JPH05290860A - 固体電解質型燃料電池の作製法 - Google Patents
固体電解質型燃料電池の作製法Info
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- JPH05290860A JPH05290860A JP4088556A JP8855692A JPH05290860A JP H05290860 A JPH05290860 A JP H05290860A JP 4088556 A JP4088556 A JP 4088556A JP 8855692 A JP8855692 A JP 8855692A JP H05290860 A JPH05290860 A JP H05290860A
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- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、燃料電池、特にバリウムセリウム
ガドリニウム系酸化物固体電解質型に関するもので、こ
の固体電解質を大面積で大量に供給する手段を提供する
ことと、固体電解質と電極を一体化成形、電池内焼結す
ることで作製工程を簡便にし、作製コストを大幅に下げ
ることを目的としている。 【構成】 ＢａＣｅ1-xＧｄxＯ3-α（０．２３＞ｘ＞
０．１６，１．５＞α＞０）を、テ−プキャスティング
法により作製し、望ましくは原料粉末を１μｍ以下の粒
径にして焼結体の密度を高める。この電解質上に電極を
テ−プキャスティング法、あるいは物理的、化学的に薄
膜を形成させ一体化形成する。電池性能に影響を及ぼす
ことなく、簡便かつ容易に大面積な単電池を量産するこ
とができる。
ガドリニウム系酸化物固体電解質型に関するもので、こ
の固体電解質を大面積で大量に供給する手段を提供する
ことと、固体電解質と電極を一体化成形、電池内焼結す
ることで作製工程を簡便にし、作製コストを大幅に下げ
ることを目的としている。 【構成】 ＢａＣｅ1-xＧｄxＯ3-α（０．２３＞ｘ＞
０．１６，１．５＞α＞０）を、テ−プキャスティング
法により作製し、望ましくは原料粉末を１μｍ以下の粒
径にして焼結体の密度を高める。この電解質上に電極を
テ−プキャスティング法、あるいは物理的、化学的に薄
膜を形成させ一体化形成する。電池性能に影響を及ぼす
ことなく、簡便かつ容易に大面積な単電池を量産するこ
とができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、バリウム−セリウム−
ガドリニウム系酸化物を固体電解質に用いた燃料電池、
特に電解質、電極の製造法に関するものである。
ガドリニウム系酸化物を固体電解質に用いた燃料電池、
特に電解質、電極の製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】固体電解質型燃料電池は、他の燃料電池
に比べ、液漏れ、液補充などの問題がなくメンテナンス
フリーであるなどの特徴を有している。また固体電解質
型燃料電池は、電解質の特性に依存して２００℃以下で
作動する低温型タイプと、１０００℃程度で作動する高
温型タイプとがある。高温型の燃料電池は、エネルギー
変換効率が高く、良質の排熱を利用することもできコジ
ェネレーションシステムとして有望なエネルギー変換機
である。更に、無触媒、燃料ガスの多様性があるなど優
れた特徴を持っている。
に比べ、液漏れ、液補充などの問題がなくメンテナンス
フリーであるなどの特徴を有している。また固体電解質
型燃料電池は、電解質の特性に依存して２００℃以下で
作動する低温型タイプと、１０００℃程度で作動する高
温型タイプとがある。高温型の燃料電池は、エネルギー
変換効率が高く、良質の排熱を利用することもできコジ
ェネレーションシステムとして有望なエネルギー変換機
である。更に、無触媒、燃料ガスの多様性があるなど優
れた特徴を持っている。
【０００３】一般に、燃料電池の固体電解質として安定
化ジルコニアが用いられ、約１０００℃で電池が作動す
