JPH1012247A - 固体電解質型燃料電池及びその製造方法 - Google Patents
固体電解質型燃料電池及びその製造方法Info
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- JPH1012247A JPH1012247A JP8157189A JP15718996A JPH1012247A JP H1012247 A JPH1012247 A JP H1012247A JP 8157189 A JP8157189 A JP 8157189A JP 15718996 A JP15718996 A JP 15718996A JP H1012247 A JPH1012247 A JP H1012247A
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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
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-
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- Inert Electrodes (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 固体電解質層と電極との界面の粗面化におい
て、固体電解質の材料粒の近傍に電極材料が行き渡らず
気孔が発生することをなくし、かつ確実に接触界面を粗
面化して実効電極面積を広げ、電池の発電特性を高める
ことができる固体電解質型燃料電池とその製造方法を提
供する。 【解決手段】 固体電解質型燃料電池において、電極を
表裏面に設けた固体電解質を備え、前記固体電解質と前
記電極の接合面に電極材料粒が配設され、かつ前記電極
材料粒がそれぞれ電極側よりも固体電解質側に深く埋設
されている。その製造方法は、固体電解質用成形体表面
の一方に燃料極材料粒を、他方に空気極材料粒をそれぞ
れ付着し、これを両面から挟み圧着して前記電極材料粒
を固体電解質用成形体の表面に食い込ませ、さらにこの
固体電解質用成形体表面の前記一方に燃料極用成形体
を、前記他方に空気極用成形体をそれぞれ配置して積層
し、これを圧着して積層成形体とし焼成する。
て、固体電解質の材料粒の近傍に電極材料が行き渡らず
気孔が発生することをなくし、かつ確実に接触界面を粗
面化して実効電極面積を広げ、電池の発電特性を高める
ことができる固体電解質型燃料電池とその製造方法を提
供する。 【解決手段】 固体電解質型燃料電池において、電極を
表裏面に設けた固体電解質を備え、前記固体電解質と前
記電極の接合面に電極材料粒が配設され、かつ前記電極
材料粒がそれぞれ電極側よりも固体電解質側に深く埋設
されている。その製造方法は、固体電解質用成形体表面
の一方に燃料極材料粒を、他方に空気極材料粒をそれぞ
れ付着し、これを両面から挟み圧着して前記電極材料粒
を固体電解質用成形体の表面に食い込ませ、さらにこの
固体電解質用成形体表面の前記一方に燃料極用成形体
を、前記他方に空気極用成形体をそれぞれ配置して積層
し、これを圧着して積層成形体とし焼成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は固体電解質型燃料電
池及びその製造方法に関する。
池及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体電解質型燃料電池は燃料極、固体電
解質層及び空気極の各層を互いに配置し、積層して３層
を構成し、これを燃料電池の発電部とし、外部から燃料
極に燃料ガスを供給し、空気極に空気を供給して電気を
発生させるものである。なお、空気極を酸素極と呼んで
これに酸素ガスを供給することもある。
解質層及び空気極の各層を互いに配置し、積層して３層
を構成し、これを燃料電池の発電部とし、外部から燃料
極に燃料ガスを供給し、空気極に空気を供給して電気を
発生させるものである。なお、空気極を酸素極と呼んで
これに酸素ガスを供給することもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】固体電解質型燃料電池
の発電特性を向上させるためには、燃料極、空気極の各
電極、固体電解質、及び気相が構成する３相界面の面積
をできるだけ広げることが必要である。
の発電特性を向上させるためには、燃料極、空気極の各
電極、固体電解質、及び気相が構成する３相界面の面積
をできるだけ広げることが必要である。
