JPH07263002A - 円筒焼結型固体電解質型燃料電池の製造方法 - Google Patents
円筒焼結型固体電解質型燃料電池の製造方法Info
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- JPH07263002A JPH07263002A JP6053425A JP5342594A JPH07263002A JP H07263002 A JPH07263002 A JP H07263002A JP 6053425 A JP6053425 A JP 6053425A JP 5342594 A JP5342594 A JP 5342594A JP H07263002 A JPH07263002 A JP H07263002A
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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
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 発電に利用することの他、水電解やCO2 電
解等の電解セルにも使用可能な固体電解質型燃料電池
(SOFC)の製造方法を提供する。 【構成】 焼結法により成膜する円筒焼結型固体電解質
型燃料電池の製造方法において、成膜工程の初期段階に
焼成前の電解質シート9を電極支持管2に貼付けた後に
焼結し、その後該電解質シート9の表面に電解質スラリ
ーの電解質粒子5による成膜を重ねて施す。
解等の電解セルにも使用可能な固体電解質型燃料電池
(SOFC)の製造方法を提供する。 【構成】 焼結法により成膜する円筒焼結型固体電解質
型燃料電池の製造方法において、成膜工程の初期段階に
焼成前の電解質シート9を電極支持管2に貼付けた後に
焼結し、その後該電解質シート9の表面に電解質スラリ
ーの電解質粒子5による成膜を重ねて施す。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は円筒焼結型固体電解質型
燃料電池の製造方法に関し、発電に利用することの他、
水電解やCO2 電解等の電解セルにも使用可能なSOF
C(Solid Oxide Fuel Cell )の製法に関する。
燃料電池の製造方法に関し、発電に利用することの他、
水電解やCO2 電解等の電解セルにも使用可能なSOF
C(Solid Oxide Fuel Cell )の製法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の円筒焼結型固体電解質型燃料電池
の構成要素である電解質の成膜方法の一例を、図5を用
いて説明する。図5は燃料電池の電解質の成膜工程を示
す工程図である。同図中、符号1はマスキング、2は電
極支持管、3スラリー貯蔵槽、4は電解質スラリー、5
は付着した電解質粒子、6は上下移動装置、7は栓、8
は吸引ポンプを各々図示する。
の構成要素である電解質の成膜方法の一例を、図5を用
いて説明する。図5は燃料電池の電解質の成膜工程を示
す工程図である。同図中、符号1はマスキング、2は電
極支持管、3スラリー貯蔵槽、4は電解質スラリー、5
は付着した電解質粒子、6は上下移動装置、7は栓、8
は吸引ポンプを各々図示する。
【0003】〔工程1〕例えばセラミックス体で形成さ
れた電極支持管2の両端部の電解質の成膜が不要な部分
にマスキング1を施し、電極支持管2の開口部に栓7を
したのち、この栓7をした反対側の開口部に吸引ポンプ
8の吸い込み口へ連結するフレキシブルパイプ12を取
りつける。
れた電極支持管2の両端部の電解質の成膜が不要な部分
にマスキング1を施し、電極支持管2の開口部に栓7を
したのち、この栓7をした反対側の開口部に吸引ポンプ
8の吸い込み口へ連結するフレキシブルパイプ12を取
りつける。
【0004】〔工程2〕吸引ポンプ8を作動させ、その
まま上下移動装置6により、スラリー貯蔵槽3内の電解
質スラリー4に浸漬する。
まま上下移動装置6により、スラリー貯蔵槽3内の電解
質スラリー4に浸漬する。
【0005】〔工程3〕吸引ポンプ8の吸い込みによっ
て、電極支持管2の表面に付着した付着電解質粒子5を
乾燥させるため、上下移動装置6を用いてスラリー貯蔵
槽3内より該電極支持管2を引上げ、その後乾燥室に移
して、約90℃の温度で乾燥する。
て、電極支持管2の表面に付着した付着電解質粒子5を
乾燥させるため、上下移動装置6を用いてスラリー貯蔵
槽3内より該電極支持管2を引上げ、その後乾燥室に移
して、約90℃の温度で乾燥する。
【0006】次の「工程4」に移る前に、上記「工程
2」及び「工程3」の操作を繰り返す所謂「ディッピン
