JPH04315769A - 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Info
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- JPH04315769A JPH04315769A JP3044367A JP4436791A JPH04315769A JP H04315769 A JPH04315769 A JP H04315769A JP 3044367 A JP3044367 A JP 3044367A JP 4436791 A JP4436791 A JP 4436791A JP H04315769 A JPH04315769 A JP H04315769A
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Classifications
-
- 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
-
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- 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
- 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
【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ある。
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。
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。
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８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。
を作成する方法としては、図８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。
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９に割れ２を生じたり、固体
電解質膜９が剥離するという問題があった。
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９に割れ２を生じたり、固体
電解質膜９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、金属酸化物もしくは金属を含有する第１の
スラリーを、吸水性を有する型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する工程と、安定化剤
を添加したジルコニアを含有する第２のスラリーを、前
記燃料極成形体上に流し込ん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、ペロブスカイト型金属酸
化物を含有する第３のスラリーを、前記電解質成形体上
に流し込んで空気極成形体とした後余剰のスラリーを除
去して三層成形体とする工程と、この三層成形体を乾燥
させて型を除去した後焼成して燃料極、固体電解質膜、
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。
、本発明は、金属酸化物もしくは金属を含有する第１の
スラリーを、吸水性を有する型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する工程と、安定化剤
を添加したジルコニアを含有する第２のスラリーを、前
記燃料極成形体上に流し込ん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、ペロブスカイト型金属酸
化物を含有する第３のスラリーを、前記電解質成形体上
に流し込んで空気極成形体とした後余剰のスラリーを除
去して三層成形体とする工程と、この三層成形体を乾燥
させて型を除去した後焼成して燃料極、固体電解質膜、
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型に第
１、第２、第３のスラリーを流し込んで燃料極成形体、
電解質成形体、空気極成形体を構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、空気極とを容易に形成することができ、その厚みも
前記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。
１、第２、第３のスラリーを流し込んで燃料極成形体、
電解質成形体、空気極成形体を構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、空気極とを容易に形成することができ、その厚みも
前記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】また、前記第１のスラリーから構成される
燃料極成形体と第３のスラリーから構成される空気極成
形体とは、焼成することによって燃料極と空気極との強
度を高めることができ、基材としての作用をさせること
も可能である。
燃料極成形体と第３のスラリーから構成される空気極成
形体とは、焼成することによって燃料極と空気極との強
度を高めることができ、基材としての作用をさせること
も可能である。
【００１０】
【実施例】図１は、本発明の固体電解質燃料電池の製造
方法に使用する型４の断面図で、石膏のような吸水性を
有する材料からなる。
方法に使用する型４の断面図で、石膏のような吸水性を
有する材料からなる。
【００１１】図２は、前記型４に、金属酸化物としての
酸化ニッケルを添加し、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
泡剤からなる第１のスラリーを流し込んで一定時間放置
して燃料極成形体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。
酸化ニッケルを添加し、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
泡剤からなる第１のスラリーを流し込んで一定時間放置
して燃料極成形体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。
【００１２】図３は、前記燃料極成形体５が乾燥するま
でに、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、消泡剤からなる第２
のスラリーを燃料極成形体５上に流し込んで一定時間放
置して電解質成形体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。
でに、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、消泡剤からなる第２
のスラリーを燃料極成形体５上に流し込んで一定時間放
置して電解質成形体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。
【００１３】図４は、前記電解質成形体６が乾燥するま
でに、ペロブスカイト型金属酸化物としてのストロンチ
ウムがドープされたＬａＭｎＯ３ を添加し、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、消泡剤からなる第３のスラリーを電
解質成形体６上に流し込んで一定時間放置して空気極成
形体７とした後、余剰のスラリーを除去した状態の断面
図、すなわち三層成形体とした状態の断面図である。な
お、この空気極成形体７を形成するための第３のスラリ
ーと前記燃料極成形体５、電解質成形体６を形成するた
めの第１、第２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。
でに、ペロブスカイト型金属酸化物としてのストロンチ
ウムがドープされたＬａＭｎＯ３ を添加し、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、消泡剤からなる第３のスラリーを電
解質成形体６上に流し込んで一定時間放置して空気極成
形体７とした後、余剰のスラリーを除去した状態の断面
図、すなわち三層成形体とした状態の断面図である。な
お、この空気極成形体７を形成するための第３のスラリ
ーと前記燃料極成形体５、電解質成形体６を形成するた
めの第１、第２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。
【００１４】図５は、図４の三層成形体を乾燥させて型
４を除去した後焼成し、外側に多孔性の燃料極８、中間
に緻密な固体電解質膜９、内側に多孔性の空気極１０が
形成された状態の断面図、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断面図である。
４を除去した後焼成し、外側に多孔性の燃料極８、中間
に緻密な固体電解質膜９、内側に多孔性の空気極１０が
形成された状態の断面図、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断面図である。
【００１５】こうして得られた図５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８側に燃料を、空気極１０側に空気を供給
すると、燃料によって燃料極８中の酸化ニッケルが還元
される。