【０００４】そこで、この３相界面の面積を広げるため
に、固体電解質と各電極の接触界面を粗面化することに
より、発電特性の改善を試みた発明がある。例えば、特
開平７−７３８９０号では、固体電解質用セラミックグ
リーンシートの表裏面に平均粒径が１０μｍ程度の固体
電解質の材料粒を付着させた後、燃料極と空気極の各電
極用セラミックグリーンシートを前記固体電解質用セラ
ミックグリーンシートの表裏面にそれぞれ重ねて圧着
し、固体電解質と各電極の接触界面の粗面化を行い、実
効電極面積を広げることを試みている。
に、固体電解質と各電極の接触界面を粗面化することに
より、発電特性の改善を試みた発明がある。例えば、特
開平７−７３８９０号では、固体電解質用セラミックグ
リーンシートの表裏面に平均粒径が１０μｍ程度の固体
電解質の材料粒を付着させた後、燃料極と空気極の各電
極用セラミックグリーンシートを前記固体電解質用セラ
ミックグリーンシートの表裏面にそれぞれ重ねて圧着
し、固体電解質と各電極の接触界面の粗面化を行い、実
効電極面積を広げることを試みている。
【０００５】しかし、この方法では、固体電解質と各電
極の接触界面の粗面化は充分に行われなかった。すなわ
ち、固体電解質粒を固体電解質用セラミックグリーンシ
ートの表面に付着し、この表面に電極用グリーンシート
を圧着すると、図１の断面図に示すように、固体電解質
１と電極２の接触界面３において、固体電解質粒４の近
傍に電極材料が行き渡らず、その結果気孔５ができて、
固体電解質１と電極２の接触面積が減少してしまった。
そして、このように固体電解質と電極の接触面積が減少
することにより、固体電解質型燃料電池の発電特性が十
分に高められないという問題があった。
極の接触界面の粗面化は充分に行われなかった。すなわ
ち、固体電解質粒を固体電解質用セラミックグリーンシ
ートの表面に付着し、この表面に電極用グリーンシート
を圧着すると、図１の断面図に示すように、固体電解質
１と電極２の接触界面３において、固体電解質粒４の近
傍に電極材料が行き渡らず、その結果気孔５ができて、
固体電解質１と電極２の接触面積が減少してしまった。
そして、このように固体電解質と電極の接触面積が減少
することにより、固体電解質型燃料電池の発電特性が十
分に高められないという問題があった。
【０００６】そこで、本願発明の目的は、固体電解質と
電極の接触界面を粗面化する際、粗面化のために用いた
固体電解質の材料粒の近傍に、電極材料が行き渡らずに
気孔が発生することをなくし、かつ確実に接触界面を粗
面化して実効電極面積を広げ、電池の発電特性を高める
ことができる固体電解質型燃料電池及びその製造方法を
提供することにある。
電極の接触界面を粗面化する際、粗面化のために用いた
固体電解質の材料粒の近傍に、電極材料が行き渡らずに
気孔が発生することをなくし、かつ確実に接触界面を粗
面化して実効電極面積を広げ、電池の発電特性を高める
ことができる固体電解質型燃料電池及びその製造方法を
提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１にお
いて、固体電解質型燃料電池は、電極を表裏面に設けた
固体電解質を備え、前記固体電解質と前記電極の接合面
に電極材料粒が配設され、かつ前記電極材料粒がそれぞ
れ電極側よりも固体電解質側に深く埋設されていること
を特徴とする。
いて、固体電解質型燃料電池は、電極を表裏面に設けた
固体電解質を備え、前記固体電解質と前記電極の接合面
に電極材料粒が配設され、かつ前記電極材料粒がそれぞ
れ電極側よりも固体電解質側に深く埋設されていること
を特徴とする。
【０００８】また、請求項２において、固体電解質型燃
料電池は、電極を表裏面に設けた固体電解質を備え、前
記固体電解質と前記電極の接合面に固体電解質材料粒が
配設され、かつ前記固体電解質材料粒がそれぞれ固体電
解質側よりも電極側に深く埋設されていることを特徴と
する。
料電池は、電極を表裏面に設けた固体電解質を備え、前
記固体電解質と前記電極の接合面に固体電解質材料粒が
配設され、かつ前記固体電解質材料粒がそれぞれ固体電
解質側よりも電極側に深く埋設されていることを特徴と
する。
【０００９】また、請求項３において、固体電解質型燃
料電池の製造方法は、固体電解質用セラミック成形体表
面の一方に燃料極材料粒を、他方に空気極材料粒をそれ
ぞれ付着し、この固体電解質用セラミック成形体を両面
から挟み圧着して前記燃料極材料粒及び空気極材料粒を
固体電解質用セラミック成形体の表面に食い込ませ、さ
らにこの固体電解質用セラミック成形体表面の前記一方
に燃料極用セラミック成形体を、前記他方に空気極用セ
ラミック成形体をそれぞれ配置して積層し、これを圧着
