JP5835373B2 - 固体酸化物形燃料電池の製造方法、この方法により製造された固体酸化物形燃料電池、及び固体酸化物形燃料電池用電解質・電極積層体 - Google Patents
固体酸化物形燃料電池の製造方法、この方法により製造された固体酸化物形燃料電池、及び固体酸化物形燃料電池用電解質・電極積層体 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5835373B2 JP5835373B2 JP2014023980A JP2014023980A JP5835373B2 JP 5835373 B2 JP5835373 B2 JP 5835373B2 JP 2014023980 A JP2014023980 A JP 2014023980A JP 2014023980 A JP2014023980 A JP 2014023980A JP 5835373 B2 JP5835373 B2 JP 5835373B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- green sheet
- electrolyte
- fuel cell
- porosity
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims description 129
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims description 113
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims description 29
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 31
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 32
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- 239000002001 electrolyte material Substances 0.000 claims description 7
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 11
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 11
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 5
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 5
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 5
- -1 oxygen ion Chemical class 0.000 description 5
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 4
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 4
- 239000010416 ion conductor Substances 0.000 description 4
- AHKZTVQIVOEVFO-UHFFFAOYSA-N oxide(2-) Chemical compound [O-2] AHKZTVQIVOEVFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 230000005779 cell damage Effects 0.000 description 3
- 208000037887 cell injury Diseases 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910018921 CoO 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical group [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 2
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 2
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 2
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 2
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000007088 Archimedes method Methods 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IMROMDMJAWUWLK-UHFFFAOYSA-N Ethenol Chemical compound OC=C IMROMDMJAWUWLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 description 1
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000010718 Oxidation Activity Effects 0.000 description 1
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Propanedioic acid Natural products OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Natural products C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011354 acetal resin Substances 0.000 description 1
- 239000005456 alcohol based solvent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 235000010980 cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229920001038 ethylene copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 1
