JPH0644991A

JPH0644991A - 固体電解質型燃料電池用インターコネクターの製造方法

Info

Publication number: JPH0644991A
Application number: JP4199754A
Authority: JP
Inventors: Takao Soma; 隆雄相馬; Shinji Kawasaki; 真司川崎; Shigenori Ito; 重則伊藤; Katsumi Yoshioka; 克己吉岡
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1992-07-27
Filing date: 1992-07-27
Publication date: 1994-02-18
Also published as: US5411767A

Abstract

(57)【要約】【目的】固体電解質型燃料電池のインターコネクター
を製造するのに際し、大面積のインターコネクターを量
産できるようにすることである。しかも、気密質であっ
て燃料漏れが発生せず、かつ薄膜化の可能なインターコ
ネクターを製造することである。【構成】固体電解質型燃料電池の電極の表面にインタ
ーコネクター用材料を溶射して溶射膜を形成し、この溶
射膜を加熱処理してインターコネクターを形成する。こ
の加熱処理は、1250℃以上の温度で行うことが好まし
い。インターコネクターの材質として、ABO₃の形で表記
されるペロブスカイト複合酸化物が好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体電解質型燃料電池
（SOFC) の単電池を電気的に接続するためのインターコ
ネクターを製造する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】固体電解質型燃料電池（SOFC) は、1000
℃の高温で作動するために電極反応が極めて活発であ
り、高価な白金などの貴金属触媒を全く必要とせず、分
極が小さく、出力電圧も比較的高いため、エネルギー変
換効率が他の燃料電池にくらべ著しく高い。更に、その
構造材料が全て固体であるため、安定且つ長寿命であ
る。こうしたSOFCでは、一般に、隣接するSOFC素子（単
電池）の燃料電極と空気電極とを、インターコネクター
及び接続端子を介して直列に接続する。従って、特にイ
ンターコネクターを薄膜化し、この電気抵抗を低減する
ことが望まれる。

【０００３】インターコネクターを薄膜化する技術とし
ては、化学蒸着法(CVD) や電気化学的蒸着法(EVD) 等が
考えられるが、これでは成膜用装置が大型化するうえ、
処理面積、処理速度が小さすぎる。

【０００４】プラズマ溶射を固体電解質型燃料電池の製
造に使用する方法は、成膜速度が早く、薄く且つ比較的
緻密に成膜出来ると言う点で優れており、従来から行わ
れている（サンシャイン1981, vol.2, No.1)。酸化セリ
ウムまたは酸化ジルコニウムとアルカリ土類金属または
希土類元素等の金属酸化物とを固溶した溶射原料を、粒
度調整後にプラズマ溶射し、固体電解質膜を形成するこ
とが公知である（特開昭61-198569 号公報、同61-19857
0 号公報) 。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、プラズマ溶射
膜の気孔率は一般に大きく、SOFC用のインターコネクタ
ーとしては気密性が不充分であり、プラズマ溶射の段階
でこの膜内にクラックや層状をなした欠陥が発生する。
このため、SOFCの動作時に、インターコネクターを水
素、一酸化炭素等が透過する燃料漏れが発生し、SOFC単
セル当りの起電力が例えば通常の１Ｖよりも小さくな
り、出力が低下し、燃料の電力への変換率が悪くなっ
た。

【０００６】この際、インターコネクターの膜厚を大き
くして燃料漏れに対処することも考えられるが、この場
合は、電池抵抗が大きくなり、電池の出力が低下する。
このため、インターコネクターを気密化すると同時に、
燃料漏れの発生しない限りで薄膜化し、電池の出力を大
きくする方法が望まれている。

【０００７】また、インターコネクター用材料としては
ランタンクロマイトが汎用されている。しかし、ランタ
ンクロマイトは焼結によって緻密化しにくいという特性
を有しており、相対密度の大きい、実用に耐えるインタ
ーコネクターを作ることは難しい。

【０００８】本発明の課題は、気密質であって燃料漏れ
が発生せず、かつ薄膜化の可能なインターコネクターを
製造することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、固体電解質型
燃料電池の電極の表面にインターコネクター用材料を溶
射して溶射膜を形成し、この溶射膜を加熱処理してイン
ターコネクターを形成する、固体電解質型燃料電池用イ
ンターコネクターの製造方法に係るものである。

