JPH0773888A - セルの製造方法 - Google Patents
セルの製造方法Info
- Publication number
- JPH0773888A JPH0773888A JP5219404A JP21940493A JPH0773888A JP H0773888 A JPH0773888 A JP H0773888A JP 5219404 A JP5219404 A JP 5219404A JP 21940493 A JP21940493 A JP 21940493A JP H0773888 A JPH0773888 A JP H0773888A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ysz
- layer
- material layer
- slurry
- cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910002076 stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 6
- 239000002002 slurry Substances 0.000 abstract description 19
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 abstract description 8
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 abstract description 7
- 239000010405 anode material Substances 0.000 abstract description 6
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 abstract description 6
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 abstract description 4
- 229910001233 yttria-stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 abstract 9
- 229910018281 LaSrMnO3 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical group O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 6
- -1 oxygen ions Chemical class 0.000 description 6
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 5
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N yttrium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018279 LaSrMnO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020068 MgAl Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
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)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 安定化ジルコニア層を損傷することなくセル
を製造する。 【構成】 ＹＳＺ管１の内周面にアノード材スラリ２を
塗布した後、ＹＳＺスラリ４をアノード材スラリ２上に
塗布してから、これを焼成する。
を製造する。 【構成】 ＹＳＺ管１の内周面にアノード材スラリ２を
塗布した後、ＹＳＺスラリ４をアノード材スラリ２上に
塗布してから、これを焼成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温水蒸気電解や固体
電解質燃料電池などに使用されるセルの製造方法に関す
る。
電解質燃料電池などに使用されるセルの製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】宇宙飛行船などの電源システムには、長
時間使用の場合のシステム重量が小さい、発電を行うに
際して回転する機構がない（ジャイロ作用がない）、供
給原料が水である、供給原料を再利用することができ
る、などの利点から、水蒸気電解で水から得た水素と酸
素とにより燃料電池で発電するシステムが用いられる。
時間使用の場合のシステム重量が小さい、発電を行うに
際して回転する機構がない（ジャイロ作用がない）、供
給原料が水である、供給原料を再利用することができ
る、などの利点から、水蒸気電解で水から得た水素と酸
素とにより燃料電池で発電するシステムが用いられる。
【０００３】このような発電システムの水蒸気電解に用
いられる水蒸気電解セルの構成及びその原理図を図３に
示す。ここで使用している固体電解質１１には、イット
リアで安定化させたジルコニア（ＹＳＺ：Yttria Stab