グ(Dipping)」と称する繰り返し操作を、10
回繰り返す。
2」及び「工程3」の操作を繰り返す所謂「ディッピン
グ(Dipping)」と称する繰り返し操作を、10
回繰り返す。
【0007】〔工程4〕ディッピング操作を10回程度
繰り返したのちに、上下移動装置6を用いて電極支持管
2を図示しない焼結室内に搬送し、ここで約1500℃
で仮焼する。
繰り返したのちに、上下移動装置6を用いて電極支持管
2を図示しない焼結室内に搬送し、ここで約1500℃
で仮焼する。
【0008】この「工程4」の終了後、更に上記「工程
2」及び「工程3」の操作を繰り返す所謂「ディッピン
グ(Dipping)」と称する繰り返し操作を、10
回繰り返し、2度目の仮焼を行ったあとで、更にもう一
サイクル、合計で三サイクルの操作を施したのち、「工
程5」に進む。
2」及び「工程3」の操作を繰り返す所謂「ディッピン
グ(Dipping)」と称する繰り返し操作を、10
回繰り返し、2度目の仮焼を行ったあとで、更にもう一
サイクル、合計で三サイクルの操作を施したのち、「工
程5」に進む。
【0009】〔工程5〕上記の「ディッピング(Dip
ping)10回と仮焼1回」を一サイクルとして、計
三サイクルの操作を行って電解質膜を得たのち、約16
00℃の温度で本焼して緻密な膜を得ることとしてい
る。
ping)10回と仮焼1回」を一サイクルとして、計
三サイクルの操作を行って電解質膜を得たのち、約16
00℃の温度で本焼して緻密な膜を得ることとしてい
る。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところで、固体電解質
燃料電池の電解質に対する品質上、該電解質の膜面が緻
密であり且つ所謂バラツキの無い均一さが全膜面に亙っ
て確保されているのが望ましいとされている。しかしな
がら、従来の前述した電解質膜の成膜方法では、比較的
緻密な膜は得られるものの、該得られる膜の緻密度には
バラツキがあり、問題であった。
燃料電池の電解質に対する品質上、該電解質の膜面が緻
密であり且つ所謂バラツキの無い均一さが全膜面に亙っ
て確保されているのが望ましいとされている。しかしな
がら、従来の前述した電解質膜の成膜方法では、比較的
緻密な膜は得られるものの、該得られる膜の緻密度には
バラツキがあり、問題であった。
【0011】本発明は上記問題に鑑み、得られる膜の膜
面が緻密であり且つ該緻密度にバラツキの少ない円筒焼
結型固体電解質型燃料電池の製造方法を提供することを
目的とする。
面が緻密であり且つ該緻密度にバラツキの少ない円筒焼
結型固体電解質型燃料電池の製造方法を提供することを
目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係る円筒焼結型固体電解質型燃料電池の製造方法
は、焼結法により成膜する円筒焼結型固体電解質型燃料
電池の製造方法において、成膜工程の初期段階に焼成前
の電解質シートを電極支持管に貼付けた後に焼結し、そ
の後該電解質シートの表面に電解質スラリーによる成膜
を重ねて施すことを特徴とする。
明に係る円筒焼結型固体電解質型燃料電池の製造方法
は、焼結法により成膜する円筒焼結型固体電解質型燃料
電池の製造方法において、成膜工程の初期段階に焼成前
の電解質シートを電極支持管に貼付けた後に焼結し、そ
の後該電解質シートの表面に電解質スラリーによる成膜
を重ねて施すことを特徴とする。
【0013】以下、本発明の内容を説明する。
【0014】本発明の円筒焼結型固体電解質型燃料電池
の製造方法は、焼結法により成膜する円筒焼結型固体電
解質型燃料電池を製造する場合において、図1に示すよ
うに成膜工程の初期段階に、焼成前の電解質シート(グ
リーンシート)9を電極支持管2にグリーンの状態で貼
付けた後に焼結し、その後、該電解質シート9の表面に
電解質スラリーによる成膜を重ねて、図3に示すような
緻密な成膜された電解質膜11をバラツキ無く施すこと
を可能とした。
の製造方法は、焼結法により成膜する円筒焼結型固体電
解質型燃料電池を製造する場合において、図1に示すよ
うに成膜工程の初期段階に、焼成前の電解質シート(グ
リーンシート)9を電極支持管2にグリーンの状態で貼
付けた後に焼結し、その後、該電解質シート9の表面に
電解質スラリーによる成膜を重ねて、図3に示すような
緻密な成膜された電解質膜11をバラツキ無く施すこと
を可能とした。
【0015】即ち、本発明方法によって得られた電解質
膜は、図3(A)の拡大図を示す図3(B)に示すよう
に、従来のものより緻密な電解質膜となる。これは、従
来の成膜方法ではディッピング工程で生じるバラツキを
解消することが出来ないのに対し、本発明においては電
解質シート9を膜のベースとして電極支持管2の貼付け