【００１０】「電極の表面にインターコネクター用材料
を溶射する」とは、次の態様を含むものである。 1.多孔質基体の表面に空気電極膜を形成し、空気電極膜
の表面に材料を溶射する。 2.多孔質基体の表面に燃料電極膜を形成し、燃料電極膜
の表面に材料を溶射する。 3.空気電極用原料からなる空気電極基体の表面に材料を
溶射する。 4.燃料電極用原料からなる燃料電極基体の表面に材料を
溶射する。

【００１１】

【作用】本発明においては、溶射膜をまず形成し、溶射
膜を加熱処理してインターコネクターを形成する。従っ
て、通常のプラズマ溶射装置と熱処理用の電気炉等があ
れば実施できるので、例えばEVD 、CVD と比較して技術
的に実施が容易であり、低コストであり、処理速度が速
く、処理面積が大きい。

【００１２】そして、本発明の製造方法によれば、上記
の溶射膜を加熱処理することにより、溶射膜の開気孔を
閉気孔化し、プラズマ溶射膜特有の微小クラックや欠陥
をなくし、相対密度を向上させて気孔率を小さくし、気
密化させることが可能になる。またこの加熱処理によ
り、膜の結晶質が均質な単一相となり、微構造的にも均
質化されるのでインターコネクターの電気伝導度を上げ
ることができる。

【００１３】このように緻密で薄膜化が可能な膜でSOFC
のインターコネクターを形成することで、インターコネ
クターにおける燃料漏れを防ぎつつ、インターコネクタ
ーの抵抗を下げて電池の抵抗を下げることができるの
で、これらの相乗効果によって電池の出力が格段に向上
する。

【００１４】

【実施例】次に、更に具体的に本発明の方法を説明す
る。インターコネクターの材質について述べる。インタ
ーコネクターの材質としては、ABO₃の形で表記されるペ
ロブスカイト複合酸化物が好ましい。利用できるペロブ
スカイト複合酸化物を、各類型に分けて説明する。

【００１５】（ランタンクロマイト系）下記の式で表記
されるものである。

【化１】（La_1-xＤ_x）_1-u（Cr_1-yＥ_y）_1-wＯ₃ （０＜x ≦0.3 ，０≦y ≦0.3 ，０≦ｕ，ｗ≦0.1 ）これはＡサイトにおいて、元素Ｄがランタンの結晶学的
位置を一部置換しているものである。また、Ｂサイトに
おいて、元素Ｅがクロムの結晶学的位置を一部置換して
いてもよい。ＡサイトやＢサイトが一部欠損してもよ
い。

【００１６】元素Ｄとしては、ランタンを除く稀土類元
素及びマグネシウムを除くアルカリ土類元素からなる群
より選ばれる一種以上の元素が好ましい。更に、元素Ｄ
としては、イットリウム、セリウム、プラセオジム，ネ
オジム，サマリウム，ガドリニウム，ジスプロニウム，
ホルミウム，エルビウム，イッテルビウム，カルシウ
ム，ストロンチウム及びバリウムからなる群より選ばれ
る一種以上の元素が好ましい。この中では、更に、イッ
トリウム，セリウム，イッテルビウム，カルシウム，ス
トロンチウム及びバリウムからなる群より選ばれる一種
以上の元素が好ましい。更にカルシウム，ストロンチウ
ム及びバリウムからなる群より選ばれる一種以上の元素
を用いるとインターコネクターの電子伝導性が一層向上
する。

【００１７】元素Ｅとしては、チタン、バナジウム，マ
ンガン，鉄、コバルト、ニッケル，銅，亜鉛，マグネシ
ウム，アルミニウム，鉛，ルテニウム，レニウム，ニオ
ブ，モリブデン及びタングステンからなる群から選ばれ
る一種以上の元素が好ましい。この中では、更に、チタ
ン，マンガン，鉄，コバルト，ニッケル，銅及び亜鉛か
らなる群より選ばれる一種以上の元素が好ましく、これ
らの元素は、インターコネクターの緻密化を促進する効
果がある。

