JPH07282821A - 固体電解質型燃料電池とその製造方法 - Google Patents
固体電解質型燃料電池とその製造方法Info
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- JPH07282821A JPH07282821A JP6069404A JP6940494A JPH07282821A JP H07282821 A JPH07282821 A JP H07282821A JP 6069404 A JP6069404 A JP 6069404A JP 6940494 A JP6940494 A JP 6940494A JP H07282821 A JPH07282821 A JP H07282821A
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Classifications
-
- 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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- 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
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 固体電解質型燃料電池において、昇温中ある
いは作動中に、集電体と接合されるセパレータの面から
Ｎｉ等の金属膜が剥離せず、これにより、セパレータと
集電体の接触抵抗を低減できる電池を提供すること。ま
た、集電体と接合されるセパレータの面に、Ｎｉ等の金
属膜厚を薄く均一に、かつ、安価に形成することができ
る方法を提供すること。 【構成】 集電体と接合されるセパレータの面に、スク
リーン印刷法によりＮｉペーストを塗布し、焼き付け
て、膜厚１０μｍ以下のＮｉ膜を形成する。
いは作動中に、集電体と接合されるセパレータの面から
Ｎｉ等の金属膜が剥離せず、これにより、セパレータと
集電体の接触抵抗を低減できる電池を提供すること。ま
た、集電体と接合されるセパレータの面に、Ｎｉ等の金
属膜厚を薄く均一に、かつ、安価に形成することができ
る方法を提供すること。 【構成】 集電体と接合されるセパレータの面に、スク
リーン印刷法によりＮｉペーストを塗布し、焼き付け
て、膜厚１０μｍ以下のＮｉ膜を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体電解質型燃料電池
とその製造方法に関するものである。
とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】燃料の化学的なエネルギーを電気化学的
な手段によって、直接電気エネルギーに変換するものと
して固体電解質型燃料電池がある。
な手段によって、直接電気エネルギーに変換するものと
して固体電解質型燃料電池がある。
【０００３】図１は、例えば３セルで構成されたスタッ
クを有する平板型の固体電解質型燃料電池の分解斜視図
である。
クを有する平板型の固体電解質型燃料電池の分解斜視図
である。
【０００４】セル１は燃料電池の反応を起こさせて電気
を発生させる最小単位であり、発電部２、集電体３及び
セパレータ４から構成され、このうち、発電部２は空気
極５、固体電解質膜６及び燃料極７の３層からなってい
る。そして、このようなセル１を複数個積層したものを
スタック１０とよんでいる。
を発生させる最小単位であり、発電部２、集電体３及び
セパレータ４から構成され、このうち、発電部２は空気
極５、固体電解質膜６及び燃料極７の３層からなってい
る。そして、このようなセル１を複数個積層したものを
スタック１０とよんでいる。
【０００５】固体電解質膜６はその材料として、例えば
イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）が用いられてい
る。また、空気極５の材料には、例えばランタンマンガ
ナイト（ＬａＭｎＯ3 ）が用いられ、燃料極７の材料に
は、例えばニッケル（Ｎｉ）と安定化ジルコニア（ＹＳ
Ｚ）を混合したサーメットが用いられている。
イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）が用いられてい
る。また、空気極５の材料には、例えばランタンマンガ
ナイト（ＬａＭｎＯ3 ）が用いられ、燃料極７の材料に
は、例えばニッケル（Ｎｉ）と安定化ジルコニア（ＹＳ
Ｚ）を混合したサーメットが用いられている。
【０００６】発電部２の燃料極７とセパレータ４の間に
は、Ｎｉ等の集電体３が設けられ、燃料極７の集電性能
を向上させている。
は、Ｎｉ等の集電体３が設けられ、燃料極７の集電性能
を向上させている。
【０００７】そしてセパレータ４には、例えばランタン
クロマイト（ＬａＣｒＯ3 ）が用いられ、このセパレ−
タ４はその溝８を通じて、発電部２の空気極５と燃料極
７にそれぞれ空気または燃料ガスが行き渡るようにする
とともに、セル１とセル１が電気的に接続するように機
能する。
クロマイト（ＬａＣｒＯ3 ）が用いられ、このセパレ−
