JPH07320754A - 固体電解質膜と電極膜との接続構造及びその製造方法 - Google Patents
固体電解質膜と電極膜との接続構造及びその製造方法Info
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- JPH07320754A JPH07320754A JP6130809A JP13080994A JPH07320754A JP H07320754 A JPH07320754 A JP H07320754A JP 6130809 A JP6130809 A JP 6130809A JP 13080994 A JP13080994 A JP 13080994A JP H07320754 A JPH07320754 A JP H07320754A
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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
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- 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
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- Conductive Materials (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 固体電解質膜と電極膜間の密着性に優れ、接
触抵抗が小さく、量産性の高いスラリー法による固体電
解質膜と電極膜との接続構造を提供する。 【構成】 本発明の固体電解質膜と電極膜との接続構造
は、固体電解質基膜と、その上面に形成された中間膜
と、その上面に形成された電極膜と、からなる。ここ
で、中間膜は、イオン導電性を有する材料からなる。さ
らに、中間膜が固体電解質基膜上にスラリー法により塗
膜された上に、電極膜がスラリー法により塗膜され、両
膜が一体に乾燥・焼成されている。
触抵抗が小さく、量産性の高いスラリー法による固体電
解質膜と電極膜との接続構造を提供する。 【構成】 本発明の固体電解質膜と電極膜との接続構造
は、固体電解質基膜と、その上面に形成された中間膜
と、その上面に形成された電極膜と、からなる。ここ
で、中間膜は、イオン導電性を有する材料からなる。さ
らに、中間膜が固体電解質基膜上にスラリー法により塗
膜された上に、電極膜がスラリー法により塗膜され、両
膜が一体に乾燥・焼成されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体電解質燃料電池セ
ルや酸素センサー、酸素ポンプ等における固体電解質膜
と電極膜との接続構造、及び、その製造方法に関する。
特には、固体電解質膜と電極膜間の密着性に優れ、接触
抵抗が小さく、量産性の高いスラリー法による固体電解
質膜と電極膜との接続構造及びその製造方法に関する。
ルや酸素センサー、酸素ポンプ等における固体電解質膜
と電極膜との接続構造、及び、その製造方法に関する。
特には、固体電解質膜と電極膜間の密着性に優れ、接触
抵抗が小さく、量産性の高いスラリー法による固体電解
質膜と電極膜との接続構造及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】円筒型セルタイプＳＯＦＣを例にとって
従来技術を説明する。円筒型セルタイプＳＯＦＣ（以下
ＣＴＣ−ＳＯＦＣと言う）は、特公平１−５９７０５等
によって公知である。ＣＴＣ−ＳＯＦＣは、電極支持管
−空気電極−固体電解質−燃料電極−インターコネクタ
ーで構成される円筒型セルを有する。空気電極側に酸素
（空気）を流し、燃料電極側にガス燃料（Ｈ2 、ＣＯ
等）を流してやると、このセル内でＯ2 -イオンが移動し
て化学的燃焼が起り、空気電極と燃料電極の間に電位が
生じ発電が行われる。
従来技術を説明する。円筒型セルタイプＳＯＦＣ（以下
ＣＴＣ−ＳＯＦＣと言う）は、特公平１−５９７０５等
によって公知である。ＣＴＣ−ＳＯＦＣは、電極支持管
−空気電極−固体電解質−燃料電極−インターコネクタ
ーで構成される円筒型セルを有する。空気電極側に酸素
（空気）を流し、燃料電極側にガス燃料（Ｈ2 、ＣＯ
等）を流してやると、このセル内でＯ2 -イオンが移動し
て化学的燃焼が起り、空気電極と燃料電極の間に電位が