る。ジルコニア系のイオン伝導度は、１０００℃で１．
０ｘ１０-1Ｓ／ｃｍ程度で、抵抗を下げるため高温で作
動させるか、電解質を薄くすることが必要であった。こ
れら電解質の合成は、塗布、溶射、テ−プキャスティン
グ法、物理的あるいは化学的膜成長法などの手法が一般
的に用いられている。これらの方法で作製された酸化物
の強度や緻密度、そして電解質、電極そのものの性能を
向上させるため、上記手法に改良が加えられている。
化ジルコニアが用いられ、約１０００℃で電池が作動す
る。ジルコニア系のイオン伝導度は、１０００℃で１．
０ｘ１０-1Ｓ／ｃｍ程度で、抵抗を下げるため高温で作
動させるか、電解質を薄くすることが必要であった。こ
れら電解質の合成は、塗布、溶射、テ−プキャスティン
グ法、物理的あるいは化学的膜成長法などの手法が一般
的に用いられている。これらの方法で作製された酸化物
の強度や緻密度、そして電解質、電極そのものの性能を
向上させるため、上記手法に改良が加えられている。
【０００４】一方、燃料電池用固体電解質として開発さ
れたバリウム−セリウム−ガドリニウム系酸化物は、１
０００℃で２ｘ１０-1Ｓ／ｃｍ以上、８００℃でも１．
０ｘ１０-1Ｓ／ｃｍ程度のイオン伝導度を有する。近
年、この酸化物を用いた低温作動型の燃料電池開発が活
発に成りつつあるが、この酸化物合成は、高密度を確保
するため、プレス成形を伴う焼結法が一般に用いられて
きた。
れたバリウム−セリウム−ガドリニウム系酸化物は、１
０００℃で２ｘ１０-1Ｓ／ｃｍ以上、８００℃でも１．
０ｘ１０-1Ｓ／ｃｍ程度のイオン伝導度を有する。近
年、この酸化物を用いた低温作動型の燃料電池開発が活
発に成りつつあるが、この酸化物合成は、高密度を確保
するため、プレス成形を伴う焼結法が一般に用いられて
きた。
【０００５】電池周辺を構成する構造材料として、アル
ミナ系の強化セラミックス、また電極（空気極）材料と
して、La-Co系,La-Cr系,La-Mn系の酸化物、さらに、燃
料極には、セラミックス（ジルコニア）と金属（Ni）を
混合化したサーメットが一般に用いられている。これら
の電池構成部材を組み合わせることにより、燃料電池を
作製している。
ミナ系の強化セラミックス、また電極（空気極）材料と
して、La-Co系,La-Cr系,La-Mn系の酸化物、さらに、燃
料極には、セラミックス（ジルコニア）と金属（Ni）を
混合化したサーメットが一般に用いられている。これら
の電池構成部材を組み合わせることにより、燃料電池を
作製している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記バ
リウム−セリウム−ガドリニウム系酸化物固体電解質燃
料電池の従来の製造法には次のような課題がある。つま
りプレス成形を伴う焼結法では、高密度の焼結体は得ら
れるが、薄く大面積のものが得にくい、また量産化に適
さないという課題があった。プレス成形による焼結体の
最大面積は、現在のところ厚さ０．５ｍｍで３ｃｍ角で
ある。また、電解質（焼結体）を作製してから、その両
側に電極を片方づつ形成させているので製造に時間を要
し、コスト的にも他の燃料電池（燐酸型、溶融炭酸塩
型）に比べて割高になっている。
リウム−セリウム−ガドリニウム系酸化物固体電解質燃
料電池の従来の製造法には次のような課題がある。つま
りプレス成形を伴う焼結法では、高密度の焼結体は得ら
れるが、薄く大面積のものが得にくい、また量産化に適
さないという課題があった。プレス成形による焼結体の
最大面積は、現在のところ厚さ０．５ｍｍで３ｃｍ角で
ある。また、電解質（焼結体）を作製してから、その両
側に電極を片方づつ形成させているので製造に時間を要
し、コスト的にも他の燃料電池（燐酸型、溶融炭酸塩
型）に比べて割高になっている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題に鑑
み、バリウム−セリウム−ガドリニウム系酸化物固体電
解質をテ−プキャスティング法で作成することにより、
大面積の固体電解質を量産する手段を提出するものであ