タ４はその溝８を通じて、発電部２の空気極５と燃料極
７にそれぞれ空気または燃料ガスが行き渡るようにする
とともに、セル１とセル１が電気的に接続するように機
能する。
【０００８】このような平板型の固体電解質型燃料電池
の利点として、単位体積当たりの出力が大きいことがあ
げられる。これは固体電解質膜６やセパレータ４の厚み
を薄くすることにより、単位厚み当たりのセル１の数を
多くでき、加えて、電流が平面に対し直角方向に流れる
ので、内部抵抗を小さくすることができるためである。
の利点として、単位体積当たりの出力が大きいことがあ
げられる。これは固体電解質膜６やセパレータ４の厚み
を薄くすることにより、単位厚み当たりのセル１の数を
多くでき、加えて、電流が平面に対し直角方向に流れる
ので、内部抵抗を小さくすることができるためである。
【０００９】そして、この構造においては、セパレータ
４とＮｉ等の集電体３の間の接触抵抗を低減して電池の
出力を高めるため、集電体３と接合されるセパレータ４
の面９に、Ｎｉ等の金属膜を形成することが一般に行わ
れている。
４とＮｉ等の集電体３の間の接触抵抗を低減して電池の
出力を高めるため、集電体３と接合されるセパレータ４
の面９に、Ｎｉ等の金属膜を形成することが一般に行わ
れている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、セパレ−タ４
の材質に用いられるランタンクロマイト（ＬａＣｒ
Ｏ3）等と、接触抵抗を低減するために用いる金属膜の
Ｎｉ等は、熱膨張係数が大きく異なるため、燃料電池の
昇温中あるいは作動中に、金属膜の膜厚が厚いと強い熱
応力が働いて、金属膜が集電体３と接合されるセパレ−
タ４の面９から剥離し、接触抵抗が高くなってしまうと
いう問題があった。
の材質に用いられるランタンクロマイト（ＬａＣｒ
Ｏ3）等と、接触抵抗を低減するために用いる金属膜の
Ｎｉ等は、熱膨張係数が大きく異なるため、燃料電池の
昇温中あるいは作動中に、金属膜の膜厚が厚いと強い熱
応力が働いて、金属膜が集電体３と接合されるセパレ−
タ４の面９から剥離し、接触抵抗が高くなってしまうと
いう問題があった。
【００１１】また、集電体３と接合されるセパレ−タ４
の面９にＮｉ等の金属膜を形成するためには、金属ペ−
ストを筆やローラーを用いて塗布し焼き付ける方法やメ
ッキする方法があるが、前者は膜厚が数十μｍになるな
ど、薄く均一に形成することが困難であり、後者はメッ
キコストが高いという問題があった。
の面９にＮｉ等の金属膜を形成するためには、金属ペ−
ストを筆やローラーを用いて塗布し焼き付ける方法やメ
ッキする方法があるが、前者は膜厚が数十μｍになるな
ど、薄く均一に形成することが困難であり、後者はメッ
キコストが高いという問題があった。
【００１２】そこで本発明の目的は、固体電解質型燃料
電池において、昇温中あるいは作動中に、集電体と接合
されるセパレータの面からＮｉ等の金属膜が剥離せず、
これにより、セパレータと集電体の接触抵抗を低減でき
る電池を提供すること、また、集電体と接合されるセパ
レータの面に、Ｎｉ等の金属膜を薄く均一に、かつ、安
価に形成することができる方法を提供することにある。
電池において、昇温中あるいは作動中に、集電体と接合
されるセパレータの面からＮｉ等の金属膜が剥離せず、
これにより、セパレータと集電体の接触抵抗を低減でき
る電池を提供すること、また、集電体と接合されるセパ
レータの面に、Ｎｉ等の金属膜を薄く均一に、かつ、安
価に形成することができる方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１にお
いて、集電体と接合されるセパレータの面に、厚さが１
０μｍ以下のＮｉ膜を形成したことを特徴とするもので
ある。
いて、集電体と接合されるセパレータの面に、厚さが１
０μｍ以下のＮｉ膜を形成したことを特徴とするもので
ある。
【００１４】また、請求項２において、集電体と接合さ
れるセパレータの面に、スクリーン印刷法によりＮｉペ
ーストを塗布し、焼き付けてＮｉ膜を形成することを特
徴とするものである。
れるセパレータの面に、スクリーン印刷法によりＮｉペ
ーストを塗布し、焼き付けてＮｉ膜を形成することを特
徴とするものである。
【００１５】
【作用】本発明の請求項１によれば、集電体と接合され
るセパレータの面に、厚さが１０μｍ以下のＮｉ膜を形
成したことにより、膜厚が薄いために熱応力が弱めら
れ、電池の昇温中あるいは作動中に、Ｎｉ膜がセパレー
タの表面から剥離せず、セパレータと集電体の接触抵抗
を低減することができる。
るセパレータの面に、厚さが１０μｍ以下のＮｉ膜を形
成したことにより、膜厚が薄いために熱応力が弱めら
れ、電池の昇温中あるいは作動中に、Ｎｉ膜がセパレー
タの表面から剥離せず、セパレータと集電体の接触抵抗
を低減することができる。
【００１６】また、本発明の請求項２によれば、集電体
と接合されるセパレータの面に、スクリーン印刷法によ
りＮｉペーストを塗布し、焼き付けてＮｉ膜を形成する
ことにより、薄く均一にかつ安価にＮｉ膜を形成するこ
とができる。
と接合されるセパレータの面に、スクリーン印刷法によ