して積層成形体とし、該積層成形体を焼成することを特
徴とする。
料電池の製造方法は、固体電解質用セラミック成形体表
面の一方に燃料極材料粒を、他方に空気極材料粒をそれ
ぞれ付着し、この固体電解質用セラミック成形体を両面
から挟み圧着して前記燃料極材料粒及び空気極材料粒を
固体電解質用セラミック成形体の表面に食い込ませ、さ
らにこの固体電解質用セラミック成形体表面の前記一方
に燃料極用セラミック成形体を、前記他方に空気極用セ
ラミック成形体をそれぞれ配置して積層し、これを圧着
して積層成形体とし、該積層成形体を焼成することを特
徴とする。
【００１０】また、請求項４において、固体電解質型燃
料電池の製造方法は、燃料極用セラミック成形体または
空気極用セラミック成形体表面に固体電解質材料粒を付
着し、この燃料極用セラミック成形体または空気極用セ
ラミック成形体を両面から挟み圧着して前記固体電解質
材料粒を燃料極用セラミック成形体または空気極用セラ
ミック成形体の表面に食い込ませ、さらに前記固体電解
質材料粒が食い込んだ燃料極用セラミック成形体または
空気極用セラミック成形体の表面を、固体電解質用セラ
ミック成形体表面に配置して積層し、これを圧着して積
層成形体とし、該積層成形体を焼成することを特徴とす
る。
料電池の製造方法は、燃料極用セラミック成形体または
空気極用セラミック成形体表面に固体電解質材料粒を付
着し、この燃料極用セラミック成形体または空気極用セ
ラミック成形体を両面から挟み圧着して前記固体電解質
材料粒を燃料極用セラミック成形体または空気極用セラ
ミック成形体の表面に食い込ませ、さらに前記固体電解
質材料粒が食い込んだ燃料極用セラミック成形体または
空気極用セラミック成形体の表面を、固体電解質用セラ
ミック成形体表面に配置して積層し、これを圧着して積
層成形体とし、該積層成形体を焼成することを特徴とす
る。
【００１１】このように、本発明の固体電解質型燃料電
池は、固体電解質と電極の接合面に電極材料粒が配設さ
れ、かつ前記電極材料粒がそれぞれ電極側よりも固体電
解質側に深く埋設され、または、固体電解質と電極の接
合面に固体電解質材料粒が配設され、かつ前記固体電解
質材料粒がそれぞれ固体電解質側よりも電極側に深く埋
設されている。このため、従来のように、固体電解質材
料粒が固体電解質表面に付着し電極との接合面に存在す
る場合、電極材料粒の近傍に電極材料が行き渡らず気孔
が発生するということがない。したがって、固体電解質
と電極の接合面が充分に粗面化されるとともに、固体電
解質と電極の接触界面がより拡大し、３層界面の実効電
極面積を確実に広げることができる。これにより、固体
電解質型燃料電池の発電特性を高めることができる。
池は、固体電解質と電極の接合面に電極材料粒が配設さ
れ、かつ前記電極材料粒がそれぞれ電極側よりも固体電
解質側に深く埋設され、または、固体電解質と電極の接
合面に固体電解質材料粒が配設され、かつ前記固体電解
質材料粒がそれぞれ固体電解質側よりも電極側に深く埋
設されている。このため、従来のように、固体電解質材
料粒が固体電解質表面に付着し電極との接合面に存在す
る場合、電極材料粒の近傍に電極材料が行き渡らず気孔
が発生するということがない。したがって、固体電解質
と電極の接合面が充分に粗面化されるとともに、固体電
解質と電極の接触界面がより拡大し、３層界面の実効電
極面積を確実に広げることができる。これにより、固体
電解質型燃料電池の発電特性を高めることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる固体電解質
型燃料電池及びその製造方法の実施例を説明する。
型燃料電池及びその製造方法の実施例を説明する。
【００１３】（実施例１）この実施例は、固体電解質用
セラミック成形体表面に電極材料粒を食い込ませて、電
極と固体電解質の界面を粗面化したものである。
セラミック成形体表面に電極材料粒を食い込ませて、電
極と固体電解質の界面を粗面化したものである。
【００１４】まず、固体電解質用セラミック成形体であ
る固体電解質用セラミックグリーンシートの製造方法に
ついて説明する。
る固体電解質用セラミックグリーンシートの製造方法に
ついて説明する。
【００１５】粉末状のイットリア安定化ジルコニア（Ｙ
ＳＺ）に対して、結合材（例えば、ポリビニルブチラー
ル系バインダー）と溶剤（エタノール及びトルエン）を
所定量加えて混合し、これをスラリーとした後、ドクタ
ーブレード法でセラミック成形体として厚さ約８０μｍ
の固体電解質用セラミックグリーンシートを作製した。
ＳＺ）に対して、結合材（例えば、ポリビニルブチラー
