JPH04115461A - 固体電解質型燃料電池の単電池製造方法 - Google Patents
固体電解質型燃料電池の単電池製造方法Info
- Publication number
- JPH04115461A JPH04115461A JP2233010A JP23301090A JPH04115461A JP H04115461 A JPH04115461 A JP H04115461A JP 2233010 A JP2233010 A JP 2233010A JP 23301090 A JP23301090 A JP 23301090A JP H04115461 A JPH04115461 A JP H04115461A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- membrane
- solid electrolyte
- electrode material
- electrolyte membrane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
- H01M8/1231—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte with both reactants being gaseous or vaporised
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
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、固体電解質型燃料電池の単電池製造方法に係
り、特に固体電解質膜と電極膜との間の電気的接触抵抗
を小さくすることができる固体電解質型燃料電池の単電
池製造方法に関するものである。
り、特に固体電解質膜と電極膜との間の電気的接触抵抗
を小さくすることができる固体電解質型燃料電池の単電
池製造方法に関するものである。
低公害のエネルギー源として注目を集めている燃料電池
の中で、特に電解質の漏洩のおそれがなく、反応速度が
大きいとして期待されているのが固体電解質型燃料電池
である。
の中で、特に電解質の漏洩のおそれがなく、反応速度が
大きいとして期待されているのが固体電解質型燃料電池
である。
固体電解質型燃料電池は、電池の最小単位である単電池
を多数積層して構成されており、この単電池は、電解質
膜に電極膜を積層して構成される。
を多数積層して構成されており、この単電池は、電解質
膜に電極膜を積層して構成される。
単電池における電解質膜には緻密度が要求される一方、
電極膜には多孔質性が要求される。緻密度が要求される
電解質膜上に、多孔質性が要求される電極膜を積層する
場合は、通常、固体電解質膜上にシートまたはフィルム
状の電極膜を積層させて焼成する方法が採られるが、焼
きしまりの違いにより、各々要求される特性が充分に満
足されず、電極膜が剥離したり、ひび割れするなどの問
題があった。また、電解質膜と電極膜との間の電気的接
触抵抗は、その製造方法によって大きく左右され、従来
の単電池の製造方法では、固体電解質膜と電極膜との間
の電気的接触抵抗を小さくすることができないという問
題があった。
電極膜には多孔質性が要求される。緻密度が要求される
電解質膜上に、多孔質性が要求される電極膜を積層する
場合は、通常、固体電解質膜上にシートまたはフィルム
状の電極膜を積層させて焼成する方法が採られるが、焼
きしまりの違いにより、各々要求される特性が充分に満
足されず、電極膜が剥離したり、ひび割れするなどの問
題があった。また、電解質膜と電極膜との間の電気的接
触抵抗は、その製造方法によって大きく左右され、従来
の単電池の製造方法では、固体電解質膜と電極膜との間
の電気的接触抵抗を小さくすることができないという問
題があった。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、電解
質膜および電極膜がそれぞれ要求される特性を充分に満
たし、剥離、ひび割れ等に対する電極膜の物理的強度が
大きく、かつ固体電解質膜と電極膜との電気的接触抵抗
が小さい固体電解質型燃料電池の電極膜製造方法を提供
することにある。
質膜および電極膜がそれぞれ要求される特性を充分に満
たし、剥離、ひび割れ等に対する電極膜の物理的強度が
大きく、かつ固体電解質膜と電極膜との電気的接触抵抗
が小さい固体電解質型燃料電池の電極膜製造方法を提供
することにある。
本発明者は、固体電解質膜と、これに積層される電極膜
との電気的接触抵抗を低減するために鋭意研究の結果、
固体電解質膜に粉末状の電極材を薄層状に付着させた後
、焼成することにより、固体電解質膜と電極膜との間の
電気的接触抵抗が小さくなり、かつ電極膜が固体電解質
膜の焼成に影響を与えることなく、多孔性に冨んだもの
になることを見出し本発明に到達した。
との電気的接触抵抗を低減するために鋭意研究の結果、
固体電解質膜に粉末状の電極材を薄層状に付着させた後