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
Images
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
- Inert Electrodes (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
本発明は、固体酸化物形燃料電池の製造方法、この方法により製造された固体酸化物形燃料電池、及び固体酸化物形燃料電池用電解質・電極積層体に関する。
燃料電池とは外部からの燃料供給と燃焼生成物の排気とを連続的に行いながら、燃料が酸化する際に発生する化学エネルギーを電気エネルギーに直接変換できる電池である。燃料電池の種類は電解質により分類され、電解質にイオン伝導性を持つ金属酸化物を用いたものを固体酸化物形燃料電池と呼んでいる。この固体酸化物形燃料電池としては、種々のものが提案されているが、例えば、特許文献１には、電解質層の両面に、燃料極（アノード）、電解質、及び空気極（カソード）がそれぞれ積層された単セルが開示されている。
ところで、上記のような単セルを作製するには、いわゆるグリーンシートと呼ばれる材料を積層し、これを焼結する方法がある。例えば、電解質材料を含有する電解質グリーンシートと、燃料極材料を含有する燃料極グリーンシートとを積層し、これを共焼結すれば、電解質および燃料極の積層体が形成される。そして、電解質において燃料極が形成されている面とは反対側の面に空気極を形成すると、固体酸化物形燃料電池が得られる。
ところで、電解質グリーンシートと燃料極グリーンシートとは、熱収縮率が相違するため、これらを共焼結すると反りが生じるという問題がある。これにより、板状のセパレータやインターコネクタを積層し、スタックにした際、セルの一部に荷重が掛り、セル破壊が生じ、また、ガスシールが難しくなるという問題がある。
そこで、本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、電解質グリーンシートと、燃料極または空気極材料を含む電極グリーンシートとを共焼結する際に、反りを防止することができ、ひいてはスタック化におけるセル破損が妨げ、信頼性の向上及び、歩留りおよび生産性の向上が可能となる固体酸化物形燃料電池の製造方法、この方法により製造される固体酸化物形燃料電池、及び固体酸化物形燃料電池用の電解質・電極積層体を提供することを目的とする。
本発明に係る第１の固体酸化物形燃料電池の製造方法は、上問題を解決するためになされたものであり、電解質材料を含有する少なくとも一枚の電解質グリーシートの層を二組準備し、その間に、燃料極または空気極のいずれか一方の電極の材料を含有する少なくとも一枚の電極グリーンシートを配置したグリーンシート積層体を準備するステップと、前記グリーンシート積層体を焼結し、一対の電解質および一方の電極からなる電解質・電極積層体を形成するステップと、前記電解質・電極積層体の電極を、積層方向の中間部で切断し、一対の電池用部材を形成するステップと、前記各電池用部材の電解質上に、他方の電極を形成するステップと、
を備えている。
を備えている。
この構成によれば、電極グリーンシートが、両面から電解質グリーンシートによって狭持されるように積層体を形成している。すなわち、同一の材料によって、電極グリーンシートが挟まれた状態となっているため、焼結を行った際には、電極グリーンシートの一方の面で生じる反りが、他方の面で生じる反りによって相殺され、全体として反りの発生を防止することができる。こうして形成された電解質・電極積層体を電極の部分で切断することで、一対の燃料電池用部材を形成することができる。このように、反りのない燃料電池用部材を得ることができるため、スタック化におけるセル破損が妨げ、信頼性の向上及び、歩留りの向上を図ることができる。また、上記方法によって作製することによって、電池用部材を同時に二倍作製できるため、生産性を向上することができる。なお、電極の積層方向の中間部とは、必ずしも中央を指すのではなく、積層方向の最端部以外のいずれの位置であってもよい。
また、電池用部材を焼結する際は、通常反りを防止するために押さえ板を必要とするが、電極の両面に電解質が積層されている上記電解質・電極積層体の場合、押さえ板がない状態でも反りが防止できるため、押さえ板との固相反応を防止できる。さらに、押さえ板との熱収縮率の差によって発生する熱応力が、電解質・電極積層体にかかることがないため、電解質のクラックの発生を防止することが可能となり、電池性能を高めることが可能となる。
また、グリーンシート積層体を次のように構成することもできる。すなわち、グリーンシート積層体を、複数の電極グリーンシートを積層することで構成するとともに、複数の電極グリーンシートを、焼結後の気孔率が高くなるように形成された少なくとも一枚の高気孔率電極グリーンシートと、それよりも焼結後の気孔率が低くなるように形成された少なくとも一枚の低気孔率電極グリーンシートとで構成する。そして、複数の電極グリーンシートが、高気孔率電極グリーンシートを、低気孔率電極グリーンシートにより狭持するように、積層し、焼結後に気孔率の高い電極を含む層において、切断を行う。こうすることで、電池用部材は、電解質とは反対側に露出している電極の面の気孔率が高くなる。そのため、この面がガス拡散層となり、流入されるガスが効率よく拡散される。その結果、電極抵抗の低減を図ることができ、電池性能が向上する。
また、本発明に係る第２の固体酸化物形燃料電池の製造方法は、上記問題を解決するためになされたものであり、電解質材料を含有する少なくとも一枚の電解質グリーシートの層を二組準備し、その間に、燃料極または空気極のいずれか一方の電極の材料を含有する少なくとも一枚の電極グリーンシートを配置したグリーンシート積層体を準備するステップと、 前記グリーンシート積層体を焼結し、一対の電解質および一方の電極からなる電解質・電極積層体を形成するステップと、前記一対の電解質のうちの一方を除去し、電池用部材を形成するステップと、前記電池用部材の電解質上に、他方の電極を形成するステップと、を備えている。
