JPH04248272A - 縦縞円筒型固体電解質燃料電池のインターコネクタの製造方法 - Google Patents

縦縞円筒型固体電解質燃料電池のインターコネクタの製造方法

Info

Publication number
JPH04248272A
JPH04248272A JP3011627A JP1162791A JPH04248272A JP H04248272 A JPH04248272 A JP H04248272A JP 3011627 A JP3011627 A JP 3011627A JP 1162791 A JP1162791 A JP 1162791A JP H04248272 A JPH04248272 A JP H04248272A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
interconnector
solid electrolyte
lanthanum
fuel cell
electrolyte fuel
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.)
Granted
Application number
JP3011627A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3224822B2 (ja
Inventor
Masashi Mori
昌史 森
Nakahira Asakawa
浅川 仲平
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.)
Central Research Institute of Electric Power Industry
Original Assignee
Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central Research Institute of Electric Power Industry filed Critical Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority to JP01162791A priority Critical patent/JP3224822B2/ja
Publication of JPH04248272A publication Critical patent/JPH04248272A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3224822B2 publication Critical patent/JP3224822B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • 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

Landscapes

  • Colloid Chemistry (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (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】本発明は縦縞円筒型固体電解質燃
料電池に関する。更に詳述すると、本発明は空気極、固
体電解質及び燃料極を多孔質の基体管上に同心状にC形
に形成し、環が割れた部分にインターコネクタを形成す
る縦縞円筒型固体電解質燃料電池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ランタンクロマイト(LaCrO3 )
は、高温において酸化・還元雰囲気中で非常に化学的安
定性が優れている。しかしながら、導電性が低いため、
そのままでは固体電解質燃料電池のインターコネクタ材
としては使えないことから、アルカリ土類金属(Mg,
Ca,Sr)でランタンあるいはクロムを置換すること
によって、導電性を高めるようにしている。一方、縦縞
円筒型固体電解質燃料電池は図1に示すように、多孔質
の基体管1の上に空気極2、電解質3、インターコネク
タ4、燃料極5の順序で電池構成材料を積層して単電池
6またはその集合体を構成しており、燃料ガスと酸化剤
ガスを支持管の内と外に流して発電するものである。こ
の縦縞円筒型固体電解質燃料電池は比較的機械強度も高
いため、最も開発が進んでおり、現在既に25kW級の
ものが試験されようとしている。
【0003】ところで、アルカリ金属を置換したランタ
