JPH0193065A - 固体電解質燃料電池の製作方法 - Google Patents
固体電解質燃料電池の製作方法Info
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- JPH0193065A JPH0193065A JP62249948A JP24994887A JPH0193065A JP H0193065 A JPH0193065 A JP H0193065A JP 62249948 A JP62249948 A JP 62249948A JP 24994887 A JP24994887 A JP 24994887A JP H0193065 A JPH0193065 A JP H0193065A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は燃料電池、酸素センサなどに使用される固体゛
電解質の製作方法に関する。
電解質の製作方法に関する。
従来の固体電解質燃料電池の構成を第３図、第４図によ
って説明する。第３図はその断面図であシ、第４図は第
３図のＢ−Ｂ矢視図である。
って説明する。第３図はその断面図であシ、第４図は第
３図のＢ−Ｂ矢視図である。
第３図、第４図において、１は空気極（−例としては、
ＬａＭｎＯ３のペロプスカイト型酸化物ユラリーの焼成
嘆で、厚さは数百μｍである’３１を通す多孔質膜があ
げられる）、２は電解質（−例としては、イツトリア安
定化ジルコニアＹＳＺの蒸着膜で、電気化学蒸着法、す
なわちＥＶＤ法、で作られた５０μｍ程度の気密嘆）、
３は燃料極（−例としてはＮｉＯとＺｒ０１のサーメッ
トのスラリー焼成喚で厚さ数十μｍの多孔質膜）、４は
インコネクタ（−例としてはＬａＣｒＯ３のＢＶＤ法に
よる蒸着膜で厚さ数十ｐｍの気密嘆）、５は基体管（−
例としてはカルシア安定化ビμフェアで作られた直径１
３劃、長さ４００鵡、厚さ１．６日の多孔質セラミック
チューブ）である。
ＬａＭｎＯ３のペロプスカイト型酸化物ユラリーの焼成
嘆で、厚さは数百μｍである’３１を通す多孔質膜があ
げられる）、２は電解質（−例としては、イツトリア安
定化ジルコニアＹＳＺの蒸着膜で、電気化学蒸着法、す
なわちＥＶＤ法、で作られた５０μｍ程度の気密嘆）、
３は燃料極（−例としてはＮｉＯとＺｒ０１のサーメッ
トのスラリー焼成喚で厚さ数十μｍの多孔質膜）、４は
インコネクタ（−例としてはＬａＣｒＯ３のＢＶＤ法に
よる蒸着膜で厚さ数十ｐｍの気密嘆）、５は基体管（−
例としてはカルシア安定化ビμフェアで作られた直径１
３劃、長さ４００鵡、厚さ１．６日の多孔質セラミック
チューブ）である。
約１，０００℃に保持された上記構成の固体電解質燃料
電池の管内外に、空気とＨ！、Ｃｏの燃料を供給すると
、燃料極３でＨ，、ＣｏがＮ１の触媒作用によシイオン
化して電子を放つ。これにより燃料極３と空気極１との
間に電位差が生じる・今、燃料極５と空気極１をインコ
ネクタ４を介して外部回路で連ぐと、燃料極３にたまっ
た電子は外部回路とインコネクタ４を通って空気極１へ
移動し、基体管５を通ってきた空気中の酸素をイオン化
する。イオン化した酸素は酸素イオン導電性の電解質２
を通って燃料極３へ移動し水素イオンと結合して水蒸気
となる。
電池の管内外に、空気とＨ！、Ｃｏの燃料を供給すると
、燃料極３でＨ，、ＣｏがＮ１の触媒作用によシイオン
化して電子を放つ。これにより燃料極３と空気極１との
間に電位差が生じる・今、燃料極５と空気極１をインコ
ネクタ４を介して外部回路で連ぐと、燃料極３にたまっ
た電子は外部回路とインコネクタ４を通って空気極１へ
移動し、基体管５を通ってきた空気中の酸素をイオン化
する。イオン化した酸素は酸素イオン導電性の電解質２
を通って燃料極３へ移動し水素イオンと結合して水蒸気
となる。
従来の技術では基体管を用いているので、製作可能な基
体管径に限界があり、あまり小さい径の燃料電池や酸素
センサーは製作できない。
体管径に限界があり、あまり小さい径の燃料電池や酸素