【００１８】（非ランタン系，クロム系複合酸化物）下
記の式で表記されるものである。

【化２】Ａ_1-u（Cr_1-yＥ_y）_1-wＯ₃ （０≦ｙ≦0.3 ，０≦ｕ，ｗ≦0.1 ）これは、Ａサイトにランタンを含まず、Ｂサイトに主要
元素としてクロムを含むものである。Ｂサイトにおい
て、元素Ｅがクロムの結晶学的位置を一部置換していて
もよい。ＡサイトやＢサイトが一部欠損していてもよ
い。

【００１９】元素Ａとしては、ランタンを除く稀土類元
素及びマグネシウムを除くアルカリ土類元素からなる群
より選ばれる一種以上の元素が好ましい。更に、元素Ａ
としては、イットリウム，セリウム，プラセオジム，ネ
オジム，サマリウム，ガドリニウム，ジスプロニウム，
ホルミウム，エルビウム，イッテルビウム，カルシウ
ム、ストロンチウム及びバリウムからなる群より選ばれ
る一種以上の元素が好ましい。この中では、更に、イッ
トリウム，セリウム，イッテルビウム，カルシウム，ス
トロンチウム及びバリウムからなる群より選ばれる一種
以上の元素が好ましい。

【００２０】元素Ｅとしては、チタン、バナジウム，マ
ンガン，鉄，コバルト，ニッケル，銅，亜鉛，マグネシ
ウム，アルミニウム，鉛，ルテニウム，レニウム，ニオ
ブ，モリブデン及びタングステンからなる群より選ばれ
る一種以上の元素が好ましい。この中では、更に、チタ
ン，マンガン，鉄，コバルト，ニッケル，銅及び亜鉛か
らなる群より選ばれる一種以上の元素が好ましい。これ
らの元素は、インターコネクターの緻密化を促進する効
果がある。

【００２１】上記の複合酸化物において、Ａサイトのう
ち70原子％以上、100 原子％以下を、イットリウム，ス
トロンチウム又はカルシウムとすると、一層好ましく、
イットリウムとすると更に好ましい。Ａサイトのうち70
原子％以上、100 原子％以下をイットリウムが占める場
合には、Ａサイトのうち30原子％以下を、カルシウム，
ストロンチウム及びバリウムからなる群より選ばれる一
種以上の元素が置換すると、インターコネクターの導電
性が一層向上する。

【００２２】（ランタン系，非クロム系複合酸化物）以
下の式で表記されるものである。

【化３】（La_1-xＤ_x）_1-uＢ_1-wＯ₃ （０≦ｘ≦0.3 ，０≦ｕ，ｗ≦0.1 ）これは、Ｂサイトにクロムを含まず、Ａサイトに主要元
素としてランタンを含むものである。Ａサイトにおい
て、元素Ｄがランタンの結晶学的位置を一部置換してい
てよい。

【００２３】元素Ｄとしては、ランタンを除く稀土類元
素及びマグネシウムを除くアルカリ土類元素からなる群
より選ばれる一種以上の元素が好ましい。更に、元素Ｄ
としては、イットリウム，セリウム，プラセオジム，ネ
オジム，サマリウム，ガドリニウム，ジスプロニウム，
ホルミウム，エルビウム，イッテルビウム，カルシウ
ム、ストロンチウム及びバリウムからなる群より選ばれ
る一種以上の元素が好ましい。この中では、更に、イッ
トリウム，セリウム，イッテルビウム，カルシウム，ス
トロンチウム及びバリウムからなる群より選ばれる一種
以上の元素が好ましい。更にカルシウム、ストロンチウ
ム及びバリウムからなる群より選ばれる一種以上の元素
を用いると、電子伝導性が一層向上する。

【００２４】元素Ｂとしては、チタン、バナジウム、マ
ンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、マグネシ
ウム、アルミニウム、鉛、ルテニウム、レニウム、ニオ
ブ、モリブデン及びタングステンからなる群より選ばれ
る一種以上の元素が好ましい。この中では、更に、チタ
ン、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅及び亜鉛か
らなる群より選ばれる一種以上の元素が好ましい。

【００２５】更には、元素Ｄとして、カルシウム、スト
ロンチウム及びバリウムからなる群より選ばれる一種以
上の元素を選択すると共に、元素Ｂとして、鉄、ニッケ
ル、銅、マンガン及びコバルトからなる群より選ばれる
一種以上の元素を用いるのが好ましい。この場合におい
て、更に好ましくは、元素Ｂとして、鉄、マンガン及び
コバルトからなる群から選ばれる一種以上の元素を用い
る。