ilized Zirconia）を用いている。このＹＳＺは、酸素
イオン（Ｏ2-）だけを選択的に透過する性質をもってお
り、図３に示すように、負（カソード）極１２側に水蒸
気（Ｈ2Ｏ），正（アノード）極１３側に酸素（Ｏ2）を
各々供給し、外部の直流電源１４より電流を流すことに
より、固体電解質１１中に酸素イオン（Ｏ2-）だけが移
動するようになっている。
いられる水蒸気電解セルの構成及びその原理図を図３に
示す。ここで使用している固体電解質１１には、イット
リアで安定化させたジルコニア（ＹＳＺ：Yttria Stab
ilized Zirconia）を用いている。このＹＳＺは、酸素
イオン（Ｏ2-）だけを選択的に透過する性質をもってお
り、図３に示すように、負（カソード）極１２側に水蒸
気（Ｈ2Ｏ），正（アノード）極１３側に酸素（Ｏ2）を
各々供給し、外部の直流電源１４より電流を流すことに
より、固体電解質１１中に酸素イオン（Ｏ2-）だけが移
動するようになっている。
【０００４】つまり、負極１２側に供給された水蒸気
（Ｈ2Ｏ）は、酸素イオン（Ｏ2-）をうばわれて水素
（Ｈ2）のみとなり、一方、固体電解質１１中を移動し
た酸素イオン（Ｏ2-）は、正極１３で電子（ｅ-）を放
出して酸素（Ｏ2）となる。従って、固体電解質１１に
ＹＳＺを用いて、水蒸気（Ｈ2Ｏ）を酸素（Ｏ2）と、水
素（Ｈ2）とに電気分解（電解）することにより、水素
（Ｈ2）を得るのである。
（Ｈ2Ｏ）は、酸素イオン（Ｏ2-）をうばわれて水素
（Ｈ2）のみとなり、一方、固体電解質１１中を移動し
た酸素イオン（Ｏ2-）は、正極１３で電子（ｅ-）を放
出して酸素（Ｏ2）となる。従って、固体電解質１１に
ＹＳＺを用いて、水蒸気（Ｈ2Ｏ）を酸素（Ｏ2）と、水
素（Ｈ2）とに電気分解（電解）することにより、水素
（Ｈ2）を得るのである。
【０００５】また、同様なセル構造を有する固体電解質
燃料電池の一例を、図４に示す。同図に示すように、固
体電解質２１を中央にして両面に負（カソード）極２２
及び正（アノード）極２３を設け、各々の電極２２，２
３に水素（Ｈ2），酸素（Ｏ2）を供給している。ここ
で、正極２３側に供給された燃料中の水素（Ｈ2）は、
図４に示すように、その正極２３上で水素イオン化さ
れ、水素イオン（Ｈ+）は固体電解質２１中を水の介在
のもと、Ｈ+・ｘＨ2Ｏとして負極２２側へ移動する。負
極２２上で酸化剤中の酸素（Ｏ2）及び外部回路２４を
流通してきた電子（ｅ-）と反応して水（Ｈ2Ｏ）を生成
し、燃料電池外へ排出される。この時、外部回路２４を
流通した電子（ｅ-）の流れを直流の電気エネルギーと
して利用するのである。
燃料電池の一例を、図４に示す。同図に示すように、固
体電解質２１を中央にして両面に負（カソード）極２２
及び正（アノード）極２３を設け、各々の電極２２，２
３に水素（Ｈ2），酸素（Ｏ2）を供給している。ここ
で、正極２３側に供給された燃料中の水素（Ｈ2）は、
図４に示すように、その正極２３上で水素イオン化さ
れ、水素イオン（Ｈ+）は固体電解質２１中を水の介在
のもと、Ｈ+・ｘＨ2Ｏとして負極２２側へ移動する。負
極２２上で酸化剤中の酸素（Ｏ2）及び外部回路２４を
流通してきた電子（ｅ-）と反応して水（Ｈ2Ｏ）を生成
し、燃料電池外へ排出される。この時、外部回路２４を
流通した電子（ｅ-）の流れを直流の電気エネルギーと
して利用するのである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述したようなセル
は、ＹＳＺ層の表面に電極材のスラリを塗布した後、焼
成することにより、ＹＳＺ層上に電極材層を設けてい
る。
は、ＹＳＺ層の表面に電極材のスラリを塗布した後、焼
成することにより、ＹＳＺ層上に電極材層を設けてい
る。
【０００７】ところが、ＹＳＺと電極材との線膨脹係数
に差が在りすぎると、熱応力により、ＹＳＺ層が損傷し
てしまい、セルとしての使用が不可能になってしまう。
に差が在りすぎると、熱応力により、ＹＳＺ層が損傷し
てしまい、セルとしての使用が不可能になってしまう。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ため、本発明は、安定化ジルコニア層に電極となる電極
材層を設けた後、前記電極材層に当該電極材層よりも前
記安定化ジルコニア層寄りの線膨脹係数を有する保護材
層を設け、これを焼成することにより、セルを製造する
のである。
ため、本発明は、安定化ジルコニア層に電極となる電極
材層を設けた後、前記電極材層に当該電極材層よりも前
記安定化ジルコニア層寄りの線膨脹係数を有する保護材
層を設け、これを焼成することにより、セルを製造する
のである。
【０００９】
【作用】前述した手段によるセルの製造方法では、安定
化ジルコニア層に電極材層を設けた後、電極材層よりも
安定化ジルコニア層寄りの線膨脹係数を有する保護材層
を電極材層に設けてから焼成するので、安定化ジルコニ
ア層に生じる熱応力が低減する。
化ジルコニア層に電極材層を設けた後、電極材層よりも
安定化ジルコニア層寄りの線膨脹係数を有する保護材層
を電極材層に設けてから焼成するので、安定化ジルコニ
ア層に生じる熱応力が低減する。
【００１０】
【実施例】本発明によるセルの製造方法の一実施例を図
１，図２に基づいて説明する。なお、図１は、内周面に
アノード極を設ける場合のＹＳＺ管の一部を破断した側