センサーは製作できない。
このため例えば容積当りの固体電解質燃料電池の発電量
は１４０ ＫＷ／ｍ”程度であシ、大容量化した場合の
スペースが大きくなりすぎ、また基体管が空気の拡散抵
抗となるため電池出力が低下するという問題点がある。
は１４０ ＫＷ／ｍ”程度であシ、大容量化した場合の
スペースが大きくなりすぎ、また基体管が空気の拡散抵
抗となるため電池出力が低下するという問題点がある。
本発明は上記技術水準に濫み、従来技術の有する問題点
を解消した固体電解質の製作方法を提供しようとするも
のである。
を解消した固体電解質の製作方法を提供しようとするも
のである。
本発明は電解質層を挟んで燃料極層と空気極層とが重ね
合わされた筒状の固体電解質を製作する方法であって、
上記空気極層か燃料極層かのいずれか一方の層を筒状く
形成し、上記電解質層および他の極層を構成するそれぞ
れの材料の粉末スラリーを上記筒状物表面に順次塗布乾
燥させダた後、焼成することを特徴とする固体電解質の
製作方法である。
合わされた筒状の固体電解質を製作する方法であって、
上記空気極層か燃料極層かのいずれか一方の層を筒状く
形成し、上記電解質層および他の極層を構成するそれぞ
れの材料の粉末スラリーを上記筒状物表面に順次塗布乾
燥させダた後、焼成することを特徴とする固体電解質の
製作方法である。
本発明における空気ｉ層として使用される材料としては
、ＬａＣａＭｎ０１． ＬａＣｏＯ３，ＬａＣｒＯ３及
びＬａＭｎ０１などのペロプスカイト型酸化物が、電解
質層となる材料としてはイツトリア安定化ジμコニア（
Ｙ Ｓ Ｚ ） 、 ＣｅＣａなどが、燃料極層として
使用される材料としてはＮｉＯ／力ｙシア安定化ジμコ
ニア（Ｃ８Ｚ）、ＮｉＯ／イツトリア安定化ジ〜コニア
（Ｙ８Ｚ）などがあげられる。
、ＬａＣａＭｎ０１． ＬａＣｏＯ３，ＬａＣｒＯ３及
びＬａＭｎ０１などのペロプスカイト型酸化物が、電解
質層となる材料としてはイツトリア安定化ジμコニア（
Ｙ Ｓ Ｚ ） 、 ＣｅＣａなどが、燃料極層として
使用される材料としてはＮｉＯ／力ｙシア安定化ジμコ
ニア（Ｃ８Ｚ）、ＮｉＯ／イツトリア安定化ジ〜コニア
（Ｙ８Ｚ）などがあげられる。
またインコネクターが使用されるが、この材料としては
Ｎ１ＡＬＡ７４ ｏ３＋Ｎ ｉ Ｃｒ／Ａ４０．、 Ｆ
ｅＮｉＣｏ。
Ｎ１ＡＬＡ７４ ｏ３＋Ｎ ｉ Ｃｒ／Ａ４０．、 Ｆ
ｅＮｉＣｏ。
ＬａＣｒＯ３などがあげられる。
空気極層、燃料？＠層は多孔質なものとする必要がある
ので、その材料の粒径は比較的大きい（例えば１〜１０
０μ程度）材料をスラリー化して用いられ、インコネク
ター、電解ｌＲ層は緻密質とする必要があるので、その
材料の粒径は比較的小さい（例えば１１〜１μ程度）材
料をスラリー化して用いられる。
ので、その材料の粒径は比較的大きい（例えば１〜１０
０μ程度）材料をスラリー化して用いられ、インコネク
ター、電解ｌＲ層は緻密質とする必要があるので、その
材料の粒径は比較的小さい（例えば１１〜１μ程度）材
料をスラリー化して用いられる。
一例として、空気極を筒状に成形し最内層にする場合の
、それぞれの層の一般的な材料の粒径、スラリー粘度、
スラリー濃度を下記に示す。
、それぞれの層の一般的な材料の粒径、スラリー粘度、
スラリー濃度を下記に示す。
空気極を筒状に成形し最内層とする場合、空気極となる
材料の導電率が低い場合には膜厚を厚くしなければなら
ぬが、膜厚を厚くすると酸素の拡散が不十分となるので
両者の兼ね合いでその膜厚を決定すべきである。
材料の導電率が低い場合には膜厚を厚くしなければなら
ぬが、膜厚を厚くすると酸素の拡散が不十分となるので
両者の兼ね合いでその膜厚を決定すべきである。
また筒状に成形して最内層とするのが、空気極であって
も、また燃料極であっても、その強度の点から、その膜
厚は３００μ以上にするのが好ましい。
も、また燃料極であっても、その強度の点から、その膜
厚は３００μ以上にするのが好ましい。
一般的に空気極は１０００℃以上、燃料極は１３００℃
以上、電解質及びインコネクターは１３００℃以上で焼