生じ発電が行われる。
【０００３】ＳＯＦＣの発電効率を高めるためには、セ
ル自身の内部抵抗を下げる必要がある。セルの内部抵抗
には、固体電解質膜の抵抗や電極表面におけるイオン化
反応に伴う抵抗、電極材・インタコネクタ等のオーム抵
抗、及び、各膜間の接触抵抗が含まれる。このうち、各
膜間の接触抵抗を低くするには、各膜間のミクロ的密着
性を上げる必要がある。ＳＯＦＣセルの各膜は、セラミ
ックスや金属の薄膜（厚さ数μm 〜数百μm ）であり、
各種材質の膜を、基体上に順次形成していく方法によっ
てセルが製造される。
ル自身の内部抵抗を下げる必要がある。セルの内部抵抗
には、固体電解質膜の抵抗や電極表面におけるイオン化
反応に伴う抵抗、電極材・インタコネクタ等のオーム抵
抗、及び、各膜間の接触抵抗が含まれる。このうち、各
膜間の接触抵抗を低くするには、各膜間のミクロ的密着
性を上げる必要がある。ＳＯＦＣセルの各膜は、セラミ
ックスや金属の薄膜（厚さ数μm 〜数百μm ）であり、
各種材質の膜を、基体上に順次形成していく方法によっ
てセルが製造される。
【０００４】ＳＯＦＣセルの膜構造及び形成方法として
は次のようなものが提案されている。 （１）ＣＶＤ・ＥＶＤ法（特開昭６１−１５３２８
０）：この方法においては、酸素源を含む第一反応剤が
基材物質中の小孔部を透過し、基材の他面側のハロゲン
化金属ガスと反応して、基材上に金属酸化物の膜を形成
する。反応生成物である金属酸化物が基材上で成長する
につれて、化学的な蒸着（ＣＶＤ）により、反応生成物
が基材中の複数の小孔部を密に閉め切る。酸素源から成
長途上の酸化物層を介する酸素の移動が起こるので、塗
膜は電気化学的蒸着（ＥＶＤ）により成長を続ける。
は次のようなものが提案されている。 （１）ＣＶＤ・ＥＶＤ法（特開昭６１−１５３２８
０）：この方法においては、酸素源を含む第一反応剤が
基材物質中の小孔部を透過し、基材の他面側のハロゲン
化金属ガスと反応して、基材上に金属酸化物の膜を形成
する。反応生成物である金属酸化物が基材上で成長する
につれて、化学的な蒸着（ＣＶＤ）により、反応生成物
が基材中の複数の小孔部を密に閉め切る。酸素源から成
長途上の酸化物層を介する酸素の移動が起こるので、塗
膜は電気化学的蒸着（ＥＶＤ）により成長を続ける。
【０００５】（２）プラズマ溶射による製造方法（特開
昭６１−１９８５７０）：この製造方法は、酸化セリウ
ム又は酸化ジルコニウムとアルカリ土類金属又は希土類
元素等の２価もしくは３価の金属酸化物とからなる固体
電解質原料を固溶化し、ついで固溶化された原料を粉砕
し、この粉砕して得られた粉末の粒度を調整した後、プ
ラズマ溶射により燃料電池の電極上に電解質薄膜として
付着せしめることを特徴とする。
昭６１−１９８５７０）：この製造方法は、酸化セリウ
ム又は酸化ジルコニウムとアルカリ土類金属又は希土類
元素等の２価もしくは３価の金属酸化物とからなる固体
電解質原料を固溶化し、ついで固溶化された原料を粉砕
し、この粉砕して得られた粉末の粒度を調整した後、プ
ラズマ溶射により燃料電池の電極上に電解質薄膜として
付着せしめることを特徴とする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来提案されて
いる技術には次のような問題がある。 （１） ＣＶＤ・ＥＶＤ法：この方法は、密着性の良い
薄膜を形成するのに適している。しかし、成膜を大気と
遮断された特殊な雰囲気・物理条件下で行う必要がある
ため、高価な装置を必要とする。大型の部材用には、当
然その部材を収容可能な大型の装置を必要とする。その
ため、大形部材への膜付が困難で、かつ生産性も低く、
高コストである。 （２） プラズマ溶射法：同法による膜は、基本的にポ
ーラス（多孔質）である。そのため、固体電解質膜と電
極膜との密着性に劣り、したがって、固体電解質と電極
間の接触抵抗が大きい。
いる技術には次のような問題がある。 （１） ＣＶＤ・ＥＶＤ法：この方法は、密着性の良い
薄膜を形成するのに適している。しかし、成膜を大気と
遮断された特殊な雰囲気・物理条件下で行う必要がある
ため、高価な装置を必要とする。大型の部材用には、当
然その部材を収容可能な大型の装置を必要とする。その
ため、大形部材への膜付が困難で、かつ生産性も低く、
高コストである。 （２） プラズマ溶射法：同法による膜は、基本的にポ
ーラス（多孔質）である。そのため、固体電解質膜と電
極膜との密着性に劣り、したがって、固体電解質と電極
