JPH1173976A - 固体電解質型燃料電池のセルおよびその製造方法 - Google Patents

固体電解質型燃料電池のセルおよびその製造方法

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JPH1173976A
JPH1173976A JP9233442A JP23344297A JPH1173976A JP H1173976 A JPH1173976 A JP H1173976A JP 9233442 A JP9233442 A JP 9233442A JP 23344297 A JP23344297 A JP 23344297A JP H1173976 A JPH1173976 A JP H1173976A
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晃弘 山下
Tsutomu Hashimoto
勉 橋本
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 内部抵抗が小さく、発電能力の向上を図るこ
とができる固体電解質型燃料電池のセルを提供する。 【解決手段】 基体1上に設けられた燃料極2、固体電
解質3および空気極4からなる複数の単素子間をインタ
コネクタ5で電気的に接続した固体電解質型燃料電池の
セルであって、インタコネクタ5と空気極4との間に当
該空気極4よりも空孔の小さい緻密構造をなす緻密空気
極6を設けることにより、インタコネクタ5の空気極4
側との電気的な接触面積を増大させて、インタコネクタ
5の空気極4側との接触部分での電気抵抗を大幅に低減
させた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解質型燃料
電池のセルおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】固体電解質型燃料電池は、固体電解質を
多孔質性の空気極および燃料極で挟んだ単素子を多孔質
性の基体上に上記燃料極を当接させるように複数配設
し、当該単素子間をインタコネクタで電気的に接続して
構成したセルを備えてなっている。
【0003】このようなセルは、燃料極、固体電解質、
空気極、インタコネクタの各材料のスラリを基体上にそ
れぞれ被覆した後、約1400℃で一体的に焼結(スラ
リ一体焼結法)して成膜することにより製造される。
【0004】このようなセルを備えた固体電解質型燃料
電池では、基体の外側に空気や酸素などの酸化ガスを流
通させ、基体の内側に水素やメタンなどの燃料ガスを流
通させる一方、温度を約800〜1000℃まで上昇さ
せると、燃料ガスが基体および燃料極を透過すると共
に、酸化ガスが空気極を透過して、これらガスが固体電
解質で電気化学的に反応し、電力を得ることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前述したような固体電
解質型燃料電池では、発電能力の向上を図るため、その
セルの内部抵抗の低減が検討されている。なかでも、イ
ンタコネクタと空気極との接触部分においては、空気極
が多孔質であることから、当該接触面積が少なく、電気
抵抗の増加を招きやすいため、対応策が強く求められて
いる。
【0006】
【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ための、本発明による固体電解質型燃料電池のセルは、
基体上に設けられた燃料極、固体電解質および空気極か
らなる複数の単素子間をインタコネクタで電気的に接続
した固体電解質型燃料電池のセルであって、前記インタ
コネクタと前記空気極との間に当該空気極よりも緻密構
造をなす緻密空気極を設けたことを特徴とする。
【0007】前述した課題を解決するための、本発明に
よる固体電解質型燃料電池のセルの製造方法は、基体上
に設けられた燃料極、固体電解質および空気極からなる
複数の単素子間をインタコネクタで電気的に接続したセ
ルをスラリ一体焼結法で製造する固体電解質型燃料電池
のセルの製造方法であって、前記空気極の原料粉体より
も粒径の小さい原料粉体を用いたスラリを前記インタコ
ネクタと前記空気極との間に位置するように塗布して一
体焼結することを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明による固体電解質型燃料電
池のセルおよびその製造方法の実施の形態を図1を用い
て説明する。なお、図1は、その要部の概略構成図であ
る。
