JPH1064556A - 固体電解質型電気化学セルの製造方法 - Google Patents
固体電解質型電気化学セルの製造方法Info
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- JPH1064556A JPH1064556A JP8229443A JP22944396A JPH1064556A JP H1064556 A JPH1064556 A JP H1064556A JP 8229443 A JP8229443 A JP 8229443A JP 22944396 A JP22944396 A JP 22944396A JP H1064556 A JPH1064556 A JP H1064556A
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- electrochemical cell
- pore
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
- H01M8/1213—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the electrode/electrolyte combination or the supporting material
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】燃料電極のもつ拡散抵抗及び反応抵抗が大き
い。 【解決手段】燃料電極(2) と固体電解質(1) を一体焼成
したものに空気電極(3)を取り付けた平板型の固体電解
質型電気化学セルの製造方法において、燃料電極(2) の
形成時に気孔形成剤として高温で消失する物質を燃料電
極(2) 材料中に添加し、焼成時に前記気孔形成剤を消失
させて多孔質化した燃料電極(2) を形成することを特徴
とする固体電解質型電気化学セルの製造方法。
い。 【解決手段】燃料電極(2) と固体電解質(1) を一体焼成
したものに空気電極(3)を取り付けた平板型の固体電解
質型電気化学セルの製造方法において、燃料電極(2) の
形成時に気孔形成剤として高温で消失する物質を燃料電
極(2) 材料中に添加し、焼成時に前記気孔形成剤を消失
させて多孔質化した燃料電極(2) を形成することを特徴
とする固体電解質型電気化学セルの製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は固体電解質型電気化
学セルの製造方法に関し、特に平板形固体電解質型電気
化学セルの燃料電池の製造に改良を施したものである。
学セルの製造方法に関し、特に平板形固体電解質型電気
化学セルの燃料電池の製造に改良を施したものである。
【０００２】
【従来の技術】固体電解質型電気化学セルは、図１に示
すように、固体電解質１を燃料電極２と空気電極３で挟
んだ構成となっている。ここで、固体電解質１の材料と
してはイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）が用いら
れている。前記燃料電極２の材料としては、接合された
ＹＳＺとの熱膨張を合わせるためにＮｉとＹＳＺを混合
したサーメットが使用されている。前記空気電極３の材
料としては、高温酸化雰囲気で安定な導電材料であるＬ
ａＭｎＯ3 等のペロブスカイト型の酸化物が使用されて
いる。なお、図１中の符番４は燃料ガスを、符番５はＯ
2-イオンの流れを示す。
すように、固体電解質１を燃料電極２と空気電極３で挟
んだ構成となっている。ここで、固体電解質１の材料と
してはイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）が用いら
れている。前記燃料電極２の材料としては、接合された
ＹＳＺとの熱膨張を合わせるためにＮｉとＹＳＺを混合
したサーメットが使用されている。前記空気電極３の材
料としては、高温酸化雰囲気で安定な導電材料であるＬ
ａＭｎＯ3 等のペロブスカイト型の酸化物が使用されて
いる。なお、図１中の符番４は燃料ガスを、符番５はＯ
2-イオンの流れを示す。
【０００３】前記燃料電極２は出発原料であるＮｉＯと
ＹＳＺを所定の比でボールミル混合し、そのスラリーを
ドクターブレード法で成膜する。その燃料電極２に同様
にドクターブレード法により成膜した固体電解質１を張