成されるが、本発明においては構成材料を一度で焼結す
るために、焼成温度は少なくとも１３００℃以上にする
べきである。
以上、電解質及びインコネクターは１３００℃以上で焼
成されるが、本発明においては構成材料を一度で焼結す
るために、焼成温度は少なくとも１３００℃以上にする
べきである。
本発明によれば基体管の使用を排除しているので小型の
固体電解質燃料電池が得られ、そのため例えば５ηの直
径の電池を作ることができ、その場合従来の直径１５ｍ
の電池に比べて容積当りの発を竜は９倍になり、また直
径３ｍの電池を作れば、直径１５１ｍの従来電池の発電
量の２５倍となる。また基体管がないため空気が空気極
へ拡散しやすく空気極の酸素分圧が増加して電池出力が
増加する。
固体電解質燃料電池が得られ、そのため例えば５ηの直
径の電池を作ることができ、その場合従来の直径１５ｍ
の電池に比べて容積当りの発を竜は９倍になり、また直
径３ｍの電池を作れば、直径１５１ｍの従来電池の発電
量の２５倍となる。また基体管がないため空気が空気極
へ拡散しやすく空気極の酸素分圧が増加して電池出力が
増加する。
〔実施例１〕
以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図によって説
明する。第１図はこの実施例によって製作された固体電
解質燃料電池の断面図であり、第２図は第１図のＡ−Ａ
矢視図である。この実施例においては、１は空気極、２
は電解質、３は燃料極、４はインコネクターである。
明する。第１図はこの実施例によって製作された固体電
解質燃料電池の断面図であり、第２図は第１図のＡ−Ａ
矢視図である。この実施例においては、１は空気極、２
は電解質、３は燃料極、４はインコネクターである。
先ず、ＬａＭｎ０１粒子（１〜１０μ）の７０％濃度の
スラリー（粘度Ｃｘ３）をプレスまたは押出し成形機で
厚さＳＯＯμの円筒形多孔質管に成形し空気極１を形成
する。
スラリー（粘度Ｃｘ３）をプレスまたは押出し成形機で
厚さＳＯＯμの円筒形多孔質管に成形し空気極１を形成
する。
次に、イツトリア安定化ジルコニア（ｙｓｚ）゛粒子（
Ｑ、１〜１μ）の５０％濃度スラリー（粘度１０００Ｃ
Ｔ））を空気極１上に塗布乾燥して厚さ１５０μの電解
質層２を形成し、更にその電解質’ｐ３２（Ｄ上に、Ｎ
ｔｏ／ｙｓｚ （６： ４ ）粒子（１〜１０μ）の６
０％濃度スヲリー（粘度１０００ｃｐ）を塗布乾燥し厚
さ１００μの燃料極層３を形成させる。次いで最後にＬ
ａＣｒ０１粒子（１１〜１μ）の５０％濃度スラリーを
、第１図に示すように路出している空気極１上に塗布乾
燥し厚さ１００μのインコネクター４を形成させる。
Ｑ、１〜１μ）の５０％濃度スラリー（粘度１０００Ｃ
Ｔ））を空気極１上に塗布乾燥して厚さ１５０μの電解
質層２を形成し、更にその電解質’ｐ３２（Ｄ上に、Ｎ
ｔｏ／ｙｓｚ （６： ４ ）粒子（１〜１０μ）の６
０％濃度スヲリー（粘度１０００ｃｐ）を塗布乾燥し厚
さ１００μの燃料極層３を形成させる。次いで最後にＬ
ａＣｒ０１粒子（１１〜１μ）の５０％濃度スラリーを
、第１図に示すように路出している空気極１上に塗布乾
燥し厚さ１００μのインコネクター４を形成させる。
上記したように構成された成形体を１３００℃以上で２
〜４時間焼成することによって空気極を最内層として有
し基体管を省略した固体電解質燃料電池が得られる。
〜４時間焼成することによって空気極を最内層として有
し基体管を省略した固体電解質燃料電池が得られる。
以上は空気極をプレスまたは押出し成形機で成形した例
を示したが、低融点の樹脂やろうを心材として、その上
に空気極、電解質、燃料極、インコネクターとなる材料
のスラリーを上記と同じ順序で次々と塗布乾燥した後、
心材である樹脂やろうを溶かして抜き出した後、上記と
同様に焼成することによっても同様の固体電解質燃料電
池が得られる。
を示したが、低融点の樹脂やろうを心材として、その上
に空気極、電解質、燃料極、インコネクターとなる材料
のスラリーを上記と同じ順序で次々と塗布乾燥した後、
