JPH0456071A - 燃料電池の固体電解質の製造法 - Google Patents
燃料電池の固体電解質の製造法Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
- H01M8/1213—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the electrode/electrolyte combination or the supporting material
-
- 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
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
Ａ、産業上の利用分野
本発明は燃料電池の固体電解質の製造法に関し、特に触
媒能が高くかつ固体電解質の表面積を拡大し、これによ
り高いＶ−Ｉ特性を得ることを可能とする燃料電池の固
体電解質の製造法に関する。
媒能が高くかつ固体電解質の表面積を拡大し、これによ
り高いＶ−Ｉ特性を得ることを可能とする燃料電池の固
体電解質の製造法に関する。
本発明は燃料電池の固体電解質の製造法において、
固体電解質としてフッ素化ランタンを蒸着して、まず密
な膜を形成し、次いで疎な膜を形成することにより、 触媒能を高めかつ固体電解質の表面積を増し、これによ
り高い発電特性（以下、ｖ−ｒ特性という）を得ること
を可能とする。
な膜を形成し、次いで疎な膜を形成することにより、 触媒能を高めかつ固体電解質の表面積を増し、これによ
り高い発電特性（以下、ｖ−ｒ特性という）を得ること
を可能とする。
Ｃ９従来の技術
近年、固体電解質を用いた燃料電池が研究されている。
現在、実際に稼働している燃料電池としてはウェスチン
グハウス（ＷＨ）社の円筒型の燃料電池が知られている
。
グハウス（ＷＨ）社の円筒型の燃料電池が知られている
。
この燃料重油は固体電解質として安定化ノルコニアを用
い、単電池で０．７Ｖ−２００ｍＡ／ｃｍ’の発電特性
を発生ずるものである。
い、単電池で０．７Ｖ−２００ｍＡ／ｃｍ’の発電特性
を発生ずるものである。
しかし安定化ノルコニアを用いた燃料電池は、動作温度
が１０００℃以１−と高温であり、通常の金属では腐食
してしまうため、例えばセラミック等の耐熱性を考慮し
た補正材料の選択や、その他の点で種々の不利を免れな
い、という問題があった。このため低温（２００〜５０
０℃前後）下で動作が可能であるという点から固体電解
質としてフッ化ランタン（以下、Ｌ ａ Ｆ ｓという
）を用いた燃料電池が研究されている。
が１０００℃以１−と高温であり、通常の金属では腐食
してしまうため、例えばセラミック等の耐熱性を考慮し
た補正材料の選択や、その他の点で種々の不利を免れな
い、という問題があった。このため低温（２００〜５０
０℃前後）下で動作が可能であるという点から固体電解
質としてフッ化ランタン（以下、Ｌ ａ Ｆ ｓという
）を用いた燃料電池が研究されている。
即ち、燃料電池の固体電解質としてＬａＦ−を多孔質金
属基板に積層した水素極１−にエレクトロンビーム（以
下、ＥＢという）蒸着法により積層して固体電解質膜を
形成していた。
属基板に積層した水素極１−にエレクトロンビーム（以
下、ＥＢという）蒸着法により積層して固体電解質膜を
形成していた。
Ｄ 発明が解決しようとする課題
しかしながら、１−記の固体電解質膜の製造法では、目
標蒸着膜厚まで一定の蒸着レートで固体電解質を積層し
ていたが、この方法で得られる固体電解質はガスリーク
が生じやすいことから触媒能が小さく、更に固体電解質
の表面積が小さいことから触媒との反応面積も小さく、
このためｌ・分なり一■特性が得られないという問題が
あった。
標蒸着膜厚まで一定の蒸着レートで固体電解質を積層し
ていたが、この方法で得られる固体電解質はガスリーク
が生じやすいことから触媒能が小さく、更に固体電解質
の表面積が小さいことから触媒との反応面積も小さく、