間の接触抵抗が大きい。
【０００７】本発明は、固体電解質膜と電極膜間の密着
性に優れ、接触抵抗が小さく、量産性の高いスラリー法
による固体電解質膜と電極膜との接続構造及びその製造
方法を提供することを目的とする。
性に優れ、接触抵抗が小さく、量産性の高いスラリー法
による固体電解質膜と電極膜との接続構造及びその製造
方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用】上記課題を解決
するため、本発明の固体電解質膜と電極膜との接続構造
は、固体電解質基膜と、この固体電解質基膜の上面に形
成された中間膜と、この中間膜の上面に形成された電極
膜と、からなり；中間膜がイオン導電性を有する材料か
らなり；中間膜が固体電解質基膜上にスラリー法により
塗膜された上に、電極膜がスラリー法により塗膜され、
両膜が一体に乾燥・焼成されていることを特徴とする。
するため、本発明の固体電解質膜と電極膜との接続構造
は、固体電解質基膜と、この固体電解質基膜の上面に形
成された中間膜と、この中間膜の上面に形成された電極
膜と、からなり；中間膜がイオン導電性を有する材料か
らなり；中間膜が固体電解質基膜上にスラリー法により
塗膜された上に、電極膜がスラリー法により塗膜され、
両膜が一体に乾燥・焼成されていることを特徴とする。
【０００９】また、本発明の固体電解質膜と電極膜との
接続構造の製造方法は、固体電解質基膜と、この固体電
解質基膜の上面に形成された中間膜と、この中間膜の上
面に形成された電極膜と、からなる固体電解質膜と電極
膜との接続構造の製造方法であって；イオン導電性を有
する材料の粉末を含む中間膜用スラリーを調整し、固体
電解質基膜上に塗布する中間膜塗膜工程と、この中間膜
塗膜上に、電極膜を構成する物質の粉末を含む電極膜用
スラリーを調整して塗布する電極膜塗膜工程と、上記中
間膜塗膜と電極膜塗膜とを同時に焼成する工程と、を含
む特徴とする。
接続構造の製造方法は、固体電解質基膜と、この固体電
解質基膜の上面に形成された中間膜と、この中間膜の上
面に形成された電極膜と、からなる固体電解質膜と電極
膜との接続構造の製造方法であって；イオン導電性を有
する材料の粉末を含む中間膜用スラリーを調整し、固体
電解質基膜上に塗布する中間膜塗膜工程と、この中間膜
塗膜上に、電極膜を構成する物質の粉末を含む電極膜用
スラリーを調整して塗布する電極膜塗膜工程と、上記中
間膜塗膜と電極膜塗膜とを同時に焼成する工程と、を含
む特徴とする。
【００１０】本発明における固体電解質は、特定の物質
に限定されるものではない。例えば、代表的なＹ2 Ｏ3
安定化ＺｒＯ2 の他にＣｅＯ2 系およびＴｉＯ2 系など
他の電解質が用いられても良い。これらの材料は、純粋
なものが望ましく、特にＳｉＯ2 、ＭｎＯなどの不純物
は、０．５％以下にすることが望ましい。また、固体電
解質基膜の形成方法も特定の方法に限定されるものでは
ない。
に限定されるものではない。例えば、代表的なＹ2 Ｏ3
安定化ＺｒＯ2 の他にＣｅＯ2 系およびＴｉＯ2 系など
他の電解質が用いられても良い。これらの材料は、純粋
なものが望ましく、特にＳｉＯ2 、ＭｎＯなどの不純物
は、０．５％以下にすることが望ましい。また、固体電
解質基膜の形成方法も特定の方法に限定されるものでは
ない。
【００１１】本発明における電極膜も、特定の機能・材
料の膜に限定されるものではない。例えば、ＳＯＦＣに
おける燃料電極、空気極、酸素センサー・ポンプにおけ
る電極等であってよい。ただし、ＹＳＺとＮｉＯの混合
物からなるＳＯＦＣ燃料電極に適用されるのが好適であ
る。なお、ＹＳＺ中のＹ2 Ｏ3 含有量は、好ましくは３
〜２０mol ％、より好ましくは８〜１２mol ％である。
その理由は、イオン導電性の点で、この範囲が優れてい
るからである。
料の膜に限定されるものではない。例えば、ＳＯＦＣに
おける燃料電極、空気極、酸素センサー・ポンプにおけ
る電極等であってよい。ただし、ＹＳＺとＮｉＯの混合
物からなるＳＯＦＣ燃料電極に適用されるのが好適であ
る。なお、ＹＳＺ中のＹ2 Ｏ3 含有量は、好ましくは３
〜２０mol ％、より好ましくは８〜１２mol ％である。
その理由は、イオン導電性の点で、この範囲が優れてい
るからである。
【００１２】本発明における中間膜は、固体電解質基膜
を構成する固体電解質と実質的に同一材質からなる。そ
の理由は、密着性に優れ、特に高温で使用する場合の熱