ンクロマイトの焼結体は、インターコネクタとして使用
される場合、前記のように酸化・還元雰囲気中において
化学的安定性や電子伝導性に優れるのみでなく、燃料ガ
スと酸化剤のクロスリーク(インターコネクタ材料を通
しての燃料ガスと酸化剤の混合)を防ぐための高い気密
性をもつことが要求される。
【0004】しかし、インターコネクタであるランタン
クロマイトを部品に成型するに当たって従来とられてい
る焼結方法、即ち空気中において焼成する方法では、ラ
ンタンクロマイト粉末中に蒸発した酸化クロム(Cr2
 O3 )や蒸発しやすい6価のクロムを含む化合物(
La2 CrO6 等)が、蒸発・再凝縮により物質移
動が行なわれるため、粒子内拡散によるち密化が阻害さ
れて気密な焼結体を得ることができない。ち密なインタ
ーコネクタの焼結体が得られないということは、その膜
を通して水素あるいは酸素が透過し直接燃焼することに
より、局部的な高温部が生じることによって電池破壊、
電池電圧低下の重要な問題がある。
【0005】そこで、この焼結性の問題を解決するため
の手段として従来から、1)還元性雰囲気中において高
温焼結(例えば1700℃前後)させる方法、2)アル
ミニウム(Al)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)等をラン
タンクロマイトが有するペロブスカイト結晶構造中のB
サイトに添加して焼結させる方法、3)アルカリ土類金
属をAサイトまたはBサイトに添加して焼成する方法、
4)フッ化物等の焼結助剤の添加などの各種の手段が検
討されてきた。
【0006】しかし、これらの方法では、1)気体が透
過しないようなち密な焼結体が得られない。2)気密な
焼結体が得られたとしても、高い焼成温度と還元性雰囲
気が必要であるためインターコネクタの製造が容易でな
い、3)ち密に焼結させる条件が空気極材料であるラン
タンマンガナイトの触媒特性を低下させる条件である、
4)焼結助剤の蒸発により他の電池構成材の特性の低下
を招く等の問題がある。
【0007】このような現状から、それらの問題を解決
するために1400℃以下の低温でランタンマグネシウ
ムクロマイト(La(Cr,Mg)O3 )をち密に焼
結させることが可能な電気化学蒸着法(エレクトロケミ
カルベイパーデポジション:以下EVD法という)をイ
ンターコネクタの製作法として用いることが主流となっ
ている。このEVD法によるインターコネクタの作製は
、基体管1上の電解質3部分にランタンクロマイト粉体
を付着させてマスキングしてから、1300℃の還元雰
囲気中でランタンクロマイトのインターコネクタ膜を成
長させることによって行なわれる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、EVD
法によるインターコネクタの作製は、 1)マスキング、デマスキングの工程が複雑になる。 2)酸化物と塩化物との反応エネルギーの差により、置
換原子として高い導電性を期待できないMgしか使えな
い。このため、ランタンクロマイトの導電性を改善する
のに優れているCa,Srドープランタンクロマイトに
対して実施が期待できない。 3)ランタンクロマイト中の拡散速度が遅いため、イン
ターコネクタ膜を成長させるのに多くの時間、強い還元
雰囲気の条件が必要である。このため、空気極であるラ
ンタンマンガナイトが劣化する。等の欠点をもつ。これ
らの欠点は、円筒型固体電解質燃料電池の作製コストを
高くし、また性能を低下させる。
【0009】本発明は、ランタンクロマイトのインター
コネクタを形成した縦縞円筒型固体電解質燃料電池を、
置換アルカリ金属物質に限定を受けずに、かつ空気中に
おいて短時間で製作可能な低コストの製造方法を提供す
ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明の縦縞円筒型固体電解質燃料電池のインター
コネクタの製造方法は、粉体を合成する前の混合体の主
成分の各々の元素のモル比がLa:Ca:Cr=(1−
x):x:(1−y)で、かつx,yの値が(1),(
2),(3) 0<x≦0.4        …(1)0<y≦0.
05      …(2)y≦x          
  …(3)を満足するランタンカルシウムクロマイト
(La1−x Cax Cr1−y O3 )粉体をス
ラリー化し、このスラリー、ランタンカルシウムクロマ
イトを空気極上にコーティングして焼成することによっ
てインターコネクタを形成するようにしている。
【0011】
【作用】La1−x Cax Cr1−y O3で表わ
されるランタンクロマイトのx,yの値が0<x≦0.