心材である樹脂やろうを溶かして抜き出した後、上記と
同様に焼成することによっても同様の固体電解質燃料電
池が得られる。
〔実施例２〕
他の実施例を同様に第１図及び第２図によって説明する
。この場合、第１図、第２図における１は燃！ｐｒｉ、
２は電解質、３は空気極、４はインコネクターである。
。この場合、第１図、第２図における１は燃！ｐｒｉ、
２は電解質、３は空気極、４はインコネクターである。
先ずＮｉＯ／ＹＳＺ （６： ４ ）粒子（１〜１０μ
）の７０％濃度スラリー（粘度■）をプレスまたは押出
し成形機で厚さ５００μの円筒形多孔質管に成形し燃ｖ
Ｆ極１を成形する。
）の７０％濃度スラリー（粘度■）をプレスまたは押出
し成形機で厚さ５００μの円筒形多孔質管に成形し燃ｖ
Ｆ極１を成形する。
次に、イツトリア安定化ジルコニア（Ｙ８Ｚ）粒子（Ｑ
、１〜１μ）の５０％濃度ヌラリー（粘度１０００ｃｐ
）を燃料極１の上に塗布乾燥し厚さ１５０μの電解質層
２を形成し、更にその電解質層２の上に、ＬａＭｎＯ３
粒子（１〜１０μ）の６０％濃度スラリー（粘度１００
０ｃｐ）を塗布乾燥し、厚さ３００μの空気極層３を形
成させる。次いで最後にＬａＣｒＯ３粒子（０１〜１μ
）の５０％濃度スツリーを、第１図に示すように露出（
７ている燃′電極１上に塗布乾燥し厚さ１００μのイン
コネクター４を形成させる。
、１〜１μ）の５０％濃度ヌラリー（粘度１０００ｃｐ
）を燃料極１の上に塗布乾燥し厚さ１５０μの電解質層
２を形成し、更にその電解質層２の上に、ＬａＭｎＯ３
粒子（１〜１０μ）の６０％濃度スラリー（粘度１００
０ｃｐ）を塗布乾燥し、厚さ３００μの空気極層３を形
成させる。次いで最後にＬａＣｒＯ３粒子（０１〜１μ
）の５０％濃度スツリーを、第１図に示すように露出（
７ている燃′電極１上に塗布乾燥し厚さ１００μのイン
コネクター４を形成させる。
上記したように構成された成形体を１３００℃以上で２
〜４時間焼成することによって燃料極を最内層として有
し基体管を省略した固体電解質ＰＳ料電池が得られる。
〜４時間焼成することによって燃料極を最内層として有
し基体管を省略した固体電解質ＰＳ料電池が得られる。
なお実施例１で言及したように心材を使用しても同じよ
うに製作することができる。
うに製作することができる。
基体管がないため電池直径を小さくすることができまた
、空気の拡散抵抗が減って空気極への空気の拡散が容易
となるため空気極の酸素分圧が増加して電池出力が増加
する。
、空気の拡散抵抗が減って空気極への空気の拡散が容易
となるため空気極の酸素分圧が増加して電池出力が増加
する。
第１図、第２図は本発明の固体電解質の実施例を説明す
るための図で、第１因は固体電解質燃料電池の断面図、
＠２図は第１図のＡ−Ａ矢視図である。第３図、第４図
は従来の固体電解質燃料電池の構成を説明するための図
で、第３図はその断面図、第４図は第３図のＢ−Ｂ矢視
図である。
るための図で、第１因は固体電解質燃料電池の断面図、
＠２図は第１図のＡ−Ａ矢視図である。第３図、第４図
は従来の固体電解質燃料電池の構成を説明するための図
で、第３図はその断面図、第４図は第３図のＢ−Ｂ矢視
図である。
Claims (1)
- 電解質層を挟んで燃料極層と空気極層とが重ね合わさ
れた筒状の固体電解質を製作する方法であつて、上記空
気極層か燃料極層かのいずれか一方の層を筒状に形成し
、上記電解質層および他の極層を構成するそれぞれの材
料の粉末スラリーを上記筒状物表面に順次塗布乾燥させ
た後、焼成することを特徴とする固体電解質の製作方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62249948A JP2622261B2 (ja) | 1987-10-05 | 1987-10-05 | 固体電解質燃料電池の製作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62249948A JP2622261B2 (ja) | 1987-10-05 | 1987-10-05 | 固体電解質燃料電池の製作方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0193065A true JPH0193065A (ja) | 1989-04-12 |