り、望ましくは出発原料に粒径が１μｍ以下の粉末を用
いることにより高密度の焼結体にする。
み、バリウム−セリウム−ガドリニウム系酸化物固体電
解質をテ−プキャスティング法で作成することにより、
大面積の固体電解質を量産する手段を提出するものであ
り、望ましくは出発原料に粒径が１μｍ以下の粉末を用
いることにより高密度の焼結体にする。
【０００８】また、望ましくはバリウム−セリウム−ガ
ドリニウム系酸化物ＢａＣｅ1-xＧｄxＯ3-α（１＞ｘ＞
０，１．５＞α＞０）のｘが、０．１６から０．２３で
あることを特徴とする。
ドリニウム系酸化物ＢａＣｅ1-xＧｄxＯ3-α（１＞ｘ＞
０，１．５＞α＞０）のｘが、０．１６から０．２３で
あることを特徴とする。
【０００９】
【作用】バリウム−セリウム−ガドリニウム系酸化物固
体電解質をテ−プキャスティング法で作成することは、
大面積な固体電解質を大量に作製することができ、更に
その固体電解質上に、電極を同様にテ−プキャスティン
グ法あるいは物理的もしくは化学的に薄膜を形成させ電
解質と電極を一体化成形することにより、また一体化し
た後に各々電極に還元ガス、酸化剤ガスを供給して電池
を組み上げ、その状態で焼結させることにより固体電解
質型燃料電池を作製することは、作製工程を簡便にし、
かつ作製コストを大幅に下げることができる。
体電解質をテ−プキャスティング法で作成することは、
大面積な固体電解質を大量に作製することができ、更に
その固体電解質上に、電極を同様にテ−プキャスティン
グ法あるいは物理的もしくは化学的に薄膜を形成させ電
解質と電極を一体化成形することにより、また一体化し
た後に各々電極に還元ガス、酸化剤ガスを供給して電池
を組み上げ、その状態で焼結させることにより固体電解
質型燃料電池を作製することは、作製工程を簡便にし、
かつ作製コストを大幅に下げることができる。
【００１０】
【実施例】本発明により作製した燃料電池の特性を検討
した実施例を図１に示す。単電池の構成は、一体化した
燃料極１電解質２および空気極３からなるテ−プ状のも
の（５ｃｍｘ５ｃｍ）と、電流を取り出すＰｔリード線
４と、ガスを供給するアルミナ管５,多孔質支持板６と
から成っている。燃料ガスとして水素ガス８０％、炭酸
ガス１９％、水蒸気１％の組成の混合ガスを、酸化剤ガ
スとして空気を用い、各々のガス利を２００ｃｃ／ｍｉ
ｎ．の流量で供給した。Ｉ−Ｖ特性を、直流４端子法で
行った。
した実施例を図１に示す。単電池の構成は、一体化した
燃料極１電解質２および空気極３からなるテ−プ状のも
の（５ｃｍｘ５ｃｍ）と、電流を取り出すＰｔリード線
４と、ガスを供給するアルミナ管５,多孔質支持板６と
から成っている。燃料ガスとして水素ガス８０％、炭酸
ガス１９％、水蒸気１％の組成の混合ガスを、酸化剤ガ
スとして空気を用い、各々のガス利を２００ｃｃ／ｍｉ
ｎ．の流量で供給した。Ｉ−Ｖ特性を、直流４端子法で
行った。
【００１１】以下に、本発明の実施例を説明する。 （実施例１）本実施例は、バリウムセリウムガドリニウ
ム系酸化物固体電解質をテ−プキャスティングにより作
製した事例を示す。バリウムセリウムガドリニウム系酸
化物固体電解質にBaCe0.8Gd0.2O3-αを考えた。固体電
解質のスラリー調整は、Ba(CH3COO)2,Ce2O3,Gd2O3の粉
末を所定の組成になるように遊星ボールミル混合し、仮
焼、粉砕混合を２回繰り返した後、エタノールとトルエ
ンの混合溶媒に溶解させた。この時、粉末の粒度を最終
的に１μｍ以下に粉砕した。図２にスラリ−合成法を示
す。スラリーをテ−プキャスティング装置に移し、電解
質テ−プを厚さ０．１ｍｍの多孔質セラミック上にブレ
−ド厚さ１ｍｍ、幅３０ｃｍで２ｍ作製し、このテ−プ
を乾燥器で乾燥させた後、均一にプレス加圧してテ−プ
中の気泡や隙間をできるだけ無くすようにした。その
後、１３００℃で焼成し、固体電解質を得た。このテ−
プキャスティング法で作製した固体電解質と従来の加圧
成形による方法と変わらない性能を示すかどうかをイオ
ン伝導度測定により調べた。この結果を、第３図に示