応力を緩和するためにも役立つからである。通常固体電
解質基膜を構成する固体電解質は、安定性が良いという
点でＹＳＺであるが、混合導電性を有する中間膜とし
て、ＣｅＯ2 系、ＴｉＯ2 系を使用してもよい。また、
イオン導電性が高いＺｒＯ2 系（ＹＳＺ含む）を中間膜
に用いてもよい。
を構成する固体電解質と実質的に同一材質からなる。そ
の理由は、密着性に優れ、特に高温で使用する場合の熱
応力を緩和するためにも役立つからである。通常固体電
解質基膜を構成する固体電解質は、安定性が良いという
点でＹＳＺであるが、混合導電性を有する中間膜とし
て、ＣｅＯ2 系、ＴｉＯ2 系を使用してもよい。また、
イオン導電性が高いＺｒＯ2 系（ＹＳＺ含む）を中間膜
に用いてもよい。
【００１３】ここで上述のＣｅＯ2 系材料とは（ＣｅＯ
2 ）1-x （Ｍ2 Ｏ3 ）x 、Ｍは、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｙｂ、Ｎ
ｂ等の希土類元素である。希土類元素酸化物の役割は、
これらの酸化物を添加することで、ＣｅＯ2 素材料にイ
オン導電性が生じる。ｘは好ましくは、0.02〜0.12であ
る。その理由は、この範囲外では、酸素イオンによるイ
オン導電性が低下するからである。ＴｉＯ2 及びＺｒＯ
2 系についても同様である。
2 ）1-x （Ｍ2 Ｏ3 ）x 、Ｍは、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｙｂ、Ｎ
ｂ等の希土類元素である。希土類元素酸化物の役割は、
これらの酸化物を添加することで、ＣｅＯ2 素材料にイ
オン導電性が生じる。ｘは好ましくは、0.02〜0.12であ
る。その理由は、この範囲外では、酸素イオンによるイ
オン導電性が低下するからである。ＴｉＯ2 及びＺｒＯ
2 系についても同様である。
【００１４】本発明においては、中間膜が固体電解質基
膜上にスラリー法により塗膜された上に、電極膜がスラ
リー法により塗膜され、両膜が一体に乾燥・焼成されて
いる。つまり、中間膜を未焼成の段階で、電極膜スラリ
ーが塗膜されるのである。このようにする理由は、共に
焼成することでより密着性が高まるからである。
膜上にスラリー法により塗膜された上に、電極膜がスラ
リー法により塗膜され、両膜が一体に乾燥・焼成されて
いる。つまり、中間膜を未焼成の段階で、電極膜スラリ
ーが塗膜されるのである。このようにする理由は、共に
焼成することでより密着性が高まるからである。
【００１５】中間膜塗膜上に電極膜を塗膜する段階は、
中間膜の乾燥前でも乾燥後でもよい。中間膜塗膜の膜厚
は、０．５〜５０μm 、さらには、１〜１０μm が好ま
しい。その理由は、この層は主に密着性の向上を図るた
めのものであり、０．５μm未満だとその効果は無い
し、５０μm を越えるとこの層が厚すぎて、この層によ
ってガス透過性が低下するからである。
中間膜の乾燥前でも乾燥後でもよい。中間膜塗膜の膜厚
は、０．５〜５０μm 、さらには、１〜１０μm が好ま
しい。その理由は、この層は主に密着性の向上を図るた
めのものであり、０．５μm未満だとその効果は無い
し、５０μm を越えるとこの層が厚すぎて、この層によ
ってガス透過性が低下するからである。
【００１６】本発明においては、上記固体電解質膜の厚
さが１０〜１００μm 、上記中間膜の厚さが０．５〜５
０μm 、上記電極膜の厚さが３０〜３００μm であるこ
とが好適である。この範囲において、密着性、低抵抗等
の諸性質のバランスが良いからである。
さが１０〜１００μm 、上記中間膜の厚さが０．５〜５
０μm 、上記電極膜の厚さが３０〜３００μm であるこ
とが好適である。この範囲において、密着性、低抵抗等
の諸性質のバランスが良いからである。
【００１７】本発明の製造方法においては、上記固体電
解質粉末の粒径が０．１〜５μm であることが好適であ
る。その理由はこの範囲の粉末の焼結性が優れているか
らである。
解質粉末の粒径が０．１〜５μm であることが好適であ
る。その理由はこの範囲の粉末の焼結性が優れているか
らである。
【００１８】本発明の製造方法における１つの特徴は、
固体電解質基膜のスラリーの粘度を１〜５００cps 、よ
り好ましくは１〜１００cps に調整することである。下
限が１cps に制限される理由は、膜厚が限度以下に低下
するのを防ぐためである。上限が５００cps に制限され
る理由は、緻密体である必要があるためである。スラリ
