JPH0831446A - 固体電解質燃料電池 - Google Patents
固体電解質燃料電池Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/90—Selection of catalytic material
- H01M4/9041—Metals or alloys
- H01M4/905—Metals or alloys specially used in fuel cell operating at high temperature, e.g. SOFC
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-
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-
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は燃料極の導電性を確保しつつ、燃料極
の割れや剥離を防止することができる固体電解質燃料電
池を提供することを目的とする。 【構成】本発明に係る固体電解質燃料電池は、ポーラス
なセラミックチューブの基体管１の上に燃料極２と電解
質３と空気極４を前記順に積層した固体電解質燃料電池
において、前記燃料極２は、Ａ層とＢ層とＣ層を前記順
に積層した３層からなり、前記燃料極のＢ層はＮｉＯで
構成し、前記Ｂ層と、基体管１の間に設けたＡ層は、Ｎ
ｉＯ・ＹＳＺ複合傾斜材で構成するとともに、ＮｉＯの
含有率をＢ層側では高く基体管に向かって徐々に低下さ
せ、前記Ｂ層と電解質３の間に設けたＣ層はＮｉＯ・Ｙ
ＳＺ複合傾斜材で構成するとともに、ＮｉＯ含有率をＢ
層側では高く、電解質に向かって徐々に低下させること
を特徴とする。
の割れや剥離を防止することができる固体電解質燃料電
池を提供することを目的とする。 【構成】本発明に係る固体電解質燃料電池は、ポーラス
なセラミックチューブの基体管１の上に燃料極２と電解
質３と空気極４を前記順に積層した固体電解質燃料電池
において、前記燃料極２は、Ａ層とＢ層とＣ層を前記順
に積層した３層からなり、前記燃料極のＢ層はＮｉＯで
構成し、前記Ｂ層と、基体管１の間に設けたＡ層は、Ｎ
ｉＯ・ＹＳＺ複合傾斜材で構成するとともに、ＮｉＯの
含有率をＢ層側では高く基体管に向かって徐々に低下さ
せ、前記Ｂ層と電解質３の間に設けたＣ層はＮｉＯ・Ｙ
ＳＺ複合傾斜材で構成するとともに、ＮｉＯ含有率をＢ
層側では高く、電解質に向かって徐々に低下させること
を特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体電解質燃料電池
（以下ＳＯＦＣという）の燃料極に適用される皮膜の構
成に関する。
（以下ＳＯＦＣという）の燃料極に適用される皮膜の構
成に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＳＯＦＣは、ポーラスなセラミックチュ
ーブ（以下基体管という）の上に、燃料極、電解質、空
気極を前記順に積層したものからなり、作動温度約１０
００℃で酸素イオンと水素イオンを反応させて発電する
電池である。そして基体管には、ＺｒＯ2 −ＣａＯ、燃
料極には、ＮｉＯ、電解質にはＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 、空
気極には、ＬａＣｏＯ3の材料などが使用される。
ーブ（以下基体管という）の上に、燃料極、電解質、空
気極を前記順に積層したものからなり、作動温度約１０
００℃で酸素イオンと水素イオンを反応させて発電する
電池である。そして基体管には、ＺｒＯ2 −ＣａＯ、燃
料極には、ＮｉＯ、電解質にはＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 、空
気極には、ＬａＣｏＯ3の材料などが使用される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のＳＯＦＣを約１
