JPH0439866A - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents
固体電解質型燃料電池Info
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- JPH0439866A JPH0439866A JP2146647A JP14664790A JPH0439866A JP H0439866 A JPH0439866 A JP H0439866A JP 2146647 A JP2146647 A JP 2146647A JP 14664790 A JP14664790 A JP 14664790A JP H0439866 A JPH0439866 A JP H0439866A
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- gas separator
- fuel cell
- zirconia
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- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
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-
- H—ELECTRICITY
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- H01M8/0217—Complex oxides, optionally doped, of the type AMO3, A being an alkaline earth metal or rare earth metal and M being a metal, e.g. perovskites
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M8/0217—Complex oxides, optionally doped, of the type AMO3, A being an alkaline earth metal or rare earth metal and M being a metal, e.g. perovskites
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
- H01M8/2425—High-temperature cells with solid electrolytes
- H01M8/2432—Grouping of unit cells of planar configuration
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- 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
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- 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
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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
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は固体電解質型燃料電池のガスセパレータに係
り、特に反りや割れがなく信頼性に優れるガスセパレー
タに関する。
り、特に反りや割れがなく信頼性に優れるガスセパレー
タに関する。
（＊来の技術〕
ジルコニア等の酸化物固体電解質を用いる燃料電池は、
その作動温度が８００〜１１００℃と高温であるため、
発電効率が高い上に触媒が不要であり、また電解質が固
体であるため取扱いが容易であるなどの特長を有し、第
三世代の燃料電池として期待されている。
その作動温度が８００〜１１００℃と高温であるため、
発電効率が高い上に触媒が不要であり、また電解質が固
体であるため取扱いが容易であるなどの特長を有し、第
三世代の燃料電池として期待されている。
第２図は従来の固体電解質型燃料電池の分解斜視図であ
る。ランタンストロンチウムマンガナイ） （Ｌａ（Ｓ
ｒ）Ｍａｒｓ）の酸化副極７．イツトリア安定化ジルコ
ニアからなる固体電解質体６．ニッケルージルコニア（
Ｎｉ−ＺｒＯｇ）サーメットの燃料極５とから単セル１
７が形成される。リブを有する多孔質または緻密質のラ
ンタンストロンチウムマンガナイト基板２．ランタンク
ロマイト（ＬａＣｒＯｓ）からなる緻密なインタコネク
タ４．リプを有する多孔質または緻密質のニッケル−ジ
ルコニアサーメット基板３とからセパレータ１が形成さ
れる。単セルとセパレータとは交互に積層される。セパ
レータの立体的に直角交差した溝にはそれぞれ異なった
反応ガスが流される。インタコネクタ４は酸化剤ガスと
燃料ガスを分離する。従来このようなガスセパレータは
酸化ニッケルージルコニア基板の成型体とランタンスト
ロンチウムマンガナイト基板の成型体の間にランタンク