【００２６】（非ランタン系、非クロム系複合酸化物）
下記の式で表記されるものである。

【化４】Ａ_1-uＢ_1-WＯ₃ （０≦ｕ，ｗ≦0.1 ）

【００２７】元素Ａとしては、ランタンを除く希土類元
素及びマグネシウムを除くアルカリ土類元素からなる群
より選ばれる一種以上の元素が好ましい。更に、元素Ａ
としては、イットリウム、セリウム、プラセオジム、ネ
オジム、サマリウム、ガドリニウム、ジスプロニウム、
ホルミウム、エルビウム、イッテルビウム、カルシウ
ム、ストロンチウム及びバリウムからなる群から選ばれ
る一種以上の元素が好ましい。この中では、更に、イッ
トリウム、セリウム、イッテルビウム、カルシウム、ス
トロンチウム及びバリウムからなる群から選ばれる一種
以上の元素が好ましい。

【００２８】元素Ｂとしては、チタン、バナジウム、マ
ンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、マグネシ
ウム、アルミニウム、鉛、ルテニウム、レニウム、ニオ
ブ、モリブデン及びタングステンからなる群より選ばれ
る一種以上の元素が好ましい。この中では、更に、チタ
ン、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅及び亜鉛か
らなる群より選ばれる一種以上の元素が好ましい。

【００２９】更に、下式で表記されるものが特に好まし
い。

【化５】（Ca_1-xＧ_x）_1-u（Fe_1-yＪ_y）_1-WＯ₃ （Sr_1-xＧ_x）_1-u（Co_1-yＪ_y）_1-WＯ₃ （Ca_1-xＧ_x）_1-u（Mn_1-yＪ_y）_1-WＯ₃ （Ｙ_1-xＧ_x）_1-u（Fe_1-yＪ_y）_1-WＯ₃ ここで、０≦ｘ，ｙ≦0.3 、０≦ｕ，ｗ≦0.1 である。
上式において、元素Ｇとして、カルシウム、ストロンチ
ウム及びバリウムからなる群より選ばれる一種以上の元
素を用いると、インターコネクターの導電性が更に上が
る。元素Ｊとして、ニッケル、銅、鉄、コバルト、マン
ガンをドープすると、インターコネクターの緻密化が促
進される。

【００３０】上記の各例のペロブスカイト複合酸化物に
おいて、ランタンクロマイト系のものは、導電性、熱膨
張等の点で良好である。また、ランタンを含有する複合
酸化物においては、ペロブスカイト相にLa₂O₃相が析出
し、吸湿するおそれがある。更に、原料であるLa₂O₃粉
末は非常に吸湿し易く、保存中、開封時、秤量時に急速
に吸湿し、見かけの重量が増える。このため、La₂O₃粉
末の正確な重量を測定することは困難であり、インター
コネクター中のLa含有量が目標値から外れ、目的とする
導電性、熱膨張率が得られなくなる。「非ランタン系、
クロム系複合酸化物」と「非ランタン系、非クロム系複
合酸化物」においては、こうした問題がない。また、ク
ロムを含有する複合酸化物においては、極めて有害な六
価クロムが生ずるおそれがある。この点では、クロムを
含有しない複合酸化物が好ましい。

【００３１】インターコネクターをペロブスカイト複合
酸化物ABO₃で形成する場合、インターコネクター用材料
として下記の２種類のものを使用できる。 1.各金属元素の化合物からなる粉末を混合したもの。 2.ペロブスカイト複合酸化物からなる粉末。

【００３２】また、これらの原料粉末は、粉砕粉末であ
ってもよいが、造粒済みの流動性の高い粉末である方
が、溶射をし易いので好ましい。更には、各金属元素の
化合物からなる各粉末を混合し、焼成して、ペロブスカ
イト複合酸化物からなる合成品を作製することが好まし
い。この際、各金属元素の化合物としては、酸化物、炭
酸塩、酢酸塩などを例示できる。