ー粘度は、バインター量を０．１〜１０重量部、固体電
解質粉末を５〜４０重量部に調整することにより達成で
きる。尚、中間膜は、緻密体でも、多孔質でもよいため
スラリー粘度は、１〜１０００cps で管理すればよい。
固体電解質基膜が緻密体である必要がある理由は、酸化
剤あるいは燃料のリークによる電池の起電力低下を防ぐ
ためである。中間膜が緻密体でも多孔質でもよい理由
は、この部分は、イオン導電性と電子導電性の２つの機
能を有しているため、緻密体でも多孔体でも同様な発電
性能を発現できるためである。
固体電解質基膜のスラリーの粘度を１〜５００cps 、よ
り好ましくは１〜１００cps に調整することである。下
限が１cps に制限される理由は、膜厚が限度以下に低下
するのを防ぐためである。上限が５００cps に制限され
る理由は、緻密体である必要があるためである。スラリ
ー粘度は、バインター量を０．１〜１０重量部、固体電
解質粉末を５〜４０重量部に調整することにより達成で
きる。尚、中間膜は、緻密体でも、多孔質でもよいため
スラリー粘度は、１〜１０００cps で管理すればよい。
固体電解質基膜が緻密体である必要がある理由は、酸化
剤あるいは燃料のリークによる電池の起電力低下を防ぐ
ためである。中間膜が緻密体でも多孔質でもよい理由
は、この部分は、イオン導電性と電子導電性の２つの機
能を有しているため、緻密体でも多孔体でも同様な発電
性能を発現できるためである。
【００１９】燃料電極用粉末は、ＮｉＯとＹＳＺ（Ｙ2
Ｏ3 mol ％８〜１２）の混合粉末が好ましい。この混合
比は、ＮｉＯが全体の４０〜９０％、さらには６０〜８
０％が好ましい。その理由は、導電性を向上させ、ま
た、電解質との熱膨張率をマッチングさせるためであ
る。
Ｏ3 mol ％８〜１２）の混合粉末が好ましい。この混合
比は、ＮｉＯが全体の４０〜９０％、さらには６０〜８
０％が好ましい。その理由は、導電性を向上させ、ま
た、電解質との熱膨張率をマッチングさせるためであ
る。
【００２０】ＮｉＯの粒径は、０．１〜１０、さらには
０．１〜１．０μm が好ましい。その理由は、ＹＳＺ粒
子（０．１〜５μm ）との合致性および電解質との密着
性に優れているからである。
０．１〜１．０μm が好ましい。その理由は、ＹＳＺ粒
子（０．１〜５μm ）との合致性および電解質との密着
性に優れているからである。
【００２１】燃料電極用スラリー粘度は１〜４８０cps
が好ましい。さらには、１０〜３００cps が好ましい。
その理由は、適当な膜厚を確保し、また、スラリーコー
ト後の乾燥クラックを防ぐためである。
が好ましい。さらには、１０〜３００cps が好ましい。
その理由は、適当な膜厚を確保し、また、スラリーコー
ト後の乾燥クラックを防ぐためである。
【００２２】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 （１）固体電解質基膜：ＺｒＯ2 ＋８mol%Ｙ2 Ｏ3 の粉
末（平均粒径１μm ）４０重量部を、有機溶剤（αテル
ビネオール、エチルアルコール）１００重量部、バイン
ダ（エチルセルロース）２重量部、分散剤（ポリオキシ
エタレンアルキルソン酸エステル）１重量部、消泡剤
（ソルビタンセスキオレート）１重量部とを混合した
後、十分攪拌して固体電解質基膜用スラリーを調整し
た。このスラリー粘度は１４０cps であった。上記固体
電解質膜基膜用スラリーを、多孔質ＬａＳｒＭｎＯ3 の
チューブ上にスラリーコート法により、厚み３０μm で
形成されたもの（焼成済）を準備した。
末（平均粒径１μm ）４０重量部を、有機溶剤（αテル
ビネオール、エチルアルコール）１００重量部、バイン
ダ（エチルセルロース）２重量部、分散剤（ポリオキシ
エタレンアルキルソン酸エステル）１重量部、消泡剤
（ソルビタンセスキオレート）１重量部とを混合した
後、十分攪拌して固体電解質基膜用スラリーを調整し
た。このスラリー粘度は１４０cps であった。上記固体
電解質膜基膜用スラリーを、多孔質ＬａＳｒＭｎＯ3 の
チューブ上にスラリーコート法により、厚み３０μm で
形成されたもの（焼成済）を準備した。
【００２３】（２）中間膜塗膜用スラリー調整：ＺｒＯ
2 ＋８mol ％Ｙ2 Ｏ3 の粉末（平均粒径１μm ）８０重
量部と、有機溶剤（α・テルピネオール、エチルアルコ
ール）９４重量部、バインダー（エチルセルロース）４
重量部、分散剤（ポリオキシエタレンアルキルリン酸エ
ステル）１重量部、消泡剤（ソルビタンセスキオレエー