この構成によれば、上記第１の製造方法と同様の効果を得ることができる。すなわち、同一の材料によって、電極グリーンシートが挟まれた状態となっているため、焼結を行った際には、電極グリーンシートの一方の面で生じる反りが、他方の面で生じる反りによって相殺され、全体として反りの発生を防止することができる。そして、焼結後の電解質・電極積層体から一方の電解質を除去することで、電池用部材を形成することができる。なお、電解質・電極積層体の一方の電解質の除去は、例えば、研磨、切削などによって行うことかできる。
また、グリーンシート積層体を、複数の電極グリーンシートで構成し、複数の電極グリーンシートを、焼結後の気孔率が高くなるように形成された少なくとも一枚の高気孔率電極グリーンシートと、それよりも焼結後の気孔率が低くなるように形成された少なくとも一枚の気孔率電極グリーンシートとで構成する。そして、グリーンシート積層体を、高気孔率電極グリーンシートが、焼結後に除去される電解質となる一方の電解質グリーンシートと接するように積層するとともに、他方の電解質グリーンシート側に、低気孔率電極シートが積層する。そして、焼結後に高気孔率の電極に接する電解質の除去を行うことによって、電池用部材は、電解質とは反対側に露出している電極の面の気孔率が高くなる。そのため、この面がガス拡散層となり、流入されるガスが効率よく拡散される。その結果、電極抵抗の低減を図ることができ、電池性能が向上する。
また、本発明に係る固体酸化物形燃料電池は、上記問題を解決するためになされたものであり、上述した固体酸化物形燃料電池の製造方法により製造される。この電池は、反りがなく、スタック化におけるセル破損が妨げ、信頼性の向上及び、歩留りおよび生産性の向上を図ることができる。
また、本発明に係る固体酸化物形燃料電池用の電解質・電極積層体は、上記問題を解決するためになされたものであり、シート状の一対の電解質と、前記電解質の間に配置される燃料極または空気極と、を備えている。
この構成によれば、一対の電解質によって燃料極または空気極のいずれかの電極が挟まれているため、上述したように、製造時の焼結による反りを防止することができる。したがって、スタック化におけるセル破損が妨げ、信頼性の向上及び、歩留りおよび生産性の向上を図ることができる。そして、この電解質・電極積層体における電極を、積層方向と垂直な面で切断すれば、一対の電池用部材を得ることができる。ここで、この電池用部材の電解質に他方の電極を形成すれば、固体酸化物形燃料電池を作製することができる。
上記燃料極または空気極は、気孔率の高い層をそれよりも気孔率の低い層により狭持した複数の層で構成することができる。この場合、気孔率の高い層で切断を行えば、電池用部材において露出している電極の面の気孔率が高くなる。そのため、電極へ流入するガスが電極内で効率よく拡散させることができ、電極抵抗の低減を図ることができる。この際、上記燃料極または空気極は、電解質側から電極中央部に向かって気孔率が傾斜的に変化する層にしてもよい。
また、燃料極または空気極は、一対の電解質のいずれか一方と隣接し、他の層よりも気孔率の高い層を備えることができる。そして、気孔率の高い層と接する電解質を除去して電池用部材を作製すると、露出している電極の面の気孔率が高くなる。そのため、電極へ流入するガスが電極内で効率よく拡散させることができ、電極抵抗の低減を図ることができる。この際、上記燃料極または空気極は、気孔率が傾斜的に変化する層にしてもよい。
本発明によれば、電解質含有する電解質グリーンシートと、燃料極または空気極材料を含有する電極グリーンシートとを共焼結する際に、反りを防止することができ、ひいてはスタック化におけるセル破損が妨げ、信頼性の向上及び、歩留りおよび生産性の向上を図ることができる。
本発明に係る固体酸化物形燃料電池の製造方法の一実施形態について説明する。本実施形態に係る固体酸化物形燃料電池は、シート状の電解質の両面に、同じくシート状の燃料極と空気極とを配置することで、構成される。電池を構成する部材は、主としてグリーンシートにより形成される。以下では、まず、各部材を構成する材料について説明する。
電解質、燃料極及び空気極は、セラミックス粉末材料により形成することができる。このとき用いられる粉末の平均粒径は、好ましくは１０ｎｍ〜１００μｍであり、さらに好ましくは５０ｎｍ〜５０μｍであり、特に好ましくは１００ｎｍ〜１０μｍである。なお、平均粒径は、例えば、ＪＩＳＺ８９０１にしたがって計測することができる。
（電解質）
電解質の材料としては、固体酸化物形燃料電池の電解質として公知のものを使用することができ、例えば、サマリウムやガドリニウム等をドープしたセリア系酸化物（ＧＤＣ）、ストロンチウムやマグネシウムをドープしたランタン・ガレード系酸化物、スカンジウムやイットリウムを含むジルコニア系酸化物（ＹＳＺ）などの酸素イオン伝導性セラミックス材料を用いることができる。
電解質の材料としては、固体酸化物形燃料電池の電解質として公知のものを使用することができ、例えば、サマリウムやガドリニウム等をドープしたセリア系酸化物（ＧＤＣ）、ストロンチウムやマグネシウムをドープしたランタン・ガレード系酸化物、スカンジウムやイットリウムを含むジルコニア系酸化物（ＹＳＺ）などの酸素イオン伝導性セラミックス材料を用いることができる。
（燃料極）
燃料極は、例えば、金属触媒と酸化物イオン導電体からなるセラミックス粉末材料との混合物を用いることができる。このとき用いられる金属触媒としては、ニッケル、鉄、コバルトや、貴金属（白金、ルテニウム、パラジウム等）等の還元性雰囲気中で安定で、水素酸化活性を有する材料を用いることができる。また、酸化物イオン導電体としては、蛍石型構造又はペロブスカイト型構造を有するものを好ましく用いることができる。蛍石型構造を有するものとしては、例えばサマリウムやガドリニウム等をドープしたセリア系酸化物、スカンジウムやイットリウムを含むジルコニア系酸化物などを挙げることができる。また、ペロブスカイト型構造を有するものとしてはストロンチウムやマグネシウムをドープしたランタン・ガレード系酸化物を挙げることができる。上記材料の中では、酸化物イオン導電体とニッケルとの混合物で、燃料極を形成することが好ましい。なお、酸化物イオン導電体からなるセラミックス材料とニッケルとの混合形態は、物理的な混合形態であってもよいし、ニッケルへの粉末修飾またはセラミックス材料へのニッケル修飾などの形態であってもよい。また、上述したセラミックス材料は、１種類を単独で、或いは２種類以上を混合して使用することができる。また、燃料極は、金属触媒を単体で用いて構成することもできる。