たのちに、焼結するようにしているので、該ベースの厚
さ分については少なくとも均一であるため、従来のよう
なバラツキが発生することがないことになるからであ
る。
膜は、図3(A)の拡大図を示す図3(B)に示すよう
に、従来のものより緻密な電解質膜となる。これは、従
来の成膜方法ではディッピング工程で生じるバラツキを
解消することが出来ないのに対し、本発明においては電
解質シート9を膜のベースとして電極支持管2の貼付け
たのちに、焼結するようにしているので、該ベースの厚
さ分については少なくとも均一であるため、従来のよう
なバラツキが発生することがないことになるからであ
る。
【0016】また、図3に示すように、電解質シート膜
の焼結時に生じる微小クラック10は、該電解質シート
9の焼結膜上に従来と同様に操作して、電解質スラリー
による成膜を行うので、この際に、吸引ポンプ8に引か
れて抵抗の少ない微小クラック10内に電解質粒子が入
り込み、該空間を塞ぐので、この結果、十分に緻密な然
もバラツキのない電解質膜11を成膜することが可能と
なる。
の焼結時に生じる微小クラック10は、該電解質シート
9の焼結膜上に従来と同様に操作して、電解質スラリー
による成膜を行うので、この際に、吸引ポンプ8に引か
れて抵抗の少ない微小クラック10内に電解質粒子が入
り込み、該空間を塞ぐので、この結果、十分に緻密な然
もバラツキのない電解質膜11を成膜することが可能と
なる。
【0017】ここで、本発明において上記焼成前の電解
質シート(グリーンシート)とは、常法によって得られ
た焼成する前の電解質用組成物をシート状にしたものを
いい、本発明ではこのグリーンの状態で電極支持管9に
貼付けた後、焼成する点が従来の製造方法と異なるもの
である。
質シート(グリーンシート)とは、常法によって得られ
た焼成する前の電解質用組成物をシート状にしたものを
いい、本発明ではこのグリーンの状態で電極支持管9に
貼付けた後、焼成する点が従来の製造方法と異なるもの
である。
【0018】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図1,図2を
用いて具体的に説明する。図1は本実施例に係る円筒焼
結型固体電解質型燃料電池の電解質膜の成膜工程図であ
る。
用いて具体的に説明する。図1は本実施例に係る円筒焼
結型固体電解質型燃料電池の電解質膜の成膜工程図であ
る。
【0019】図1に示すように、成膜工程の初期段階に
おいて、焼成前の電解質シート(グリーンシート)9を
電極支持管2にグリーンの状態で貼付ける。ここで、グ
リーン状態で貼付ける電解質膜のシートは、本焼終了後
の膜厚が100μm,粉体濃度が75wt%〜80wt
%となるものを用いるようにした。上記のようにグリー
ン状態で貼付した電解質膜シート9は、その後従来と同
様な操作によって焼成し、次いで、焼結膜の表面に通常
の電解質スラリー4により成膜を施す点は、繰り返し回
数が一サイクル少なくなる以外を除いては従来と同様で
ある。
おいて、焼成前の電解質シート(グリーンシート)9を
電極支持管2にグリーンの状態で貼付ける。ここで、グ
リーン状態で貼付ける電解質膜のシートは、本焼終了後
の膜厚が100μm,粉体濃度が75wt%〜80wt
%となるものを用いるようにした。上記のようにグリー
ン状態で貼付した電解質膜シート9は、その後従来と同
様な操作によって焼成し、次いで、焼結膜の表面に通常
の電解質スラリー4により成膜を施す点は、繰り返し回
数が一サイクル少なくなる以外を除いては従来と同様で
ある。
【0020】以下、図1及び図2を用いて成膜工程を説
明する。
明する。
【0021】〔工程1〕先ず、工程初期段階において、
セラミックス体で形成された電極支持管2の両端部に、
マスキング1を施す(図1参照)。
セラミックス体で形成された電極支持管2の両端部に、
マスキング1を施す(図1参照)。
【0022】〔工程2〕電極支持管2でマスキング1さ
れていない中央部に、焼成前の電解質シート9をグリー
ン状態で貼付けた後、約1600℃で焼結成膜する(図
1参照)。
れていない中央部に、焼成前の電解質シート9をグリー
ン状態で貼付けた後、約1600℃で焼結成膜する(図
1参照)。
【0023】〔工程3〕「工程2」の次に、焼結成膜さ
れた電解質シート9の膜の表面を従来通りの方法で電解
質膜を成膜するため、その準備として、再度マスキング
1を施すとともに、従来と同様に、電極支持管2の開口
部に栓7をしたのち、この栓7をした反対側の開口部に
吸引ポンプ8の吸い込み口へ連結するフレキシブルパイ
プ12を取りつける(図2(A)参照)。
れた電解質シート9の膜の表面を従来通りの方法で電解
質膜を成膜するため、その準備として、再度マスキング
1を施すとともに、従来と同様に、電極支持管2の開口