りＮｉペーストを塗布し、焼き付けてＮｉ膜を形成する
ことにより、薄く均一にかつ安価にＮｉ膜を形成するこ
とができる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明に係わる実施例及び比較例につ
いて説明する。
いて説明する。
【００１８】集電体と接合されるセパレ−タの面にＮｉ
膜を以下のように形成した。
膜を以下のように形成した。
【００１９】まず、粒径０．５μｍのＮｉ粉末４０ｗｔ
％に、グリコール系ワニスを６０ｗｔ％加え、十分に混
合してＮｉペーストを作製した。これを３２５メッシュ
のスクリーン印刷版を用いて、集電体と接合されるセパ
レータの面に塗布し、６０℃の温風で強制乾燥した。そ
の後、この印刷と乾燥を交互に２回繰り返した。
％に、グリコール系ワニスを６０ｗｔ％加え、十分に混
合してＮｉペーストを作製した。これを３２５メッシュ
のスクリーン印刷版を用いて、集電体と接合されるセパ
レータの面に塗布し、６０℃の温風で強制乾燥した。そ
の後、この印刷と乾燥を交互に２回繰り返した。
【００２０】次に、このセパレータ上のＮｉペースト
を、３％のＨ2 と９７％のＮ2 の還元雰囲気中において
１０００℃で焼き付け、セパレータの表面に膜厚が約１
０μｍのＮｉ膜を形成した。なお、膜厚は技術的に可能
な限り、１０μｍ以下で薄ければ薄いほどよい。
を、３％のＨ2 と９７％のＮ2 の還元雰囲気中において
１０００℃で焼き付け、セパレータの表面に膜厚が約１
０μｍのＮｉ膜を形成した。なお、膜厚は技術的に可能
な限り、１０μｍ以下で薄ければ薄いほどよい。
【００２１】このようにして得られた試料で３セルのス
タックを構成し、燃料極には３０℃の水中を通して加湿
したＨ2 を、また、空気極には空気を供給して、１００
０℃にて発電を行った。そして、運転中にセパレータと
Ｎｉ集電体の間の接触抵抗を測定した。
タックを構成し、燃料極には３０℃の水中を通して加湿
したＨ2 を、また、空気極には空気を供給して、１００
０℃にて発電を行った。そして、運転中にセパレータと
Ｎｉ集電体の間の接触抵抗を測定した。
【００２２】また、比較例１として、Ｎｉ膜の厚みが１
５μｍのものを実施例と同じ方法を用いて作製し、３セ
ルのスタックを構成して、実施例と同様に、燃料極には
３０℃の水中を通して加湿したＨ2 を、また、空気極に
は空気を供給して、１０００℃で発電を行った。そし
て、運転中にセパレータとＮｉ集電体の間の接触抵抗を
測定した。
５μｍのものを実施例と同じ方法を用いて作製し、３セ
ルのスタックを構成して、実施例と同様に、燃料極には
３０℃の水中を通して加湿したＨ2 を、また、空気極に
は空気を供給して、１０００℃で発電を行った。そし
て、運転中にセパレータとＮｉ集電体の間の接触抵抗を
測定した。
【００２３】また、比較例２として、Ｎｉ膜を全く形成
していないものを作製し、３セルのスタックを構成し
て、実施例と同様に、燃料極には３０℃の水中を通して
加湿したＨ2 を、また、空気極には空気を供給して、１
０００℃で発電を行った。そして、運転中にセパレータ
とＮｉ集電体の間の接触抵抗を測定した。
していないものを作製し、３セルのスタックを構成し
て、実施例と同様に、燃料極には３０℃の水中を通して
加湿したＨ2 を、また、空気極には空気を供給して、１
０００℃で発電を行った。そして、運転中にセパレータ
とＮｉ集電体の間の接触抵抗を測定した。
【００２４】これらの実施例、比較例１及び２につい
て、測定した接触抵抗をそれぞれ表１に示す。
て、測定した接触抵抗をそれぞれ表１に示す。
【００２５】そして、実施例については、Ｎｉ膜の剥離
が起こらなかったことを、また、比較例１については、
Ｎｉ膜の剥離が起こったことを、それぞれ運転後に目視
で確認した。
が起こらなかったことを、また、比較例１については、
Ｎｉ膜の剥離が起こったことを、それぞれ運転後に目視
で確認した。
【００２６】
【表１】
【００２７】実施例はＮｉの膜厚が１０μｍと薄いた
め、熱応力が弱められ、Ｎｉがセパレータの表面から剥
離せず、接触抵抗が低く抑えられていた。
め、熱応力が弱められ、Ｎｉがセパレータの表面から剥
離せず、接触抵抗が低く抑えられていた。
【００２８】しかし、比較例１は実施例に対し、Ｎｉの
厚みが厚く形成されていたため、昇温中、あるいは運転
中に熱応力が強く働いて、セパレータの表面からＮｉ膜
が剥離し、接触抵抗が増加した。
厚みが厚く形成されていたため、昇温中、あるいは運転
中に熱応力が強く働いて、セパレータの表面からＮｉ膜
が剥離し、接触抵抗が増加した。
【００２９】また、比較例２はＮｉ膜が全く形成されて
いないために、Ｎｉ膜の剥離が起こった比較例１よりも
更に高い接触抵抗を示した。
いないために、Ｎｉ膜の剥離が起こった比較例１よりも
更に高い接触抵抗を示した。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、集電体と接合されるセ
パレータの面に、厚さが１０μｍ以下のＮｉ膜を形成し
たことで、セパレータと集電体の間の接触抵抗を低減で
きるため、燃料電池の出力を向上させることができる。
また、集電体と接合されるセパレータの面に、スクリー