ル系バインダー）と溶剤（エタノール及びトルエン）を
所定量加えて混合し、これをスラリーとした後、ドクタ
ーブレード法でセラミック成形体として厚さ約８０μｍ
の固体電解質用セラミックグリーンシートを作製した。
【００１６】この固体電解質用セラミックグリーンシー
トを数枚重ねて固体電解質用セラミックグリーンシート
の積層体とし、この積層体が燃料極と接する側の表面に
平均粒径１０μｍのＮｉＯの燃料極材料粒を、また空気
極と接する側の表面に同じく平均粒径１０μｍの（Ｌ
ａ，Ｓｒ）ＭｎＯ3 の空気極材料粒を付着させた。
トを数枚重ねて固体電解質用セラミックグリーンシート
の積層体とし、この積層体が燃料極と接する側の表面に
平均粒径１０μｍのＮｉＯの燃料極材料粒を、また空気
極と接する側の表面に同じく平均粒径１０μｍの（Ｌ
ａ，Ｓｒ）ＭｎＯ3 の空気極材料粒を付着させた。
【００１７】そして、これらの電極材料粒が付着した固
体電解質用セラミックグリーンシートの積層体を、前記
ＮｉＯと（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ3 の電極材料粒が付着し
たそれぞれの面から、表面が平らなプラスチックフィル
ムで挟み、これをプラスチック製の袋にいれた後、袋の
中を真空状態にし、温間静水圧プレス機を用いて圧着し
た。
体電解質用セラミックグリーンシートの積層体を、前記
ＮｉＯと（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ3 の電極材料粒が付着し
たそれぞれの面から、表面が平らなプラスチックフィル
ムで挟み、これをプラスチック製の袋にいれた後、袋の
中を真空状態にし、温間静水圧プレス機を用いて圧着し
た。
【００１８】このときの固体電解質用セラミックグリー
ンシートの積層体の表面部分の断面を図２に示す。
ンシートの積層体の表面部分の断面を図２に示す。
【００１９】これからわかるように、固体電解質１の表
面に付着したＮｉＯまたは（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ3 の電
極材料粒６が固体電解質表面から食い込むように固体電
解質１に入り込み、固体電解質用セラミックグリーンシ
ート成形体の表面が粗面化されていた。
面に付着したＮｉＯまたは（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ3 の電
極材料粒６が固体電解質表面から食い込むように固体電
解質１に入り込み、固体電解質用セラミックグリーンシ
ート成形体の表面が粗面化されていた。
【００２０】一方、燃料極を作製するために、粉末状の
酸化ニッケルとイットリア安定化ジルコニアの混合物
に、結合材（例えば、ポリビニルブチラール系バインダ
ー）と溶剤（エタノール及びトルエン）を所定量加えて
混合し、これをニッケル−ジルコニアサーメット系スラ
リーとした後、ドクターブレード法で燃料極用セラミッ
ク成形体として厚さ約８０μｍの燃料極用セラミックグ
リーンシートを作製した。
酸化ニッケルとイットリア安定化ジルコニアの混合物
に、結合材（例えば、ポリビニルブチラール系バインダ
ー）と溶剤（エタノール及びトルエン）を所定量加えて
混合し、これをニッケル−ジルコニアサーメット系スラ
リーとした後、ドクターブレード法で燃料極用セラミッ
ク成形体として厚さ約８０μｍの燃料極用セラミックグ
リーンシートを作製した。
【００２１】また、一方、空気極を作製するために、粉
末状のランタンストロンチウムマンガナイトに、結合材
（例えば、ポリビニルブチラール系バインダー）と溶剤
（エタノール及びトルエン）を所定量加えて混合し、こ
れをスラリーとした後、ドクターブレード法で空気極用
セラミック成形体として厚さ約８０μｍの空気極セラミ
ックグリーンシートを作製した。
末状のランタンストロンチウムマンガナイトに、結合材
（例えば、ポリビニルブチラール系バインダー）と溶剤
（エタノール及びトルエン）を所定量加えて混合し、こ
れをスラリーとした後、ドクターブレード法で空気極用
セラミック成形体として厚さ約８０μｍの空気極セラミ
ックグリーンシートを作製した。
【００２２】得られた燃料極と空気極の各セラミックグ
リーンシートを、前記固体電解質用セラミックグリーン
シートの積層体の表面、すなわち、燃料極材料により粗
面化された固体電解質の表面には燃料極用セラミックグ
リーンシートを、また、空気極材料により粗面化された
固体電解質の表面には空気極用セラミックグリーンシー
トをそれぞれ重ね、これをプラスチック製の袋にいれた
後、袋の中を真空状態にし、温間静水圧プレス機を用い