燃料電池を作動温度である７００℃から１０００℃に昇
温し、燃料極８側に燃料を、空気極１０側に空気を供給
すると、燃料によって燃料極８中の酸化ニッケルが還元
される。
【００１６】従って、図５の燃料極８と空気極１０とを
外部回路に接続すると、空気極１０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９を通って
固体電解質膜９と燃料極８との界面に到達する。
外部回路に接続すると、空気極１０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９を通って
固体電解質膜９と燃料極８との界面に到達する。
【００１７】一方、この界面には燃料極８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１０を正極、燃料極８
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。
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１０を正極、燃料極８
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。
【００１８】以上の説明は、型４が円筒型の三層成形体
を製造するためのものであったが、図６のような型４を
使用すれば平板型の三層成形体を、図７のような型４を
使用すればモノリシック型の三層成形体を製造できるこ
とは言うまでもない。
を製造するためのものであったが、図６のような型４を
使用すれば平板型の三層成形体を、図７のような型４を
使用すればモノリシック型の三層成形体を製造できるこ
とは言うまでもない。
【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９と多孔性の燃料極８、空気極１０とが容易に形
成でき、その厚みも第１、第２、第３のスラリーを流す
時間によって任意にコントロールすることができるので
、容易に固体電解質膜９の抵抗と機械的強度とをコント
ロールすることができ、固体電解質燃料電池の高性能化
を図ることができる。
解質膜９と多孔性の燃料極８、空気極１０とが容易に形
成でき、その厚みも第１、第２、第３のスラリーを流す
時間によって任意にコントロールすることができるので
、容易に固体電解質膜９の抵抗と機械的強度とをコント
ロールすることができ、固体電解質燃料電池の高性能化
を図ることができる。
【００２０】また、吸水性を有する型４にスラリーを流
し込んで燃料極成形体５と、電解質成形体６、空気極成
形体７とした後型４を除去して焼成しているので、製造
工程の簡素化を図ることができる。
し込んで燃料極成形体５と、電解質成形体６、空気極成
形体７とした後型４を除去して焼成しているので、製造
工程の簡素化を図ることができる。
【図１】本発明の固体電解質燃料電池の製造方法に使用
する型４の断面図である。
する型４の断面図である。
【図２】図１の型４に第１のスラリーを流し込んで一定
時間放置して燃料極成形体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。
時間放置して燃料極成形体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。
【図３】図２の燃料極成形体５の上に第２のスラリーを
流し込んで一定時間放置して電解質成形体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。
流し込んで一定時間放置して電解質成形体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。
【図４】図３の電解質成形体６の上に第３のスラリーを
流し込んで一定時間放置して空気極成形体７とした後、
余剰のスラリーを除去して三層成形体とした状態の断面
図である。
流し込んで一定時間放置して空気極成形体７とした後、
余剰のスラリーを除去して三層成形体とした状態の断面
図である。
【図５】本発明の製造方法によって得られた固体電解質
燃料電池の断面図である。
燃料電池の断面図である。
【図６】本発明の他の実施例で得られる三層成形体の断
面図である。
面図である。
【図７】本発明の他の実施例で得られる三層成形体の断
面図である。
面図である。
【図８】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９の断面図である。
造された固体電解質膜９の断面図である。
４ 型
５ 燃料極成形体
６ 電解質成形体
７ 空気極成形体
８ 燃料極
９ 固体電解質膜
１０ 空気極
Claims (6)
- 【請求項１】 金属酸化物もしくは金属を含有する第
１のスラリーを、吸水性を有する型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する工程と、安定
化剤を添加したジルコニアを含有する第２のスラリーを
、前記燃料極成形体上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、ペロブスカイト型
金属酸化物を含有する第３のスラリーを、前記電解質成
型体上に流し込んで空気極成形体とした後余剰のスラリ
ーを除去して三層成形体とする工程と、この三層成形体
を乾燥させて型を除去した後焼成して燃料極、固体電解
質膜、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。 - 【請求項２】 第１のスラリーに含有させる金属酸化
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。 - 【請求項３】 第２のスラリーに含有させるジルコニ
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。 - 【請求項４】 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。 - 【請求項５】 第３のスラリーに含有させるペロブス
カイト型金属酸化物は、希土類またはアルカリ土類金属
を添加したＬａＭｎＯ３ 、ＬａＣｒＯ３ 、ＣａＭｎ
Ｏ３ 、ＬａＣｎＯ３ 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。 - 【請求項６】 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。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3044367A JPH04315769A (ja) | 1991-02-15 | 1991-02-15 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3044367A JPH04315769A (ja) | 1991-02-15 | 1991-02-15 | 固体電解質燃料電池の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04315769A true JPH04315769A (ja) | 1992-11-06 |
Family
ID=12689545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3044367A Pending JPH04315769A (ja) | 1990-12-10 | 1991-02-15 | 固体電解質燃料電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04315769A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005507545A (ja) * | 2001-10-20 | 2005-03-17 | ザ、ユニバーシティー、コート、オブ、ザ、ユニバーシティー、オブ、セント、アンドルーズ | 燃料電池および関連装置の改良 |
| JP2008053032A (ja) * | 2006-08-24 | 2008-03-06 | Ngk Insulators Ltd | ガス流通部材、積層焼結体および電気化学セル |
| JP2012109173A (ja) * | 2010-11-19 | 2012-06-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 筒状ｍｅａの製造方法、この筒状ｍｅａを備えるガス分解素子及び発電装置 |
-
1991
- 1991-02-15 JP JP3044367A patent/JPH04315769A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005507545A (ja) * | 2001-10-20 | 2005-03-17 | ザ、ユニバーシティー、コート、オブ、ザ、ユニバーシティー、オブ、セント、アンドルーズ | 燃料電池および関連装置の改良 |
| JP2008053032A (ja) * | 2006-08-24 | 2008-03-06 | Ngk Insulators Ltd | ガス流通部材、積層焼結体および電気化学セル |
| JP2012109173A (ja) * | 2010-11-19 | 2012-06-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 筒状ｍｅａの製造方法、この筒状ｍｅａを備えるガス分解素子及び発電装置 |
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