面図、図２は、外周面にカソード極を設ける場合のＹＳ
Ｚ管の一部を破断した側面図である。
１，図２に基づいて説明する。なお、図１は、内周面に
アノード極を設ける場合のＹＳＺ管の一部を破断した側
面図、図２は、外周面にカソード極を設ける場合のＹＳ
Ｚ管の一部を破断した側面図である。
【００１１】図１に示すように、ＹＳＺ管１の内周面
に、ＬａＳｒＭｎＯ3，ＬａＳｒＣａＭｎＯ3，ＬａＣａ
Ｃｏ，ＬａＣａＭｎＯ3，などのアノード極となるアノ
ード材スラリ２を塗布した後、このアノード材スラリ２
の表面に保護材層となるＹＳＺスラリ４を塗布し、１０
００〜１５００℃の温度で焼成して、セルを製造する。
に、ＬａＳｒＭｎＯ3，ＬａＳｒＣａＭｎＯ3，ＬａＣａ
Ｃｏ，ＬａＣａＭｎＯ3，などのアノード極となるアノ
ード材スラリ２を塗布した後、このアノード材スラリ２
の表面に保護材層となるＹＳＺスラリ４を塗布し、１０
００〜１５００℃の温度で焼成して、セルを製造する。
【００１２】これにより、ＹＳＺ管１にアノード材スラ
リ２のみを塗布・焼成する場合よりも、ＹＳＺ管１に生
じる熱応力が低減するのである。
リ２のみを塗布・焼成する場合よりも、ＹＳＺ管１に生
じる熱応力が低減するのである。
【００１３】この際に使用されるＹＳＺスラリ４は、焼
成後２０〜４０％程度の気孔率を有するようＹＳＺ粉体
を所定の粒径に調整したものをスラリ化しているので、
電極へのガス拡散は、セル性能に影響を与えるほど低下
しないようになっている。
成後２０〜４０％程度の気孔率を有するようＹＳＺ粉体
を所定の粒径に調整したものをスラリ化しているので、
電極へのガス拡散は、セル性能に影響を与えるほど低下
しないようになっている。
【００１４】また、図２に示すように、ＹＳＺ管１の外
周面に、ＮｉＯ／ＹＳＺ，ＮｉＯ／ＭｇＡｌ2Ｏ4，など
のカソード極となるカソード材スラリ３を塗布した後、
このアノード材スラリ３の表面にＹＳＺスラリ４を塗布
し、１０００〜１５００℃の温度で焼成すれば、前述し
た場合と同様にＹＳＺ管１に生じる熱応力を低減させな
がらセルが製造されるのである。
周面に、ＮｉＯ／ＹＳＺ，ＮｉＯ／ＭｇＡｌ2Ｏ4，など
のカソード極となるカソード材スラリ３を塗布した後、
このアノード材スラリ３の表面にＹＳＺスラリ４を塗布
し、１０００〜１５００℃の温度で焼成すれば、前述し
た場合と同様にＹＳＺ管１に生じる熱応力を低減させな
がらセルが製造されるのである。
【００１５】なお、本実施例では、ＹＳＺ管１を用いた
が、平板状のＹＳＺ膜でも同様な効果が得られる。本実
施例では、ＹＳＺを用いたが、安定化ジルコニアであれ
ば良い。本実施例では、保護材層としてＹＳＺスラリ４
を用いたが、電極材層よりも安定化ジルコニア層寄りの
線膨脹係数を有する保護材層であれば良い。
が、平板状のＹＳＺ膜でも同様な効果が得られる。本実
施例では、ＹＳＺを用いたが、安定化ジルコニアであれ
ば良い。本実施例では、保護材層としてＹＳＺスラリ４
を用いたが、電極材層よりも安定化ジルコニア層寄りの
線膨脹係数を有する保護材層であれば良い。
【００１６】
【発明の効果】前述したように、本発明によるセルの製
造方法では、安定化ジルコニア層に電極材層を設けた
後、電極材層よりも安定化ジルコニア層寄りの線膨脹係
数を有する保護材層を設けてから焼成するので、安定化
ジルコニア層に生じる熱応力が低減し、安定化ジルコニ
ア層に損傷を与えることなくセルを製造することができ
る。
造方法では、安定化ジルコニア層に電極材層を設けた
後、電極材層よりも安定化ジルコニア層寄りの線膨脹係
数を有する保護材層を設けてから焼成するので、安定化
ジルコニア層に生じる熱応力が低減し、安定化ジルコニ
ア層に損傷を与えることなくセルを製造することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるセルの製造方法の一実施例におけ
る内周面にアノード極を設ける場合のＹＳＺ管の一部を
破断した側面図である。
る内周面にアノード極を設ける場合のＹＳＺ管の一部を
破断した側面図である。
【図２】本発明によるセルの製造方法の他の実施例にお
ける外周面にカソード極を設ける場合のＹＳＺ管の一部
を破断した側面図である。
ける外周面にカソード極を設ける場合のＹＳＺ管の一部
を破断した側面図である。
【図３】水蒸気電解の原理図である。
【図４】燃料電池の原理図である。
１ ＹＳＺ管 ２ アノード材スラリ ３ カソード材スラリ ４ ＹＳＺスラリ
Claims (1)
- 【請求項１】 安定化ジルコニア層に電極となる電極材
層を設けた後、前記電極材層に当該電極材層よりも前記
安定化ジルコニア層寄りの線膨脹係数を有する保護材層
を設け、これを焼成してなることを特徴とするセルの製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5219404A JPH0773888A (ja) | 1993-09-03 | 1993-09-03 | セルの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5219404A JPH0773888A (ja) | 1993-09-03 | 1993-09-03 | セルの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0773888A true JPH0773888A (ja) | 1995-03-17 |