このためｌ・分なり一■特性が得られないという問題が
あった。
従って本発明はこの問題を解決するために創案されたも
のであって、 固体電解質としてフッ素化ランタンを蒸着して、まず密
な膜を形成し、次いで疎な膜を形成することにより、 触媒能が高くかつ固体電解質の表面積を拡大し、これに
より高いＶ−１特性を得ることを可能とする燃料電池の
固体電解質膜の製造法を提供することを目的とする。
のであって、 固体電解質としてフッ素化ランタンを蒸着して、まず密
な膜を形成し、次いで疎な膜を形成することにより、 触媒能が高くかつ固体電解質の表面積を拡大し、これに
より高いＶ−１特性を得ることを可能とする燃料電池の
固体電解質膜の製造法を提供することを目的とする。
Ｅ０課題を解決するための手段及び作用本発明者らは上
記問題点を解決するため鋭意研究した結果、固体電解質
としてフッ素化ランタンを蒸着し、まず密な膜を形成し
、次いで疎な膜を形成することにより、触媒能が高くか
つ固体電解質の表面積を増すことに成功し、本発明に係
る燃料電池の固体電解質の製造法を完成した。
記問題点を解決するため鋭意研究した結果、固体電解質
としてフッ素化ランタンを蒸着し、まず密な膜を形成し
、次いで疎な膜を形成することにより、触媒能が高くか
つ固体電解質の表面積を増すことに成功し、本発明に係
る燃料電池の固体電解質の製造法を完成した。
即ち、燃料電池の固体電解質の製造法は、多孔質金属性
基板に■族元素から選択された金属を積層して形成した
水素極上に固体電解質としてフッ素化ランタンを蒸着し
て、まず密な膜を形成し、次いで疎な膜を形成すること
を、その解決手段としている。
基板に■族元素から選択された金属を積層して形成した
水素極上に固体電解質としてフッ素化ランタンを蒸着し
て、まず密な膜を形成し、次いで疎な膜を形成すること
を、その解決手段としている。
以下、本発明について更に詳細に説明する。
まず、本発明に使用する多孔質金属性基板としては、こ
の基板に■族元素から選択された金属を積層し水素極を
形成する際に高温で処理する必要性から、例えばステン
レス（以下、ＳＵＳという）ニッケル、銅、好ましくは
ＳＵＳを材料としたものなどが挙げられる。
の基板に■族元素から選択された金属を積層し水素極を
形成する際に高温で処理する必要性から、例えばステン
レス（以下、ＳＵＳという）ニッケル、銅、好ましくは
ＳＵＳを材料としたものなどが挙げられる。
また■元素から選択される金属としては単独でも混合で
もよく、好ましくはＮｉ、Ｆｅ ｒ（ｕ。
もよく、好ましくはＮｉ、Ｆｅ ｒ（ｕ。
Ｇｏ、Ｐｔ、Ｐｄ、より好ましくはＮｉ粉、更に好まし
くは粒径２０〜１２０μｍのＮｉ粉が挙げられ、このＮ
ｉ粉を通常用いられている方法、例えばアセヂレン炎溶
射法などにより２０〜２００μｍ１好ましくは１００μ
ｍの厚さに積層する。
くは粒径２０〜１２０μｍのＮｉ粉が挙げられ、このＮ
ｉ粉を通常用いられている方法、例えばアセヂレン炎溶
射法などにより２０〜２００μｍ１好ましくは１００μ
ｍの厚さに積層する。
次に得られた水素電極１にフッ素化ランタンを積層する
。このフッ素化ランタンとしては例えば、ＬａＦ３、又
はＬ ａ １−Ｍ ｘ Ｆ ３−（但し、Ｍはアルカリ
土類金属、例えばＳｒ、Ｂａなどである）、好ましくは
平均粒径２μｍのＬａＦ３を用いるのが望ましい。
。このフッ素化ランタンとしては例えば、ＬａＦ３、又
はＬ ａ １−Ｍ ｘ Ｆ ３−（但し、Ｍはアルカリ
土類金属、例えばＳｒ、Ｂａなどである）、好ましくは
平均粒径２μｍのＬａＦ３を用いるのが望ましい。
次に、フッ素化ランタンを通常用いられる蒸着法、例え
ばエレクトロンビーム（以下、ＥＢという）蒸着法、化
学蒸着法（ＣｒＤ）、抵抗加熱蒸着法、好ましくはＥＢ
蒸着法により水素極１゛に積層する。この積層法として
はフッ素化ランタンを蒸着法により蒸着レートをまず４
〜６人／ｓｅｃ。
ばエレクトロンビーム（以下、ＥＢという）蒸着法、化
学蒸着法（ＣｒＤ）、抵抗加熱蒸着法、好ましくはＥＢ
蒸着法により水素極１゛に積層する。この積層法として
はフッ素化ランタンを蒸着法により蒸着レートをまず４