【００３３】次に、上記の合成物を粉砕して粉末化し、
この粉末に水等の媒体を加えてスラリー化し、乾燥して
造粉粉体とするのが好ましい。また、この際、造粉粉体
の平均粒径は３〜100 μm とするのが好ましい。これが
３μm 未満であると粒が細かすぎて溶射し難く、100 μ
m を超えると溶射の際に粒体が溶けきらずに電極上に付
き、緻密化し難い。粉末の溶射法はプラズマ溶射であ
る。低圧プラズマ溶射の方が効果は大きいが、常圧プラ
ズマ溶射で溶射膜を形成した場合も、この後の熱処理に
よって十分に緻密なインターコネクターを得ることがで
きる。

【００３４】溶射膜の加熱処理温度は1250℃以上とする
ことが好ましい。これが1250℃未満であると、溶射膜が
緻密化しにくいし、カルシウムなどのドープされた元素
が脱ドープして均一な結晶相が得られなくなることがあ
る。

【００３５】次いで、本発明の適用対象であるSOFCにつ
いて例示する。図１は円筒状SOFCの一例を示す破断斜視
図である。図１においては、円筒状多孔質セラミックス
基体４の外周に空気電極膜３が設けられ、空気電極膜３
の外周に沿って固体電解質膜２、燃料電極膜１が配設さ
れる。また、図１において上方側の領域では空気電極膜
３上にインターコネクター６が設けられ、この上に接続
端子７が付着している。そして、円筒状SOFCを直列接続
するには、SOFCの空気電極膜３と、隣接するSOFCの燃料
電極膜１とをインターコネクター６、接続端子７を介し
て接続する。円筒状SOFCを並列接続するには、隣接する
SOFC素子の燃料電極膜１間をNiフェルト等で接続する。
そして、インターコネクター６の形成時には、本発明に
従い、空気電極膜３の表面に溶射膜を形成し、加熱処理
する。

【００３６】図１において、燃料電極膜１と空気電極膜
３との配置を逆にしてもよい。また、多孔質基体４の表
面に空気電極膜３を設ける代わりに、図２に示すよう
に、空気電極原料からなる単層の円筒状空気電極基体13
を使用してもよい。この場合には、円筒状空気電極基体
13の表面に直接インターコネクター６を設ける。

【００３７】図１、図２においては、円筒状SOFCの一方
の開口端のみを示したが、他方の端部（図示せず）の方
も開口させてもよく、また他方の端部を封止して袋管状
の円筒状SOFCを形成してもよい。また、平板状SOFCにお
いても、平板状の単電池同士を接続するために、電極の
表面にインコーコネクターを形成しうる。本発明は、こ
のインターコネクターにも適用できる。

【００３８】空気電極は、ドーピングされたか、又はド
ーピングされていないLaMnO₃, CaMnO₃, LaNiO₃, LaCo
O₃, LaCrO₃等で製造でき、ストロンチウムやカルシウム
をドーピングしたLaMnO₃が好ましい。燃料電極は、一般
にはニッケル‐ジルコニアサーメット又はコバルト‐ジ
ルコニアサーメットで形成することが好ましい。固体電
解質は、イットリア等の希土類金属元素で安定化または
部分安定化した酸化セリウム又は酸化ジルコニウムで形
成するのが好ましい。

【００３９】以下、更に具体的な実施例について述べ
る。最初に、下記の各合成列の溶射用材料を準備した。（合成例１）。La₂O₃粉末120.0gとSrCO₃粉末27.2g と
Cr₂O₃粉末56.0g とMnO₂粉末16.0g とを秤量した。これ
らの各粉末と玉石800gと水200gとを、容量２リットルの
ボールミル内に入れ、３時間湿式混合し、スラリーを作
製した。このスラリーを110 ℃で20時間乾燥した後、乾
燥物を粒径149 μm 以下まで解砕し、空気中1200℃で10
時間仮焼し、(La_0.8Sr_0.2)(Cr_0.8Mn_0.2)O₃を合成した。

【００４０】（合成例２）。La₂O₃粉末120.0gとCr₂O₃
粉末53.2g とCo₃O₄粉末3.0gとを秤量した。これらの各
粉末と玉石800gと水200gとを、容量２リットルのボール
ミル内に入れ、３時間湿式混合し、スラリーを作製し
た。このスラリーを110 ℃で20時間乾燥した後、乾燥物
を粒径149 μm 以下まで解砕し、空気中1200℃で10時間
仮焼し、La(Cr₀ _.95Co_0.05)O₃ を合成した。