す。但し本実施例では、電極に白金を用い、インピ−ダ
ンス測定によりイオン伝導度を求めた。本結果をみる限
りでは、従来作製法のものと差異はなかった。作製した
電解質は、焼成段階で２０Ｘ２０ｃｍに切断したが、反
り、ひび割れは少なく、良質の電解質が大面積で得られ
た。特に、スラリ−原料粉末の粒度を、１μｍ以下に粉
砕したとき、焼成後の焼結体の密度は理論密度の９６％
に達し、良質な固体電解質が得られている。本発明の作
製法は、大面積化、量産化に適していることがわかる。
ム系酸化物固体電解質をテ−プキャスティングにより作
製した事例を示す。バリウムセリウムガドリニウム系酸
化物固体電解質にBaCe0.8Gd0.2O3-αを考えた。固体電
解質のスラリー調整は、Ba(CH3COO)2,Ce2O3,Gd2O3の粉
末を所定の組成になるように遊星ボールミル混合し、仮
焼、粉砕混合を２回繰り返した後、エタノールとトルエ
ンの混合溶媒に溶解させた。この時、粉末の粒度を最終
的に１μｍ以下に粉砕した。図２にスラリ−合成法を示
す。スラリーをテ−プキャスティング装置に移し、電解
質テ−プを厚さ０．１ｍｍの多孔質セラミック上にブレ
−ド厚さ１ｍｍ、幅３０ｃｍで２ｍ作製し、このテ−プ
を乾燥器で乾燥させた後、均一にプレス加圧してテ−プ
中の気泡や隙間をできるだけ無くすようにした。その
後、１３００℃で焼成し、固体電解質を得た。このテ−
プキャスティング法で作製した固体電解質と従来の加圧
成形による方法と変わらない性能を示すかどうかをイオ
ン伝導度測定により調べた。この結果を、第３図に示
す。但し本実施例では、電極に白金を用い、インピ−ダ
ンス測定によりイオン伝導度を求めた。本結果をみる限
りでは、従来作製法のものと差異はなかった。作製した
電解質は、焼成段階で２０Ｘ２０ｃｍに切断したが、反
り、ひび割れは少なく、良質の電解質が大面積で得られ
た。特に、スラリ−原料粉末の粒度を、１μｍ以下に粉
砕したとき、焼成後の焼結体の密度は理論密度の９６％
に達し、良質な固体電解質が得られている。本発明の作
製法は、大面積化、量産化に適していることがわかる。
【００１２】（実施例２）本実施例は、バリウムセリウ
ムガドリニウム系酸化物固体電解質をテ−プキャスティ
ングにより作製し、その両側に燃料極と空気極をテ−プ
キャスティングにより重ね合わせ一体化成形した電極電
解質板を燃料電池に用いた事例である。本実施例では、
バリウムセリウムガドリニウム系酸化物固体電解質にBa
Ce0.8Gd0.2O3-αを、また燃料極としてNiサーメット、
空気極としてLaCo0.9Cr0.1O3を考えた。まず固体電解質
のスラリー調整は、Ba(CH3COO)2,Ce2O3,Gd2O3の粉末を
所定の組成になるように遊星ボールミル混合し、仮焼、
粉砕混合を２回繰り返した後、エタノールとトルエンの
混合溶媒に溶解させた。燃料極は、混合溶媒中Ni粉末と
Al2O3粉末を遊星ボールミル混合してスラリー化し、空
気極は、電解質と同様にしてLaCo0.9Cr0.1O3のスラリー
を作製した。これらのスラリーをテ−プキャスティング
装置に移し、まず電解質テ−プをキャリアシート上に厚
さ１ｍｍで作製し、このテ−プを乾燥器で乾燥させた
後、均一にプレス加圧してテ−プ中の気泡や隙間をでき
るだけ無くすようにした。つぎにこの電解質テ−プ上に
燃料極をテ−プキャストして重ね合わせた。このテ−プ
が乾いてからテ−プをキャリアシートから剥し、逆に電
極側が下に来るようにキャリアシート上にセットし４角
をビニルテ−プなどで固定した。この状態で、空気極ス
ラリーを上部からテ−プキャストで重ね合わせ、空気極
／電解質／燃料極の一体化テ−プを作製した。なお電極
の厚さは、双方とも０．５ｍｍに設定した。
ムガドリニウム系酸化物固体電解質をテ−プキャスティ
ングにより作製し、その両側に燃料極と空気極をテ−プ
キャスティングにより重ね合わせ一体化成形した電極電
解質板を燃料電池に用いた事例である。本実施例では、
バリウムセリウムガドリニウム系酸化物固体電解質にBa
Ce0.8Gd0.2O3-αを、また燃料極としてNiサーメット、