、焼成することにより、固体電解質膜と電極膜との間の
電気的接触抵抗が小さくなり、かつ電極膜が固体電解質
膜の焼成に影響を与えることなく、多孔性に冨んだもの
になることを見出し本発明に到達した。
すなわち、本発明は、固体電解質膜の片面または両面に
電極膜を形成する固体電解質型燃料電池の単電池製造方
法において、前記固体電解質膜の電極膜形成部分に粉末
状の電極材を薄層状に付着させた後、焼成して多孔質膜
を形成することを特徴とする。
電極膜を形成する固体電解質型燃料電池の単電池製造方
法において、前記固体電解質膜の電極膜形成部分に粉末
状の電極材を薄層状に付着させた後、焼成して多孔質膜
を形成することを特徴とする。
固体電解質膜に粉末状の電極材を付着させた後、焼成す
ることにより、電極膜自身の多孔性により弾力性を有し
、電解質膜が緻密に焼きしまるのを電極膜が妨害するこ
とがなく、また固体電解質膜と電極膜とが緊密に接触す
るので電気的接触抵抗が大幅に小さくなる。
ることにより、電極膜自身の多孔性により弾力性を有し
、電解質膜が緻密に焼きしまるのを電極膜が妨害するこ
とがなく、また固体電解質膜と電極膜とが緊密に接触す
るので電気的接触抵抗が大幅に小さくなる。
本発明において固体電解質としては、例えばＺｒＯ２−
Ｙ２０３ （ＹＳＺ） 、ＣｅＯ２−ＣａＯ１Ｃｅ０
２−Ｙ２０３系のもの等が使用される。また、酸素側電
極材としては、例えばランタン系のＬａ ＣｏＯ３、Ｌ
ａ、７Ｓ ｒ、ｊＭｎ０３ 、Ｌａａ７Ｃ”ａＪ Ｍｎ
Ｏ３、Ｌ ａｏ、、 Ｂ ａ、、 Ｃａｏ４ Ｃｕ、、
、０３等が、一方、燃料側電極材としては、例えば、ニ
ンケル系のＮ１Ｏ−Ｚｒ０２−Ｙ２０３等が使用される
。電極材は、例えば０．１μｍ〜１０μｍに粉砕した電
極材粉末として使用される。粉末状の電極材には、例え
ばポリビニールブチラール（ＰＶＢ）等の添加剤の粉末
を混合させてもよく、また、電極材と添加剤との性質を
共有する、例えばあらかしめ電極材と添加剤とを溶融し
たものを乾燥後、粉砕して使用してもよい。この場合、
ＰＶＢ等の添加剤は、電極材粉末の整形性を確保すると
いうはたらきがあり、前記電極材と同様０．１〜１０μ
ｍに粉砕して使用される。
Ｙ２０３ （ＹＳＺ） 、ＣｅＯ２−ＣａＯ１Ｃｅ０
２−Ｙ２０３系のもの等が使用される。また、酸素側電
極材としては、例えばランタン系のＬａ ＣｏＯ３、Ｌ
ａ、７Ｓ ｒ、ｊＭｎ０３ 、Ｌａａ７Ｃ”ａＪ Ｍｎ
Ｏ３、Ｌ ａｏ、、 Ｂ ａ、、 Ｃａｏ４ Ｃｕ、、
、０３等が、一方、燃料側電極材としては、例えば、ニ
ンケル系のＮ１Ｏ−Ｚｒ０２−Ｙ２０３等が使用される
。電極材は、例えば０．１μｍ〜１０μｍに粉砕した電
極材粉末として使用される。粉末状の電極材には、例え
ばポリビニールブチラール（ＰＶＢ）等の添加剤の粉末
を混合させてもよく、また、電極材と添加剤との性質を
共有する、例えばあらかしめ電極材と添加剤とを溶融し
たものを乾燥後、粉砕して使用してもよい。この場合、
ＰＶＢ等の添加剤は、電極材粉末の整形性を確保すると
いうはたらきがあり、前記電極材と同様０．１〜１０μ
ｍに粉砕して使用される。
本発明において、固体電解質膜に、例えば粉末状の電極
材を付着させる方法としては、例えば、電極材の乾燥粉
末を振りかける方法、電極材の乾燥粉末を溶剤に溶かし
てスプレーする方法、または電極材の乾燥粉末と溶剤と
をそれぞれ別にスプレーを用いて吹き付ける方法があげ
られるが、特にこれらに限定されるものではない。
材を付着させる方法としては、例えば、電極材の乾燥粉
末を振りかける方法、電極材の乾燥粉末を溶剤に溶かし
てスプレーする方法、または電極材の乾燥粉末と溶剤と
をそれぞれ別にスプレーを用いて吹き付ける方法があげ
られるが、特にこれらに限定されるものではない。
本発明においては、固体電解質膜に電極材を付着させた
後、例えば１１００〜１６００”Ｃで１〜１０時間焼成
する。このときの昇温および降温速度は、電解質単独膜
の場合とほぼ同一であることが好ましい。
後、例えば１１００〜１６００”Ｃで１〜１０時間焼成
する。このときの昇温および降温速度は、電解質単独膜
の場合とほぼ同一であることが好ましい。
次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
第１図は、本発明の一実施例における、固体電解質膜に
電極材を付着させた状態を示す断面図である。図におい
て、ＹＳＺからなる電解質セラミック体１の両面に酸素
側電極または燃料側電極の厚さに見合うだけの切欠部が
あり、この切欠部の一方に酸素側の電極材２としてＬ
ａｎ、７ ｓ ｒ、、３ ＭｎＯ３を０．１〜１０μｍ
に粉砕した粉末が、他方の切欠部に燃料側の電極材２と
してＮ ｉ Ｏ−Ｙ Ｓ Ｚを０．１〜１０μｍに粉砕
した粉末がそれぞれ、溶剤としてトルエン等を用いてス
プレーされて薄膜状に付着されている。その後この状態
で、例えばトンネル型電気炉により、昇温速度５〜１０
０℃／ ｈ ｒで１５００℃まで昇温し、この温度で１
〜１０時間保持して焼成した後、降温速度１００〜２０
