JPH04218265A - 固体電解質燃料電池の製造方法 - Google Patents

固体電解質燃料電池の製造方法

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JPH04218265A
JPH04218265A JP2412014A JP41201490A JPH04218265A JP H04218265 A JPH04218265 A JP H04218265A JP 2412014 A JP2412014 A JP 2412014A JP 41201490 A JP41201490 A JP 41201490A JP H04218265 A JPH04218265 A JP H04218265A
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JP
Japan
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solid electrolyte
fuel cell
slurry
molded body
fuel electrode
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Pending
Application number
JP2412014A
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English (en)
Inventor
Ryoichi Okuyama
良一 奥山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yuasa Corp
Original Assignee
Yuasa Corp
Yuasa Battery Corp
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Publication date
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Priority to US07/915,699 priority patent/US5290323A/en
Priority to PCT/JP1991/001701 priority patent/WO1992010862A1/ja
Priority to EP92900502A priority patent/EP0514552B1/en
Priority to DE69132207T priority patent/DE69132207T2/de
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、固体電解質燃料電池の
製造方法に関するもので、さらに詳しく言えば、固体電
解質燃料電池モジュールの構成に適した固体電解質燃料
電池の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】固体電解質燃料電池としては、リン酸型
燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池と類似した構造の平板
型、米国のアルゴンヌ国立研究所によって提案されたモ
ノリシック型、日本の電子技術総合研究所によって開発
中の円筒多素子型、米国のウェスティングハウス社によ
って提案された円筒単素子型が知られているが、現在は
高温におけるガスシールの容易さ、スタック構成の容易
さの点でウェスティングハウス社の円筒単素子型が注目
されている。
【0003】このような固体電解質燃料電池に用いられ
る固体電解質の製造方法としては、プラズマ溶射法、化
学蒸着法(CVD)、電気化学蒸着法(EVD)、有機
金属ジルコニム塩の熱分解法などが知られているが、緻
密な固体電解質膜が得られる方法としては、プラズマ溶
射法、電気化学蒸着法(EVD)があるのみである。
【0004】さらに、上記のような緻密な固体電解質膜
を作成する方法としては、図7のように安定化ジルコニ
ア粉末3をスラリーにし、基材1上に塗布して焼成する
試みもなされている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記した前者の製造方
法では、高価な製造装置を必要とするうえに、固体電解
質膜を必要とする部分と必要としない部分とを構成する
マスキングに時間がかかるため、電池の量産性に問題が
あった。
【0006】また、後者の製造方法では、焼成時に安定
化ジルコニア粉末3の粒子が収縮するため、基材1の上
に構成された固体電解質膜8に割れ2を生じたり、固体
電解質膜8が剥離するという問題があった。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
、本発明は安定化剤を添加したジルコニアを含有するス
ラリーを、吸水性を有する閉塞型に流し込んで電解質成
形体とした後余剰のスラリーを除去する工程と、前記閉
塞型の上に吸水性を有する貫通型を重ねておいて金属酸
化物もしくは金属を含有するスラリーを、前記電解質成
形体上に流し込んで燃料極成形体とした後余剰のスラリ
ーを除去して複合成形体とする工程と、この複合成形体
を乾燥させて閉塞型と貫通型とを除去した後焼成して固
体電解質−燃料極複合体とする工程と、この固体電解質