空気極としてLaCo0.9Cr0.1O3を考えた。まず固体電解質
のスラリー調整は、Ba(CH3COO)2,Ce2O3,Gd2O3の粉末を
所定の組成になるように遊星ボールミル混合し、仮焼、
粉砕混合を２回繰り返した後、エタノールとトルエンの
混合溶媒に溶解させた。燃料極は、混合溶媒中Ni粉末と
Al2O3粉末を遊星ボールミル混合してスラリー化し、空
気極は、電解質と同様にしてLaCo0.9Cr0.1O3のスラリー
を作製した。これらのスラリーをテ−プキャスティング
装置に移し、まず電解質テ−プをキャリアシート上に厚
さ１ｍｍで作製し、このテ−プを乾燥器で乾燥させた
後、均一にプレス加圧してテ−プ中の気泡や隙間をでき
るだけ無くすようにした。つぎにこの電解質テ−プ上に
燃料極をテ−プキャストして重ね合わせた。このテ−プ
が乾いてからテ−プをキャリアシートから剥し、逆に電
極側が下に来るようにキャリアシート上にセットし４角
をビニルテ−プなどで固定した。この状態で、空気極ス
ラリーを上部からテ−プキャストで重ね合わせ、空気極
／電解質／燃料極の一体化テ−プを作製した。なお電極
の厚さは、双方とも０．５ｍｍに設定した。
【００１３】本実施例からも明らかなように、スラリー
試料調整は同時並行作業で行なわれ、作製工程は簡便か
つ時間短縮されている。
試料調整は同時並行作業で行なわれ、作製工程は簡便か
つ時間短縮されている。
【００１４】この工程で作製した一体化テ−プの燃料電
池が従来と変わらない性能を示すかどうかを前記記載の
単電池試験により調べた。この結果を、第４図に示す。
但し本実施例では、一体化テ−プを電池組込み前に１３
００℃で１０時間焼結したものである。Ｉ−Ｖ特性の結
果をみる限りでは、従来作製法（電解質を粉末状態から
焼結させ、その後電極を塗布）のものと差異はなかっ
た。
池が従来と変わらない性能を示すかどうかを前記記載の
単電池試験により調べた。この結果を、第４図に示す。
但し本実施例では、一体化テ−プを電池組込み前に１３
００℃で１０時間焼結したものである。Ｉ−Ｖ特性の結
果をみる限りでは、従来作製法（電解質を粉末状態から
焼結させ、その後電極を塗布）のものと差異はなかっ
た。
【００１５】（実施例３）本実施例は、固体電解質をテ
−プキャスティングにより作製し、その片側に電極をス
パッタにより形成させ一体化成形した事例である。
−プキャスティングにより作製し、その片側に電極をス
パッタにより形成させ一体化成形した事例である。
【００１６】本実施例では、固体電解質にBaCe0.8Gd0.2
O3-αを、また燃料極としてNiサーメット、空気極とし
てLaCo0.9Cr0.1O3を考えた。固体電解質のスラリー調整
は、遊星ボールミルにより上記実施例と同様に、粉末を
エタノールとトルエンの混合溶媒に溶解させた。つぎ
に、上記実施例１と同様にして、厚さ１ｍｍの電解質テ
−プを作製した。あらかじめ、スパッタ装置では、空気
極組成LaCo0.9Cr0.1O3になる焼結ターゲットを用意して
おき電解質テ−プができあが時点でその上に厚さが１０
μｍになるまでスパッタした。燃料極は、混合溶媒中Ni
粉末とAl2O3粉末を遊星ボールミル混合してスラリー化
し、これを一体化テ−プに重ねてテ−プキャスティング
（０．５ｍｍ）した。このようにして空気極／電解質／
燃料極の一体化テ−プは、フレキシビリティをもってい
るので、所望の形、大きさに成形し安い。本実施例でも
わかるように、作製工程は簡便かつ時間短縮されてお
り、更に、大面積化、量産化にも適していることがわか
る。
O3-αを、また燃料極としてNiサーメット、空気極とし
てLaCo0.9Cr0.1O3を考えた。固体電解質のスラリー調整
は、遊星ボールミルにより上記実施例と同様に、粉末を
エタノールとトルエンの混合溶媒に溶解させた。つぎ
に、上記実施例１と同様にして、厚さ１ｍｍの電解質テ
−プを作製した。あらかじめ、スパッタ装置では、空気
極組成LaCo0.9Cr0.1O3になる焼結ターゲットを用意して
おき電解質テ−プができあが時点でその上に厚さが１０
