粒度調整が困難で
あり、また後工程の成膜・焼成の際に強固な燃料極膜の
作製を行うことができなくなるからである。
【００１８】本発明におけるスラリー粒子の粒度の調整
方法は、粉砕後の分級等によることができる。またスラ
リー中におけるセラミックス粒子の含有量は、スラリー
溶液１００部に対して１０部〜５０部が好ましい。本発
明におけるスラリーのスラリー溶液の組成も特に限定さ
れるものではない。スラリーは、溶剤、バインダー、分
散剤、消泡剤等を含んでいて良い。しかし、溶剤として
難揮発性溶剤を、スラリー溶剤の１０〜８０ｗｔ％、含
むことが望ましい。この難揮発性溶剤の作用は、スラリ
ー作製、保管中のスラリーの粘度変化を抑え、また、こ
のスラリーを用いて成膜（例えば、ディッピング）した
後の乾燥に起因するクラックの発生を抑制することであ
る。ここで、難揮発性の程度は、例えば、酢酸ブチルの
揮発度を１００とした時、１以下が望ましい。例えば、
αテルピネオール等を挙げることができる。
方法は、粉砕後の分級等によることができる。またスラ
リー中におけるセラミックス粒子の含有量は、スラリー
溶液１００部に対して１０部〜５０部が好ましい。本発
明におけるスラリーのスラリー溶液の組成も特に限定さ
れるものではない。スラリーは、溶剤、バインダー、分
散剤、消泡剤等を含んでいて良い。しかし、溶剤として
難揮発性溶剤を、スラリー溶剤の１０〜８０ｗｔ％、含
むことが望ましい。この難揮発性溶剤の作用は、スラリ
ー作製、保管中のスラリーの粘度変化を抑え、また、こ
のスラリーを用いて成膜（例えば、ディッピング）した
後の乾燥に起因するクラックの発生を抑制することであ
る。ここで、難揮発性の程度は、例えば、酢酸ブチルの
揮発度を１００とした時、１以下が望ましい。例えば、
αテルピネオール等を挙げることができる。
【００１９】スラリー溶液には、難揮発性溶剤以外に一
般の揮発性の溶剤が含まれて良い。その溶液に含まれる
溶剤の作用は、粉末の分散性の向上および脱泡性の向上
である。そのような溶剤の一例として、エチルアルコー
ルが好適である。その望ましい含有量は、スラリー溶液
の２０〜９０ｗｔ％である。
般の揮発性の溶剤が含まれて良い。その溶液に含まれる
溶剤の作用は、粉末の分散性の向上および脱泡性の向上
である。そのような溶剤の一例として、エチルアルコー
ルが好適である。その望ましい含有量は、スラリー溶液
の２０〜９０ｗｔ％である。
【００２０】スラリー溶液に含まれるバインダーの作用
は、粉末の基板へのコーティング性（密着度）を向上さ
せることである。バインダーの量は、溶剤１００部に対
して０．１〜１０部が好ましい。その理由は、低濃度
（０．１ｗｔ％未満）だとコーティング性が低く、高濃
度（１０ｗｔ％越え）だと、粉末の分散性が悪くなるか
らである。バインダーの具体例として、エチルセルロー
スが好適である。
は、粉末の基板へのコーティング性（密着度）を向上さ
せることである。バインダーの量は、溶剤１００部に対
して０．１〜１０部が好ましい。その理由は、低濃度
（０．１ｗｔ％未満）だとコーティング性が低く、高濃
度（１０ｗｔ％越え）だと、粉末の分散性が悪くなるか
らである。バインダーの具体例として、エチルセルロー
スが好適である。
【００２１】スラリー溶液に含まれる分散剤の作用は、
粉末の分散性の向上である。分散剤の量は、溶剤１００
部に対して０．１〜４部が好ましい。その理由は、低濃
度（０．１ｗｔ％未満）だと分散性が低く、高濃度（４
ｗｔ％越え）だと、スラリーの変性が生じやすくなるか
らである。分散剤の具体例として、ポリオキシエチレン
アルキルリン酸エステルが挙げられる。
粉末の分散性の向上である。分散剤の量は、溶剤１００
部に対して０．１〜４部が好ましい。その理由は、低濃
度（０．１ｗｔ％未満）だと分散性が低く、高濃度（４
ｗｔ％越え）だと、スラリーの変性が生じやすくなるか
らである。分散剤の具体例として、ポリオキシエチレン
アルキルリン酸エステルが挙げられる。
【００２２】スラリー溶液に含まれる消泡剤は、スラリ
ー中の気泡を消す作用をする。消泡剤の量は、溶剤１０
０部に対して０．１〜４部が好ましい。その理由は、低
濃度（０．１ｗｔ％未満）だと効果があまり期待できな
いし、高濃度（４ｗｔ％越え）だと、スラリーの変性が
生じやすくなるからである。消泡剤の具体例として、ソ