Family
ID=16734881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5219404A Withdrawn JPH0773888A (ja) | 1993-09-03 | 1993-09-03 | セルの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0773888A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013074656A1 (en) * | 2011-11-15 | 2013-05-23 | Saint—Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Solid oxide fuel cell interconnect cells |
-
1993
- 1993-09-03 JP JP5219404A patent/JPH0773888A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013074656A1 (en) * | 2011-11-15 | 2013-05-23 | Saint—Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Solid oxide fuel cell interconnect cells |
| US8921007B2 (en) | 2011-11-15 | 2014-12-30 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Solid oxide fuel cell interconnect cells |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6383556B2 (en) | Method for forming a membrane electrode diffusion assembly for use in an ion exchange membrane fuel cell | |
| JPH04345762A (ja) | ガス分離膜式燃料電池 | |
| US6896989B2 (en) | Solid electrolyte fuel cell and related manufacturing method | |
| JP3914990B2 (ja) | 円筒型燃料電池 | |
| JPH06333583A (ja) | 固体高分子電解質型燃料電池発電装置 | |
| JPH09274921A (ja) | 固体電解質型燃料電池の燃料電極 | |
| SE9802103L (sv) | Nya elektrolyter tillverkade av kompositkeram för elproducerande bränslecell | |
| JP7390648B2 (ja) | インターコネクタ部材、および、インターコネクタ部材の製造方法 | |
| JPH0773888A (ja) | セルの製造方法 | |
| JP3609146B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池の燃料電極 | |
| JP2003263996A (ja) | 固体酸化物型燃料電池 | |
| JPH0636782A (ja) | 固体電解質電解セル | |
| JPH0652868A (ja) | 溶融炭酸塩型燃料電池用セパレータマスク材及びその製造方法 | |
| JPH06349504A (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
| JPH09266000A (ja) | 固体電解質型燃料電池及びその製造方法 | |
| EP1323206B1 (en) | A method of the manufacturing of an electrochemical cell | |
| JPH1012252A (ja) | 固体電解質型燃料電池とその製造方法 | |
| JP3058012B2 (ja) | 内部改質型高温固体電解質型燃料電池の単電池 | |
| JPH0282456A (ja) | 燃料電池 | |
| JPH05182678A (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
| JPH0684530A (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
| JP2003109651A (ja) | 固体電解質型燃料電池の補修方法 | |
| JP2005078951A (ja) | 固体酸化物形燃料電池用単セル及びその製造方法 | |
| JP2008243743A (ja) | 固体酸化物薄膜、固体酸化物薄膜の形成方法、その固体酸化物薄膜を用いた固体酸化物形燃料電池、及び固体酸化物形水蒸気電解装置 | |
| JP2025031193A (ja) | 固体酸化物型燃料電池およびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001107 |