部に栓7をしたのち、この栓7をした反対側の開口部に
吸引ポンプ8の吸い込み口へ連結するフレキシブルパイ
プ12を取りつける(図2(A)参照)。
【0024】〔工程4〕吸引ポンプ8を作動させ、その
まま上下移動装置6により、スラリー貯蔵槽3内の電解
質スラリー4に浸漬する(図2(B)参照)。
まま上下移動装置6により、スラリー貯蔵槽3内の電解
質スラリー4に浸漬する(図2(B)参照)。
【0025】〔工程5〕吸引ポンプ8の吸い込みによっ
て、電極支持管2の表面に付着した付着電解質粒子5を
乾燥させるため、上下移動装置6を用いてスラリー貯蔵
槽3内より該電極支持管2を引上げ(図2(C)参
照)、その後、図示しない乾燥室に移して、約90℃の
温度で乾燥する。
て、電極支持管2の表面に付着した付着電解質粒子5を
乾燥させるため、上下移動装置6を用いてスラリー貯蔵
槽3内より該電極支持管2を引上げ(図2(C)参
照)、その後、図示しない乾燥室に移して、約90℃の
温度で乾燥する。
【0026】次の「工程6」に移る前に、上記「工程
4」及び「工程5」の操作を繰り返す所謂「ディッピン
グ(Dipping)」と称する繰り返し操作を、10
回繰り返す。
4」及び「工程5」の操作を繰り返す所謂「ディッピン
グ(Dipping)」と称する繰り返し操作を、10
回繰り返す。
【0027】〔工程6〕上記ディッピング操作を10回
程度繰り返したのちに、上下移動装置6を用いて電極支
持管2を図示しない焼結室内に搬送し、ここで約150
0℃で仮焼する。
程度繰り返したのちに、上下移動装置6を用いて電極支
持管2を図示しない焼結室内に搬送し、ここで約150
0℃で仮焼する。
【0028】この「工程6」の終了後、更に上記「工程
4」及び「工程5」の操作を繰り返す所謂「ディッピン
グ(Dipping)」と称する繰り返し操作を、10
回繰り返し、2度目の仮焼を行ったあと、すなわち合計
で二サイクルの操作を施したのち、「工程7」に進む。
4」及び「工程5」の操作を繰り返す所謂「ディッピン
グ(Dipping)」と称する繰り返し操作を、10
回繰り返し、2度目の仮焼を行ったあと、すなわち合計
で二サイクルの操作を施したのち、「工程7」に進む。
【0029】〔工程7〕上記の「ディッピング(Dip
ping)10回に付き仮焼1回の工程」を一サイクル
として、計二サイクルの操作を行って電解質膜を得たの
ち、約1600℃の温度で本焼して緻密な電解質膜を得
た。
ping)10回に付き仮焼1回の工程」を一サイクル
として、計二サイクルの操作を行って電解質膜を得たの
ち、約1600℃の温度で本焼して緻密な電解質膜を得
た。
【0030】この結果、該電解質シート9の表面に電解
質スラリーによる成膜を重ねた場合でも、図3に示すよ
うな緻密な膜をバラツキ無く施すことを可能とした。す
なわち、従来の成膜方法ではディッピング(Dippi
ng)工程で生じる「バラツキ」を無くすことが出来な
いのに対して、電解質シート9の膜をベースとして、電
極支持管2に貼付し焼結する方法を採っているので、ベ
ースの厚さ分については少なくとも均一である為に、従
来のような「バラツキ」が解消されることとなった。
質スラリーによる成膜を重ねた場合でも、図3に示すよ
うな緻密な膜をバラツキ無く施すことを可能とした。す
なわち、従来の成膜方法ではディッピング(Dippi
ng)工程で生じる「バラツキ」を無くすことが出来な
いのに対して、電解質シート9の膜をベースとして、電
極支持管2に貼付し焼結する方法を採っているので、ベ
ースの厚さ分については少なくとも均一である為に、従
来のような「バラツキ」が解消されることとなった。
【0031】また、電解質シート9の膜の焼結時に生じ
る微小クラック10は電解質シート9の焼結膜上に従来
と同様な操作により電解質スラリー4による成膜を行う
ので、図3に示すように、該電解質膜の成膜の際に、吸
引ポンプ8に引かれて抵抗の少ない微小クラック10が
発生した場合でも、該微小クラック10内に電解質が入
り込み、該空間を塞ぐので、この結果、十分に緻密なし
かも「バラツキ」の少ない電解質膜11を得ることが出
来る。
る微小クラック10は電解質シート9の焼結膜上に従来
と同様な操作により電解質スラリー4による成膜を行う
ので、図3に示すように、該電解質膜の成膜の際に、吸
引ポンプ8に引かれて抵抗の少ない微小クラック10が
発生した場合でも、該微小クラック10内に電解質が入
り込み、該空間を塞ぐので、この結果、十分に緻密なし
かも「バラツキ」の少ない電解質膜11を得ることが出
来る。
【0032】図4には、本実施例による成膜方法で得ら
れた電解質膜のガス拡散係数の計測値を従来方法によっ
て得られた膜と併せて示すものであるが、同図に示すよ