ロマイトのグリーンシートをはさみ空気中で一体に焼成
して調製していた。
る。ランタンストロンチウムマンガナイ） （Ｌａ（Ｓ
ｒ）Ｍａｒｓ）の酸化副極７．イツトリア安定化ジルコ
ニアからなる固体電解質体６．ニッケルージルコニア（
Ｎｉ−ＺｒＯｇ）サーメットの燃料極５とから単セル１
７が形成される。リブを有する多孔質または緻密質のラ
ンタンストロンチウムマンガナイト基板２．ランタンク
ロマイト（ＬａＣｒＯｓ）からなる緻密なインタコネク
タ４．リプを有する多孔質または緻密質のニッケル−ジ
ルコニアサーメット基板３とからセパレータ１が形成さ
れる。単セルとセパレータとは交互に積層される。セパ
レータの立体的に直角交差した溝にはそれぞれ異なった
反応ガスが流される。インタコネクタ４は酸化剤ガスと
燃料ガスを分離する。従来このようなガスセパレータは
酸化ニッケルージルコニア基板の成型体とランタンスト
ロンチウムマンガナイト基板の成型体の間にランタンク
ロマイトのグリーンシートをはさみ空気中で一体に焼成
して調製していた。
酸化ニッケルージルコニア基板は燃料電池の運転温度に
おいて燃料ガスによりて酸化ニッケルがニッケルに還元
されるためニッケル−ジルコニアサーメット基板に変化
する。ニッケルは触媒として機能するものであり、ジル
コニアはニッケルの結晶成長を防ぎ、固体電解質として
働（。
おいて燃料ガスによりて酸化ニッケルがニッケルに還元
されるためニッケル−ジルコニアサーメット基板に変化
する。ニッケルは触媒として機能するものであり、ジル
コニアはニッケルの結晶成長を防ぎ、固体電解質として
働（。
しかしながら上述のような従来のガスセパレータ１にお
いては、酸化ニッケルが還元されてニッケル−ジルコニ
アサーメット基板を生成する際に体積収縮がおこる。イ
ンクコネクタやランタンストロンチウムマンガナイト基
板はこの際寸法変化を起こさないため、ガスセパレータ
１は全体として反ったり、あるいは亀裂が生ずるという
問題があった。
いては、酸化ニッケルが還元されてニッケル−ジルコニ
アサーメット基板を生成する際に体積収縮がおこる。イ
ンクコネクタやランタンストロンチウムマンガナイト基
板はこの際寸法変化を起こさないため、ガスセパレータ
１は全体として反ったり、あるいは亀裂が生ずるという
問題があった。
またａｌｌ化ニッケルージルコニア基板を還元したあと
で還元ふん囲気で一体焼結するとランタンマンガナイト
が分解してしまう。
で還元ふん囲気で一体焼結するとランタンマンガナイト
が分解してしまう。
この発明は上述の点に鑑みてなされその目的は製造容易
なガスセパレータの構造を用いることによりガスセパレ
ータに反りや割れの発生しない信頼性に優れる固体電解
質型燃料電池を提供することにある。
なガスセパレータの構造を用いることによりガスセパレ
ータに反りや割れの発生しない信頼性に優れる固体電解
質型燃料電池を提供することにある。
上述の目的はこの発明によればガスセパレータと単セル
を交互に積層してなる固体電解質型燃料電池において、 ニッケル−ジルコニアサーメット基板９にランタンクロ
マイト系酸化物層１０を設けたガスセパレータを用いる
ことにより達成される。
を交互に積層してなる固体電解質型燃料電池において、 ニッケル−ジルコニアサーメット基板９にランタンクロ
マイト系酸化物層１０を設けたガスセパレータを用いる
ことにより達成される。
ランタンクロマイト系酸化物にはＬａ（Ｃａ）Ｃｒｙｓ
。
。
Ｌａ（Ｍｇ）Ｃｒｙｓ、 Ｌａ（Ｓｒ）Ｃｒｙｓ等が用
いられる。
いられる。
ニッケル−ジルコニアサーメットとランタンクロマイト
系酸化物は熱挙動をそろえることができ、またともに還
元ふん囲気中で安定である。そのために還元ふん囲気焼
成で反りや割れのないガスセパレータを製造することが
可能となる。
系酸化物は熱挙動をそろえることができ、またともに還
元ふん囲気中で安定である。そのために還元ふん囲気焼
成で反りや割れのないガスセパレータを製造することが
可能となる。
次にこの発明の実施例を図面に基いて説明する。
第１図はこの発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池
を示す分解斜視図である。溝１１を有するニッケル−ジ
ルコニアサーメット基板９にランタンクロマイト系酸化
物であるランタンストロンチウムクロマイトＬａ（Ｓｒ
）Ｃｒｙ、層１０が設けられたガスセパレータ８と、溝
１７を有するランタンマンガナイト（ＬａＭｎＯｓ）基
板１３にランタンマンガナイトからなる酸化剤極１４と
、８９４イツトリア（Ｙ＊Ｏｓ）で安定化されたジルコ
ニア（ＺｒＯｘ）からなる固体電解質体１５と、ニッケ
ル−ジルコニアサーメットからなる燃料極１６が設けら
れた単セル１２とが交互に積層される。ガスセパレータ
８の溝１１には燃料ガスが流され、溝１７には酸化剤ガ
スが流される。ガスセパレータ８０ランタンクロマイト
系酸化物層１０は燃料ガスと酸化剤ガスを分離する。ニ
ッケル−ジルコニアサーメット基板９．ランタンマンガ
ナイト基板１３．ランタンクロマイト系酸化物層１０は
いずれも導電性である。このようなガスセパレータ８は
次のようにして調製することができる。ニッケル粉体と
ジルコニア粉体とが所定の割合でバインダとともに混合