【００４１】（合成列３）。Y₂O₃粉末120.0gとCaCO₃粉
末18.8g とCr₂O₃粉末95.0g を秤量した。これらの各粉
末と玉石800gと水200gとを、容量２リットルのボールミ
ル内に入れ、３時間湿式混合し、スラリーを作製した。
このスラリーを110 ℃で20時間乾燥した後、乾燥物を粒
径149 μm 以下まで解砕し、空気中1200℃で10時間仮焼
し、(Y_0.85Ca _0.15)CrO₃ を合成した。

【００４２】（合成例４）。Y₂O₃粉末120.0gとCr₂O₃ 粉
末72.7g とCuO 粉末8.4gとを秤量した。これらの各粉末
と玉石800gと水200gとを、容量２リットルのボールミル
内に入れ、３時間湿式混合し、スラリーを作製した。こ
のスラリーを110 ℃で20時間乾燥した後、乾燥物を粒径
149 μm 以下まで解砕し、空気中1200℃で10時間仮焼
し、Y(Cr_0.9Cu₀ _.1)O₃ を合成した。

【００４３】（合成例５）。La₂O₃粉末120.0gとSrO₃粉
末46.6g とFe₂O₃粉末84.0g とを秤量した。これらの各
粉末と玉石800gと水200gとを、容量２リットルのボール
ミル内に入れ、３時間湿式混合し、スラリーを作製し
た。このスラリーを110 ℃で20時間乾燥した後、乾燥物
を粒径149 μm 以下まで解砕し、空気中1200℃で10時間
仮焼し、(La_0.7Sr_0.3)FeO₃を合成した。

【００４４】（合成例６）。La₂O₃粉末120.0gとFe₂O₃
粉末52.9g とZnO 粉末6.0gとを秤量した。これらの各粉
末と玉石800gと水200gとを、容量２リットルのボールミ
ル内に入れ、３時間湿式混合し、スラリーを作製した。
このスラリーを110 ℃で20時間乾燥した後、乾燥物を粒
径149 μm 以下まで解砕し、空気中1200℃で10時間仮焼
し、La(Fe_0.9Zn_0.1)O₃を合成した。

【００４５】（合成例７）。Y₂O₃粉末120.0gとCaCO₃粉
末26.6g とFe₂O₃粉末106.0gとを秤量した。これらの各
粉末と玉石800gと水200gとを、容量２リットルのボール
ミル内に入れ、３時間湿式混合し、スラリーを作製し
た。このスラリーを110 ℃で20時間乾燥した後、乾燥物
を粒径149 μm 以下まで解砕し、空気中1200℃で10時間
仮焼し、(Y_0.8Ca_0.2)FeO₃ を合成した。

【００４６】（合成例８）。Y₂O₃粉末120.0gとFe₂O₃粉
末67.9g とNiO 粉末15.9g とを秤量した。これらの各粉
末と玉石800gと水200gとを、容量２リットルのボールミ
ル内に入れ、３時間湿式混合し、スラリーを作製した。
このスラリーを110 ℃で20時間乾燥した後、乾燥物を粒
径149 μm 以下まで解砕し、空気中1200℃で10時間仮焼
し、Y(Fe_0.8Ni_0.2)O₃ を合成した。

【００４７】次に、上記の各合成物を、それぞれ別個に
ジルコニア玉石によってポットミル中で粉砕し、それぞ
れ平均粒径3.5 μm の粉末とし、次いでそれぞれ粉末の
総重量を100 重量部としたとき50重量部の水を加えて混
合し、スラリー状とし、スプレードライヤーにより乾燥
して平均粒径40μm の造粒粉体とした。こうして得た８
種類の造粒粉体を、それぞれ溶射用材料として使用し
た。各造粒粉体の組成は、改めて表１に示しておく。