μｍになるまでスパッタした。燃料極は、混合溶媒中Ni
粉末とAl2O3粉末を遊星ボールミル混合してスラリー化
し、これを一体化テ−プに重ねてテ−プキャスティング
（０．５ｍｍ）した。このようにして空気極／電解質／
燃料極の一体化テ−プは、フレキシビリティをもってい
るので、所望の形、大きさに成形し安い。本実施例でも
わかるように、作製工程は簡便かつ時間短縮されてお
り、更に、大面積化、量産化にも適していることがわか
る。
【００１７】この工程で作製した一体化テ−プの燃料電
池が従来と変わらない性能を示すかどうかを前記記載の
単電池試験により調べた。この結果、従来作製法（電解
質を粉末状態から焼結させ、その後電極を塗布）のもの
と差異はなかった。
池が従来と変わらない性能を示すかどうかを前記記載の
単電池試験により調べた。この結果、従来作製法（電解
質を粉末状態から焼結させ、その後電極を塗布）のもの
と差異はなかった。
【００１８】（実施例４）本実施例は、上記実施例２の
一体化テ−プ作製法に加え、更に簡便かつ安価に燃料電
池を作製する事例である。上記実施例２で作製した一体
化テ−プ（５ｃｍｘ５ｃｍ）を直接電池を組み込み、各
々電極に還元ガス１００ｃｃ／ｍｉｎ．酸化剤ガス１０
０ｃｃ／ｍｉｎ．を供給して、その状態で加熱して、１
３００℃まで昇温した。この工程で作製した一体化テ−
プの燃料電池が従来と変わらない性能を示すかどうかを
調べた。昇温して２４時間後のＩ−Ｖ結果を、第５図に
示す。この結果をみる限りでは、従来作製法（電解質を
粉末状態から焼結させ、その後電極を塗布）のものと、
また前記実施例１（あらかじめ電池を組み込む前に焼
結）のものと差異はなかった。
一体化テ−プ作製法に加え、更に簡便かつ安価に燃料電
池を作製する事例である。上記実施例２で作製した一体
化テ−プ（５ｃｍｘ５ｃｍ）を直接電池を組み込み、各
々電極に還元ガス１００ｃｃ／ｍｉｎ．酸化剤ガス１０
０ｃｃ／ｍｉｎ．を供給して、その状態で加熱して、１
３００℃まで昇温した。この工程で作製した一体化テ−
プの燃料電池が従来と変わらない性能を示すかどうかを
調べた。昇温して２４時間後のＩ−Ｖ結果を、第５図に
示す。この結果をみる限りでは、従来作製法（電解質を
粉末状態から焼結させ、その後電極を塗布）のものと、
また前記実施例１（あらかじめ電池を組み込む前に焼
結）のものと差異はなかった。
【００１９】本実施例で明らかなように、電極と電解質
とを一体成形したテ−プは、この工程で電池を組み上げ
ることで、更に工程の簡略化を押し進める。
とを一体成形したテ−プは、この工程で電池を組み上げ
ることで、更に工程の簡略化を押し進める。
【００２０】以上、本実施例では固体電解質としてBaCe
0.8Gd0.2O3-αを用いた燃料電池の場合に付いて述べて
いるが、その他のバリウムセリウムガドリニウム系酸化
物固体電解質、たとえばBaCe0.78Gd0.22O3-α、BaCe0.8
3Gd0.17O3-αなどの組成の固体電解質に用いてももちろ
ん良い。また実施例３では、電解質テ−プの片側にだけ
物理的気相膜形成法（スパッタ）により膜形成させ一体
化したが、両面を物理的膜形成法で一体化しても良い
し、またいずれか一方、あるいは両方が化学的膜成形法
であっても良い。要するに、電解質をテ−プキャスティ
ングにより作製し、そのテ−プ状態の上に電極を形成す
ることが本発明の重要な点であり、電極を形成させる手
段は、どのようなものでも良いし、もちろん電極の材料
も本実施例で用いたもの以外でも良い。実施例４では、
実施例２で用いた一体化テ−プについて示したが、電池
に組み込んでの焼結は、一体化テ−プである必要はな
く、電解質と電極が分離している状態でも良い。さら
に、電極の材料は実施例で示すもの以外でも良いし、電
池に組み込む前の電解質、及び電極の作製法はどのよう
なものであっても良い。
0.8Gd0.2O3-αを用いた燃料電池の場合に付いて述べて
いるが、その他のバリウムセリウムガドリニウム系酸化
物固体電解質、たとえばBaCe0.78Gd0.22O3-α、BaCe0.8