される。造粒後プレスし、ニッケル−ジルコニアサーメ
ット基板の成型体を得た。ランタンストロンチウムクロ
マイトＬａ（Ｓｒ）Ｃｒｙｓ粉体１００部に対しバイン
ダとしてポリビニルブチラールを２部、可塑側としてフ
タル酸ジオクチルとポリエチレングリコールを合量で２
部、分散媒としてトリオレインを３〜５部、分散媒とし
てトルエンとイソプロピルアルコールの混合物を８部秤
量し、ボールミルでよく分散混合させた。得られたスラ
リを減圧脱泡したのちドクタブレード法でポリエステル
のキャリアテープ上にキャストし、所定厚に成膜した。
を示す分解斜視図である。溝１１を有するニッケル−ジ
ルコニアサーメット基板９にランタンクロマイト系酸化
物であるランタンストロンチウムクロマイトＬａ（Ｓｒ
）Ｃｒｙ、層１０が設けられたガスセパレータ８と、溝
１７を有するランタンマンガナイト（ＬａＭｎＯｓ）基
板１３にランタンマンガナイトからなる酸化剤極１４と
、８９４イツトリア（Ｙ＊Ｏｓ）で安定化されたジルコ
ニア（ＺｒＯｘ）からなる固体電解質体１５と、ニッケ
ル−ジルコニアサーメットからなる燃料極１６が設けら
れた単セル１２とが交互に積層される。ガスセパレータ
８の溝１１には燃料ガスが流され、溝１７には酸化剤ガ
スが流される。ガスセパレータ８０ランタンクロマイト
系酸化物層１０は燃料ガスと酸化剤ガスを分離する。ニ
ッケル−ジルコニアサーメット基板９．ランタンマンガ
ナイト基板１３．ランタンクロマイト系酸化物層１０は
いずれも導電性である。このようなガスセパレータ８は
次のようにして調製することができる。ニッケル粉体と
ジルコニア粉体とが所定の割合でバインダとともに混合
される。造粒後プレスし、ニッケル−ジルコニアサーメ
ット基板の成型体を得た。ランタンストロンチウムクロ
マイトＬａ（Ｓｒ）Ｃｒｙｓ粉体１００部に対しバイン
ダとしてポリビニルブチラールを２部、可塑側としてフ
タル酸ジオクチルとポリエチレングリコールを合量で２
部、分散媒としてトリオレインを３〜５部、分散媒とし
てトルエンとイソプロピルアルコールの混合物を８部秤
量し、ボールミルでよく分散混合させた。得られたスラ
リを減圧脱泡したのちドクタブレード法でポリエステル
のキャリアテープ上にキャストし、所定厚に成膜した。
自然乾燥、赤外線乾燥のあと剥離を行いランタンストロ
ンチウムクロマイトのグリーンシートを得た。このあと
前記ニッケル−ジルコニアサーメット基板の成型体にラ
ンタンストロンチウムクロマイトのグリーンシートを積
層し、バインダをとばしてから水素気流中、 １６００
℃の温度で一体に焼成した。ランタンストロンチウムク
ロマイトは緻密に焼成される。ニッケル−ジルコニアサ
ーメット基板は多孔賞に焼成される。上記焼成に際して
はニッケルージルコニアとランタンストロンチウムクロ
マイトにつき焼成収縮率の温度依存性と、熱膨張率の温
度依存性の一致が図られる。
ンチウムクロマイトのグリーンシートを得た。このあと
前記ニッケル−ジルコニアサーメット基板の成型体にラ
ンタンストロンチウムクロマイトのグリーンシートを積
層し、バインダをとばしてから水素気流中、 １６００
℃の温度で一体に焼成した。ランタンストロンチウムク
ロマイトは緻密に焼成される。ニッケル−ジルコニアサ
ーメット基板は多孔賞に焼成される。上記焼成に際して
はニッケルージルコニアとランタンストロンチウムクロ
マイトにつき焼成収縮率の温度依存性と、熱膨張率の温
度依存性の一致が図られる。
ガスセパレータ８はまた次の方法によりても調製するこ
とができる。酸化ニッケルとジルコニアの混合粉体をプ
レス成型し、１４００℃の温度で酸化性ふん囲気中で焼
成し、酸化ニッケルージルコニア基板を製作した０次に
還元ふん囲気中で９００℃で１元処理し、ニッケル−ジ
ルコニアサーメット基板を得た。得られたサーメット基
板の片面にランタンストロンチウムクロマイトのスラリ
を１００μ厚に塗布し、乾燥後１６００℃の温度て還元
ふん囲気中で焼成して一体化した。この塗布焼成工程は
再度繰返され、緻密なランタンストロンチウムクロマイ
ト層１０を有するガスセパレータが得られる。
とができる。酸化ニッケルとジルコニアの混合粉体をプ
レス成型し、１４００℃の温度で酸化性ふん囲気中で焼
成し、酸化ニッケルージルコニア基板を製作した０次に
還元ふん囲気中で９００℃で１元処理し、ニッケル−ジ
ルコニアサーメット基板を得た。得られたサーメット基
板の片面にランタンストロンチウムクロマイトのスラリ
を１００μ厚に塗布し、乾燥後１６００℃の温度て還元
ふん囲気中で焼成して一体化した。この塗布焼成工程は
再度繰返され、緻密なランタンストロンチウムクロマイ
ト層１０を有するガスセパレータが得られる。
単セル１２は次の方法で調製される。ランタンマンガナ
イトの粉体を造粒後プレス成型し、１２５０℃で焼成し
てランタンマンガナイト基板１３を得ることができる。
イトの粉体を造粒後プレス成型し、１２５０℃で焼成し
てランタンマンガナイト基板１３を得ることができる。
ランタンマンガナイト基板１３の上に固体電解質体１５
が直流減圧プラズマ溶射法にょうて形成される。続いて
酸化ニッケルージルコニアのペーストを塗布し、乾燥後
１４００℃の温度および空気中で焼成して多孔賞の燃料
極１６が形成される。
が直流減圧プラズマ溶射法にょうて形成される。続いて