り合わせ、１４００℃で一体焼成する。そのように作製
した試料に空気電極３を取り付け、発電セルとする。
ＹＳＺを所定の比でボールミル混合し、そのスラリーを
ドクターブレード法で成膜する。その燃料電極２に同様
にドクターブレード法により成膜した固体電解質１を張
り合わせ、１４００℃で一体焼成する。そのように作製
した試料に空気電極３を取り付け、発電セルとする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
固体電解質型電気化学セルの製造方法では、燃料電極２
が緻密な組織となり、燃料ガス４の拡散が阻害されるた
め、拡散抵抗が大きい。また、組織が緻密であるゆえ燃
料電極２と固体電解質１との界面でガスの反応の起こる
場、即ち燃料電極２のＮｉ、固体電解質１のＹＳＺ、そ
して気相からなる三相界面が少ないため、反応抵抗が大
きい。
固体電解質型電気化学セルの製造方法では、燃料電極２
が緻密な組織となり、燃料ガス４の拡散が阻害されるた
め、拡散抵抗が大きい。また、組織が緻密であるゆえ燃
料電極２と固体電解質１との界面でガスの反応の起こる
場、即ち燃料電極２のＮｉ、固体電解質１のＹＳＺ、そ
して気相からなる三相界面が少ないため、反応抵抗が大
きい。
【０００５】本発明はこうした事情を考慮してなされた
もので、燃料電極の形成時に気孔形成剤として高温で消
失する物質を予め燃料電極材料中に添加し、焼成時に前
記気孔形成剤を消失させて多孔質化した燃料電極を形成
することにより、燃料電極のもつ拡散抵抗及び反応抵抗
を低減しえる固体電解質型電気化学セルの製造方法を提
供することを目的とする。
もので、燃料電極の形成時に気孔形成剤として高温で消
失する物質を予め燃料電極材料中に添加し、焼成時に前
記気孔形成剤を消失させて多孔質化した燃料電極を形成
することにより、燃料電極のもつ拡散抵抗及び反応抵抗
を低減しえる固体電解質型電気化学セルの製造方法を提
供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、燃料電極と固
体電解質を一体焼成したものに空気電極を取り付けた平
板型の固体電解質型電気化学セルの製造方法において、
燃料電極の形成時に気孔形成剤として高温で消失する物
質を燃料電極材料中に添加し、焼成時に前記気孔形成剤
を消失させて多孔質化した燃料電極を形成することを特
徴とする固体電解質型電気化学セルの製造方法である。
体電解質を一体焼成したものに空気電極を取り付けた平
板型の固体電解質型電気化学セルの製造方法において、
燃料電極の形成時に気孔形成剤として高温で消失する物
質を燃料電極材料中に添加し、焼成時に前記気孔形成剤
を消失させて多孔質化した燃料電極を形成することを特
徴とする固体電解質型電気化学セルの製造方法である。
【０００７】本発明において、焼成時に気孔形成剤を消
失させることにより、図２に示すように内部に多数の気
孔11を有する燃料電極が作製される。このように燃料電
極２を多孔質化すると、燃料電極２中を燃料ガス４が拡
散しやすくなる。また、燃料ガス４とＯ2-イオン５との
反応が起こる場所である三相界面が増加するため、反応
が起こりやすくなる。従って、燃料電極２の拡散抵抗、
反応抵抗を同時に低減させることが可能となる。
失させることにより、図２に示すように内部に多数の気
孔11を有する燃料電極が作製される。このように燃料電
極２を多孔質化すると、燃料電極２中を燃料ガス４が拡
散しやすくなる。また、燃料ガス４とＯ2-イオン５との
反応が起こる場所である三相界面が増加するため、反応
が起こりやすくなる。従って、燃料電極２の拡散抵抗、
反応抵抗を同時に低減させることが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について説
明する。
明する。
【０００９】（実施例１）まず、燃料電極の出発原料と
してＮｉＯ、ＹＳＺを所定量秤量し、エタノール／ブタ
ン比が６／４である混合アルコールを溶媒としてボール
ミルで混合した。また、粒径５μｍのカーボンを気孔形
成剤として選び、エタノール／ブタノール比が６／４で
ある混合アルコールを溶媒としてボールミルで混合し、
カーボンのスラリーを作製した。そのカーボンのスラリ
ーを燃料電極の出発原料スラリーに所定量添加して、燃
料電極用の試料とした。
してＮｉＯ、ＹＳＺを所定量秤量し、エタノール／ブタ