| JP2622261B2 JP2622261B2 (ja) | 1997-06-18 |
Family
ID=17200563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62249948A Expired - Lifetime JP2622261B2 (ja) | 1987-10-05 | 1987-10-05 | 固体電解質燃料電池の製作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2622261B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0471166A (ja) * | 1990-07-12 | 1992-03-05 | Ngk Insulators Ltd | 固体電解質型燃料電池用の自己支持型の空気電極体の製造方法 |
| JPH04115461A (ja) * | 1990-09-03 | 1992-04-16 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 固体電解質型燃料電池の単電池製造方法 |
| WO1992010862A1 (fr) * | 1990-12-10 | 1992-06-25 | Yuasa Battery Co., Ltd. | Procede de production d'une pile a combustible electrolytique a l'etat solide |
| US5968673A (en) * | 1994-03-18 | 1999-10-19 | Toto Ltd. | Solid electrolyte thin film and method for producing the same |
| JP2002323474A (ja) * | 2001-04-25 | 2002-11-08 | Denso Corp | ガスセンサ素子の製造方法 |
| JP2003522384A (ja) * | 2000-02-04 | 2003-07-22 | シュティヒティン・エネルギーオンデルツォイク・セントラム・ネーデルランド | アノードに支持された電解質を含むアセンブリの製造方法およびそのようなアセンブリを備えるセラミック電池 |
| US6692855B1 (en) | 1998-04-21 | 2004-02-17 | Toto Ltd. | Solid electrolyte type fuel cell and method of producing the same |
-
1987
- 1987-10-05 JP JP62249948A patent/JP2622261B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0471166A (ja) * | 1990-07-12 | 1992-03-05 | Ngk Insulators Ltd | 固体電解質型燃料電池用の自己支持型の空気電極体の製造方法 |
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| JP2002323474A (ja) * | 2001-04-25 | 2002-11-08 | Denso Corp | ガスセンサ素子の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2622261B2 (ja) | 1997-06-18 |
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