ト）１重量部と、を混合した後、十分攪拌して中間膜塗
膜用スラリーを調整した。このスラリーの粘度は６００
cps であった。なお、上記ＺｒＯ2 ＋８mol ％Ｙ2 Ｏ3
粉末の組成の代わりに、ＣｅＯ2 系やＴｉＯ2 系の電解
質を使用してもよい。
2 ＋８mol ％Ｙ2 Ｏ3 の粉末（平均粒径１μm ）８０重
量部と、有機溶剤（α・テルピネオール、エチルアルコ
ール）９４重量部、バインダー（エチルセルロース）４
重量部、分散剤（ポリオキシエタレンアルキルリン酸エ
ステル）１重量部、消泡剤（ソルビタンセスキオレエー
ト）１重量部と、を混合した後、十分攪拌して中間膜塗
膜用スラリーを調整した。このスラリーの粘度は６００
cps であった。なお、上記ＺｒＯ2 ＋８mol ％Ｙ2 Ｏ3
粉末の組成の代わりに、ＣｅＯ2 系やＴｉＯ2 系の電解
質を使用してもよい。
【００２４】（３）燃料電極用スラリー調整：ＮｉＯ粉
末（粒径０．８μm ）７０重量部とＺｒＯ2 ＋８mol ％
Ｙ2 Ｏ3 粉末（粒径１μm ）３０重量部と有機溶剤（α
・テルピネオール、エチルアルコール）９４重量部、バ
インダー（エチルセルロース）４重量部、分散剤（ポリ
オキシエタレンアルキルリン酸エステル）１重量部、消
泡剤（ソルビタンセスキオレエーテ）１重量部とを混合
した後、十分攪拌して燃料電極塗膜用スラリーを調整し
た。このスラリーの粘度は４００cps であった。
末（粒径０．８μm ）７０重量部とＺｒＯ2 ＋８mol ％
Ｙ2 Ｏ3 粉末（粒径１μm ）３０重量部と有機溶剤（α
・テルピネオール、エチルアルコール）９４重量部、バ
インダー（エチルセルロース）４重量部、分散剤（ポリ
オキシエタレンアルキルリン酸エステル）１重量部、消
泡剤（ソルビタンセスキオレエーテ）１重量部とを混合
した後、十分攪拌して燃料電極塗膜用スラリーを調整し
た。このスラリーの粘度は４００cps であった。
【００２５】（４）塗膜：上記のように調整した中間膜
塗膜用スラリーを固体電解質基膜表面上にスラリーコー
ト法により塗布した。塗膜厚は１０μm であった。この
中間膜塗膜を乾燥した後、さらにその上に、上記のよう
に調整した燃料電極塗膜用スラリーをスラリーコート法
により塗布した。この燃料電極塗膜厚は１００μm であ
った。なお、燃料電極（電極）用塗膜の厚さは、用途に
よって任意の厚さとできる。ＳＯＦＣ用の燃料電極とし
ては、厚５０〜２００μm が一般的である。
塗膜用スラリーを固体電解質基膜表面上にスラリーコー
ト法により塗布した。塗膜厚は１０μm であった。この
中間膜塗膜を乾燥した後、さらにその上に、上記のよう
に調整した燃料電極塗膜用スラリーをスラリーコート法
により塗布した。この燃料電極塗膜厚は１００μm であ
った。なお、燃料電極（電極）用塗膜の厚さは、用途に
よって任意の厚さとできる。ＳＯＦＣ用の燃料電極とし
ては、厚５０〜２００μm が一般的である。
【００２６】（５）乾燥、焼成：上記のように塗膜した
基板を乾燥（室温で１hr、１００℃で１hr保持）し、焼
成（１４５０℃×１hr）した。
基板を乾燥（室温で１hr、１００℃で１hr保持）し、焼
成（１４５０℃×１hr）した。
【００２７】（６）性能試験：得られた基板を用いて発
電試験を行った。中間層膜をしないサンプルに比べ、
１．５倍の性能があることを確認した。
電試験を行った。中間層膜をしないサンプルに比べ、
１．５倍の性能があることを確認した。
【００２８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明は
以下の効果を発揮する。 密着性が良く接触抵抗が小さい、固体電解質膜と電
極膜との接続構造が得られる。 使用する設備が安価であり、作業も簡易なため、量
産性が高く、製品のコストが安い。 製品寸法が特に製造設備寸法によって制限を受けな
いため、大型の製品を製造しやすい。 〜の結果、性能のよいＳＯＦＣセルや酸素ポン
プ用素子を低コストで提供できる。
以下の効果を発揮する。 密着性が良く接触抵抗が小さい、固体電解質膜と電
極膜との接続構造が得られる。 使用する設備が安価であり、作業も簡易なため、量
産性が高く、製品のコストが安い。 製品寸法が特に製造設備寸法によって制限を受けな
いため、大型の製品を製造しやすい。 〜の結果、性能のよいＳＯＦＣセルや酸素ポン
プ用素子を低コストで提供できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｍ 8/12 9444−4Ｋ