ン比が６／４である混合アルコールを溶媒としてボール
ミルで混合した。また、粒径５μｍのカーボンを気孔形
成剤として選び、エタノール／ブタノール比が６／４で
ある混合アルコールを溶媒としてボールミルで混合し、
カーボンのスラリーを作製した。そのカーボンのスラリ
ーを燃料電極の出発原料スラリーに所定量添加して、燃
料電極用の試料とした。
【００１０】次に、その試料をドクターブレード法によ
り厚さ３００〜４００μｍの膜に成形し、１４００℃で
焼成した。添加した気孔形成剤カーボンは燃料電極試料
焼成中に燃えてなくなり、その箇所が気孔として残る。
この方法により。燃料電極中に２〜４０％の範囲で気孔
を形成することが可能となった。図３は、添加したカー
ボンの量と燃料電極の気孔率との関係を示す。また、図
４に、カーボンを２０ｖｏｌ％添加した際の燃料電極試
料の金属組織を表わす顕微鏡写真を示す。
り厚さ３００〜４００μｍの膜に成形し、１４００℃で
焼成した。添加した気孔形成剤カーボンは燃料電極試料
焼成中に燃えてなくなり、その箇所が気孔として残る。
この方法により。燃料電極中に２〜４０％の範囲で気孔
を形成することが可能となった。図３は、添加したカー
ボンの量と燃料電極の気孔率との関係を示す。また、図
４に、カーボンを２０ｖｏｌ％添加した際の燃料電極試
料の金属組織を表わす顕微鏡写真を示す。
【００１１】（実施例２）気孔形成剤を用いて多孔質化
させた燃料電極の抵抗評価試験を行った。図５に示すよ
うに、燃料電極12と固体電解質13を一体焼成したものに
白金14を用いて電極を取り付け、評価試験用セルとし
た。このセルを１０００℃、還元雰囲気中で、交流イン
ピーダンス法、カレントインターラプト法の試験を行っ
た。これらの評価試験は還元雰囲気中で行うため、燃料
電極の出発原料として用いてＮｉＯが還元され、Ｎｉと
なる。従って、評価試験に用いた試料の気孔率は、燃料
電極試料焼成時の気孔率よりも大きくなっている。
させた燃料電極の抵抗評価試験を行った。図５に示すよ
うに、燃料電極12と固体電解質13を一体焼成したものに
白金14を用いて電極を取り付け、評価試験用セルとし
た。このセルを１０００℃、還元雰囲気中で、交流イン
ピーダンス法、カレントインターラプト法の試験を行っ
た。これらの評価試験は還元雰囲気中で行うため、燃料
電極の出発原料として用いてＮｉＯが還元され、Ｎｉと
なる。従って、評価試験に用いた試料の気孔率は、燃料
電極試料焼成時の気孔率よりも大きくなっている。
【００１２】交流インピーダンス法より求めた反応抵抗
の大きさを、試料の還元後気孔率、及び反応が起こる場
である三相界面の量と合わせて図６に示す。また、カレ
ントインターラプト法より求めた拡散抵抗と反応抵抗と
を合わせた抵抗値と試料の還元後気孔率との関係を、図
７に示す。これらの二つの評価試験結果より、燃料電極
の拡散抵抗、反応抵抗と気孔率との関係は図８のように
なると推定できる。本実施例において、燃料電極の拡散
抵抗、反応抵抗は還元後気孔率が３０％付近の試料で極
小となった。
の大きさを、試料の還元後気孔率、及び反応が起こる場
である三相界面の量と合わせて図６に示す。また、カレ
ントインターラプト法より求めた拡散抵抗と反応抵抗と
を合わせた抵抗値と試料の還元後気孔率との関係を、図
７に示す。これらの二つの評価試験結果より、燃料電極
の拡散抵抗、反応抵抗と気孔率との関係は図８のように
なると推定できる。本実施例において、燃料電極の拡散
抵抗、反応抵抗は還元後気孔率が３０％付近の試料で極
小となった。
【００１３】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、燃
料電極の形成時に気孔形成剤として高温で消失する物質
を予め燃料電極材料中に添加し、焼成時に前記気孔形成
剤を消失させて多孔質化した燃料電極を形成することに
より、燃料電極のもつ拡散抵抗及び反応抵抗を低減しえ
る固体電解質型電気化学セルの製造方法を提供できる。
料電極の形成時に気孔形成剤として高温で消失する物質
を予め燃料電極材料中に添加し、焼成時に前記気孔形成
剤を消失させて多孔質化した燃料電極を形成することに
より、燃料電極のもつ拡散抵抗及び反応抵抗を低減しえ
る固体電解質型電気化学セルの製造方法を提供できる。
【図１】従来の固体電解質型電気化学セルの断面を示す
概略図。
概略図。
【図２】本発明に係る固体電解質型電気化学セルの断面
を示す概略図。