【００４８】一方、気孔率20％、縦30mm×横30mm×厚さ
１mmのアルミナ製平板状基体を用意し、プラズマ溶射機
を用いて、上記した８種の各溶射用材料をそれぞれ厚さ
500μm となるようにプラズマ溶射した。その後、アル
ミナ製基体の部分を研磨によって削除し、厚さ400 μm
のプラズマ溶射膜のみを残した。このプラズマ溶射膜
を、電気炉を用いて、それぞれ表１に示した加熱処理条
件の下で加熱処理し、こうして得た各インターコネクタ
ー膜について、N₂透過係数及び電気伝導度を測定した。
結果を表１に示す。

【００４９】

【表１】

【００５０】表１に示したように、加熱処理を行うこと
でインターコネクター膜のN₂透過係数を、未処理の場合
より小さくすることができる。これは、膜における貫通
孔が少なくなったことを意味し、ゆえに、気孔率も小さ
く、相対密度は大きくなる。本発明に従えば相対密度95
％以上とすることも可能である。また、N₂透過係数は、
加熱処理温度が上昇するのに伴って大きく低下し、0.1
×10^-6cm⁴g^-1s ^-1のレベルにも達する。これは、加熱処
理によって開気孔が閉気孔となり、更にその閉気孔が縮
小するためと考えられる。更に、電気伝導度も、加熱処
理によって顕著に上昇することが解る。

【００５１】（N₂透過係数) 。図３のように、表１に示
す各インターコネクター膜22を治具21にセットし、膜22
と治具21との間は接着剤23で封着した。インターコネク
ター膜22の片方の面は、加圧された２気圧の窒素雰囲気
にさらし、他方は常圧の窒素雰囲気にさらす（室温にて
測定）。この時２気圧側から１気圧側へ流れ出る流量を
マスフローコントローラで測定し、以下の式にてN₂ガス
透過係数Ｋ（cm⁴g^-1s ^-1）を求めた。

【００５２】

【表２】Ｋ＝（ｔ・Ｑ）／（ΔＰ・Ａ）ｔ：試料厚さ（cm) Ｑ：測定流量（cm³/s) ΔＰ：差圧（g/cm²) Ａ：開口面積（cm²) （電気伝導度）。表１に示した各インターコネクター膜
を径14×厚さ0.4mm に加工し、白金電極を使って交流イ
ンピーダンス法により測定した（温度は1000℃、空気中
で測定した) 。

【００５３】

【発明の効果】本発明の製造方法によれば、インターコ
ネクター用材料を溶射し、この溶射膜を加熱処理するの
で、溶射インターコネクター膜の開気孔を閉気孔化し、
プラズマ溶射膜特有の微小クラックや欠陥をなくし、相
対密度を向上させて気孔率を小さくすることができる。
またこの加熱処理により膜の結晶質が均質な単一相とな
り、微構造的にも均質化されるのでインターコネクター
の電気伝導度を上げることができる。このようにインタ
ーコネクターを気密化できれば、溶射時に膜厚を小さく
することでインターコネクターの薄膜化も可能である。
このように気密で薄膜化が可能な膜でSOFCのインターコ
ネクターを形成することで、インターコネクターにおけ
る燃料漏れを防ぎつつ、インターコネクターの電気伝導
度を上げて電池の抵抗を下げることができるので、これ
らの相乗効果によって電池の出力が格段に向上する。

【００５４】また、本発明の方法は、通常のプラズマ溶
射装置と熱処理用の電気炉等があれば実施できるので、
例えばEVD 、CVD と比較して技術的に実施が容易であ
り、低コストであり、処理速度が速く、処理面積が大き
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】円筒状SOFCを一端側から見た破断斜視図であ
る。

【図２】円筒状SOFCを一端側から見た破断斜視図であ
る。

【図３】N₂透過係数の測定装置を示す模式図である。

【符号の説明】

１燃料電極膜２固体電解質３空気電極膜６インターコネクター７接続端子 13 空気電極基体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉岡克己愛知県名古屋市瑞穂区竹田町２丁目６番地の２アーバニア滝子南301号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固体電解質型燃料電池の電極の表面にイ
ンターコネクター用材料を溶射して溶射膜を形成し、こ
の溶射膜を加熱処理してインターコネクターを形成す
る、固体電解質型燃料電池用インターコネクターの製造
方法。
【請求項２】前記加熱処理を1250℃以上の温度で行
う、請求項１記載の固体電解質型燃料電池用インターコ
ネクターの製造方法。