燃料極は、例えば、金属触媒と酸化物イオン導電体からなるセラミックス粉末材料との混合物を用いることができる。このとき用いられる金属触媒としては、ニッケル、鉄、コバルトや、貴金属（白金、ルテニウム、パラジウム等）等の還元性雰囲気中で安定で、水素酸化活性を有する材料を用いることができる。また、酸化物イオン導電体としては、蛍石型構造又はペロブスカイト型構造を有するものを好ましく用いることができる。蛍石型構造を有するものとしては、例えばサマリウムやガドリニウム等をドープしたセリア系酸化物、スカンジウムやイットリウムを含むジルコニア系酸化物などを挙げることができる。また、ペロブスカイト型構造を有するものとしてはストロンチウムやマグネシウムをドープしたランタン・ガレード系酸化物を挙げることができる。上記材料の中では、酸化物イオン導電体とニッケルとの混合物で、燃料極を形成することが好ましい。なお、酸化物イオン導電体からなるセラミックス材料とニッケルとの混合形態は、物理的な混合形態であってもよいし、ニッケルへの粉末修飾またはセラミックス材料へのニッケル修飾などの形態であってもよい。また、上述したセラミックス材料は、１種類を単独で、或いは２種類以上を混合して使用することができる。また、燃料極は、金属触媒を単体で用いて構成することもできる。
（空気極）
空気極を形成するセラミックス粉末材料の粒径は、燃料極と同じものを使用することができる。そして、そのセラミックス粉末材料としては、例えば、ペロブスカイト型構造等を有するＣｏ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ又はＭｎ等からなる金属酸化物を用いることができる。具体的には（Ｓｍ，Ｓｒ）ＣｏＯ３，（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ３，（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３，（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｏ）Ｏ３，（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ）Ｏ３などの酸化物が挙げられ、好ましくは、（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｏ）Ｏ３である。上述したセラミックス材料は、１種を単独で、或いは２種以上を混合して使用することができる。
空気極を形成するセラミックス粉末材料の粒径は、燃料極と同じものを使用することができる。そして、そのセラミックス粉末材料としては、例えば、ペロブスカイト型構造等を有するＣｏ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ又はＭｎ等からなる金属酸化物を用いることができる。具体的には（Ｓｍ，Ｓｒ）ＣｏＯ３，（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ３，（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３，（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｏ）Ｏ３，（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ）Ｏ３などの酸化物が挙げられ、好ましくは、（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｏ）Ｏ３である。上述したセラミックス材料は、１種を単独で、或いは２種以上を混合して使用することができる。
（形成方法）
そして、これら電解質、燃料極、及び空気極は、ドクターブレード法によって基材となるシート上に形成することができる。燃料極あるいは空気極グリーンシートは、以下の方法で作製することができる。上記燃料極粉末あるいは空気極粉末に、造孔材を添加し、バインダー、分散剤および可塑剤を加え、エタノールや２−プロパノールなどのアルコール系溶媒からなる分散媒体に分散されているスラリーを作製する。造孔材の添加量は、５〜２０重量％ が好ましい。添加されている造孔剤は、焼結の際に燃焼して気化するため、造孔剤の存在していた箇所には空孔が形成される。なお、造孔剤としては、カーボン系粉末や樹脂系粉末が挙げられるが、焼結の際に気化して空孔が形成可能な材料であれば、他の材料を用いるようにしてもよい。
そして、これら電解質、燃料極、及び空気極は、ドクターブレード法によって基材となるシート上に形成することができる。燃料極あるいは空気極グリーンシートは、以下の方法で作製することができる。上記燃料極粉末あるいは空気極粉末に、造孔材を添加し、バインダー、分散剤および可塑剤を加え、エタノールや２−プロパノールなどのアルコール系溶媒からなる分散媒体に分散されているスラリーを作製する。造孔材の添加量は、５〜２０重量％ が好ましい。添加されている造孔剤は、焼結の際に燃焼して気化するため、造孔剤の存在していた箇所には空孔が形成される。なお、造孔剤としては、カーボン系粉末や樹脂系粉末が挙げられるが、焼結の際に気化して空孔が形成可能な材料であれば、他の材料を用いるようにしてもよい。
また、上記スラリー組成物あるいは混練組成物を作製する際に用いられるバインダーの種類にも制限はなく、従来から知られた有機質もしくは無機質のバインダーを使用することができる。有機質バインダーとしては、エチレン系共重合体、スチレン系共重合体、アクリレート系及びメタクリレート系共重合体、酢酸ビニル系共重合体、マレイン酸系共重合体、ビニルアセタール系樹脂、ビニルホルマール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ビニルアルコール系樹脂、エチルセルロース等のセルロース類、ワックス類等が例示される。
次に、作製したスラリーを公知のドクターブレード法により成形してポリエチレンテレフタレートなどのフィルム上にスラリーの層を形成し、このスラリーの層より分散媒体を除去することで乾燥し、燃料極あるいは空気極グリーンシートが形成された状態とする。分散媒体としては、アルコール系溶媒に限らず、トルエン， キシレン， 及びケトン系などの他の有機溶媒を用いてもよい。また、有機溶媒に限らず、上記混合粉末が、水に分散されたスラリーを用いるようにしてもよい。例えば、所定の分散剤を用いることで、上記混合粉末が水に分散された状態とすることができる。