ルビタンセスキオレエートが挙げられる。各剤・粉末の
混合方法は、ボールミル等の一般的な方法を採用でき
る。
ー中の気泡を消す作用をする。消泡剤の量は、溶剤１０
０部に対して０．１〜４部が好ましい。その理由は、低
濃度（０．１ｗｔ％未満）だと効果があまり期待できな
いし、高濃度（４ｗｔ％越え）だと、スラリーの変性が
生じやすくなるからである。消泡剤の具体例として、ソ
ルビタンセスキオレエートが挙げられる。各剤・粉末の
混合方法は、ボールミル等の一般的な方法を採用でき
る。
【００２３】本発明の製造方法におけるスラリーの基板
への適用方法は特に限定されない。ディッピング法、ス
プレー法、刷毛塗り法等であって良い。この中ではディ
ッピング法が好ましい。簡易であり、量産性に富み、低
コストだからである。ディッピング法としては、大気中
でスラリーの中に基体を浸漬させる通常のディッピング
法の他、加圧ガス中や真空中でディッピングを行う方法
を採用できる。その場合、ディッピングの回数は、必要
とされる膜厚と使用するスラリー組成とに応じて選択で
きる。
への適用方法は特に限定されない。ディッピング法、ス
プレー法、刷毛塗り法等であって良い。この中ではディ
ッピング法が好ましい。簡易であり、量産性に富み、低
コストだからである。ディッピング法としては、大気中
でスラリーの中に基体を浸漬させる通常のディッピング
法の他、加圧ガス中や真空中でディッピングを行う方法
を採用できる。その場合、ディッピングの回数は、必要
とされる膜厚と使用するスラリー組成とに応じて選択で
きる。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 （１） 複合粉末調整：ＹＳＺ原料としての硝酸ジルコ
ニウム・イットリウム水溶液（８ｍｏｌ％Ｙ2Ｏ3含
有）、ＮｉＯ原料として硝酸ニッケル水溶液をＹＳＺと
ＮｉＯがモル比で２：８となるように調合し、十分撹拌
を行う。
ニウム・イットリウム水溶液（８ｍｏｌ％Ｙ2Ｏ3含
有）、ＮｉＯ原料として硝酸ニッケル水溶液をＹＳＺと
ＮｉＯがモル比で２：８となるように調合し、十分撹拌
を行う。
【００２５】（２） 共沈溶液調整：本実施例において
は、共沈溶液として蓚酸水溶液を用いた。容器に純水を
取り、約８０℃程度に加熱する。この温水を撹拌しなが
ら蓚酸２水和物結晶を徐々に添加して溶解し、７０℃〜
９０℃に保持した。蓚酸水溶液の量については、共沈工
程において金属イオンが完全に沈殿するように、蓚酸量
を化学量論比よりもわずかに過剰となるようすることが
好ましい。今回の過剰量は約５ｍｏｌ％とした。
は、共沈溶液として蓚酸水溶液を用いた。容器に純水を
取り、約８０℃程度に加熱する。この温水を撹拌しなが
ら蓚酸２水和物結晶を徐々に添加して溶解し、７０℃〜
９０℃に保持した。蓚酸水溶液の量については、共沈工
程において金属イオンが完全に沈殿するように、蓚酸量
を化学量論比よりもわずかに過剰となるようすることが
好ましい。今回の過剰量は約５ｍｏｌ％とした。
【００２６】（３） 共沈反応：７０℃〜９０℃に加温
した原料溶液（ＮｉＯ／ＹＳＺ複合溶液）を蓚酸水溶液
中に、よく撹拌しながら徐々に添加していくことで、蓚
酸共沈法による沈殿生成を行った。
した原料溶液（ＮｉＯ／ＹＳＺ複合溶液）を蓚酸水溶液
中に、よく撹拌しながら徐々に添加していくことで、蓚
酸共沈法による沈殿生成を行った。
【００２７】（４） 乾燥：乾燥機内にポリエチレン製
容器を静置し、１２０℃の熱風を送り沈殿物の水分及び
硝酸を蒸発させた。
容器を静置し、１２０℃の熱風を送り沈殿物の水分及び
硝酸を蒸発させた。
【００２８】（５） 熱分解：乾燥後の試料を５００
℃、５時間の熱処理により、残留の硝酸成分と蓚酸を除
去した。
℃、５時間の熱処理により、残留の硝酸成分と蓚酸を除
去した。
【００２９】（６） 粉砕：熱分解により粉末化した試
料を粗粉砕機や乳鉢等により粒度調整を行う。本実験に
おいては、アルミナ質乳鉢により、二次粒子径を１８０
μｍ以下とした。
料を粗粉砕機や乳鉢等により粒度調整を行う。本実験に
おいては、アルミナ質乳鉢により、二次粒子径を１８０
μｍ以下とした。
【００３０】（７） 仮焼：得られた粉末を結晶化する
ために、７００℃、１０時間の熱処理を行った。
ために、７００℃、１０時間の熱処理を行った。