〜６人／ｓｅｃ。
好ましくは５人／ Ｓ ｅ Ｃに設定し、好ましくは８
μｍの厚さに積層する。これにより固体電解質としてま
ず割な膜が形成される。次いで得られる密な膜１°にフ
ッ素化ランタンを蒸着法により蒸着レート１５人／ ｓ
ｃ ｃ 〜２５人／ｓｅｅ、好ましくは２０人／ ｓ
ｅ ｃに設定し、好ましくは２μｒｎの厚さに積層す
る。このように２段階蒸着レートを取ることで従来の固
体電解質膜より表面積を増すことができる。
μｍの厚さに積層する。これにより固体電解質としてま
ず割な膜が形成される。次いで得られる密な膜１°にフ
ッ素化ランタンを蒸着法により蒸着レート１５人／ ｓ
ｃ ｃ 〜２５人／ｓｅｅ、好ましくは２０人／ ｓ
ｅ ｃに設定し、好ましくは２μｒｎの厚さに積層す
る。このように２段階蒸着レートを取ることで従来の固
体電解質膜より表面積を増すことができる。
こうして得られる固体電解質膜１・に例えばペロブスカ
イトなどを積層し酸素極とし固体電解質型燃料電池単セ
ルを好適に得ることができる。
イトなどを積層し酸素極とし固体電解質型燃料電池単セ
ルを好適に得ることができる。
Ｆ、実施例
以下、本発明に係る燃料電池の固体電解質の製造法を実
施例に基づいて説明する。
施例に基づいて説明する。
実施例Ｉ
（＋ ） １／２インチステンレスパイプにステンレス
多孔質板を付けた多孔質ステンレス基板１にアセチｌノ
ン溶射法により粒径２０〜１２０μｍのＮｉＯ粉を１０
０μｍの厚さに積層した（水素極）。
多孔質板を付けた多孔質ステンレス基板１にアセチｌノ
ン溶射法により粒径２０〜１２０μｍのＮｉＯ粉を１０
０μｍの厚さに積層した（水素極）。
次に得られたＮｉ層上にＥＢ蒸着装置（昭和真空社製、
５ＥＣ−１０７）を用いて平均粒径２μｍのＬａＦ、の
ベレットを基板温度５００°Ｃでまず蒸着レート５人／
ｓ ｅ ｃにより膜厚８μｍに積層し、次いでその上
に蒸着レート２ ＯＡ／ｓｅｃにより膜厚２μｍに積層
し、厚さＩ Ｏｉｔ ｍのＬａＦ３層を得た（固体電解
質膜）。
５ＥＣ−１０７）を用いて平均粒径２μｍのＬａＦ、の
ベレットを基板温度５００°Ｃでまず蒸着レート５人／
ｓ ｅ ｃにより膜厚８μｍに積層し、次いでその上
に蒸着レート２ ＯＡ／ｓｅｃにより膜厚２μｍに積層
し、厚さＩ Ｏｉｔ ｍのＬａＦ３層を得た（固体電解
質膜）。
更に、得られたＬａＦ３層にペロブスカイトを１０μｍ
の厚さに積層しペロブスカイト層を得た（酸素極）。
の厚さに積層しペロブスカイト層を得た（酸素極）。
こうして得られた固体電解質型燃料電池単セルのｖ−ｒ
特性を温度１００℃で流量、Ｈ２：Ｏ，−２０： ２０
（ＳＣＣＭ）の条件で測定した。
特性を温度１００℃で流量、Ｈ２：Ｏ，−２０： ２０
（ＳＣＣＭ）の条件で測定した。
（２）次に蒸着レート５人／ ｓ ｅ ｃにより１０μ
ｍに積層する以外は実施例１ （１）と同様な方法によ
り固体電解質型燃料電池単セルのＶ−Ｉ特性を測定し、
比較例とした。
ｍに積層する以外は実施例１ （１）と同様な方法によ
り固体電解質型燃料電池単セルのＶ−Ｉ特性を測定し、
比較例とした。
（３）実施例（１）及び比較例（２）のそれぞれの測定
結果を第１図に示す。
結果を第１図に示す。
第１図に示すように実施例（１）の蒸着Ｉノート２段階
の方が比較例（２）に比しＶ−Ｉ特性に優れていること
がわかる。このことは実施例（１）で示したようにＥＢ
蒸着を行うに際し、まず蒸着レ−１−の遅い密な膜を形
成することによりガスリークのない膜ができ、更にその
膜上につづけて蒸着レートの速い疎な膜を形成すること
により固体電解質の表面積が増大したことに起因してい
ると考えられる。
の方が比較例（２）に比しＶ−Ｉ特性に優れていること
がわかる。このことは実施例（１）で示したようにＥＢ
蒸着を行うに際し、まず蒸着レ−１−の遅い密な膜を形
成することによりガスリークのない膜ができ、更にその
膜上につづけて蒸着レートの速い疎な膜を形成すること
により固体電解質の表面積が増大したことに起因してい
ると考えられる。
即ちガスリークがないことから触媒能が高く、更に固体