電解質グリーンシートは以下の方法で作製する。上記電解質極粉末に、バインダー及び分散剤および可塑剤を加え、有機溶媒からなる分散媒体に分散されているスラリーを作製する。作製したスラリーは燃料極と同様にドクターブレード法にてポリエチレンテレフタレートなどのフィルム上にスラリー層を形成する。このスラリーの層より分散媒体を除去することで乾燥し、電解質グリーンシートが形成された状態となる。
（電池の製造方法）
以下、本実施形態に係る電池の４つの製造方法について説明する。図１〜図４は、それぞれ第１〜第４実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の製造方法を示す図である。ここでは、電解質材料、燃料極材料、および空気極材料をそれぞれ含有した電解質、燃料極、及び空気極グリーンシートを用いて燃料電池を製造する。
以下、本実施形態に係る電池の４つの製造方法について説明する。図１〜図４は、それぞれ第１〜第４実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の製造方法を示す図である。ここでは、電解質材料、燃料極材料、および空気極材料をそれぞれ含有した電解質、燃料極、及び空気極グリーンシートを用いて燃料電池を製造する。
第１の製造方法
まず、図１（ａ）に示すように、複数の燃料極グリーンシート１を積層し、その上下の面に電解質グリーンシート２ａ，２ｂをそれぞれ配置し、ホットプレスによりグリーンシート積層体３を形成する。すなわち、燃料極グリーンシート１の厚さを、各電解質グリーンシート２の厚さよりも大きくする。次に、この積層体３を公知の条件、例えば約１４５０℃で焼結し、電解質２１ａ，２１ｂと燃料極１１からなる電解質・電極積層体を形成する。続いて、図１（ｂ）に示すように、燃料極１１を積層方向の中間部で切断し、電解質２１と燃料極１１からなる一対の燃料電池用部材５を形成する。切断方法としては、セラミックスの切断は主としてダイヤモンド砥石や鋸刃等の刃物による方法や、レーザ、ウォータージェット等などの公知の切断方法を用いることができる。これに続いて、図１（ｃ）に示すように、燃料電池用部材５において、燃料極１１とは反対側の電解質２１上に、空気極グリーンシート４を配置し、公知の条件、例えば約１０００℃で焼結し、空気極を形成する。以上の工程により、燃料電池が完成する。
まず、図１（ａ）に示すように、複数の燃料極グリーンシート１を積層し、その上下の面に電解質グリーンシート２ａ，２ｂをそれぞれ配置し、ホットプレスによりグリーンシート積層体３を形成する。すなわち、燃料極グリーンシート１の厚さを、各電解質グリーンシート２の厚さよりも大きくする。次に、この積層体３を公知の条件、例えば約１４５０℃で焼結し、電解質２１ａ，２１ｂと燃料極１１からなる電解質・電極積層体を形成する。続いて、図１（ｂ）に示すように、燃料極１１を積層方向の中間部で切断し、電解質２１と燃料極１１からなる一対の燃料電池用部材５を形成する。切断方法としては、セラミックスの切断は主としてダイヤモンド砥石や鋸刃等の刃物による方法や、レーザ、ウォータージェット等などの公知の切断方法を用いることができる。これに続いて、図１（ｃ）に示すように、燃料電池用部材５において、燃料極１１とは反対側の電解質２１上に、空気極グリーンシート４を配置し、公知の条件、例えば約１０００℃で焼結し、空気極を形成する。以上の工程により、燃料電池が完成する。
この製造方法によれば、燃料極グリーンシート１が、両面から電解質グリーンシート２によって狭持されるようにグリーンシート積層体３を形成している。すなわち、同一の材料によって、燃料極グリーンシート１が挟まれた状態となっているため、焼結を行った際には、燃料極グリーンシート１の一方の面で生じる反りが、他方の面で生じる反りによって相殺され、全体として反りの発生を防止することができる。そして、積層体３を燃料極１１の中間で切断することで、一対の燃料電池用部材５を形成することができる。このように、反りのない燃料電池用部材５を得ることができるため、スタック化におけるセル破損が妨げ、信頼性の向上及び、歩留りの向上を図ることができる。また、燃料電池用部材５を同時に二倍作製できるため、生産性を向上することができる。
第２の製造方法
図２（ａ）に示すように、複数の燃料極グリーンシート１を積層し、その上下の面に電解質グリーンシート２ａ，２ｂをそれぞれ配置し、グリーンシート積層体３を形成する。このとき、複数の燃料極グリーンシート１からなる層は、中央に、少なくとも一枚の焼結後の気孔率が高くなるように形成された高気孔率燃料極グリーンシート６を配置し、その両面をそれより焼結後の気孔率が低くなるように形成された低気孔率燃料極グリーンシート１で挟むことで構成する。高気孔率燃料極グリーンシート６は、例えば、焼結後の気孔率が５０〜７０％になるように、粒子径や造孔剤の量を調整しておく。また、焼結後の気孔率の測定は、例えば、アルキメデス法、水銀圧入法、ガス吸着法などの公知な方法によって測定できる。次に、このグリーンシート積層体３を公知の条件、例えば約１４５０℃で焼結し、電解質２１ａ，２１ｂと燃料極１１からなる電解質・電極積層体を形成する。続いて、図２（ｂ）に示すように、燃料極１１を積層方向の中間部、つまり気孔率の高い層６１で上記の切断方法を用いて切断し、電解質２１と燃料極１１からなる一対の燃料電池用部材５を形成する。この燃料電池用部材５では、燃料極１１において電解質２１とは反対側の面には、気孔率の高い燃料極６１が露出することになる。これに続いて、図２（ｃ）に示すように、燃料電池用部材５において、燃料極１１とは反対側の電解質２１上に、空気極グリーンシート４を配置し、公知の条件、例えば約１０００℃で焼結し、空気極を形成する。以上の工程により、燃料電池が完成する。
図２（ａ）に示すように、複数の燃料極グリーンシート１を積層し、その上下の面に電解質グリーンシート２ａ，２ｂをそれぞれ配置し、グリーンシート積層体３を形成する。このとき、複数の燃料極グリーンシート１からなる層は、中央に、少なくとも一枚の焼結後の気孔率が高くなるように形成された高気孔率燃料極グリーンシート６を配置し、その両面をそれより焼結後の気孔率が低くなるように形成された低気孔率燃料極グリーンシート１で挟むことで構成する。高気孔率燃料極グリーンシート６は、例えば、焼結後の気孔率が５０〜７０％になるように、粒子径や造孔剤の量を調整しておく。また、焼結後の気孔率の測定は、例えば、アルキメデス法、水銀圧入法、ガス吸着法などの公知な方法によって測定できる。次に、このグリーンシート積層体３を公知の条件、例えば約１４５０℃で焼結し、電解質２１ａ，２１ｂと燃料極１１からなる電解質・電極積層体を形成する。続いて、図２（ｂ）に示すように、燃料極１１を積層方向の中間部、つまり気孔率の高い層６１で上記の切断方法を用いて切断し、電解質２１と燃料極１１からなる一対の燃料電池用部材５を形成する。この燃料電池用部材５では、燃料極１１において電解質２１とは反対側の面には、気孔率の高い燃料極６１が露出することになる。これに続いて、図２（ｃ）に示すように、燃料電池用部材５において、燃料極１１とは反対側の電解質２１上に、空気極グリーンシート４を配置し、公知の条件、例えば約１０００℃で焼結し、空気極を形成する。以上の工程により、燃料電池が完成する。