酸化ニッケルージルコニアのペーストを塗布し、乾燥後
１４００℃の温度および空気中で焼成して多孔賞の燃料
極１６が形成される。
酸化剤極１４はランタンマンガナイト基板１３で代用す
ることができる。
ることができる。
この発明によればガスセパレータと単セルを交互に積層
してなる固体電解質型燃料電池において、ニッケル−ジ
ルコニアサーメット基板にランタンクロマイト系の酸化
物層を設けたガスセパレータを用いるので、反りや割れ
のないガスセパレータを確実に製造することができ、信
頼性に優れる固体電解質型燃料電池が得られる。
してなる固体電解質型燃料電池において、ニッケル−ジ
ルコニアサーメット基板にランタンクロマイト系の酸化
物層を設けたガスセパレータを用いるので、反りや割れ
のないガスセパレータを確実に製造することができ、信
頼性に優れる固体電解質型燃料電池が得られる。
第１図はこの発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池
を示す分解斜視図、第２図は従来の固体電解質型燃料電
池を示す分解斜視図である。
を示す分解斜視図、第２図は従来の固体電解質型燃料電
池を示す分解斜視図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）ガスセパレータと単セルを交互に積層してなる固体
電解質型燃料電池において、 ニッケル−ジルコニアサーメット基板にランタンクロマ
イト系酸化物層を設けたガスセパレータを備えることを
特徴とする固体電解質型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2146647A JPH0439866A (ja) | 1990-06-05 | 1990-06-05 | 固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2146647A JPH0439866A (ja) | 1990-06-05 | 1990-06-05 | 固体電解質型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0439866A true JPH0439866A (ja) | 1992-02-10 |
Family
ID=15412464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2146647A Pending JPH0439866A (ja) | 1990-06-05 | 1990-06-05 | 固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0439866A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2795708A4 (en) * | 2011-12-22 | 2015-05-20 | Saint Gobain Ceramics | FIXED OXYGEN FUEL CELL COMPOUNDS WITH CERAMIC COMPOUND MATERIAL AND PARTIALLY STABILIZED ZIRCONIUM OXIDE |
| US9225024B2 (en) | 2008-12-18 | 2015-12-29 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Highly sinterable lanthanum strontium titanate interconnects through doping |
-
1990
- 1990-06-05 JP JP2146647A patent/JPH0439866A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9225024B2 (en) | 2008-12-18 | 2015-12-29 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Highly sinterable lanthanum strontium titanate interconnects through doping |
| EP2795708A4 (en) * | 2011-12-22 | 2015-05-20 | Saint Gobain Ceramics | FIXED OXYGEN FUEL CELL COMPOUNDS WITH CERAMIC COMPOUND MATERIAL AND PARTIALLY STABILIZED ZIRCONIUM OXIDE |
| US9406963B2 (en) | 2011-12-22 | 2016-08-02 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Solid oxide fuel cell interconnects including a ceramic interconnect material and partially stabilized zirconia |
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