て圧着して、燃料極、固体電解質膜及び空気極からなる
３層膜セラミック積層成形体を得た。
リーンシートを、前記固体電解質用セラミックグリーン
シートの積層体の表面、すなわち、燃料極材料により粗
面化された固体電解質の表面には燃料極用セラミックグ
リーンシートを、また、空気極材料により粗面化された
固体電解質の表面には空気極用セラミックグリーンシー
トをそれぞれ重ね、これをプラスチック製の袋にいれた
後、袋の中を真空状態にし、温間静水圧プレス機を用い
て圧着して、燃料極、固体電解質膜及び空気極からなる
３層膜セラミック積層成形体を得た。
【００２３】図３の断面図に示すように、この３層膜セ
ラミック積層成形体における固体電解質と電極の接合界
面は、電極材料粒６が固体電解質１に入り込み、電極材
料粒６がそれぞれ電極２側よりも固体電解質１側に深く
埋設される形で粗面化されていた。
ラミック積層成形体における固体電解質と電極の接合界
面は、電極材料粒６が固体電解質１に入り込み、電極材
料粒６がそれぞれ電極２側よりも固体電解質１側に深く
埋設される形で粗面化されていた。
【００２４】そして、この３層膜セラミック積層成形体
を１４００℃で焼成し、共焼結３層膜からなる固体電解
質型燃料電池を得た。
を１４００℃で焼成し、共焼結３層膜からなる固体電解
質型燃料電池を得た。
【００２５】（実施例２）この実施例は、電極用セラミ
ック成形体表面から固体電解質材料粒を食い込ませて、
電極と固体電解質の界面を粗面化したものである。
ック成形体表面から固体電解質材料粒を食い込ませて、
電極と固体電解質の界面を粗面化したものである。
【００２６】始めに、燃料極用セラミックグリーンシー
トを実施例１と同様にして、作製した。
トを実施例１と同様にして、作製した。
【００２７】一方、空気極用セラミックグリーンシート
を同じく実施例１と同様にして作製した。
を同じく実施例１と同様にして作製した。
【００２８】得られた各電極用セラミックグリーンシー
トの一方の表面に、平均粒径１０μｍのイットリア安定
化ジルコニア（ＹＳＺ）の固体電解質材料粒を付着し
た。
トの一方の表面に、平均粒径１０μｍのイットリア安定
化ジルコニア（ＹＳＺ）の固体電解質材料粒を付着し
た。
【００２９】そして、これら固体電解質材料粒を付着し
た各電極用セラミックグリーンシートを、それぞれ両面
から表面が平らなプラスチックフィルムで挟み、これを
プラスチック製の袋にいれた後、袋の中を真空状態に
し、温間静水圧プレス機を用いて圧着した。
た各電極用セラミックグリーンシートを、それぞれ両面
から表面が平らなプラスチックフィルムで挟み、これを
プラスチック製の袋にいれた後、袋の中を真空状態に
し、温間静水圧プレス機を用いて圧着した。
【００３０】このときの電極用セラミックグリーンシー
トの表面に固体電解質材料粒を食い込ませた表面部分の
断面を図４に示す。
トの表面に固体電解質材料粒を食い込ませた表面部分の
断面を図４に示す。
【００３１】これからわかるように、電極２の表面に付
着したイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）の固体電
解質材料粒４が電極表面から食い込むように電極２に入
り込み、電極用セラミックグリーンシート成形体の表面
が粗面化されていた。
着したイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）の固体電
解質材料粒４が電極表面から食い込むように電極２に入
り込み、電極用セラミックグリーンシート成形体の表面
が粗面化されていた。
【００３２】一方、同じく実施例１と同様にして、固体
電解質用セラミックグリーンシートを作製し、この固体
電解質用セラミックグリーンシートを数枚重ねて固体電
解質用セラミックグリーンシートの積層体とした。
電解質用セラミックグリーンシートを作製し、この固体
電解質用セラミックグリーンシートを数枚重ねて固体電
解質用セラミックグリーンシートの積層体とした。
【００３３】そして、先に作製した、表面を粗面化した
燃料極と空気極の各セラミックグリーンシートを、前記
固体電解質用セラミックグリーンシートの積層体の表面
に、粗面化された各電極グリーンシートの面をそれぞれ
固体電解質用セラミックグリーンシートの積層体の表面
に合わせるようにして重ね、これをプラスチック製の袋
にいれた後、袋の中を真空状態にし、温間静水圧プレス
機を用いて圧着して、燃料極、固体電解質膜及び空気極
からなる３層膜セラミック積層成形体を得た。
燃料極と空気極の各セラミックグリーンシートを、前記
固体電解質用セラミックグリーンシートの積層体の表面
に、粗面化された各電極グリーンシートの面をそれぞれ