を示す概略図。
【図３】気孔形成剤カーボンの添加量と燃料電極の気孔
率との関係を示す特性図。
率との関係を示す特性図。
【図４】カーボンを２０ｖｏｌ％添加した際の燃料電極
試料の金属組織を表わす顕微鏡写真。
試料の金属組織を表わす顕微鏡写真。
【図５】抵抗評価試験に用いたセルの外観図。
【図６】気孔率と反応抵抗、三相界面量の関係を示す特
性図。
性図。
【図７】気孔率と拡散抵抗、反応抵抗の関係を示す特性
図。
図。
【図８】気孔率と燃料電極の抵抗の関係を示す特性図。
１，11…固体電解質、 ２，10…燃料電極、 ３…空気電極、 ４…燃料ガス、 ５…Ｏ2-イオンの流れ、 11…気孔、 12…白金。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年１１月７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は固体電解質型電気化
学セルの製造方法に関し、特に平板型固体電解質型電気
化学セルの燃料電池の製造に改良を施したものである。
学セルの製造方法に関し、特に平板型固体電解質型電気
化学セルの燃料電池の製造に改良を施したものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】（実施例１）まず、燃料電極の出発原料と
してＮｉＯ、ＹＳＺを所定量秤量し、エタノール／ブタ
ノール比が６／４である混合アルコールを溶媒としてボ
ールミルで混合した。また、粒径５μｍのカーボンを気
孔形成剤として選び、エタノール／ブタノール比が６／
４である混合アルコールを溶媒としてボールミルで混合
し、カーボンのスラリーを作製した。そのカーボンのス
ラリーを燃料電極の出発原料スラリーに所定量添加し
て、燃料電極用の試料とした。
してＮｉＯ、ＹＳＺを所定量秤量し、エタノール／ブタ
ノール比が６／４である混合アルコールを溶媒としてボ
ールミルで混合した。また、粒径５μｍのカーボンを気
孔形成剤として選び、エタノール／ブタノール比が６／
４である混合アルコールを溶媒としてボールミルで混合
し、カーボンのスラリーを作製した。そのカーボンのス
ラリーを燃料電極の出発原料スラリーに所定量添加し
て、燃料電極用の試料とした。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】次に、その試料をドクターブレード法によ
り厚さ３００〜４００μｍの膜に成形し、１４００℃で
焼成した。添加した気孔形成剤カーボンは燃料電極試料
焼成中に燃えてなくなり、その箇所が気孔として残る。
この方法により。燃料電極中に２〜４０％の範囲で気孔
を形成することが可能となった。図３は、添加したカー
ボンの量と燃料電極の気孔率との関係を示す。また、図
４に、カーボンを２０ｖｏｌ％添加した際の燃料電極試
料の組織を表わす顕微鏡写真を示す。
り厚さ３００〜４００μｍの膜に成形し、１４００℃で
焼成した。添加した気孔形成剤カーボンは燃料電極試料
焼成中に燃えてなくなり、その箇所が気孔として残る。
この方法により。燃料電極中に２〜４０％の範囲で気孔
を形成することが可能となった。図３は、添加したカー
ボンの量と燃料電極の気孔率との関係を示す。また、図
４に、カーボンを２０ｖｏｌ％添加した際の燃料電極試
料の組織を表わす顕微鏡写真を示す。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の固体電解質型電気化学セルの断面を示す
概略図。
概略図。
【図２】本発明に係る固体電解質型電気化学セルの断面
を示す概略図。
を示す概略図。
【図３】気孔形成剤カーボンの添加量と燃料電極の気孔
率との関係を示す特性図。
率との関係を示す特性図。
【図４】カーボンを２０ｖｏｌ％添加した際の燃料電極
試料の組織を表わす顕微鏡写真。
試料の組織を表わす顕微鏡写真。
【図５】抵抗評価試験に用いたセルの外観図。
【図６】気孔率と反応抵抗、三相界面量の関係を示す特
性図。
性図。
【図７】気孔率と拡散抵抗、反応抵抗の関係を示す特性
図。
図。
【図８】気孔率と燃料電極の抵抗の関係を示す特性図。
【符号の説明】 １，13…固体電解質、 ２，12…燃料電極、 ３…空気電極、 ４…燃料ガス、 ５…Ｏ2-イオンの流れ、 11…気孔、 14…白金。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