この方法によれば、第１の方法で得られる効果に加え、次の効果を得ることができる。
つまり、燃料電池用部材５は、燃料極１１において、電解質２１とは反対側の面に気孔率
の高い層６１が露出しているため、この面がガス拡散層として機能する。したがって、流
入されるガスが効率よく拡散される。その結果、電極抵抗の低減を図ることができ、電池
性能が向上する。
つまり、燃料電池用部材５は、燃料極１１において、電解質２１とは反対側の面に気孔率
の高い層６１が露出しているため、この面がガス拡散層として機能する。したがって、流
入されるガスが効率よく拡散される。その結果、電極抵抗の低減を図ることができ、電池
性能が向上する。
第３の製造方法
図３（ａ）に示すように、まず、複数の燃料極グリーンシート１を積層し、その上下の面に電解質グリーンシート２ａ，２ｂをそれぞれ配置し、ホットプレスによりグリーンシート積層体３を形成する。すなわち、燃料極グリーンシート１の厚さを、各電解質グリーンシート２の厚さよりも大きくする。次に、このグリーンシート積層体３を公知の条件、例えば約１４５０℃で約１時間で焼結し、電解質２１ａ，２１ｂと燃料極１１からなる電解質・電極積層体を形成する。続いて、図３（ｂ）に示すように、電解質・電極積層体の下面の電解質２１ｂを研磨し、電解質２１ａと燃料極１１からなる燃料電池用部材５を形成する。研磨方法としては、例えば、ラッピング法やポリッシング法、メカノケミカルなど公知の方法を用いることができる。また、一方の電解質面側を上記方法により切断し、燃料電池用部材５を形成することも可能である。これに続いて、図３（ｃ）に示すように、燃料電池用部材５において、燃料極１１とは反対側の電解質２１ａ上に、空気極グリーンシート４を配置し、公知の条件、例えば約１０００℃で約１時間焼結し、空気極を形成する。以上の工程により、燃料電池が完成する。
図３（ａ）に示すように、まず、複数の燃料極グリーンシート１を積層し、その上下の面に電解質グリーンシート２ａ，２ｂをそれぞれ配置し、ホットプレスによりグリーンシート積層体３を形成する。すなわち、燃料極グリーンシート１の厚さを、各電解質グリーンシート２の厚さよりも大きくする。次に、このグリーンシート積層体３を公知の条件、例えば約１４５０℃で約１時間で焼結し、電解質２１ａ，２１ｂと燃料極１１からなる電解質・電極積層体を形成する。続いて、図３（ｂ）に示すように、電解質・電極積層体の下面の電解質２１ｂを研磨し、電解質２１ａと燃料極１１からなる燃料電池用部材５を形成する。研磨方法としては、例えば、ラッピング法やポリッシング法、メカノケミカルなど公知の方法を用いることができる。また、一方の電解質面側を上記方法により切断し、燃料電池用部材５を形成することも可能である。これに続いて、図３（ｃ）に示すように、燃料電池用部材５において、燃料極１１とは反対側の電解質２１ａ上に、空気極グリーンシート４を配置し、公知の条件、例えば約１０００℃で約１時間焼結し、空気極を形成する。以上の工程により、燃料電池が完成する。
第４の製造方法
図４（ａ）に示すように、複数の燃料極グリーンシート１を積層し、その上下の面に電解質グリーンシート２ａ，２ｂをそれぞれ配置し、グリーンシート積層体３を形成する。このとき、複数の燃料極グリーンシート１からなる層の少なくとも一枚は、焼結後の気孔率が高くなるように形成された高気孔率燃料極グリーンシート６とし、これを下方の電解質グリーンシート２ｂに接するように配置する。そして、それより焼結後の気孔率が低くなるように形成された低気孔率燃料極グリーンシート１を上方の電解質グリーンシート２ａ側に積層する。次に、このグリーンシート積層体３を公知の条件、例えば約１４５０℃で焼結し、電解質２１ａ，２１ｂと燃料極１１，６１からなる電解質・電極積層体を形成する。続いて、図４（ｂ）に示すように、気孔率が高い燃料極層６１と接する電解質２１ｂを除去することにより、燃料電池用部材５を形成する。この燃料電池用部材５において、電解質２１ａとは反対側の面には、気孔率の高い燃料極６１が露出することになる。これに続いて、図４（ｃ）に示すように、燃料電池用部材５において、燃料極１１とは反対側の電解質２１ａ上に、空気極グリーンシート４を配置し、公知の条件、例えば約１０００℃で焼結し、空気極を形成する。以上の工程により、燃料電池が完成する。
図４（ａ）に示すように、複数の燃料極グリーンシート１を積層し、その上下の面に電解質グリーンシート２ａ，２ｂをそれぞれ配置し、グリーンシート積層体３を形成する。このとき、複数の燃料極グリーンシート１からなる層の少なくとも一枚は、焼結後の気孔率が高くなるように形成された高気孔率燃料極グリーンシート６とし、これを下方の電解質グリーンシート２ｂに接するように配置する。そして、それより焼結後の気孔率が低くなるように形成された低気孔率燃料極グリーンシート１を上方の電解質グリーンシート２ａ側に積層する。次に、このグリーンシート積層体３を公知の条件、例えば約１４５０℃で焼結し、電解質２１ａ，２１ｂと燃料極１１，６１からなる電解質・電極積層体を形成する。続いて、図４（ｂ）に示すように、気孔率が高い燃料極層６１と接する電解質２１ｂを除去することにより、燃料電池用部材５を形成する。この燃料電池用部材５において、電解質２１ａとは反対側の面には、気孔率の高い燃料極６１が露出することになる。これに続いて、図４（ｃ）に示すように、燃料電池用部材５において、燃料極１１とは反対側の電解質２１ａ上に、空気極グリーンシート４を配置し、公知の条件、例えば約１０００℃で焼結し、空気極を形成する。以上の工程により、燃料電池が完成する。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、燃料極グリーンシート１と電解質グリーンシート２とでグリーンシート積層体３を形成しているが、空気極グリーンシートと電解質グリーンシートにより、グリーンシート積層体を形成してもよい。この場合の方法は、上述した燃料極グリーンシートを用いた場合と同様である。また、グリーンシート積層体を焼結した後の、もう一つの電極の形成方法は、上記のようにグリーンシートを用いてもよいが、以下の方法によっても製造することができる。