固体電解質用セラミックグリーンシートの積層体の表面
に合わせるようにして重ね、これをプラスチック製の袋
にいれた後、袋の中を真空状態にし、温間静水圧プレス
機を用いて圧着して、燃料極、固体電解質膜及び空気極
からなる３層膜セラミック積層成形体を得た。
【００３４】図５の断面図に示すように、この３層膜セ
ラミック積層成形体における固体電解質１と電極２の接
合面は、固体電解質材料粒４が電極２に入り込み、固体
電解質材料粒４がそれぞれ固体電解質１側よりも電極２
側に深く埋設される形で粗面化されていた。
ラミック積層成形体における固体電解質１と電極２の接
合面は、固体電解質材料粒４が電極２に入り込み、固体
電解質材料粒４がそれぞれ固体電解質１側よりも電極２
側に深く埋設される形で粗面化されていた。
【００３５】そして、この３層膜セラミック積層成形体
を１４００℃で焼成し、共焼結３層膜からなる固体電解
質型燃料電池を得た。
を１４００℃で焼成し、共焼結３層膜からなる固体電解
質型燃料電池を得た。
【００３６】（比較例）このようにして作製した実施例
１及び実施例２の固体電解質型燃料電池に対して、比較
のために、固体電解質用セラミックグリーンシートの表
面に固体電解質の材料粒を付着させて電極と固体電解質
の接合面を粗面化した固体電解質型燃料電池を作製し
た。
１及び実施例２の固体電解質型燃料電池に対して、比較
のために、固体電解質用セラミックグリーンシートの表
面に固体電解質の材料粒を付着させて電極と固体電解質
の接合面を粗面化した固体電解質型燃料電池を作製し
た。
【００３７】すなわち、実施例１と同様にして固体電解
質用セラミックグリーンシートを作製し、その表裏面に
平均粒径が１０μｍの固体電解質の材料粒を付着した。
また、実施例１と同様にして、燃料極と空気極の各電極
用セラミックグリーンシートを作製し、前記固体電解質
用セラミックグリーンシートの表裏面にそれぞれ重ね
た。 次に、これをプラスチック製の袋にいれた後、袋
の中を真空状態にし、温間静水圧プレス機を用いて圧着
し、燃料極、固体電解質膜及び空気極からなる３層膜セ
ラミック積層成形体を得た。
質用セラミックグリーンシートを作製し、その表裏面に
平均粒径が１０μｍの固体電解質の材料粒を付着した。
また、実施例１と同様にして、燃料極と空気極の各電極
用セラミックグリーンシートを作製し、前記固体電解質
用セラミックグリーンシートの表裏面にそれぞれ重ね
た。 次に、これをプラスチック製の袋にいれた後、袋
の中を真空状態にし、温間静水圧プレス機を用いて圧着
し、燃料極、固体電解質膜及び空気極からなる３層膜セ
ラミック積層成形体を得た。
【００３８】そして、この３層膜セラミック積層成形体
を１４００℃で焼成し、共焼結３層膜からなる固体電解
質型燃料電池を得た。
を１４００℃で焼成し、共焼結３層膜からなる固体電解
質型燃料電池を得た。
【００３９】得られた固体電解質型燃料電池を、実施例
１及び２で得られた固体電解質型燃料電池とともに、そ
れぞれ図６に示すように結線し発電特性を測定した。
１及び２で得られた固体電解質型燃料電池とともに、そ
れぞれ図６に示すように結線し発電特性を測定した。
【００４０】図６において、７は固体電解質型燃料電
池、８は固体電解質層、９は燃料極、１０は空気極であ
る。また、１１は燃料ガス供給管、１２は空気供給管、
１３は白金線、１４は可変抵抗器、１５はオシロスコー
プ、１６は電流計、１７は水銀スイッチである。
池、８は固体電解質層、９は燃料極、１０は空気極であ
る。また、１１は燃料ガス供給管、１２は空気供給管、
１３は白金線、１４は可変抵抗器、１５はオシロスコー
プ、１６は電流計、１７は水銀スイッチである。
【００４１】そして、固体電解質型燃料電池７を１００
０℃の温度に保持しながら、燃料ガス供給管１１と空気
供給管１２を通して、燃料ガスと空気をそれぞれ燃料極
９、空気極１０に供給し、固体電解質膜８を介して電極
反応を起こさせた。そして、電流計１６で観察しなが
ら、３００ｍＡ／ｃｍ2 の電流が流れる状態における燃
料極９と空気極１０の分極による電圧降下を、カレント
インターラプト法によりオシロスコープ１５で測定し
た。なお、このときの燃料利用率は４０％とした。この
測定結果を表１に示す。なお、実施例２で得られた固体
電解質型燃料電池は実施例１と同じ傾向の結果が得られ
た。
０℃の温度に保持しながら、燃料ガス供給管１１と空気
供給管１２を通して、燃料ガスと空気をそれぞれ燃料極
９、空気極１０に供給し、固体電解質膜８を介して電極
反応を起こさせた。そして、電流計１６で観察しなが
ら、３００ｍＡ／ｃｍ2 の電流が流れる状態における燃