０℃／ ｈ ｒで冷却されて単電池となる。
電極材を付着させた状態を示す断面図である。図におい
て、ＹＳＺからなる電解質セラミック体１の両面に酸素
側電極または燃料側電極の厚さに見合うだけの切欠部が
あり、この切欠部の一方に酸素側の電極材２としてＬ
ａｎ、７ ｓ ｒ、、３ ＭｎＯ３を０．１〜１０μｍ
に粉砕した粉末が、他方の切欠部に燃料側の電極材２と
してＮ ｉ Ｏ−Ｙ Ｓ Ｚを０．１〜１０μｍに粉砕
した粉末がそれぞれ、溶剤としてトルエン等を用いてス
プレーされて薄膜状に付着されている。その後この状態
で、例えばトンネル型電気炉により、昇温速度５〜１０
０℃／ ｈ ｒで１５００℃まで昇温し、この温度で１
〜１０時間保持して焼成した後、降温速度１００〜２０
０℃／ ｈ ｒで冷却されて単電池となる。
得られた単電池の電解質セラミック体と電極膜との電気
的接触抵抗は１０００℃で０．０１Ωであり、電極材を
粉末状にしないで、従来どおり一体化した膜状の電極材
を付着させて焼成したときの電気的接触抵抗の０．１Ω
に較べて著しく小さくなった。またこの単電池は１００
０℃で２００時間使用しても電極膜の剥離、ひび割れ等
は生じなかった。
的接触抵抗は１０００℃で０．０１Ωであり、電極材を
粉末状にしないで、従来どおり一体化した膜状の電極材
を付着させて焼成したときの電気的接触抵抗の０．１Ω
に較べて著しく小さくなった。またこの単電池は１００
０℃で２００時間使用しても電極膜の剥離、ひび割れ等
は生じなかった。
第２図は、本発明の他の実施例における、固体電解質膜
に電極材と添加剤との混合物を付着させた状態を示す断
面図である。図において、ＹＳＺからなる電解質セラミ
ック体１の片面に電極膜と同じ厚さで、電極膜の大きさ
だけくり抜いた、プラスティックスからなるマスキング
材３が積層されており、前記くり抜いた部分に０．１μ
ｍ〜１゜ｐｍに粉砕されたＮ１Ｏ−ＹＳＺと、ＰＶＢの
微粉との混合物が、例えば溶剤としてトルエンを用いて
電極材料と溶剤とがそれぞれ別のスプレーにより噴霧さ
れ、その後、前記実施例と同様の条件で焼成される。
に電極材と添加剤との混合物を付着させた状態を示す断
面図である。図において、ＹＳＺからなる電解質セラミ
ック体１の片面に電極膜と同じ厚さで、電極膜の大きさ
だけくり抜いた、プラスティックスからなるマスキング
材３が積層されており、前記くり抜いた部分に０．１μ
ｍ〜１゜ｐｍに粉砕されたＮ１Ｏ−ＹＳＺと、ＰＶＢの
微粉との混合物が、例えば溶剤としてトルエンを用いて
電極材料と溶剤とがそれぞれ別のスプレーにより噴霧さ
れ、その後、前記実施例と同様の条件で焼成される。
本実施例における固体電解質膜と電極膜との間の電気的
接触抵抗は、０．０３Ωであり、前記実施例同様、粉砕
しない電極材を用いた場合に較べて著しく小さくなった
。また電極膜の物理的な強度も前記実施例と同様に従来
のものに較べて著しく向上した。
接触抵抗は、０．０３Ωであり、前記実施例同様、粉砕
しない電極材を用いた場合に較べて著しく小さくなった
。また電極膜の物理的な強度も前記実施例と同様に従来
のものに較べて著しく向上した。
本発明によれば、粉末状の電極材を用い、固体電解質膜
上で該電極材を焼成し、多孔質膜状とすることにより、
固体電解質膜と電極膜との電気的接触抵抗が小さく、か
つ、電極膜の物理的強度の大きい単電池が得られる。
上で該電極材を焼成し、多孔質膜状とすることにより、
固体電解質膜と電極膜との電気的接触抵抗が小さく、か
つ、電極膜の物理的強度の大きい単電池が得られる。
第１図は、本発明の一実施例における単電池の断面図、
第２図は、本発明の他の実施例における固体電解質膜と
電極膜との積層体の断面を示す図である。 １・・・電解質セラミック体、２・・・電極材、３・・
・マスキング材。
第２図は、本発明の他の実施例における固体電解質膜と
電極膜との積層体の断面を示す図である。 １・・・電解質セラミック体、２・・・電極材、３・・
・マスキング材。
Claims (1)
- （１）固体電解質膜の片面または両面に電極膜を形成す
る固体電解質型燃料電池の単電池製造方法において、前
記固体電解質膜の電極膜形成部分に粉末状の電極材を薄
層状に付着させた後、焼成して多孔質膜を形成すること
を特徴とする固体電解質型燃料電池の単電池製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2233010A JPH04115461A (ja) | 1990-09-03 | 1990-09-03 | 固体電解質型燃料電池の単電池製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2233010A JPH04115461A (ja) | 1990-09-03 | 1990-09-03 | 固体電解質型燃料電池の単電池製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04115461A true JPH04115461A (ja) | 1992-04-16 |
Family