4、0<y≦0.05、y≦xを満すとき、このx,y
の組成を有するペロブスカイトの単一相が得られ、満さ
ないときにはペロブスカイトの単一相が得られずにペロ
ブスカイトの他に酸化ランタンや酸化カルシウム等の相
が表れる多相共存の状態となる。酸化ランタンや酸化カ
ルシウムは電気伝導を阻害し、酸化クロムは焼結性を著
しく悪くする。一方、上述の条件を満す組成のランタン
クロマイトは比較的低温度で焼成してもち密な焼結体が
得られる。 そこで、スラリー状にして燃料極上に塗布して焼成すれ
ば、燃料極に拡散を起こさせずに凹凸がなく均一な肉厚
のインターコネクタ膜が得られる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基
づいて詳細に説明する。
【0013】まず、縦縞円筒型固体電解質燃料電池のイ
ンターコネクタに用いて好適なランタンカルシウムクロ
マイト及びその粉体の製造について述べる。ここで、使
用されるランタンカルシウムクロマイト粉体は、La,
Ca,Crを主成分とするセラミックスである。この粉
体を合成する前の混合体の主成分は、各々元素のモル比
がLa:Ca:Cr=(1−x):x:(1−y)で、
かつx,yの値が、0<x≦0.4、0<y≦0.05
、y≦xの条件を満足するように調整されている。上述
の組成領域をもつ混合体は、その製造法に特に限定され
ず、粉末法、共沈法、ゾルゲル法等のいずれの方法によ
って作製されたものでも実施可能である。この組成のラ
ンタンクロマイト原料粉ではクロムが不足しているため
、そのクロムの蒸発量を少なくして焼結性を向上できる
。このため気密性に優れたインターコネクタの実現が可
能となる。しかもインターコネクタとして要求される酸
化還元雰囲気などにおける化学的安定性、高い電子伝導
性などを得ることができる。例えば、共沈法によるラン
タンクロマイト粉体の合成方法を以下に示す。まず、硝
酸ランタン(La(NO3 )3 ・6H2 O)を4
01g、硝酸カルシウム(Ca(NO3 )2 ・4H
2 O)を100g、硝酸クロム(Cr(NO3 )3
 ・9H2 O)を529g蒸留水に溶解して混合し、
過剰なシュウ酸((COOH)2 ・2H2 O)を溶
解させたエタノール溶液に滴下した。その後、混合溶液
をドライヤーの冷風で乾燥させて、360℃以下で5時
間程度脱脂した後ボールミルで混合し、1000℃、約
10時間焼成した後、もう一度ボールミルで混合、約1
0時間で焼成し、スラリー用のランタンカルシウムクロ
マイト粉体を得た。このようにして得られたランタンカ
ルシウムクロマイト粉体は低温で焼結しやすい。
【0014】次に、この粉体を例えば、溶媒トルエンと
イソプロパノールの混合液300−400ml、結合剤
ポリビニルブチラール48−53g、可塑剤フタル酸ジ
−n− ブチル50−55ml、分散剤ノニオン13−
18ml、消泡剤モノ−p− イソオクチルフェニルエ
ーテル13−18mlを混合した後、脱泡することによ
り粘度調整してスラリーコーティング用のスラリーを得
た。この組成のスラリーによると、焼成時の昇温過程に
おいて有機溶剤が緩やかに揮発して空孔の発生を阻止し
、かつ他のスラリー調整剤も安定して燃焼する。そして
、後述の如く1100〜1300℃の温度域で4時間以
上保持するか、あるいは1400℃の温度条件で焼成す
ることによって融体を作り出し凹凸のない均一な厚みで
しかも気密性に優れたインターコネクタの膜を形成でき
る。
【0015】そこで、例えばこのスラリー状ランタンク
ロマイトによって以下の手順で縦縞円筒型固体電解質燃
料電池の作製を行う。 1)まず、多孔質の基体管1に空気極2であるランタン
マンガナイトをスラリーコーティング法により付着させ
る。そして、空気中において1300℃で5時間加熱し
焼成する。 2)次に、上述のスラリー状のカルシウムランタンクロ
マイトを用いてインターコネクタ膜4を形成する。即ち
、スラリーを空気極2上に所定幅で軸方向に塗布し、空
気中において1300℃で5時間あるいは1400℃で
保持時間なしの条件で焼成する。このような比較的低温
の焼成条件の下では空気極材料の拡散を招くことがなく
、かつち密なランタンクロマイトの焼結体を得ることが
できる。ここで、比較的低温というのは従来のランタン
クロマイトの焼成温度1700℃よりも低い温度領域を
意味している。 3)更に、インターコネクタ4部分にランタンクロマイ
ト粉体を付着させてマスキングしてから、その周辺の空
気極上にEVD法により1200℃以上、還元雰囲気中
でジルコニア電解質3の膜を成長させる。 4)その後、燃料極5であるニッケルジルコニアサーメ
ットをスラリーコーティング法とEVD法により作製す
る。即ち、ニッケル金属の粉末を溶媒に分散させてスラ
リー化したものを円筒形状の電解質3の上に付着させる
と共に更にその上にEVD法によってジルコニアを付着
させてニッケルジルコニアサーメットから成る燃料極5
を形成する。ニッケル金属とジルコニアの膜は必要に応
じて何層か形成される。
【0016】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の縦縞円筒型固体電解質燃料電池のインターコネクタの
製造方法は、所定混合比のランタンクロマイトの粉体を
スラリー化し、空気極上に塗布して焼成することによっ
てインターコネクタ部を形成するようにしているので、
ジルコニア電解質にマスキングせずに、空気中において