【００３１】（８） 圧粉：仮焼処理を行った粉末を圧
粉体とするため、一軸プレス機や静水加圧成形機により
荷重を加える。本実験においては、３ｋｇｆ／ｍｍ2の
荷重を一軸プレス機により加え圧粉体を得た。
粉体とするため、一軸プレス機や静水加圧成形機により
荷重を加える。本実験においては、３ｋｇｆ／ｍｍ2の
荷重を一軸プレス機により加え圧粉体を得た。
【００３２】（９）熱処理：圧粉体を１５００℃、５時
間の熱処理を行うことで焼結体を得た。
間の熱処理を行うことで焼結体を得た。
【００３３】（１０）分級：焼結体を微粉砕機を用いて
粉砕を行った後、分級機により０．５〜５μｍ、１〜２
０μｍおよび５〜５０μｍの３種類の粒度分布の粉末を
作製した。
粉砕を行った後、分級機により０．５〜５μｍ、１〜２
０μｍおよび５〜５０μｍの３種類の粒度分布の粉末を
作製した。
【００３４】（１１）スラリー調整：８００℃と１１０
０℃仮焼粉末及び上記３種類の分級粉末を用いて、粉末
１０部に、バインダーを４．８部、表面活性剤を０．１
部混合し、塗布用のスラリーを得た。該スラリーの粘度
はそれぞれ１１０、１００及び９０、８０、６０ｃｐｓ
であった。
０℃仮焼粉末及び上記３種類の分級粉末を用いて、粉末
１０部に、バインダーを４．８部、表面活性剤を０．１
部混合し、塗布用のスラリーを得た。該スラリーの粘度
はそれぞれ１１０、１００及び９０、８０、６０ｃｐｓ
であった。
【００３５】（１２）成膜：上記ＮｉＯ／ＹＳＺ複合粉
末によるスラリーを用いて、Ｌａ0.75Ｓｒ0.25ＭｎＯ3
空気極支持体上にインターコネクター及び電解質膜を成
膜した基板上に８００℃および１１００℃仮焼処理粉末
をそれぞれ膜厚１０μｍ程度と、圧粉処理を行った０．
５〜５μｍ、１〜２０μｍおよび５〜５０μｍの３種類
粉末をそれぞれ３０μｍ、４０μｍ、５０μｍ程度の膜
厚となるようにディッピング法により成膜を行った。
末によるスラリーを用いて、Ｌａ0.75Ｓｒ0.25ＭｎＯ3
空気極支持体上にインターコネクター及び電解質膜を成
膜した基板上に８００℃および１１００℃仮焼処理粉末
をそれぞれ膜厚１０μｍ程度と、圧粉処理を行った０．
５〜５μｍ、１〜２０μｍおよび５〜５０μｍの３種類
粉末をそれぞれ３０μｍ、４０μｍ、５０μｍ程度の膜
厚となるようにディッピング法により成膜を行った。
【００３６】（１３）焼成：成膜サンプルを１５００
℃、５時間にて焼成を行った。尚、還元雰囲気で焼成し
てもかなわない。
℃、５時間にて焼成を行った。尚、還元雰囲気で焼成し
てもかなわない。
【００３７】（１４）発電性能評価：上記セルを用い
て、まず、３％水素−窒素雰囲気、１０００℃で還元し
た。燃料；１１％Ｈ2Ｏ，８９％Ｈ2、酸化剤；空気４倍
等量、燃料利用率；４０％、温度１０００℃の運転条件
で発電評価した結果、最大出力０．５１Ｗ／ｃｍ2の高
出力を示し、従来の粉末混合による圧粉処理を行ってい
ない粉末を用いて作製したセルの最大出力（約０．４２
Ｗ／ｃｍ2）より高いことが確認された。
て、まず、３％水素−窒素雰囲気、１０００℃で還元し
た。燃料；１１％Ｈ2Ｏ，８９％Ｈ2、酸化剤；空気４倍
等量、燃料利用率；４０％、温度１０００℃の運転条件
で発電評価した結果、最大出力０．５１Ｗ／ｃｍ2の高
出力を示し、従来の粉末混合による圧粉処理を行ってい
ない粉末を用いて作製したセルの最大出力（約０．４２
Ｗ／ｃｍ2）より高いことが確認された。
【００３８】（１５）耐久試験：上記条件で連続して１
０００時間運転を行い、１０００時間後におけるせる出
力の変化を調べた。圧粉処理を行った原料より３種類の
粒度分布の粉末を作製し、その粉末を用いて作製したセ
ルの、１０００時間当たりのセル電位の変化は、０．２
％の減少であった。一方、従来の粉末混合による圧粉処
理を行っていない粉末を用いて作製したセルにおける１
０００時間当たりのセル電位の変化は、１．４％程度の
減少が認められることより、圧粉処理を施した燃料極粉
末を用いることにより、耐久性に優れたセルを作製する
ことが可能であることが確認された。
０００時間運転を行い、１０００時間後におけるせる出
力の変化を調べた。圧粉処理を行った原料より３種類の
粒度分布の粉末を作製し、その粉末を用いて作製したセ
ルの、１０００時間当たりのセル電位の変化は、０．２
％の減少であった。一方、従来の粉末混合による圧粉処