【0009】図1において、1は基体、2は燃料極、3
は固体電解質、4は空気極、5はインタコネクタ、6は
緻密空気極(導電性セラミックス膜)である。
【0010】基体1は、ジルコニア酸化物などからなる
多孔質体であり、板状または管状をなしている。燃料極
2は、基体1上に所定の間隔で複数成膜されている。固
体電解質3は、燃料極2上にそれぞれ成膜されている。
空気極4は、LaSrMnO3 系などからなる多孔質体
であり、固体電解質3上にそれぞれ成膜されている。イ
ンタコネクタ5は、LaSrCrO3 などのようなペロ
ブスカイト型酸化物からなり、上記燃料極2、固体電解
質3、空気極4などからなる単素子間を電気的に接続す
るように当該単素子間にそれぞれ成膜されている。緻密
空気極6は、前記インタコネクタ5と前記空気極4との
間(接触面)にそれぞれ成膜されており、上記空気極4
と同様な組成をなすものの、上記空気極4よりも緻密な
構造(空孔が小さい)をなすと共に、厚さが上記空気極
4(約600μm前後)よりもはるかに薄く(20〜5
0μm)なっている。
【0011】このような構造をなすセルにおいては、基
体1上に燃料極2、固体電解質3、インタコネクタ5の
各材料のスラリを所定の箇所に塗布した後、緻密空気極
6、空気極4の各材料のスラリ(緻密空気極6を構成す
るスラリと空気極4を構成するスラリとは、その原料粉
体の中心粒径が異なる(空気極4:10〜20μm,緻
密空気極6:0.3〜0.5μm)だけである。)を所
定の箇所に塗布し、これを一体的に焼結する(スラリ一
体焼結法)ことにより、容易に製造することができる。
【0012】このようなセルを備えた固体電解質型燃料
電池では、基体1の外側、すなわち、空気極4側に空気
や酸素などの酸化ガスを流通させ、基体1の内側、すな
わち、燃料極2側に水素やメタンなどの燃料ガスを流通
させる一方、温度を約800〜1000℃まで上昇させ
ると、燃料ガスが基体1および燃料極2を透過すると共
に、酸化ガスが空気極4を透過して、これらガスが固体
電解質3で電気化学的に反応し、電力を得ることができ
る。
【0013】この発電の際、空孔の小さい緻密空気極6
(微粒子空気極)を介してインタコネクタ5が空気極4
(粗粒子空気極)と接触していることから、インタコネ
クタ5の空気極4側との電気的な接触面積が増大し、イ
ンタコネクタ5の空気極4側との接触部分での電気抵抗
が大幅に低減するようになる。
【0014】したがって、内部抵抗が大幅に少なくなる
ので、発電能力の向上を図ることができる。
【0015】なお、緻密空気極6は、空気極4よりも微
粒子であるため、当該空気極4よりもガス透過性が低く
なる虞があるものの、その厚さを必要最小限に抑えるこ
とにより、特に問題なくガスを透過させることができ
る。
【0016】
【実施例】本発明による固体電解質型燃料電池のセルの
効果を確認するため、次のような試験を行った。
【0017】[試験体の製作]図2(a)に示すよう
に、多孔質のジルコニア板(20mm×20mm×5m
m)からなる基体11上にインタコネクタ15の材料の
スラリを塗布(厚さ:50〜100μm)し、緻密空気
極16の材料のスラリを塗布(厚さ:20〜50μm)
した後、空気極14の材料のスラリを塗布(厚さ:60
0μm程度)し、これを大気中1400℃で5時間焼結
して一体化することにより試験体S1 を得た。なお、上
記各材料のスラリは、下記の通り調整した。
【0018】<インタコネクタスラリ>AサイトLaへ
のSr置換量として10mol%となるようにLa,S
r,Crの各硝酸塩を秤量して蒸留水と共に混合し、こ
の水溶液を空気中150〜200℃で加熱して蒸発乾固
させた後、空気中900℃で5時間焼成することによ
り、(La0.9 Sr0.1 )CrO3 となる単一のペロブ
スカイト型酸化物(平均粒径:0.5μm)を得た。こ
の粉体とテレピン油とを所定の割合(テレピン油:20
wt%)で混合することによりインタコネクタ15の材料
のスラリを製造した。
【0019】<緻密空気極スラリ>酸化ランタン、炭酸
ストロンチウム、炭酸マンガンをそれぞれ所定量づつ混
合し、1400℃で5時間焼成することにより、(La
0.9 Sr0.1 )MnO3 の粉体を得た。この粉体をボー
ルミルで粉砕し、中心粒径が0.3〜0.5μmとなる
ように調整したら、テレピン油と所定の割合(テレピン
油:20wt%)で混合することにより緻密空気極16の
材料のスラリを製造した。
【0020】<空気極スラリ>緻密空気極16の材料の
スラリの場合と同様にして空気極14の材料のスラリを