ID=16948404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2233010A Pending JPH04115461A (ja) | 1990-09-03 | 1990-09-03 | 固体電解質型燃料電池の単電池製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04115461A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0193065A (ja) * | 1987-10-05 | 1989-04-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固体電解質燃料電池の製作方法 |
-
1990
- 1990-09-03 JP JP2233010A patent/JPH04115461A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0193065A (ja) * | 1987-10-05 | 1989-04-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固体電解質燃料電池の製作方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR950001256B1 (ko) | 고체 전해질을 이용하는 연료 전지 및 이의 형성 방법 | |
| US6017647A (en) | Electrode structure for solid state electrochemical devices | |
| JP3502012B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池、およびその製造方法 | |
| Chen et al. | Nanoscaled Sm-doped CeO2 buffer layers for intermediate-temperature solid oxide fuel cells | |
| JPH04118861A (ja) | 固体電解質型燃料電池およびその製造方法 | |
| WO1992010862A1 (fr) | Procede de production d'une pile a combustible electrolytique a l'etat solide | |
| KR101429944B1 (ko) | 후열처리된 복합체 공기극을 포함하는 고체산화물 연료전지 및 그 제조방법 | |
| JP2513920B2 (ja) | 固体電解質燃料電池の燃料電極及びその製造方法 | |
| JP3347561B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池セル | |
| CN105161743A (zh) | 一种高温固态燃料电池的阳极以及电池堆单元 | |
| JPH04115461A (ja) | 固体電解質型燃料電池の単電池製造方法 | |
| KR101424701B1 (ko) | 세그먼트형 고체산화물 연료전지 모듈 및 그 제조방법 | |
| JPH09266000A (ja) | 固体電解質型燃料電池及びその製造方法 | |
| EP0519681B1 (en) | Method for preparing anode for solid oxide fuel cells | |
| JP2947495B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池の燃料電極作製法 | |
| US6270536B1 (en) | Method of fabricating solid oxide fuel cell electrodes | |
| JP2003151578A (ja) | 固体電解質型燃料電池燃料極膜の製造方法 | |
| JPH0855625A (ja) | 燃料電極基板の作製法 | |
| JP2704071B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池の単電池製造方法 | |
| JP2771090B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
| JPH07320757A (ja) | 固体電解質燃料電池インターコネクター及びその製造方 法 | |
| JPH05174832A (ja) | 高温固体電解質型燃料電池の燃料極 | |
| JPH08287921A (ja) | 固体電解質型燃料電池用燃料極 | |
| JP3981718B2 (ja) | 表面に緻密な固体酸化物膜を形成した多孔質基材の作成方法 | |
| JPH1154131A (ja) | 固体電解質型燃料電池の燃料電極、その成膜方法及びそれに用いる燃料電極材料 |