理を行っていない粉末を用いて作製したセルにおける１
０００時間当たりのセル電位の変化は、１．４％程度の
減少が認められることより、圧粉処理を施した燃料極粉
末を用いることにより、耐久性に優れたセルを作製する
ことが可能であることが確認された。
【００３９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、従来の粉末混合による圧粉処理を行っていな
いＮｉＯ及び／又はＮｉ／ＹＳＺ粉末を用いた燃料極に
おいては、固体電解質型燃料電池運転時にＮｉが凝集す
るなどにより出力の低下が大きかったが、本圧粉処理施
した燃料極においては、Ｎｉの凝集を抑制することが可
能となり出力の低下は殆ど認められなくなった。
によれば、従来の粉末混合による圧粉処理を行っていな
いＮｉＯ及び／又はＮｉ／ＹＳＺ粉末を用いた燃料極に
おいては、固体電解質型燃料電池運転時にＮｉが凝集す
るなどにより出力の低下が大きかったが、本圧粉処理施
した燃料極においては、Ｎｉの凝集を抑制することが可
能となり出力の低下は殆ど認められなくなった。
Claims (8)
- 【請求項１】 ニッケル元素、ジルコニウム元素及びイ
ットリウム元素が所望割合となった酸化ニッケル（Ｎｉ
Ｏ）とイットリアドープジルコニア（ＹＳＺ）との混合
粉末を合成する工程と、上記粉末を圧粉体とした後、熱
処理を行う工程と、を含むことを特徴とするＮｉＯ／Ｙ
ＳＺ複合粉末の製造方法。 - 【請求項２】 上記熱処理が、１２００℃から１６００
℃の温度であることを特徴とする請求項１記載のＮｉＯ
／ＹＳＺ複合粉末の製造方法。 - 【請求項３】 上記粉末の出発原料が硝酸塩、硫酸塩、
炭酸塩あるいは塩化物等の水溶性の金属塩であり、共沈
法により合成した請求項１記載のＮｉＯ／ＹＳＺ複合粉
末の製造方法。 - 【請求項４】 さらに、上記ＮｉＯ／ＹＳＺ複合粉末を
粉砕して再度、圧粉体として熱処理を繰り返すことを特
徴とする請求項１〜３記載のＮｉＯ／ＹＳＺ複合粉末の
製造方法。 - 【請求項５】 上記ＮｉＯ／ＹＳＺ複合粉末を０．２μ
ｍ〜５０μｍの粒度分布とすることを特徴とする請求項
１〜４記載のＮｉＯ／ＹＳＺ複合粉末の製造方法。 - 【請求項６】 上記ＮｉＯ／ＹＳＺ複合粉末を還元処理
を行うことによりＮｉ／ＹＳＺ複合粉末とすることを特
徴とする請求項１〜５記載のＮｉ／ＹＳＺ複合粉末の製
造方法。 - 【請求項７】 緻密質の固体電解質膜上に燃料極膜を形
成する方法であって；緻密質の固体電解質膜上の界面層
としては、ＮｉＯ及び／又はＮｉ／ＹＳＺ複合粉末を１
２００℃以下の温度にて熱処理を施した粉末を用い、そ
の上部層には、請求項５及び／又は請求項６記載のＮｉ
Ｏ及び／又はＮｉ／ＹＳＺ複合粉末を用いて、作製する
ことを特徴とする燃料極膜の作製方法。 - 【請求項８】 上記緻密質の固体電解質膜上の界面層
と、その上部層は、スラリーコート法により作製するこ
とを特徴とする請求項７記載の燃料極膜の作製方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10165946A JPH11343123A (ja) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | Ｎｉ又はＮｉＯ／ＹＳＺ複合粉末の製造方法およびそれらを用いた燃料極膜の成膜方法 |
| PCT/JP1999/002048 WO1999054946A1 (fr) | 1998-04-21 | 1999-04-19 | Pile a electrolyte solide et son procede de production |
| US09/673,934 US6692855B1 (en) | 1998-04-21 | 1999-04-19 | Solid electrolyte type fuel cell and method of producing the same |
| EP99913694A EP1081778A4 (en) | 1998-04-21 | 1999-04-19 | SOLID FUEL CELL WITH SOLID ELECTROLYTES AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