Claims (8)
- 【請求項１】 固体電解質基膜と、この固体電解質基膜
の上面に形成された中間膜と、この中間膜の上面に形成
された電極膜と、からなり；中間膜がイオン導電性を有
する材料からなり；中間膜が固体電解質基膜上にスラリ
ー法により塗膜された上に、電極膜がスラリー法により
塗膜され、両膜が一体に乾燥・焼成されていることを特
徴とする固体電解質膜と電極膜との接続構造。 - 【請求項２】 固体電解質基膜と、この固体電解質基膜
の上面に形成された中間膜と、この中間膜の上面に形成
された電極膜と、からなる固体電解質膜と電極膜との接
続構造の製造方法であって；イオン導電性を有する材料
の粉末を含む中間膜用スラリーを調整し、固体電解質基
膜上に塗布する中間膜塗膜工程と、 この中間膜塗膜上に、電極膜を構成する物質の粉末を含
む電極膜用スラリーを調整して塗布する電極膜塗膜工程
と、 上記中間膜塗膜と電極膜塗膜とを同時に焼成する工程
と、 を含むことを特徴とする固体電解質膜と電極膜との接続
構造の製造方法。 - 【請求項３】 上記固体電解質がＹ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ
2 （ＹＳＺ）であり、電極膜を構成する物質が、ＮｉＯ
とＹＳＺの混合物である、請求項１又は２記載の固体電
解質膜と電極膜との接続構造又はその製造方法。 - 【請求項４】 上記固体電解質基膜を構成する材料がＹ
ＳＺであり、中間膜を形成する材料が、ＣｅＯ2 系の材
料、ＴｉＯ2 の材料、若しくはＺｒＯ2 の材料、又は、
これらの混合物である請求項１又は２記載の固体電解質
と電極膜との接続構造又はその製造方法。 - 【請求項５】 上記固体電解質膜の厚さが１０〜１００
μm であり、上記中間膜の厚さが０．５〜５０μm 、上
記電極膜の厚さが３０〜３００μm である請求項１〜４
いずれか１項記載の固体電解質膜と電極膜との接続構造
又はその製造方法。 - 【請求項６】 上記固体電解質基膜材料粉末の粒径が
０．１〜５μm であり、スラリーの粘度が１〜５００cp
s である請求項２〜５いずれか１項記載の固体電解質膜
と電極膜との接続構造の製造方法。 - 【請求項７】 上記ＮｉＯ粉末の粒径が０．１〜１０μ
m である請求項３記載の固体電解質膜と電極膜との接続
構造又はその製造方法。 - 【請求項８】 上記電極膜用スラリーの粘度が１〜４８
０cps である請求項２〜７いずれか１項記載の固体電解
質膜と電極膜との接続構造の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6130809A JPH07320754A (ja) | 1994-05-23 | 1994-05-23 | 固体電解質膜と電極膜との接続構造及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6130809A JPH07320754A (ja) | 1994-05-23 | 1994-05-23 | 固体電解質膜と電極膜との接続構造及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07320754A true JPH07320754A (ja) | 1995-12-08 |
Family
ID=15043220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6130809A Pending JPH07320754A (ja) | 1994-05-23 | 1994-05-23 | 固体電解質膜と電極膜との接続構造及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07320754A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001351646A (ja) * | 2000-06-07 | 2001-12-21 | Tokyo Gas Co Ltd | ＬａＧａＯ３系固体電解質型燃料電池 |
| JP2003263996A (ja) * | 2002-03-11 | 2003-09-19 | Mitsubishi Materials Corp | 固体酸化物型燃料電池 |
| JP2005100816A (ja) * | 2003-09-25 | 2005-04-14 | Kyocera Corp | 燃料電池セルの製法 |