−燃料極複合体の外側に空気極を形成する工程とからな
ることを特徴とするものである。
【0008】
【作用】上記のように、本発明は吸水性を有する閉塞型
にスラリーを流し込んで電解質成形体を形成し、閉塞型
に貫通型を重ねておいてスラリーを流し込んで燃料極成
形体を形成してこれらを同時に焼成しているので、緻密
な固体電解質膜と多孔性の燃料極とを容易に形成するこ
とができ、貫通型を配した部分に燃料極の露出部分を形
成することができ、その厚みもスラリーを流す時間によ
って任意にコントロールすることができる。
【0009】一方、スラリー中に添加された金属酸化物
は、燃料と接触して還元され、燃料極としての作用をす
る。また前記スラリーから構成される燃料極成形体は、
焼成することによって燃料極の強度が高まり基材として
の作用もする。
【0010】
【実施例】図1は、本発明の固体電解質燃料電池の製造
方法に使用する閉塞型4Aの斜視図で、石膏のような吸
水性を有する材料からなる。
【0011】図2は、本発明の固体電解質燃料電池の製
造方法に使用する貫通型4Bの斜視図で、石膏のような
吸水性を有する材料からなる。
【0012】図3は、前記閉塞型4Aに安定化剤として
のイットリアを添加したジルコニア粉末、水、分散材、
バインダー、消泡材からなるスラリーを流し込んで一定
時間放置して電解質成形体5とした後、余剰のスラリー
を除去した状態の断面図である。
【0013】図4は、前記閉塞型4Aの上に前記貫通型
4Bを重ねておいて前記スラリーに金属酸化物としての
酸化ニッケルを添加したスラリーを、前記電解質成形体
5が乾燥するまでに、その上に流し込んで一定時間放置
して燃料極成形体6とした後、余剰のスラリーを除去し
た状態の断面図である。なお、この燃料極成形体6を形
成するためのスラリーと電解質成形体を形成するための
スラリーとは同一のものでなくてもよいことは言うまで
もない。また、前記閉塞型4Aの口径と前記貫通型4B
の口径とは必ずしも同一でなくてもよいが、同一形状で
あることが望ましい。
【0014】図5は、図4の状態のものを乾燥させて閉
塞型4Aと貫通型4Bとを除去した後焼成して得た固体
電解質−燃料極複合体の斜視図で、内側の多孔性の燃料
極7は貫通型4Bの位置に露出部分7Aが形成され、こ
の露出部分7Aを除く外側に緻密な固体電解質膜8が形
成される。
【0015】図6は、前記固体電解質−燃料極複合体の
固体電解質膜8の外側に空気極9として、ストロンチウ
ムをドープしたLaMnO3 をデイッピング法によっ
て形成した状態の斜視図、すなわち本発明の製造方法に
よって得られた固体電解質燃料電池の斜視図である。な
お、空気極9の形成方法としては、デイッピング法以外
にスラリー塗布法、溶射法等がある。
【0016】こうして得られた図6のような固体電解質
燃料電池を作動温度である700℃から1000℃に昇
温し、燃料極7側に燃料を、空気極9側に空気を供給す
ると、燃料によって燃料極7中の酸化ニッケルが還元さ
れる。
【0017】従って、図6の燃料極7と空気極9とを外
部回路に接続すると、空気極9から取り入れられた酸素
は外部回路から供給される電子を取り込んで酸素イオン
となり、この酸素イオンは固体電解質膜8を通って固体
電解質膜8と燃料極7との界面に到達する。
【0018】一方、この界面には燃料極7中を拡散して
きた水素もしくは一酸化炭素が存在し、この水素もしく
は一酸化炭素と前記酸素イオンとが反応して水蒸気およ
び二酸化炭素を生成するとともに、外部回路に電子を放
出するので、外部回路には空気極9を正極、燃料極7を
負極とした起電力が生じ、電池としての作用がなされる
ことになる。
【0019】
【発明の効果】上記した如く、本発明は緻密な固体電解
質膜8と多孔性の燃料極7とが容易に形成でき、しかも
この燃料極7は貫通型4Bの位置に露出部分7Aを有し
ているので、この露出部分7Aを用いて固体電解質燃料
電池モジュールを容易に構成することができる。
【0020】また、吸水性を有する閉塞型4A、貫通型
4Bを用いて電解質成形体5と燃料極成形体6とを一体
化して形成し、焼成して燃料極7と固体電解質膜8とを
得ているので、製造工程の簡素化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の固体電解質燃料電池の製造方法に使用
する閉塞型4Aの斜視図である。
【図2】本発明の固体電解質燃料電池の製造方法に使用
する貫通型4Bの斜視図である。
【図3】図1の閉塞型4Aにスラリーを流し込んで一定
時間放置して電解質成形体5とした後、余剰のスラリー
を除去して複合成形体とした状態の断面図である。
【図4】前記閉塞型4Aの上に図1の貫通型4Bを重ね
ておいて図3の電解質成形体5の上にスラリーを流し込
んで一定時間放置して燃料極成形体6とした後、余剰の
スラリーを除去して複合成形体とした状態の断面図であ
る。
【図5】図4の複合成形体から閉塞型4Aと貫通型4B
とを除去した後焼成して得た固体電解質−燃料極複合体
の断面図である。
【図6】固体電解質−燃料極複合体の外側に空気極9を
形成した状態の斜視図である。
【図7】従来の固体電解質燃料電池の製造方法により製
造された固体電解質膜8の断面図である。
【符号の説明】
4A  閉塞型 4B  貫通型 5  電解質成形体 6  燃料極成形体 7  燃料極 8  固体電解質膜 9  空気極