Claims (1)
- 【請求項１】 燃料電極と固体電解質を一体焼成したも
のに空気電極を取り付けた平板型の固体電解質型電気化
学セルの製造方法において、 燃料電極の形成時に気孔形成剤として高温で消失する物
質を燃料電極材料中に添加し、焼成時に前記気孔形成剤
を消失させて多孔質化した燃料電極を形成することを特
徴とする固体電解質型電気化学セルの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8229443A JPH1064556A (ja) | 1996-08-13 | 1996-08-13 | 固体電解質型電気化学セルの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8229443A JPH1064556A (ja) | 1996-08-13 | 1996-08-13 | 固体電解質型電気化学セルの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1064556A true JPH1064556A (ja) | 1998-03-06 |
Family
ID=16892299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8229443A Withdrawn JPH1064556A (ja) | 1996-08-13 | 1996-08-13 | 固体電解質型電気化学セルの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1064556A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003059496A (ja) * | 2001-08-13 | 2003-02-28 | Nissan Motor Co Ltd | 固体電解質型燃料電池およびその製造方法 |
| JP2005141969A (ja) * | 2003-11-05 | 2005-06-02 | Honda Motor Co Ltd | 電解質・電極接合体及びその製造方法 |
| US7604670B2 (en) | 2003-11-05 | 2009-10-20 | Honda Motor Co., Ltd. | Electrolyte-electrode joined assembly and method for producing the same |
| JP2021034248A (ja) * | 2019-08-26 | 2021-03-01 | 日本特殊陶業株式会社 | 電気化学セル、電気化学反応セルスタック |
| JP2021034249A (ja) * | 2019-08-26 | 2021-03-01 | 日本特殊陶業株式会社 | 電気化学セル、電気化学反応セルスタック |
-
1996
- 1996-08-13 JP JP8229443A patent/JPH1064556A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003059496A (ja) * | 2001-08-13 | 2003-02-28 | Nissan Motor Co Ltd | 固体電解質型燃料電池およびその製造方法 |
| JP2005141969A (ja) * | 2003-11-05 | 2005-06-02 | Honda Motor Co Ltd | 電解質・電極接合体及びその製造方法 |
| US7604670B2 (en) | 2003-11-05 | 2009-10-20 | Honda Motor Co., Ltd. | Electrolyte-electrode joined assembly and method for producing the same |
| JP2021034248A (ja) * | 2019-08-26 | 2021-03-01 | 日本特殊陶業株式会社 | 電気化学セル、電気化学反応セルスタック |
| JP2021034249A (ja) * | 2019-08-26 | 2021-03-01 | 日本特殊陶業株式会社 | 電気化学セル、電気化学反応セルスタック |
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