3Gd0.17O3-αなどの組成の固体電解質に用いてももちろ
ん良い。また実施例３では、電解質テ−プの片側にだけ
物理的気相膜形成法（スパッタ）により膜形成させ一体
化したが、両面を物理的膜形成法で一体化しても良い
し、またいずれか一方、あるいは両方が化学的膜成形法
であっても良い。要するに、電解質をテ−プキャスティ
ングにより作製し、そのテ−プ状態の上に電極を形成す
ることが本発明の重要な点であり、電極を形成させる手
段は、どのようなものでも良いし、もちろん電極の材料
も本実施例で用いたもの以外でも良い。実施例４では、
実施例２で用いた一体化テ−プについて示したが、電池
に組み込んでの焼結は、一体化テ−プである必要はな
く、電解質と電極が分離している状態でも良い。さら
に、電極の材料は実施例で示すもの以外でも良いし、電
池に組み込む前の電解質、及び電極の作製法はどのよう
なものであっても良い。
【００２１】なお、上記実施例では、電池作動温度及び
たち上げ（焼結）温度を、１３００℃で行なった例を示
しているが、電池の作動温度及びたち上げ（焼結）温度
は、固体電解質がイオン伝導性を示す温度あるいは焼結
する温度であれば、何度でも良い。
たち上げ（焼結）温度を、１３００℃で行なった例を示
しているが、電池の作動温度及びたち上げ（焼結）温度
は、固体電解質がイオン伝導性を示す温度あるいは焼結
する温度であれば、何度でも良い。
【００２２】
【発明の効果】本発明は、バリウムセリウムガドリニウ
ム系酸化物固体電解質をテ−プキャスティング法で作製
することにより、大面積な固体電解質を大量に作製する
ことを可能にするものである。
ム系酸化物固体電解質をテ−プキャスティング法で作製
することにより、大面積な固体電解質を大量に作製する
ことを可能にするものである。
【００２３】また一体化した後に各々電極に還元ガス、
酸化剤ガスを供給して電池を組み上げ、その状態で焼結
させることにより、作製工程を簡便にし、かつ作製コス
トを大幅に下げることができる。大面積の燃料電池の量
産化が可能になる。
酸化剤ガスを供給して電池を組み上げ、その状態で焼結
させることにより、作製工程を簡便にし、かつ作製コス
トを大幅に下げることができる。大面積の燃料電池の量
産化が可能になる。
【図１】本実施例における単電池評価装置の断面図
【図２】スラリ−合成のフロ−チャ−ト図
【図３】本実施例における導電率のアレニウスプロット
図
図
【図４】本実施例における一体化テ−プを用いた電池の
Ｉ−Ｖ特性図
Ｉ−Ｖ特性図
【図５】本実施例における電池内焼結により立ち上げた
Ｉ−Ｖ特性図
Ｉ−Ｖ特性図
１ 燃料極 ２ 電解質 ３ 空気極 ４ Ｐｔリ−ド線 ５ ガスを供給するアルミナ管 ６ 支持板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 羽藤 一仁 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 安本 栄一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】一対のガス拡散電極間に、固体電解質を配
設し、各々電極に還元ガス、酸化剤ガスを供給して、電
力を取り出す燃料電池において、ＢａＣｅ1-xＧｄxＯ3-
α（１＞ｘ＞０，１．５＞α＞０）で表される組成のペ
ロブスカイト型酸化物固体電解質をテ−プキャスティン
グ法で作製することを特徴とする固体電解質型燃料電池
の作製法。 - 【請求項２】テ−プキャスティング法で作製する方法と
して、スラリ−調製時に、粒径１μｍ以下の粉末原料を
用いることを特徴とする請求項１記載の固体電解質型燃
料電池の作製法。 - 【請求項３】多孔質セラミックは、少なくともバリウム
元素もしくはセリウム元素を含むことを特徴とする請求
項３記載の固体電解質型燃料電池の作製法。 - 【請求項４】固体電解質の上に電極を同様にテ−プキャ
スティング法により重ね合わせ電解質と電極を一体化成
形することを特徴とする請求項１記載の固体電解質型燃
料電池の作製法。 - 【請求項５】ＢａＣｅ1-xＧｄxＯ3-α（１＞ｘ＞０，