料極９と空気極１０の分極による電圧降下を、カレント
インターラプト法によりオシロスコープ１５で測定し
た。なお、このときの燃料利用率は４０％とした。この
測定結果を表１に示す。なお、実施例２で得られた固体
電解質型燃料電池は実施例１と同じ傾向の結果が得られ
た。
【００４２】
【表１】
【００４３】次に、この測定結果について考察する。こ
の分極による電圧降下の値が小さいほど、電極の実効面
積が広く、かつ、燃料電池としての性能も優れているこ
とになる。表１によれば、実施例１品が比較例品よりも
分極による電圧降下の値が小さいことが示され、したが
って、実施例１品が比較例品よりも実効電極面積が広く
なり、発電特性が向上したことがわかる。
の分極による電圧降下の値が小さいほど、電極の実効面
積が広く、かつ、燃料電池としての性能も優れているこ
とになる。表１によれば、実施例１品が比較例品よりも
分極による電圧降下の値が小さいことが示され、したが
って、実施例１品が比較例品よりも実効電極面積が広く
なり、発電特性が向上したことがわかる。
【００４４】
【発明の効果】本発明によれば、固体電解質型燃料電池
において、固体電解質と電極との界面で電極材料または
固体電解質材料が行き渡らず、気孔が発生するというこ
とが抑えられる。したがって、固体電解質と電極が接触
する界面の粗面化を容易かつ確実に行い、固体電解質と
電極との界面の実効電極面積を拡大することができ、発
電特性が向上する。
において、固体電解質と電極との界面で電極材料または
固体電解質材料が行き渡らず、気孔が発生するというこ
とが抑えられる。したがって、固体電解質と電極が接触
する界面の粗面化を容易かつ確実に行い、固体電解質と
電極との界面の実効電極面積を拡大することができ、発
電特性が向上する。
【図１】従来の固体電解質粒の固体電解質表面への付着
による固体電解質と電極の界面の断面図である。
による固体電解質と電極の界面の断面図である。
【図２】本発明にかかる固体電解質型燃料電池の固体電
解質表面付近の断面図である。
解質表面付近の断面図である。
【図３】本発明にかかる固体電解質型燃料電池の固体電
解質と電極の界面の断面図である。
解質と電極の界面の断面図である。
【図４】本発明にかかる固体電解質型燃料電池の電極表
面付近の断面図である。
面付近の断面図である。
【図５】本発明にかかる固体電解質型燃料電池の固体電
解質と電極の界面の断面図である。
解質と電極の界面の断面図である。
【図６】固体電解質型燃料電池の発電特性を測定するた
めの結線図である。
めの結線図である。
１ 固体電解質 ２ 電極（空気極または燃料極） ３ 固体電解質と電極の接触界面 ４ 固体電解質の材料粒 ５ 気孔 ６ 電極材料粒 ７ 固体電解質型燃料電池 ８ 固体電解質層 ９ 燃料極 １０ 空気極
Claims (4)
- 【請求項１】 電極を表裏面に設けた固体電解質を備
え、前記固体電解質と前記電極の接合面に電極材料粒が
配設され、かつ前記電極材料粒がそれぞれ電極側よりも
固体電解質側に深く埋設されていることを特徴とする固
体電解質型燃料電池。 - 【請求項２】 電極を表裏面に設けた固体電解質を備
え、前記固体電解質と前記電極の接合面に固体電解質材
料粒が配設され、かつ前記固体電解質材料粒がそれぞれ
固体電解質側よりも電極側に深く埋設されていることを
特徴とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項３】 固体電解質用セラミック成形体表面の一
方に燃料極材料粒を、他方に空気極材料粒をそれぞれ付
着し、この固体電解質用セラミック成形体を両面から挟
み圧着して前記燃料極材料粒及び空気極材料粒を固体電
解質用セラミック成形体の表面に食い込ませ、さらにこ
の固体電解質用セラミック成形体表面の前記一方に燃料
極用セラミック成形体を、前記他方に空気極用セラミッ
ク成形体をそれぞれ配置して積層し、これを圧着して積
層成形体とし、該積層成形体を焼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。 - 【請求項４】 燃料極用セラミック成形体または空気極
用セラミック成形体表面に固体電解質材料粒を付着し、
この燃料極用セラミック成形体または空気極用セラミッ
ク成形体を両面から挟み圧着して前記固体電解質材料粒
を燃料極用セラミック成形体または空気極用セラミック
成形体の表面に食い込ませ、さらに前記固体電解質材料
粒が食い込んだ燃料極用セラミック成形体または空気極
用セラミック成形体の表面を、固体電解質用セラミック
成形体表面に配置して積層し、これを圧着して積層成形