電解質の表面積が増大することから触媒との反応面積の
拡大につながり、全体として燃料電池のＶ−■特性を高
めることができたと言える。
電解質の表面積が増大することから触媒との反応面積の
拡大につながり、全体として燃料電池のＶ−■特性を高
めることができたと言える。
Ｇ０発明の効果
本発明は固体電解質膜の形成におけるＥＢ蒸着を行うに
際し、まず蒸着レートの遅い密な膜を形成し次いで蒸着
レートの速い疎な膜を形成することにより触媒能が高く
かつ触媒との反応面積が拡大した燃料電池の固体電解質
を製造することができる。
際し、まず蒸着レートの遅い密な膜を形成し次いで蒸着
レートの速い疎な膜を形成することにより触媒能が高く
かつ触媒との反応面積が拡大した燃料電池の固体電解質
を製造することができる。
従って本発明に係る燃料電池の固体電解質の製造法によ
れば、高い触媒能と固体電解質膜の拡大を図ることがで
き、かつこれらの効果が相まって燃料電池のＶ−ｒ特性
を高めることができる。
れば、高い触媒能と固体電解質膜の拡大を図ることがで
き、かつこれらの効果が相まって燃料電池のＶ−ｒ特性
を高めることができる。
第１図は本発明に係る燃料電池の固体電解質の製造法に
よる蒸着レート２段階法と従来法である蒸着レート一定
法との■−！特性を示すグラフである。 外１名
よる蒸着レート２段階法と従来法である蒸着レート一定
法との■−！特性を示すグラフである。 外１名
Claims (1)
- （１）多孔質金属性基板にVIII族元素から選択された金
属を積層して形成した水素極上に固体電解質としてフッ
素化ランタンを蒸着して、まず密な膜を形成し、次いで
疎な膜を形成することを特徴とする燃料電池の固体電解
質の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2164386A JPH0456071A (ja) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | 燃料電池の固体電解質の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2164386A JPH0456071A (ja) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | 燃料電池の固体電解質の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0456071A true JPH0456071A (ja) | 1992-02-24 |
Family
ID=15792143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2164386A Pending JPH0456071A (ja) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | 燃料電池の固体電解質の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0456071A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02235976A (ja) * | 1989-03-09 | 1990-09-18 | Nitto Denko Corp | ドライクリーニング用識別タグ、その固定用接着剤および固定方法 |
-
1990
- 1990-06-22 JP JP2164386A patent/JPH0456071A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02235976A (ja) * | 1989-03-09 | 1990-09-18 | Nitto Denko Corp | ドライクリーニング用識別タグ、その固定用接着剤および固定方法 |
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