０００℃で発電させると、燃料極に割れや剥離などが生
じ、大幅な出力低下が生じることがある。燃料極に損傷
が生じる原因は、燃料極（主成分ＮｉＯ）と基体管（主
成分ＺｒＯ2 −ＣａＯ）の線膨脹係数αの差（基体管Ｚ
ｒＯ2 −ＣａＯの線膨脹係数：１０×１０-6／℃、燃料
極ＮｉＯの線膨脹係数：１４×１０-6／℃）が考えられ
る。燃料極の線膨脹係数α2 を基体管の線膨脹係数α1
に近づける方法として、燃料極のＮｉＯにＹＳＺ（Ｚｒ
Ｏ2 −Ｙ2 Ｏ3 ）を混合する方法があるが、ＮｉＯ・Ｙ
ＳＺ複合材は導電率が低く、性能（出力密度）に優れた
ＳＯＦＣを製作するのは困難である。
０００℃で発電させると、燃料極に割れや剥離などが生
じ、大幅な出力低下が生じることがある。燃料極に損傷
が生じる原因は、燃料極（主成分ＮｉＯ）と基体管（主
成分ＺｒＯ2 −ＣａＯ）の線膨脹係数αの差（基体管Ｚ
ｒＯ2 −ＣａＯの線膨脹係数：１０×１０-6／℃、燃料
極ＮｉＯの線膨脹係数：１４×１０-6／℃）が考えられ
る。燃料極の線膨脹係数α2 を基体管の線膨脹係数α1
に近づける方法として、燃料極のＮｉＯにＹＳＺ（Ｚｒ
Ｏ2 −Ｙ2 Ｏ3 ）を混合する方法があるが、ＮｉＯ・Ｙ
ＳＺ複合材は導電率が低く、性能（出力密度）に優れた
ＳＯＦＣを製作するのは困難である。
【０００４】本発明は、前記問題点を解決することがで
きるＳＯＦＣすなわち、燃料極の導電率を確保しつつ、
燃料極の割れや剥離を防止することができる固体電解質
燃料電池（ＳＯＦＣ）を提供することを目的とする。
きるＳＯＦＣすなわち、燃料極の導電率を確保しつつ、
燃料極の割れや剥離を防止することができる固体電解質
燃料電池（ＳＯＦＣ）を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る固体電解質
燃料電池は、ポーラスなセラミックチューブの基体管の
上に燃料極と電解質と空気極を前記順に積層した固体電
解質燃料電池において、（Ａ）前記燃料極は、Ａ層とＢ
層とＣ層を前記順に積層した３層からなり、（Ｂ）前記
燃料極のＢ層はＮｉＯで構成し、（Ｃ）前記Ｂ層と、基
体管の間に設けたＡ層は、ＮｉＯ・ＹＳＺ複合傾斜材で
構成するとともに、ＮｉＯの含有率をＢ層側では高く基
体管に向かって徐々に低下させ、（Ｄ）前記Ｂ層と電解
質の間に設けたＣ層はＮｉＯ・ＹＳＺ複合傾斜材で構成
するとともに、ＮｉＯ含有率をＢ層側では高く、電解質
に向かって徐々に低下させることを特徴とする。
燃料電池は、ポーラスなセラミックチューブの基体管の
上に燃料極と電解質と空気極を前記順に積層した固体電
解質燃料電池において、（Ａ）前記燃料極は、Ａ層とＢ
層とＣ層を前記順に積層した３層からなり、（Ｂ）前記
燃料極のＢ層はＮｉＯで構成し、（Ｃ）前記Ｂ層と、基
体管の間に設けたＡ層は、ＮｉＯ・ＹＳＺ複合傾斜材で
構成するとともに、ＮｉＯの含有率をＢ層側では高く基
体管に向かって徐々に低下させ、（Ｄ）前記Ｂ層と電解
質の間に設けたＣ層はＮｉＯ・ＹＳＺ複合傾斜材で構成
するとともに、ＮｉＯ含有率をＢ層側では高く、電解質
に向かって徐々に低下させることを特徴とする。
【０００６】
【作用】図１及び図２に示すように、燃料極のＢ層をＮ
ｉＯ１００％の層とし、燃料極のＡ層のＮｉＯ・ＹＳＺ
複合材におけるＮｉＯ含有率を基体管側に徐々に低下さ
せるとともに、Ｃ層におけるＮｉＯ・ＹＳＺ複合材にお
けるＮｉＯ含有率を電解質側に徐々に低下させることに
より、ＮｉＯ１００％１層の場合よりも、燃料極に生じ
る熱応力を緩和することができる。また、ＮｉＯ・ＹＳ
Ｚ複合材は、導電率が低いので、Ａ層とＣ層の複合材の
間にＮｉＯ１００％のＢ層を形成し、この膜に導電膜と
しての機能をもたせる。
ｉＯ１００％の層とし、燃料極のＡ層のＮｉＯ・ＹＳＺ
複合材におけるＮｉＯ含有率を基体管側に徐々に低下さ
せるとともに、Ｃ層におけるＮｉＯ・ＹＳＺ複合材にお
けるＮｉＯ含有率を電解質側に徐々に低下させることに
より、ＮｉＯ１００％１層の場合よりも、燃料極に生じ
る熱応力を緩和することができる。また、ＮｉＯ・ＹＳ
Ｚ複合材は、導電率が低いので、Ａ層とＣ層の複合材の