体とし、該積層成形体を焼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 |
|---|---|---|---|
| JP8157189A JPH1012247A (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 固体電解質型燃料電池及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8157189A JPH1012247A (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 固体電解質型燃料電池及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1012247A true JPH1012247A (ja) | 1998-01-16 |
Family
ID=15644154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8157189A Pending JPH1012247A (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 固体電解質型燃料電池及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1012247A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002029919A1 (en) * | 2000-10-05 | 2002-04-11 | Forskningscenter Risø | Electrochemical cell and a method for the manufacture thereof |
| JP2002373675A (ja) * | 2001-06-18 | 2002-12-26 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 固体電解質型燃料電池用電極構造体およびその製造方法 |
| JP2009163884A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-07-23 | Honda Motor Co Ltd | 電解質・電極接合体 |
| WO2024122830A1 (en) * | 2022-12-06 | 2024-06-13 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Solid oxide composite and manufacturing method thereof |
-
1996
- 1996-06-18 JP JP8157189A patent/JPH1012247A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002029919A1 (en) * | 2000-10-05 | 2002-04-11 | Forskningscenter Risø | Electrochemical cell and a method for the manufacture thereof |
| US7482082B2 (en) | 2000-10-05 | 2009-01-27 | Forskningsventer Riso | Electrochemical cell and a method for the manufacture thereof |
| JP2002373675A (ja) * | 2001-06-18 | 2002-12-26 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 固体電解質型燃料電池用電極構造体およびその製造方法 |
| JP2009163884A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-07-23 | Honda Motor Co Ltd | 電解質・電極接合体 |
| WO2024122830A1 (en) * | 2022-12-06 | 2024-06-13 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Solid oxide composite and manufacturing method thereof |
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