ン印刷法によりＮｉペーストを塗布し、焼き付けてＮｉ
膜を形成することで、Ｎｉ膜を薄く均一に形成でき、安
価に製造できるようになる。
パレータの面に、厚さが１０μｍ以下のＮｉ膜を形成し
たことで、セパレータと集電体の間の接触抵抗を低減で
きるため、燃料電池の出力を向上させることができる。
また、集電体と接合されるセパレータの面に、スクリー
ン印刷法によりＮｉペーストを塗布し、焼き付けてＮｉ
膜を形成することで、Ｎｉ膜を薄く均一に形成でき、安
価に製造できるようになる。
【図１】平板型の固体電解質型燃料電池の分解斜視図。
１ セル ２ 発電部 ３ 集電体 ４ セパレータ ５ 空気極 ６ 固体電解質 ７ 燃料極 ８ 溝 ９ 集電体と接合されるセパレータの面 １０ スタック
Claims (2)
- 【請求項１】 集電体と接合されるセパレータの面に、
厚さが１０μｍ以下のＮｉ膜を形成したことを特徴とす
る固体電解質型燃料電池。 - 【請求項２】 集電体と接合されるセパレータの面に、
スクリーン印刷法によりＮｉペーストを塗布し、焼き付
けてＮｉ膜を形成することを特徴とする固体電解質型燃
料電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6069404A JPH07282821A (ja) | 1994-04-07 | 1994-04-07 | 固体電解質型燃料電池とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6069404A JPH07282821A (ja) | 1994-04-07 | 1994-04-07 | 固体電解質型燃料電池とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07282821A true JPH07282821A (ja) | 1995-10-27 |
Family
ID=13401640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6069404A Pending JPH07282821A (ja) | 1994-04-07 | 1994-04-07 | 固体電解質型燃料電池とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07282821A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6291094B1 (en) | 1998-05-07 | 2001-09-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Separator for fuel cell, fuel cell incorporating the same, and method of production of the same |
| WO2002093671A1 (en) * | 2001-05-14 | 2002-11-21 | Tokyo Gas Company Limited | Laminated structure of flat plate type solid oxide fuel cell |
| EP1407504A4 (en) * | 2001-07-13 | 2007-12-05 | Ceramic Fuel Cells Ltd | PLATE FOR SEPARATING GASES IN FUEL CELLS |
-
1994
- 1994-04-07 JP JP6069404A patent/JPH07282821A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6291094B1 (en) | 1998-05-07 | 2001-09-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Separator for fuel cell, fuel cell incorporating the same, and method of production of the same |
| WO2002093671A1 (en) * | 2001-05-14 | 2002-11-21 | Tokyo Gas Company Limited | Laminated structure of flat plate type solid oxide fuel cell |
| US7223492B2 (en) | 2001-05-14 | 2007-05-29 | Tokyo Gas Co., Ltd. | Laminated structure of flat plate type solid oxide fuel cell |
| EP1407504A4 (en) * | 2001-07-13 | 2007-12-05 | Ceramic Fuel Cells Ltd | PLATE FOR SEPARATING GASES IN FUEL CELLS |
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