比較的低温の焼成条件下にインターコネクタを作製する
ことができる。また、そのため、空気極が還元雰囲気に
さらされる工程およびマスク・デマスクの工程が少なく
なり、高い発電性能をもつ縦縞円筒型固体電解質燃料電
池が短時間、低コストで作製できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】多孔質基体管上に単電池が1個で構成されてい
るタイプの縦縞円筒型固体電解質燃料電池の一例を示す
斜視図である。
【符号の説明】
1  多孔質基体管 2  空気極 4  インターコネクタ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  粉体を合成する前の混合体の主成分の
    各々の元素のモル比がLa:Ca:Cr=(1−x):
    x:(1−y)で、かつx,yの値が(1),(2),
    (3) 0<x≦0.4        …(1)0<y≦0.
    05      …(2)y≦x          
      …(3)を満足するランタンカルシウムクロマイト
    (La1−x Cax Cr1−y O3 )粉体をス
    ラリー化し、このスラリーランタンカルシウムクロマイ
    トを空気極上にコーティングして焼成することによって
    インターコネクタを形成することを特徴とする縦縞円筒
    型固体電解質燃料電池のインターコネクタの製造方法。
JP01162791A 1991-01-09 1991-01-09 縦縞円筒型固体電解質燃料電池のインターコネクタの製造方法 Expired - Fee Related JP3224822B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP01162791A JP3224822B2 (ja) 1991-01-09 1991-01-09 縦縞円筒型固体電解質燃料電池のインターコネクタの製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP01162791A JP3224822B2 (ja) 1991-01-09 1991-01-09 縦縞円筒型固体電解質燃料電池のインターコネクタの製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04248272A true JPH04248272A (ja) 1992-09-03
JP3224822B2 JP3224822B2 (ja) 2001-11-05

Family

ID=11783171

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP01162791A Expired - Fee Related JP3224822B2 (ja) 1991-01-09 1991-01-09 縦縞円筒型固体電解質燃料電池のインターコネクタの製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3224822B2 (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR950034880A (ko) * 1994-02-14 1995-12-28 다니엘 씨. 에이블스 전기화학 전지의 전극상에 플라즈마 분무된 상호연결 층을 형성시키는 방법
US6824907B2 (en) * 2002-01-16 2004-11-30 Alberta Reasearch Council, Inc. Tubular solid oxide fuel cell stack
US6846588B2 (en) 2002-01-16 2005-01-25 Alberta Research Council Inc. Hollow inorganic membranes produced by metal or composite electrodeposition
US7736772B2 (en) 2002-02-14 2010-06-15 Alberta Research Council, Inc. Tubular solid oxide fuel cell stack
JP4932964B1 (ja) * 2010-12-24 2012-05-16 日本碍子株式会社 固体酸化物形燃料電池の発電部間を電気的に接続する接合体
WO2012086420A1 (ja) * 2010-12-24 2012-06-28 日本碍子株式会社 固体酸化物形燃料電池の発電部間を電気的に接続する接合体
US8709674B2 (en) 2005-04-29 2014-04-29 Alberta Research Council Inc. Fuel cell support structure
CN113877568A (zh) * 2021-10-28 2022-01-04 中船动力(集团)有限公司 多孔耐高温催化剂及其制备方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR950034880A (ko) * 1994-02-14 1995-12-28 다니엘 씨. 에이블스 전기화학 전지의 전극상에 플라즈마 분무된 상호연결 층을 형성시키는 방법
US6824907B2 (en) * 2002-01-16 2004-11-30 Alberta Reasearch Council, Inc. Tubular solid oxide fuel cell stack