うに本実施例のものは従来のものよりガス拡散係数が2
0%以下の値を示しており、膜が緻密であることが実証
された。
れた電解質膜のガス拡散係数の計測値を従来方法によっ
て得られた膜と併せて示すものであるが、同図に示すよ
うに本実施例のものは従来のものよりガス拡散係数が2
0%以下の値を示しており、膜が緻密であることが実証
された。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電解質膜の膜面が緻密であり、且つバラツキの無い均一
さが全膜面に亙って確保されるので、固体電解質燃料電
池の電解質膜に対する品質上の確保が出来、電池の性能
の向上が図れる。
電解質膜の膜面が緻密であり、且つバラツキの無い均一
さが全膜面に亙って確保されるので、固体電解質燃料電
池の電解質膜に対する品質上の確保が出来、電池の性能
の向上が図れる。
【図1】本発明に係る固体電解質型燃料電池の成膜工程
図である。
図である。
【図2】本発明に係る固体電解質型燃料電池の成膜工程
図である。
図である。
【図3】本実施例に係る電解質膜断面拡大図である。
【図4】本実施例に係る性能図である。
【図5】従来技術に係る固体電解質型燃料電池の成膜工
程図である。
程図である。
1 マスキング 2 電極支持管 3 スラリー貯蔵槽 4 電解質スラリー 5 付着した電解質粒子 6 上下移動装置 7 栓 8 吸引ポンプ 9 電解質膜のシート膜 11 成膜された電解質膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 浩二 長崎県長崎市飽の浦町1番1号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内
Claims (1)
- 【請求項1】 焼結法により成膜する円筒焼結型固体電
解質型燃料電池の製造方法において、成膜工程の初期段
階に焼成前の電解質シートを電極支持管に貼付けた後に
焼結し、その後該電解質シートの表面に電解質スラリー
による成膜を重ねて施すことを特徴とする円筒焼結型固
体電解質型燃料電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6053425A JPH07263002A (ja) | 1994-03-24 | 1994-03-24 | 円筒焼結型固体電解質型燃料電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6053425A JPH07263002A (ja) | 1994-03-24 | 1994-03-24 | 円筒焼結型固体電解質型燃料電池の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07263002A true JPH07263002A (ja) | 1995-10-13 |
Family
ID=12942491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6053425A Withdrawn JPH07263002A (ja) | 1994-03-24 | 1994-03-24 | 円筒焼結型固体電解質型燃料電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07263002A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010534400A (ja) * | 2007-07-25 | 2010-11-04 | ザ、リージェンツ、オブ、ザ、ユニバーシティ、オブ、カリフォルニア | 高温電気化学装置用のインタロッキング組織及びその製法と使用法 |
| JP2013045772A (ja) * | 2011-08-25 | 2013-03-04 | Robert Bosch Gmbh | 不活性支持体式の円筒型の燃料電池 |
-
1994
- 1994-03-24 JP JP6053425A patent/JPH07263002A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010534400A (ja) * | 2007-07-25 | 2010-11-04 | ザ、リージェンツ、オブ、ザ、ユニバーシティ、オブ、カリフォルニア | 高温電気化学装置用のインタロッキング組織及びその製法と使用法 |
| JP2013045772A (ja) * | 2011-08-25 | 2013-03-04 | Robert Bosch Gmbh | 不活性支持体式の円筒型の燃料電池 |
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