製造した。ただし、(La0.9 Sr0.1 )MnO3 の原
料粉体の平均粒径は、10〜20μmである。
【0021】[比較体の製作]図2(b)に示すよう
に、試験体と同様な基体11上にインタコネクタ15の
材料のスラリを塗布(厚さ:50〜100μm)した
後、空気極14の材料のスラリを塗布(厚さ:600μ
m程度)し、これを大気中1400℃で5時間焼成して
一体化することにより比較体S2 を得た。つまり、比較
体S2 は、試験体S 1 から緻密空気極16を除いただけ
の構造をなしているのである。なお、上記各材料のスラ
リは、試験体S1 の製作に用いたものと同一である。
【0022】[試験方法]図3に示すように、試験体S
1 および比較体S2 のインタコネクタ15と空気極14
とを直流電源101および電圧計102にそれぞれつな
ぎ、インタコネクタ15と空気極14との間に直流電源
101で2.6Aの直流をそれぞれ通電し、空気雰囲気
下、1000℃における当該間の電圧をそれぞれ測定し
た。
【0023】[試験結果]試験結果を図4に示す。図4
から明らかなように、比較体S2 では、電圧が約420
mVとなるのに対し、試験体S1 では、電圧が約80m
Vとなり、比較体S2 の1/5以下であった。
【0024】以上のことから、インタコネクタ15と空
気極14との間に緻密空気極16を設けることにより、
インタコネクタ15の空気極14側との接触部分での電
気抵抗を大幅に低減できることが確認できた。
【0025】
【発明の効果】本発明による固体電解質型燃料電池のセ
ルでは、基体上に設けられた燃料極、固体電解質および
空気極からなる複数の単素子間をインタコネクタで電気
的に接続した固体電解質型燃料電池のセルであって、前
記インタコネクタと前記空気極との間に当該空気極より
も緻密構造をなす緻密空気極を設けたことから、インタ
コネクタの空気極側との電気的な接触面積が増大し、イ
ンタコネクタの空気極側との接触部分での電気抵抗が大
幅に低減するようになり、内部抵抗が大幅に少なくなる
ので、発電能力の向上を図ることができる。
【0026】本発明による固体電解質型燃料電池のセル
の製造方法では、基体上に設けられた燃料極、固体電解
質および空気極からなる複数の単素子間をインタコネク
タで電気的に接続したセルをスラリ一体焼結法で製造す
る固体電解質型燃料電池のセルの製造方法であって、前
記空気極の原料粉体よりも粒径の小さい原料粉体を用い
たスラリを前記インタコネクタと前記空気極との間に位
置するように塗布して一体焼結するので、上述の効果を
有する固体電解質型燃料電池のセルを容易に製造するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による固体電解質型燃料電池のセルの実
施の形態の要部の概略構造図である。
【図2】試験体および比較体の概略構造図である。
【図3】試験体および比較体の電圧測定試験の説明図で
ある。
【図4】試験体および比較体の電圧測定試験の結果を表
すグラフである。
【符号の説明】
1,11 基体 2 燃料極 3 固体電解質 4,14 空気極 5,15 インタコネクタ 6,16 緻密空気膜 101 直流電源 102 電圧計 S1 試験体 S2 比較体

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基体上に設けられた燃料極、固体電解質
    および空気極からなる複数の単素子間をインタコネクタ
    で電気的に接続した固体電解質型燃料電池のセルであっ
    て、前記インタコネクタと前記空気極との間に当該空気
    極よりも緻密構造をなす緻密空気極を設けたことを特徴
    とする固体電解質型燃料電池のセル。
  2. 【請求項2】 基体上に設けられた燃料極、固体電解質
    および空気極からなる複数の単素子間をインタコネクタ
    で電気的に接続したセルをスラリ一体焼結法で製造する
    固体電解質型燃料電池のセルの製造方法であって、前記
    空気極の原料粉体よりも粒径の小さい原料粉体を用いた
    スラリを前記インタコネクタと前記空気極との間に位置
    するように塗布して一体焼結することを特徴とする固体
    電解質型燃料電池のセルの製造方法。
JP9233442A 1997-08-29 1997-08-29 固体電解質型燃料電池のセルおよびその製造方法 Withdrawn JPH1173976A (ja)

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