１．５＞α＞０）で表される組成のペロブスカイト型酸
化物の固体電解質をテ−プキャスティング法で作成し、
その両側に電極を重ね合わせ電解質と電極の電池を構成
したものに、各々電極に還元ガス、酸化剤ガスを供給し
て電池を立ち上げる過程で焼結させることを特徴とする
固体電解質型燃料電池の作製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4088556A JPH05290860A (ja) | 1992-04-09 | 1992-04-09 | 固体電解質型燃料電池の作製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4088556A JPH05290860A (ja) | 1992-04-09 | 1992-04-09 | 固体電解質型燃料電池の作製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05290860A true JPH05290860A (ja) | 1993-11-05 |
Family
ID=13946147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4088556A Pending JPH05290860A (ja) | 1992-04-09 | 1992-04-09 | 固体電解質型燃料電池の作製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05290860A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1146583A1 (en) * | 2000-04-14 | 2001-10-17 | Enitechnologie S.p.A. | Process for the preparation of electrolytic membranes |
| US6528195B1 (en) | 1999-02-17 | 2003-03-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Mixed ionic conductor and device using the same |
| JP2008130568A (ja) * | 2006-11-23 | 2008-06-05 | Technical Univ Of Denmark | 可逆的固体酸化物電池を製造する改良された方法 |
-
1992
- 1992-04-09 JP JP4088556A patent/JPH05290860A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6528195B1 (en) | 1999-02-17 | 2003-03-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Mixed ionic conductor and device using the same |
| US7491461B2 (en) | 1999-02-17 | 2009-02-17 | Panasonic Corporation | Mixed ionic conductor and device using the same |
| EP1146583A1 (en) * | 2000-04-14 | 2001-10-17 | Enitechnologie S.p.A. | Process for the preparation of electrolytic membranes |
| JP2008130568A (ja) * | 2006-11-23 | 2008-06-05 | Technical Univ Of Denmark | 可逆的固体酸化物電池を製造する改良された方法 |
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