| AU31713/99A AU3171399A (en) | 1998-04-21 | 1999-04-19 | Solid electrolyte fuel cell and method of producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10165946A JPH11343123A (ja) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | Ｎｉ又はＮｉＯ／ＹＳＺ複合粉末の製造方法およびそれらを用いた燃料極膜の成膜方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11343123A true JPH11343123A (ja) | 1999-12-14 |
Family
ID=15822032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10165946A Pending JPH11343123A (ja) | 1998-04-21 | 1998-05-29 | Ｎｉ又はＮｉＯ／ＹＳＺ複合粉末の製造方法およびそれらを用いた燃料極膜の成膜方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11343123A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002231256A (ja) * | 2001-01-30 | 2002-08-16 | Kyocera Corp | 固体電解質型燃料電池セルおよび燃料電池 |
| WO2003098724A1 (fr) * | 2002-05-22 | 2003-11-27 | Nippon Shokubai Co., Ltd. | Substrat support d'electrode utilise comme pile a combustible de type oxyde solide et son procede de production |
| JP2003346820A (ja) * | 2002-05-30 | 2003-12-05 | Sulzer Hexis Ag | インクの製造方法 |
| KR100833626B1 (ko) * | 2003-12-02 | 2008-05-30 | 나노다이나믹스 인코퍼레이티드 | 서멧 전해질을 사용하는 애노드 지지된 고체 산화물 연료 전지 |
| KR101159139B1 (ko) | 2012-03-30 | 2012-06-25 | 삼전순약공업(주) | Ｎｉ－ＹＳＺ 복합체 제조 방법 및 연료 전지의 제조 방법 |
| JP2013079190A (ja) * | 2004-07-13 | 2013-05-02 | Hyundai Motor Co Ltd | ＮｉＯ−セラミック複合粉体及びＮｉＯ−セラミック複合燃料極の製造方法 |
| CN111302800A (zh) * | 2020-03-11 | 2020-06-19 | 宁波大学 | 一种镍离子均匀掺杂技术制备高费尔德常数及高光学质量的氧化钬磁光透明陶瓷 |
-
1998
- 1998-05-29 JP JP10165946A patent/JPH11343123A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7351492B2 (en) | 2002-05-22 | 2008-04-01 | Nippon Shokubai Co., Ltd. | Solid oxide type fuel cell-use electrode support substrate and production method therefor |
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| CN111302800B (zh) * | 2020-03-11 | 2022-02-01 | 宁波大学 | 一种镍离子均匀掺杂技术制备高费尔德常数及高光学质量的氧化钬磁光透明陶瓷 |
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