間にＮｉＯ１００％のＢ層を形成し、この膜に導電膜と
しての機能をもたせる。
【０００７】また、電解質（ＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 ）、及
び基体管（ＺｒＯ2 −ＣａＯ）側にＹＳＺの含有率が高
い複合膜を配置し（電解質、基体管に近い成分を配置
し）、電解質と燃料極間、及び基体管と燃料極間の密着
性を向上させる。
び基体管（ＺｒＯ2 −ＣａＯ）側にＹＳＺの含有率が高
い複合膜を配置し（電解質、基体管に近い成分を配置
し）、電解質と燃料極間、及び基体管と燃料極間の密着
性を向上させる。
【０００８】
【実施例】本発明の第１実施例を図１及び図２に示す。
図１に示すように、基体管１の上に、燃料極２、電解質
３、空気極４を上記順に溶射法により成膜する点は、従
来のＳＯＦＣと同じである。
図１に示すように、基体管１の上に、燃料極２、電解質
３、空気極４を上記順に溶射法により成膜する点は、従
来のＳＯＦＣと同じである。
【０００９】ここで本発明の特徴とするＳＯＦＣは、燃
料極２を図２に示すように、Ａ層、Ｂ層、Ｃ層の３層で
構成し、Ａ層はＮｉＯ・ＹＳＺ複合傾斜材（基体管側へ
徐々にＮｉＯの含有率を低下させる）で構成し、Ｂ層は
ＮｉＯ１００％で構成し、Ｃ層はＮｉＯ・ＹＳＺ複合傾
斜材（電解質側へ徐々にＮｉＯの含有率を低下させる）
で構成する。
料極２を図２に示すように、Ａ層、Ｂ層、Ｃ層の３層で
構成し、Ａ層はＮｉＯ・ＹＳＺ複合傾斜材（基体管側へ
徐々にＮｉＯの含有率を低下させる）で構成し、Ｂ層は
ＮｉＯ１００％で構成し、Ｃ層はＮｉＯ・ＹＳＺ複合傾
斜材（電解質側へ徐々にＮｉＯの含有率を低下させる）
で構成する。
【００１０】このように燃料極のＡ層とＣ層はＮｉＯ・
ＹＳＺ複合傾斜材を用いることによって、燃料極２に生
じる熱応力を緩和させ、他方、燃料極の導電機能は、Ｎ
ｉＯ１００％で構成するＢ層にもたせる。また、電解質
及び基体管側にＹＳＺの含有率が高い複合膜を配置し
（電解質、基体管に近い成分を配置し）、電解質３と燃
料極２の間、及び基体管１燃料極２間の密着性を向上さ
せる。そのため、本発明により、燃料極の導電性を確保
しつつ、燃料極に生じる割れや剥離を防止することがで
きるＳＯＦＣを実現することができる。
ＹＳＺ複合傾斜材を用いることによって、燃料極２に生
じる熱応力を緩和させ、他方、燃料極の導電機能は、Ｎ
ｉＯ１００％で構成するＢ層にもたせる。また、電解質
及び基体管側にＹＳＺの含有率が高い複合膜を配置し
（電解質、基体管に近い成分を配置し）、電解質３と燃
料極２の間、及び基体管１燃料極２間の密着性を向上さ
せる。そのため、本発明により、燃料極の導電性を確保
しつつ、燃料極に生じる割れや剥離を防止することがで
きるＳＯＦＣを実現することができる。
【００１１】
【発明の効果】本発明は前述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。 （１）燃料極２を図２に示すように、Ａ層、Ｂ層、Ｃ層
の３層で構成することにより、燃料極の導電性を確保し
つつ、燃料極に生じる熱応力を緩和することにより、燃
料極に生じる割れや剥離を防止することができる。 （２）そのため高性能で耐久性に優れたＳＯＦＣを実現
することができる。
で、以下に記載するような効果を奏する。 （１）燃料極２を図２に示すように、Ａ層、Ｂ層、Ｃ層
の３層で構成することにより、燃料極の導電性を確保し
つつ、燃料極に生じる熱応力を緩和することにより、燃
料極に生じる割れや剥離を防止することができる。 （２）そのため高性能で耐久性に優れたＳＯＦＣを実現
することができる。
【図１】本発明の第１実施例に係るＳＯＦＣの構成図。
【図２】第１実施例の燃料極の構成図。
【符号の説明】 １…基体管、 ２…燃料極、 ３…電解質、 ４…空気極、 α…線膨脹係数、 α1 …線膨脹係数（基体管）、 α2 …線膨脹係数（燃料極）。
Claims (1)
- 【請求項１】 ポーラスなセラミックチューブの基体管