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  安定化剤を添加したジルコニアを含有
    するスラリーを、吸水性を有する閉塞型に流し込んで電
    解質成形体とした後余剰のスラリーを除去する工程と、
    前記閉塞型の上に吸水性を有する貫通型を重ねておいて
    金属酸化物もしくは金属を含有するスラリーを、前記電
    解質成形体上に流し込んで燃料極成形体とした後余剰の
    スラリーを除去して複合成形体とする工程と、この複合
    成形体を乾燥させて閉塞型と貫通型とを除去した後焼成
    して固体電解質−燃料極複合体とする工程と、この固体
    電解質−燃料極複合体の外側に空気極を形成する工程と
    からなることを特徴とする固体電解質燃料電池の製造方
    法。
  2. 【請求項2】  安定化剤を添加したジルコニアは、立
    方晶ジルコニア、正方晶ジルコニア、部分安定化ジルコ
    ニアの単独物もしくは複数種の混合物からなることを特
    徴とする請求項第1項記載の固体電解質燃料電池の製造
    方法。
  3. 【請求項3】  安定化剤は、イットリウム、カルシウ
    ム、スカンジウム、イッテルビウム、ネオジウム、ガド
    リニウムの酸化物であることを特徴とする請求項第1項
    記載の固体電解質燃料電池の製造方法。
  4. 【請求項4】  金属酸化物もしくは金属は、ニッケル
    またはコバルトの酸化物もしくは金属ニッケルまたは金
    属コバルトであることを特徴とする請求項第1項記載の
    固体電解質燃料電池の製造方法。
  5. 【請求項5】  焼成は、不活性気流中または還元雰囲
    気中で行うことを特徴とする請求項第1項記載の固体電
    解質燃料電池の製造方法。
  6. 【請求項6】  空気極は、ストロンチウムもしくはカ
    ルシウムドープしたLaMnO3 、LaCoO3 、
    CaMnO3 であることを特徴とする請求項第1項記
    載の固体電解質燃料電池の製造方法。
JP2412014A 1990-12-10 1990-12-18 固体電解質燃料電池の製造方法 Pending JPH04218265A (ja)

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JP2412014A JPH04218265A (ja) 1990-12-18 1990-12-18 固体電解質燃料電池の製造方法
US07/915,699 US5290323A (en) 1990-12-10 1991-12-09 Manufacturing method for solid-electrolyte fuel cell
PCT/JP1991/001701 WO1992010862A1 (fr) 1990-12-10 1991-12-09 Procede de production d'une pile a combustible electrolytique a l'etat solide
EP92900502A EP0514552B1 (en) 1990-12-10 1991-12-09 Method for manufacturing solid-state electrolytic fuel cell
DE69132207T DE69132207T2 (de) 1990-12-10 1991-12-09 Verfahren zur herstellung elektrolytischer feststoffzelle

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