例えば、上述したドクターブレード法のほか、スクリーン印刷法、電気泳動（ＥＰＤ）法、スプレーコート法、インクジェット法、スピンコ−ト法、ディップコート法等がなどのウエットコーティング法によって形成できる。また、ドライコーティング法によって形成することもできる。ドライコーティング法としては、例えば蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、化学気相成長（ＣＶＤ）法、電気化学気相成長法、イオンビーム法、レーザーアブレーション法、大気圧プラズマ成膜法、減圧プラズマ成膜法等で形成することもできる。
１ 燃料極グリーンシート
１１ 燃料極
２ 電解質グリーンシート
２１ａ，２１ｂ 電解質
３ グリーンシート積層体
４ 空気極グリーンシート
５ 燃料電池用部材
６ 高気孔率燃料極グリーンシート
１１ 燃料極
２ 電解質グリーンシート
２１ａ，２１ｂ 電解質
３ グリーンシート積層体
４ 空気極グリーンシート
５ 燃料電池用部材
６ 高気孔率燃料極グリーンシート
Claims (4)
- 電解質材料を含有する少なくとも一枚の電解質グリーンシートの層を一対準備し、その間に、燃料極または空気極のいずれか一方の電極の材料を含有する少なくとも一枚の電極グリーンシートを配置したグリーンシート積層体を準備するステップと、
前記グリーンシート積層体を焼結し、一対の電解質および一方の電極からなる電解質・電極積層体を形成するステップと、
前記一対の電解質のうちの一方を研磨によって除去し、電池用部材を形成するステップと、
前記電池用部材の電解質上に、他方の電極を形成するステップと、
を備えている、固体酸化物形燃料電池の製造方法。 - 前記グリーンシート積層体には、電極グリーンシートが複数枚積層されており、
当該複数の電極グリーンシートは、焼結後の気孔率が高くなるように形成された少なくとも一枚の高気孔率電極グリーンシートと、それよりも焼結後の気孔率が低くなるように形成された少なくとも一枚の低気孔率電極グリーンシートとで構成され、
前記グリーンシート積層体は、前記高気孔率電極グリーンシートが、焼結後に除去される電解質となる一方の電解質グリーンシートと接するように積層されるとともに、
他方の電解質グリーンシート側には、前記低気孔率電極グリーンシートが積層されている、請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池の製造方法。 - 電解質材料を含有する少なくとも一枚の電解質グリーンシートの層を一対準備し、その間に、燃料極または空気極のいずれか一方の電極の材料を含有する少なくとも一枚の電極グリーンシートを配置したグリーンシート積層体を準備するステップと、
前記グリーンシート積層体を焼結し、一対の電解質および一方の電極からなる電解質・電極積層体を形成するステップと、
前記一対の電解質のうちの一方を除去し、電池用部材を形成するステップと、
前記電池用部材の電解質上に、他方の電極を形成するステップと、
を備えており、
前記グリーンシート積層体には、電極グリーンシートが複数枚積層されており、
当該複数の電極グリーンシートは、焼結後の気孔率が高くなるように形成された少なくとも一枚の高気孔率電極グリーンシートと、それよりも焼結後の気孔率が低くなるように形成された少なくとも一枚の低気孔率電極グリーンシートとで構成され、
前記グリーンシート積層体は、前記高気孔率電極グリーンシートが、焼結後に除去される電解質となる一方の電解質グリーンシートと接するように積層されるとともに、
他方の電解質グリーンシート側には、前記低気孔率電極グリーンシートが積層されている、固体酸化物形燃料電池の製造方法。 - シート状の一対の電解質と、
前記電解質の間に配置される燃料極または空気極と、
を備え、
前記燃料極または空気極は、
気孔率の高い層と、それよりも気孔率の低い層とで構成され、
前記気孔率の高い層は、前記一対の電解質のいずれか一方と隣接している、固体酸化物形燃料電池用の電解質・電極積層体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014023980A JP5835373B2 (ja) | 2014-02-12 | 2014-02-12 | 固体酸化物形燃料電池の製造方法、この方法により製造された固体酸化物形燃料電池、及び固体酸化物形燃料電池用電解質・電極積層体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014023980A JP5835373B2 (ja) | 2014-02-12 | 2014-02-12 | 固体酸化物形燃料電池の製造方法、この方法により製造された固体酸化物形燃料電池、及び固体酸化物形燃料電池用電解質・電極積層体 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008090121A Division JP2009245717A (ja) | 2008-03-31 | 2008-03-31 | 固体酸化物形燃料電池の製造方法、この方法により製造された固体酸化物形燃料電池、及び固体酸化物形燃料電池用電解質・電極積層体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014116320A JP2014116320A (ja) | 2014-06-26 |
| JP5835373B2 true JP5835373B2 (ja) | 2015-12-24 |
Family