（１）の上に燃料極（２）と電解質（３）と空気極
（４）を前記順に積層した固体電解質燃料電池におい
て、（Ａ）前記燃料極（２）は、Ａ層とＢ層とＣ層を前
記順に積層した３層からなり、（Ｂ）前記燃料極のＢ層
はＮｉＯで構成し、（Ｃ）前記Ｂ層と、基体管（１）の
間に設けたＡ層は、ＮｉＯ・ＹＳＺ複合傾斜材で構成す
るとともに、ＮｉＯの含有率をＢ層側では高く基体管に
向かって徐々に低下させ、（Ｄ）前記Ｂ層と電解質
（３）の間に設けたＣ層はＮｉＯ・ＹＳＺ複合傾斜材で
構成するとともに、ＮｉＯ含有率をＢ層側では高く、電
解質に向かって徐々に低下させることを特徴とする固体
電解質燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6169666A JPH0831446A (ja) | 1994-07-21 | 1994-07-21 | 固体電解質燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6169666A JPH0831446A (ja) | 1994-07-21 | 1994-07-21 | 固体電解質燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0831446A true JPH0831446A (ja) | 1996-02-02 |
Family
ID=15890674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6169666A Withdrawn JPH0831446A (ja) | 1994-07-21 | 1994-07-21 | 固体電解質燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0831446A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1016458C2 (nl) * | 2000-10-23 | 2002-05-01 | Stichting En Onderzoek Ct Nede | Anodesamenstel. |
| EP1284519A2 (en) | 2001-08-14 | 2003-02-19 | Nissan Motor Co., Ltd. | Solid electrolyte fuel cell and related manufacturing method |
-
1994
- 1994-07-21 JP JP6169666A patent/JPH0831446A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1016458C2 (nl) * | 2000-10-23 | 2002-05-01 | Stichting En Onderzoek Ct Nede | Anodesamenstel. |
| WO2002035634A1 (en) * | 2000-10-23 | 2002-05-02 | Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland | Anode assembly for an electrochemical cell |
| EP1284519A2 (en) | 2001-08-14 | 2003-02-19 | Nissan Motor Co., Ltd. | Solid electrolyte fuel cell and related manufacturing method |
| EP1284519A3 (en) * | 2001-08-14 | 2008-07-16 | Nissan Motor Co., Ltd. | Solid electrolyte fuel cell and related manufacturing method |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20011002 |