| JP2005216761A (ja) * | 2004-01-30 | 2005-08-11 | Kyocera Corp | 燃料電池セル及び燃料電池 |
| JP2006278089A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Kyocera Corp | 燃料電池セル及び燃料電池 |
| JP2007073336A (ja) * | 2005-09-07 | 2007-03-22 | Toto Ltd | 固体酸化物形燃料電池 |
| JP2007141492A (ja) * | 2005-11-15 | 2007-06-07 | Kyocera Corp | 燃料電池セル |
| JP2009087829A (ja) * | 2007-10-01 | 2009-04-23 | Inst Nuclear Energy Research Rocaec | 高度整合性固体酸化物形燃料電池用膜電極接合体の製造方法 |
| US7782244B2 (en) | 2005-07-25 | 2010-08-24 | About Face Technologies, Llc | Intuitive based control elements, and interfaces and devices using said intuitive based control elements |
| JP2014135135A (ja) * | 2013-01-08 | 2014-07-24 | Noritake Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池用グリーンシートおよびその製造方法 |
| JP2016129158A (ja) * | 2016-04-15 | 2016-07-14 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 固体酸化物形燃料電池用グリーンシートおよびその製造方法 |
-
1994
- 1994-05-23 JP JP6130809A patent/JPH07320754A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001351646A (ja) * | 2000-06-07 | 2001-12-21 | Tokyo Gas Co Ltd | ＬａＧａＯ３系固体電解質型燃料電池 |
| JP2003263996A (ja) * | 2002-03-11 | 2003-09-19 | Mitsubishi Materials Corp | 固体酸化物型燃料電池 |
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| US8125368B2 (en) | 2005-07-25 | 2012-02-28 | About Face Technologies, Llc | Intuitive based touch-screen control elements, and devices using said intuitive based touch-screen control elements |
| JP2007073336A (ja) * | 2005-09-07 | 2007-03-22 | Toto Ltd | 固体酸化物形燃料電池 |
| JP2007141492A (ja) * | 2005-11-15 | 2007-06-07 | Kyocera Corp | 燃料電池セル |
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| JP2014135135A (ja) * | 2013-01-08 | 2014-07-24 | Noritake Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池用グリーンシートおよびその製造方法 |
| JP2016129158A (ja) * | 2016-04-15 | 2016-07-14 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 固体酸化物形燃料電池用グリーンシートおよびその製造方法 |
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