ID=51172060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014023980A Expired - Fee Related JP5835373B2 (ja) | 2014-02-12 | 2014-02-12 | 固体酸化物形燃料電池の製造方法、この方法により製造された固体酸化物形燃料電池、及び固体酸化物形燃料電池用電解質・電極積層体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5835373B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102072875B1 (ko) | 2015-06-11 | 2020-02-03 | 주식회사 엘지화학 | 고체산화물 연료전지용 시트 적층체, 이를 포함하는 고체산화물 연료전지의 전구체, 고체산화물 연료전지용 시트 적층체 제조장치 및 고체산화물 연료전지용 시트 적층체 제조방법 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1433767A4 (en) * | 2001-09-26 | 2008-01-16 | Ngk Insulators Ltd | CERTIFIED LAMINATED CERAMIC PASTILLE, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME, ELECTROCHEMICAL CELL, ELECTROCONDUCTIVE JUNCTION ELEMENT FOR ELECTROCHEMICAL CELL, AND ELECTROCHEMICAL DEVICE |
-
2014
- 2014-02-12 JP JP2014023980A patent/JP5835373B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2014116320A (ja) | 2014-06-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4962640B1 (ja) | 固体酸化物形燃料電池 | |
| JP2009506507A (ja) | 可逆式固体酸化物型燃料電池スタックおよびそれを調製する方法 | |
| CN107078328A (zh) | 用于制造固体氧化物燃料电池的方法 | |
| JP5987278B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池 | |
| JP5929027B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池および固体酸化物形燃料電池の製造方法 | |
| JP2016157693A (ja) | 固体酸化物形燃料電池単セル及び固体酸化物形燃料電池スタック | |
| JP2002175814A (ja) | 固体電解質型燃料電池用燃料極の製造方法並びに固体電解質型燃料電池及びその製造方法 | |
| JP2009245717A (ja) | 固体酸化物形燃料電池の製造方法、この方法により製造された固体酸化物形燃料電池、及び固体酸化物形燃料電池用電解質・電極積層体 | |
| JP5517297B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池用単セル | |
| JP5428178B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池の製造方法、及び積層体 | |
| JP2010287441A (ja) | 固体酸化物形燃料電池の製造方法 | |
| JP2009230874A (ja) | セル用構造体、その製造方法及びその利用 | |
| JP5835373B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池の製造方法、この方法により製造された固体酸化物形燃料電池、及び固体酸化物形燃料電池用電解質・電極積層体 | |
| JP6350068B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池セル | |
| JP5365050B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池 | |
| JP6047470B2 (ja) | 燃料電池用アノードおよび燃料電池単セル | |
| JP2009245896A (ja) | 固体酸化物形燃料電池の作製用スペーサー、これを用いた固体酸化物形燃料電池用部材の製造方法、及び固体酸化物形燃料電池の製造方法 | |
| JP2009009738A (ja) | 固体電解質形燃料電池及びその製造方法 | |
| JP7330689B2 (ja) | 燃料電池および燃料電池スタック | |
| JP5194943B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池の製造方法、及びこの方法により製造された固体酸化物形燃料電池 | |
| JP5699347B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池、及び、固体酸化物形燃料電池の製造方法 | |
| JP5522882B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池 | |
| JP6993162B2 (ja) | 電気化学反応単セル、および、電気化学反応セルスタック | |
| JP6075924B2 (ja) | 燃料電池単セルおよびその製造方法 | |
| JP2008077887A (ja) | 単室型固体酸化物形燃料電池及びそのスタック構造 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20141119 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20141125 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150114 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150714 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150817 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20151006 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20151019 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5835373 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |