JPH04324251A - 固体電解質燃料電池用インターコネクターの製造方法 - Google Patents
固体電解質燃料電池用インターコネクターの製造方法Info
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- JPH04324251A JPH04324251A JP3093945A JP9394591A JPH04324251A JP H04324251 A JPH04324251 A JP H04324251A JP 3093945 A JP3093945 A JP 3093945A JP 9394591 A JP9394591 A JP 9394591A JP H04324251 A JPH04324251 A JP H04324251A
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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
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、固体電解質燃料電池(
SOFC)用インターコネクターの製造方法に関する。
SOFC)用インターコネクターの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】固体電
解質燃料電池用インターコネクターは、空気極側から燃
料極側までの広範囲の酸素分圧下において安定かつ充分
な電気伝導度を有し、熱膨張率がイットリア安定化ジル
コニア(YSZ)とほぼ等しく、かつ、他の電池構成物
質と1000℃においても反応しないものでなければな
らない。このような条件を満たすため、インターコネク
ター材料として、一般に、アルカリ土類金属をドープし
たLaCrO3(ランタンクロメート)系酸化物が用い
られている。しかしながら、この酸化物は難焼結性であ
り、通常の方法では1700℃以上でなければ焼結しな
いという問題がある。
解質燃料電池用インターコネクターは、空気極側から燃
料極側までの広範囲の酸素分圧下において安定かつ充分
な電気伝導度を有し、熱膨張率がイットリア安定化ジル
コニア(YSZ)とほぼ等しく、かつ、他の電池構成物
質と1000℃においても反応しないものでなければな
らない。このような条件を満たすため、インターコネク
ター材料として、一般に、アルカリ土類金属をドープし
たLaCrO3(ランタンクロメート)系酸化物が用い
られている。しかしながら、この酸化物は難焼結性であ
り、通常の方法では1700℃以上でなければ焼結しな
いという問題がある。
【0003】この問題を解決するために以下に述べるよ
うな各種の方法が開発されているが、一般的には、それ
ぞれ以下に示すような種々の欠点があり、必ずしも充分
な成果を上げたとは言いがたい状況である。
うな各種の方法が開発されているが、一般的には、それ
ぞれ以下に示すような種々の欠点があり、必ずしも充分
な成果を上げたとは言いがたい状況である。
【0004】■ CVD・EVD(化学的気相成長及
び電気化学的気相成長)法 欠点: 装置が高価、自動化しにくい■ 溶射法 欠点: 装置が高価、ピンホールが発生しやすい、組
成のずれがおこりやすい■PVD(物理的気相成長)法
: スパッタリング法、プラズマフラッシュエバポレ
ーション法、レーザーアブレーション法等 欠点: 装置が高価、成膜速度がおそい■ ホット
プレス法 欠点: 装置が高価、薄膜化できない■ 焼結助剤
を用いた低温焼結法 欠点: 焼結助剤の残留によりインターコネクターが
劣化する。
び電気化学的気相成長)法 欠点: 装置が高価、自動化しにくい■ 溶射法 欠点: 装置が高価、ピンホールが発生しやすい、組
成のずれがおこりやすい■PVD(物理的気相成長)法
: スパッタリング法、プラズマフラッシュエバポレ
ーション法、レーザーアブレーション法等 欠点: 装置が高価、成膜速度がおそい■ ホット
プレス法 欠点: 装置が高価、薄膜化できない■ 焼結助剤
を用いた低温焼結法 欠点: 焼結助剤の残留によりインターコネクターが
劣化する。
【0005】また、LaCrOx(ランタンクロメート
)は空気極等に用いるLaMnOx(ランタンマンガネ
ート)に比べ電気伝導度が低いので、インターコネクタ
ーが薄いほど、電池の内部抵抗が小さくなる。ところが
、従来のインターコネクターの厚さは、CVD・EVD
法又は溶射法によれば30〜100μm、焼結法によれ
ば0.5〜2mmと、充分な薄膜を得るのは困難であっ
た。
)は空気極等に用いるLaMnOx(ランタンマンガネ
ート)に比べ電気伝導度が低いので、インターコネクタ
ーが薄いほど、電池の内部抵抗が小さくなる。ところが
、従来のインターコネクターの厚さは、CVD・EVD
法又は溶射法によれば30〜100μm、焼結法によれ
ば0.5〜2mmと、充分な薄膜を得るのは困難であっ
た。
【0006】このような観点からすれば、上記の各種方
法の中では、PVD法が、1μm以下の緻密薄膜を作る
には適した方法である。しかしながら、このPVD法は
、平滑面上に緻密薄膜を作るには適しているが、空気極
のような多孔質の基板上に成膜すると、基板に大きな凸
凹があるためピンホールを生じたりして、緻密膜を成膜
することはできない。
法の中では、PVD法が、1μm以下の緻密薄膜を作る
には適した方法である。しかしながら、このPVD法は
、平滑面上に緻密薄膜を作るには適しているが、空気極
のような多孔質の基板上に成膜すると、基板に大きな凸
凹があるためピンホールを生じたりして、緻密膜を成膜
することはできない。
【0007】本発明の解決課題は、多孔質空気極上に、
PVD法等の気相法を用いて、効率的に、緻密薄膜から
なるインターコネクターを製造する方法を提供する処に
ある。
PVD法等の気相法を用いて、効率的に、緻密薄膜から
なるインターコネクターを製造する方法を提供する処に
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の製造方法は、多
孔質空気極上にこの空気極と同組成で緻密な層を形成し
、この緻密層を研磨した後に、その研磨面上に、アルカ
リ土類金属をドープした緻密なLaCrOx系酸化物薄
膜を気相法で形成することを特徴とする。
孔質空気極上にこの空気極と同組成で緻密な層を形成し
、この緻密層を研磨した後に、その研磨面上に、アルカ
リ土類金属をドープした緻密なLaCrOx系酸化物薄
膜を気相法で形成することを特徴とする。
【0009】多孔質空気極上にこの空気極と同組成で緻
密な層を形成するには、空気極材料と同じ成分で粒径の
小さな粒子を用いて層を作り、これを焼成すればよい。
密な層を形成するには、空気極材料と同じ成分で粒径の
小さな粒子を用いて層を作り、これを焼成すればよい。
【0010】特に、最終的に得ようとする固体電解質燃
料電池が、多孔質空気極材料でできた同一部材(空気極
)上に、電解質とインターコネクターの両者を形成する
構造(円筒型セル、角筒型セルなど)の場合は、多孔質
空気極材料の一部(インターコネクターを形成しようと
する部分)に真空吸引法等の方法により空気極材料層を
形成してこれを焼成する等の方法で、多孔質空気極表面
の必要部分(インターコネクターを形成しようとする部
分)のみを緻密化すればよい。
料電池が、多孔質空気極材料でできた同一部材(空気極
)上に、電解質とインターコネクターの両者を形成する
構造(円筒型セル、角筒型セルなど)の場合は、多孔質
空気極材料の一部(インターコネクターを形成しようと
する部分)に真空吸引法等の方法により空気極材料層を
形成してこれを焼成する等の方法で、多孔質空気極表面
の必要部分(インターコネクターを形成しようとする部
分)のみを緻密化すればよい。
【0011】LaCrOx系酸化物薄膜を形成する気相
法としては、PVD法が好ましい。
法としては、PVD法が好ましい。
【0012】
【作用】空気極と同組成の緻密層は、その表面が研磨さ
れており、充分滑らかで凸凹がないため、この上に1μ
m程度の厚みのLaCrOx系酸化物薄膜を気相法で容
易に形成することができる。
れており、充分滑らかで凸凹がないため、この上に1μ
m程度の厚みのLaCrOx系酸化物薄膜を気相法で容
易に形成することができる。
【0013】真空吸引法を用いれば、多孔質空気極上の
一部に均一な緻密層を形成することができる。
一部に均一な緻密層を形成することができる。
【0014】
【実施例】以下、実施例及び比較例を掲げ本発明を詳細
に説明するが、本発明はこのような実施例のみに限定さ
れるものではない。
に説明するが、本発明はこのような実施例のみに限定さ
れるものではない。
【0015】実施例1
ストロンチウムをドープしたランタンマンガネート[L
a(Sr)MnOx]で形成された多孔質管上の一部に
、これと同一組成の微粉体層を真空吸引法により形成し
、この微粉体層を焼成することにより、インターコネク
ターの形成されるべき部分のみに緻密層を形成した。 次に、この緻密層の表面を研磨した後、その上に、PV
D法の一種であるRFマグネトロンスパッタリング法に
より、厚さ1.5μmのストロンチウムドープランタン
クロメート(La0.86Sr0.15CrO3±δ)
薄膜を成膜した。
a(Sr)MnOx]で形成された多孔質管上の一部に
、これと同一組成の微粉体層を真空吸引法により形成し
、この微粉体層を焼成することにより、インターコネク
ターの形成されるべき部分のみに緻密層を形成した。 次に、この緻密層の表面を研磨した後、その上に、PV
D法の一種であるRFマグネトロンスパッタリング法に
より、厚さ1.5μmのストロンチウムドープランタン
クロメート(La0.86Sr0.15CrO3±δ)
薄膜を成膜した。
【0016】図1はこのようにして得られた構造を示す
横断面図であり、図において、11はLa(Sr)Mn
Oxの多孔質管(空気極)、12はLa(Sr)MnO
xの緻密層、13はLa0.86Sr0.15CrO3
±δ薄膜(インターコネクター)である。
横断面図であり、図において、11はLa(Sr)Mn
Oxの多孔質管(空気極)、12はLa(Sr)MnO
xの緻密層、13はLa0.86Sr0.15CrO3
±δ薄膜(インターコネクター)である。
【0017】次に、インターコネクターを形成した部分
(La(Sr)MnOxの多孔質層、La(Sr)Mn
Oxの緻密層及びLa0.86Sr0.15CrO3±
δ薄膜の3層からなる部分)を切り出し、この切片のL
a0.86Sr0.15CrO3±δ薄膜側のみをH2
/H2O=1/1(容量比)の雰囲気に曝し、反対側を
空気雰囲気に曝し、1000℃において1時間処理して
リークテストを行なったところ、La(Sr)MnOx
は還元されなかった。このことよりLa0.86Sr0
.15CrO3±δ薄膜層が気密であることがわかった
。
(La(Sr)MnOxの多孔質層、La(Sr)Mn
Oxの緻密層及びLa0.86Sr0.15CrO3±
δ薄膜の3層からなる部分)を切り出し、この切片のL
a0.86Sr0.15CrO3±δ薄膜側のみをH2
/H2O=1/1(容量比)の雰囲気に曝し、反対側を
空気雰囲気に曝し、1000℃において1時間処理して
リークテストを行なったところ、La(Sr)MnOx
は還元されなかった。このことよりLa0.86Sr0
.15CrO3±δ薄膜層が気密であることがわかった
。
【0018】また、図1の構造のものに、さらに電解質
と燃料極を設け、固体電解質燃料電池として用いたとこ
ろ、内部抵抗が小さかった。
と燃料極を設け、固体電解質燃料電池として用いたとこ
ろ、内部抵抗が小さかった。
【0019】比較例1
La(Sr)MnOxの緻密層を形成しないこと以外は
実施例1と同様にしてLa0.86Sr0.15CrO
3±δ薄膜を作った。実施例1と同様にしてリークテス
トを行なったところ、この膜は気密ではないことがわか
った。
実施例1と同様にしてLa0.86Sr0.15CrO
3±δ薄膜を作った。実施例1と同様にしてリークテス
トを行なったところ、この膜は気密ではないことがわか
った。
【0020】
【発明の効果】本発明の方法によれば、従来より薄いL
aCrOx系酸化物薄膜からなるインターコネクターを
得ることができるので、電池の内部抵抗を小さくするこ
とができる。
aCrOx系酸化物薄膜からなるインターコネクターを
得ることができるので、電池の内部抵抗を小さくするこ
とができる。
【0021】また、CVD・EVD法に比べて粗な面に
は成膜しにくかったPVD法等の気相法を用いるにもか
かわらず、多孔質空気極上に緻密薄膜を充分に成膜でき
る。
は成膜しにくかったPVD法等の気相法を用いるにもか
かわらず、多孔質空気極上に緻密薄膜を充分に成膜でき
る。
【0022】さらに、PVD法等の気相法は、装置の自
動化やマスキング等が容易であるので、本発明により効
率的にインターコネクターを製造することができる。
動化やマスキング等が容易であるので、本発明により効
率的にインターコネクターを製造することができる。
【図1】本発明の一実施例を示す横断面図である。
11 多孔質空気極
12 緻密層
13 LaCrOx系酸化物薄膜
Claims (2)
- 【請求項1】 多孔質空気極上にこの空気極と同組成
で緻密な層を形成し、この緻密層を研磨した後に、その
研磨面上に、アルカリ土類金属をドープした緻密なLa
CrOx系酸化物薄膜を気相法で形成することを特徴と
する固体電解質燃料電池用インターコネクターの製造方
法。 - 【請求項2】 多孔質空気極と同組成の緻密層が、多
孔質空気極表面の一部に、真空吸引法により形成される
ことを特徴とする請求項1記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3093945A JPH04324251A (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 固体電解質燃料電池用インターコネクターの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3093945A JPH04324251A (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 固体電解質燃料電池用インターコネクターの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04324251A true JPH04324251A (ja) | 1992-11-13 |
Family
ID=14096578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3093945A Pending JPH04324251A (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 固体電解質燃料電池用インターコネクターの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04324251A (ja) |
Cited By (6)
| 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 |
| JPH1079259A (ja) * | 1996-09-04 | 1998-03-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 円筒型固体電解質燃料電池のセルおよびその製造方法 |
| JP2001229934A (ja) * | 2000-02-16 | 2001-08-24 | Toto Ltd | 固体電解質型燃料電池の製造方法 |
| EP1081778A4 (en) * | 1998-04-21 | 2006-03-01 | Toto Ltd | SOLID FUEL CELL WITH SOLID ELECTROLYTES AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
| JP2012094488A (ja) * | 2010-07-15 | 2012-05-17 | Ngk Insulators Ltd | 燃料電池の構造体 |
| JP5173052B1 (ja) * | 2011-10-25 | 2013-03-27 | 日本碍子株式会社 | 燃料電池のスタック構造体 |
-
1991
- 1991-04-24 JP JP3093945A patent/JPH04324251A/ja active Pending
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