US6846588B2 (en) 2002-01-16 2005-01-25 Alberta Research Council Inc. Hollow inorganic membranes produced by metal or composite electrodeposition
US7736772B2 (en) 2002-02-14 2010-06-15 Alberta Research Council, Inc. Tubular solid oxide fuel cell stack
US8709674B2 (en) 2005-04-29 2014-04-29 Alberta Research Council Inc. Fuel cell support structure
JP4932964B1 (ja) * 2010-12-24 2012-05-16 日本碍子株式会社 固体酸化物形燃料電池の発電部間を電気的に接続する接合体
WO2012086420A1 (ja) * 2010-12-24 2012-06-28 日本碍子株式会社 固体酸化物形燃料電池の発電部間を電気的に接続する接合体
US8883369B2 (en) 2010-12-24 2014-11-11 Ngk Insulators, Ltd. Connected body connecting electrically between power generation parts of solid oxide fuel cells
CN113877568A (zh) * 2021-10-28 2022-01-04 中船动力(集团)有限公司 多孔耐高温催化剂及其制备方法
CN113877568B (zh) * 2021-10-28 2024-05-14 中船动力(集团)有限公司 多孔耐高温催化剂及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP3224822B2 (ja) 2001-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5937264A (en) Electrode structure for solid state electrochemical devices
US7504172B2 (en) Perovskite-based fuel cell electrode and membrane
Fabbri et al. Towards the next generation of solid oxide fuel cells operating below 600 C with chemically stable proton‐conducting electrolytes
JP2005535084A5 (ja)
CN1672283A (zh) 陶瓷阳极及其制造方法
EP1145345A2 (en) Fuel electrode formation for a solid oxide fuel cell
KR20010024177A (ko) 고체 산화물 연료전지용 소결전극
JPS61171064A (ja) 高温電気化学電池の空気電極材料
JP3981418B2 (ja) 固体電気化学装置用の電極構造体
KR20180124919A (ko) 고체 산화물 연료 전지용 대체 애노드 물질
CN102738492A (zh) 固体氧化物燃料电池用材料、含该材料的阴极及燃料电池
Ohrui et al. Performance of a solid oxide fuel cell fabricated by co-firing
JP2513920B2 (ja) 固体電解質燃料電池の燃料電極及びその製造方法
WO1999033134A1 (en) Air electrode composition for solid oxide fuel cell
JP3224822B2 (ja) 縦縞円筒型固体電解質燃料電池のインターコネクタの製造方法
US20100092829A1 (en) Gas electrode, method for making the same and uses thereof
JP3339983B2 (ja) 固体電解質型燃料電池セルおよびその製造方法
Kharton et al. Testing tubular solid oxide fuel cells in nonsteady-state conditions
JP3342610B2 (ja) 固体電解質型燃料電池セル
Zhou et al. Comparative studies of BaBi0. 05Zr0. 1Co0. 85− xNbxO3− δ (x= 0 and 0.05) as cathodes for intermediate-temperature solid oxide fuel cells
JP3346668B2 (ja) 固体電解質型燃料電池セル
JP3224821B2 (ja) 横縞円筒型固体電解質燃料電池のインターコネクタの製作方法
JPH04101360A (ja) 固体電解質型燃料電池の作製法
JPH05234604A (ja) 固体電解質型燃料電池
JP3152843B2 (ja) 固体電解質型燃料電池セルおよびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees