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JPH08306361A - 固体電解質燃料電池用燃料極材料およびその製造方法 - Google Patents

固体電解質燃料電池用燃料極材料およびその製造方法

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Publication number
JPH08306361A
JPH08306361A JP7127375A JP12737595A JPH08306361A JP H08306361 A JPH08306361 A JP H08306361A JP 7127375 A JP7127375 A JP 7127375A JP 12737595 A JP12737595 A JP 12737595A JP H08306361 A JPH08306361 A JP H08306361A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
zirconia
particles
fuel electrode
nickel
electrode material
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.)
Pending
Application number
JP7127375A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshio Abe
俊夫 阿部
Masashi Mori
昌史 森
Hibiki Ito
響 伊藤
Toru Yamamoto
融 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central Research Institute of Electric Power Industry
Original Assignee
Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central Research Institute of Electric Power Industry filed Critical Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority to JP7127375A priority Critical patent/JPH08306361A/ja
Publication of JPH08306361A publication Critical patent/JPH08306361A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Inert Electrodes (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 固体電解質燃料電池の燃料極に用いた場合に
おいて、従来の材料と同等以上の性能を、長持間安定し
て維持することのできる燃料極材料を提供する。 【構成】 粒径が20〜75μmの8YSZ粗粒子31
の群と、粒径が0.1〜1μm程度の8YSZ微粒子3
3の群と、粒径が5〜20μm程度のNiO(電池作動
時には金属Niとなる)粒子32の群との混合物からな
る固体電解質燃料電池用燃料極材料である。

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燃料電池用燃
料極材料およびその製造方法に関するものである。詳し
く述べると本発明は、固体電解質燃料電池の長寿命化を
図ることのできる燃料極の微細構造の改良に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】固体電解質燃料電池は、大きく分類して
円筒型と平板型との2つの形式がある。例えば、円筒型
固体電解質燃料電池の一例として、縦縞円筒型を図12
に示す。この縦縞円筒型電解質燃料電池は、円筒型の支
持体20の周りに空気極21と固体電解質22と燃料極
23とを同心状に形成し、固体電解質22と燃料極23
を分断するように空気極21上に形成されたインターコ
ネクタ24によって空気極21側の電流が取出されるよ
うになっている。インターコネクタ24と燃料極23と
の間には、燃料極23とインターコネクタ24の電気的
絶縁のため溝25が設けられている。この縦縞円筒型固
体電解質燃料電池においては、空気が支持体20の内側
と通って空気極21に供給される。また、燃料ガスは支
持体20の外側を通って燃料極23に供給される。この
縦縞円筒型固体電解質燃料電池は比較的機械的強度も強
いため、平板型のものより開発が先行しており、現在既
に5kW級のものの発電に成功しており、25kW級の
ものの製作に入っている段階である。
【0003】また、平板型固体電解質燃料電池として
は、例えば図13に分解斜視図で一例を示したように、
平板の単電池1とセパレータ4をスペーサ2,3を介し
て交互に積み重ね、単電池1とセパレータ4によって形
成される空気供給用空間5と燃料ガス供給用空間6とに
燃料ガスと空気が燃料電池ガス供給パイプ7と空気供給
パイプ8を介して夫々供給される、さらに、単電池1は
固体電解質9の表面側に空気極10と燃料極11を形成
して成る。この平板型は現在1kW級の発電に成功して
いる。
【0004】ところで、これら固体電解質燃料電池の燃
料極材料としては、酸化ニッケル(NiO、但し燃料電
池作動時には金属ニッケルNi)とジルコニア(ZrO
2 )の微粒子を混合して得たニッケル−ジルコニアサー
メットが、高い触媒活性(水素の還元能力)を有し、か
つ室温から1000℃までの高温でも導電率(電気抵抗
の逆数)が高いことから適していると考えられていた。
しかしながら、燃料極中のニッケルの含有量が多いと、
熱膨脹係数の違いから熱応力が発生し、セル破壊につな
がる可能性があり、ニッケルの含有量をあまりふやすこ
とができず、反面、ニッケルの量が少ないと、電極特性
はあまり良くなく、電流を取り出すことが困難になり、
更に、焼結性が高く緻密化しやすいなどの問題があっ
た。そこで、従来、ジルコニアとして8モル%のイット
リアで結晶構造を安定化させたジルコニア(以下8YS
Zと記する。)を用いたものが採用されるようになって
きている。
【0005】このように従来の固体電解質燃料電池用燃
料極材料は、細かい粉末のNiOと8YSZを混合して
得たものであった。しかしながら、この燃料極は初期特
性が優れているものの、発電開始後数十時間で劣化し、
発電が不可能な状態になる。この原因を解明したとこ
ろ、電池動作条件下において、燃料極の緻密化と体積収
縮ならびにNi粒子の凝集が原因であることがわかった
(電力中央研究所報告W93019 平成6年5月)。
【0006】なお、Niの凝集や緻密化については他の
報告もある(電気化学協会第60回大会講演要旨集、第
269頁、平成5年4月1〜3日)。
【0007】さらに、Ni(Mg)O−8YSZを用い
ることによって、Ni粒子の高分散化と燃料極の長寿命
化を図ろうとする報告がある(第33回電池検討会講演
要旨集、第35〜36頁、平成4年9月16〜18日;
電気化学協会第59回大会講演要旨集、第197頁、平
成4年4月2〜4日;電気化学協会第60回大会講演要
旨集、第270頁、平成5年4月1〜3日)。
【0008】また粒径の大きいNiに粒径の小さいYS
Zを被覆させて、性能の向上を図ろうとした報告もある
(電気化学協会第59回大会講演要旨集、第198頁、
平成4年4月2〜4日)。
【0009】さらに金属ルテニウムにYSZを電気化学
蒸着した材料(第18回固体イオニクス討論会講演要旨
集、第5〜8頁、1992年10月12〜13日)や、
金属Niに気相法にてYSZを付着させた材料(電気化
学協会第59回大会講演要旨集、第199頁、平成4年
4月2〜4日)についても検討されている。
【0010】しかしながら、上記したような各種の報告
は主に発電性能の向上を図ろうとするものであり、長持
間の作動データに乏しいものであった。さらにYSZを
化学蒸着するあるいは気相法にて付着させる製法は、コ
スト的に高くなると考えられている(電力中央研究所報
告 W92028 平成5年3月)。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】このように上記従来技
術は、特に燃料極の性能の向上を目的とするものであ
り、長持間作動時の劣化についての検討が不十分である
とともに、製造コストに直接影響する製造工程に関する
配慮がなされておらず、製造工程の複雑さから製造コス
トが高価なものになるものであった。
【0012】従って本発明は、最適なミクロ構造を有す
る固体電解質燃料用電池用燃料極材料を、簡便な製造技
術を用いて、低コストに大量生産できる製造方法を開発
し、さらに固体電解質燃料電池の燃料極に用いた場合に
おいて、従来の材料と同等以上の性能を、長持間安定し
て維持することのできる燃料極材料を提供することを目
的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明は、ニッケル−ジルコニア系固体電解質燃料
電池用燃料極材料において、比較的大きな粒径を有する
ジルコニア粗粒子群と、比較的小さな粒径を有するジル
コニア微粒子群と、酸化ニッケルないしニッケル粒子群
との混合物からなり、前記各粒子群の粒径がジルコニア
粗粒子>ニッケルないし酸化ニッケル粒子>ジルコニア
微粒子の関係を満たすようにしている。
【0014】前記ジルコニアとしては、安定化ジルコニ
ア、特に8モル%のイットリアで安定化させたジルコニ
ア(8YSZ)が好ましい。
【0015】また前記各粒子の具体的な粒径としては、
ジルコニア粗粒子の粒径が20〜75μm、ジルコニア
微粒子の粒径が0.1〜1μm、ニッケルないし酸化ニ
ッケル粒子の粒径が5〜20μmであることが望まし
い。
【0016】また、上記目的を達成するために、本発明
は、前記固体電解質燃料電池用燃料極材料の製造におい
て、ジルコニア粗粒子とニッケルないし酸化ニッケル粒
子とジルコニア微粒子との各粒子をジルコニア粗粒子>
ニッケル粒子ないし酸化ニッケル粒子>ジルコニア微粒
子の関係に予め粒径制御する工程と、ボールミルを用
い、乾式条件にて、まず比較的大きな粒径を有するジル
コニア粗粒子群と酸化ニッケル粒子群とを混合し、次い
でこの混合物に比較的小さな粒径を有するジルコニア微
粒子群を添加してさらに混合する工程とを有するように
している。
【0017】
【作用】このように本発明においては、固体電解質燃料
電池用燃料極材料に用いられる各原料の粒径を変更し、
その微細構造を改良したものである。
【0018】従来のニッケル−ジルコニアサーメット系
固体電解質燃料電池用燃料極材料は、細かいNiOと8
YSZとの混合粉体であったが、本発明においては、比
較的大きな粒径を有するジルコニア粗粒子群と、比較的
小さな粒径を有するジルコニア微粒子群と、酸化ニッケ
ル粒子群との混合物としたものである。
【0019】この燃料極材料を構成する各粒子は、それ
ぞれ次に述べるような粒径に応じた機能を有するものと
考えられる。 (1)ジルコニア粗粒子 ・燃料極材料の骨格を形成し、電解質との熱膨脹差をな
くす。 ・粒子同志の隙間(粒間細隙)において気孔を形成し、
かつこれを維持する。 ・電極作動時のニッケル粒子の凝集を防ぎ、電子伝導経
路(以下、電流パスと称する。)の維持を図る。 (2)酸化ニッケル粒子(電極作動時にはニッケル粒
子) ・ジルコニア粗粒子表面を被覆し、かつニッケルの凝集
にも対応できるように、ジルコニア粗粒子間の隙間にも
分散させる。 ・電流パスを形成する。 ・ジルコニア粒子との界面を多くし、電極反応場を増大
させる。 (3)ジルコニア微粒子 ・ジルコニア粗粒子同志ならびにジルコニア電解質板と
の接着を良くする。 ・ニッケル粒子の固定化を図り、電流パスの遮断を防
ぐ。
【0020】したがって、これらの粒径の異なる原料が
複合化してなる本発明に係る燃料極材料は、従来の材料
に比べて、高温・還元雰囲気(電池作動条件に近い雰囲
気)下において、気孔率の変化、体積の収縮ともに極め
て小さくなり、あわせて電流パスの遮断が生じない。こ
れによって、長持間発電においても、燃料極の劣化は起
こりにくく、燃料電池の性能を低下させることがなくな
る。また電極反応場の増加効果によって、燃料極の性能
自体も向上させることができる。
【0021】一方、このような燃料極材料の製造方法と
しての第2の発明は、ボールミルにより乾式混合撹拌を
行ない、上記したような各原料の所望粒径を維持し、上
記したような所望の性能を有する燃料極材料を作製する
ものであり、ボールミルという一般的でかつ簡便な装置
を使用するため、生産性および製造コストの面で優れた
ものとなる。
【0022】以下、本発明を実施態様に基づきより詳細
に説明する。
【0023】本発明の燃料極材料は、比較的大きな粒径
を有するジルコニア粗粒子群と、比較的小さな粒径を有
するジルコニア微粒子群と、酸化ニッケルないしニッケ
ル粒子群との混合物からなる。図1は、本発明に係る燃
料極材料を用いて、燃料極を形成した場合におけるその
微細構造を示す概念図であり、図中符号31はジルコニ
ア粗粒子、符号32は酸化ニッケル粒子、符号33はジ
ルコニア微粒子を示す。
【0024】図1に示すように、ジルコニア粗粒子31
は、燃料極中において骨格をなし、かつ粒子間にできる
隙間(粒間細隙)によって気孔34を形成する。これら
によって電解質(安定化ジルコニア製)との熱的整合性
を図るとともに、焼結の進行による燃料極の収縮ならび
に気孔の閉塞を防止する。またジルコニア微粒子33
は、粒径の大きいジルコニア粗粒子31同志をより強固
に接着したり、電解質と燃料極の密着性をより良好にし
たりする。そして大小のジルコニア粒子31,33によ
て電極全体の焼結性が制御され、ニッケルの凝集防止と
電極反応場の増加が図られる。また、酸化ニッケル粒子
32は、粒径の大きなジルコニア粗粒子の周囲に分散さ
れ、電池作動時にニッケルに変化する。これによって、
燃料極の電流パスを形成し、かつジルコニア粒子31,
33と気孔との界面において、電極反応を生じる。
【0025】このような機能性を付与するために、本発
明においては、前記各粒子群の粒径がジルコニア粗粒子
>ニッケルないし酸化ニッケル粒子>ジルコニア微粒子
の関係となるようにした。より具体的には、例えば、ジ
ルコニア粗粒子の粒径が20〜75μm、より好ましく
は45〜75μm、ジルコニア微粒子の粒径が0.1〜
1μm、より好ましくは0.1〜0.5μm、ニッケル
ないし酸化ニッケル粒子の粒径が5〜20μm、より好
ましくはジルコニア粗粒子の粒径の10分の1以下とし
てこれらを組合せるものである。
【0026】なおジルコニアとしては、安定化ジルコニ
ア、特に8YSZが好ましい。この理由としては、前記
したように燃料極中のニッケルの含有量が多いと、熱膨
脹係数の違いから熱応力が発生し、セル破壊につながる
可能性があり、ニッケルの含有量をあまりふやすことが
できず、反面、ニッケルの量が少ないと、電極特性はあ
まり良くなく、焼結性も高いため、安定化ジルコニアな
いし8YSZを用いることで至適なニッケル含有量とす
ることができるためである。
【0027】本発明の燃料極材料は、前述した図12お
よび13に例示したような各種の形態の固体電解質燃料
電池の燃料極の作製に好適に用いることができ、燃料電
池、あるいは燃料極の形状等に何ら限定されることな
く、いずれの場合であっても、後述するような優れた性
能を発揮し得るものとなるのである。
【0028】本発明の燃料極材料の製造方法としては、
特に限定されるものではないが、上記したような各粒子
の所定の粒径、殊にジルコニア粗粒子の粒径を維持し
て、安定に混合することができるように、ボールミルを
用い、乾式条件にて撹拌混合することが望ましい。なお
ボールミルとしては、ポリ軟こう瓶とナイロン製ボール
の組合せといった、比較的軟質の表面を有する装置とす
ることが望まれる。
【0029】撹拌混合は、最初に8YSZ粗粒子とNi
O粒子とを例えば、48〜60時間程度混合し、次いで
この混合物に8YSZ微粒子群を添加してさらに48時
間程度混合することにより行なわれる。
【0030】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づきより具体的に
説明する。
【0031】(1)実験に用いた燃料極材料は、表1に
示すような混合比の粉末で、以降各粉末は表1中の試料
番号にて表記する。材料の作製は、図5に示す流れに基
づき作製された。すなわち、まず第1段階として、用い
る粉末の粒径調整を行う。8YSZの粗粒子は、予め1
400℃で20時間焼成した後、ふるいによって分級す
ることによって得た。一方、8YSZ微粒子およびNi
O粒子は、特殊ナイロン樹脂製容器と部分安定化ジルコ
ニアボールとからなる湿式ボールミルにて適当な条件で
粉砕することにより得た。次に第2段階としてポリ軟こ
う瓶とナイロン製ボールとからなるボールミルによって
各粉末を乾式混合する。なお、最初に8YSZ粗粒子と
NiO粒子とを混合し、次いでこの混合物に8YSZ微
粒子群を添加してさらに混合した。なお、従来の材料
は、還元後のNiが40容量%となるように粒径が数μ
mのNiOと8YSZとを混合して得たものである。
【0032】(2)このようにして得た燃料極材料の発
電前および発電後の微細構造を電子顕微鏡(EPMA)
により観察した。従来の材料(FEM000)は細かい
粒径のNiと8YSZとで構成されている(図3)が、
本発明に係るFEM461は図4に示すように前記概念
図のようなミクロ構造になっていることが観察された。
【0033】(3)実験に用いるために各材料粉末を空
気中にて1400℃で10時間焼成した後の収縮率を調
べた。その結果を表2に示す。この結果から、従来の材
料に比して、本発明に係る材料は収縮が小さいことが分
かる。
【0034】(4)上記(3)で得た各材料の焼結体を
図6に示すような還元試験用電気炉装置を用いて、10
00℃、水素雰囲気にて保持した後の体積収縮の変化、
気孔率の変化を調べた。得られた体積収縮の変化結果を
図7に、また気孔率の変化結果を図8にそれぞれ示す。
図7に示す結果から明らかなように、NiO(試料FE
M010)の収縮は極めて大きく、従来の材料(試料F
EM000)も300時間後には17%収縮している。
これに対して本発明に係る燃料極材料は収縮が小さい。
また図8に示されるように気孔率の変化についても同様
に本発明に係る燃料極材料では変化が小さいものであっ
た。さらに本発明に係る燃料極材料において、8YSZ
粗粒子に対する8YSZ微粒子の混合量が増えるにつれ
て、空気中で焼成した時の収縮が大きくなる傾向があ
り、また水素中、1000℃で保持したときの体積収縮
と気孔率の変化が小さくなる傾向があることから、大小
の8YSZが材料の緻密化を制御していることが分か
る。つまり8YSZ微粒子は、材料中の骨格構造をより
強固にする作用があり、空気中で焼成して焼結体を得る
際には緻密化が起って、材料の体積を若干収縮させる。
しかし、この時点で材料の骨格ができあがるために、水
素中においては8YSZの緻密化が進行しないので、材
料の体積はほとんど変化せず、また気孔率も変化しなく
なる。
【0035】(5)上記の材料のうち、変化の最も小さ
かったFEM461を用いて固体電解質燃料電池を作製
し、発電試験ならびに燃料極の性能評価を行った。評価
には図9に示すような構成の測定装置を用いてカレント
・インタープラション法を用いた。また、評価用単電池
は、電解質板に燃料極材料をスラリー化したものを塗布
した後、1400℃、10時間で焼き付け、空気極には
ストロンチウムを添加したランタンマンガナイトをスラ
リー化したものを塗布した後、1150℃、4時間で焼
付け、更に参照極として白金ペーストを焼付けた。
【0036】(6)FEM461についての発電試験に
おいて得られた図10に示す結果からして、3000時
間の発電が可能となった。なお、図10における250
0時間後のセル電圧の低下は、実験中に発生した地震に
よって空気極の剥離やセル破壊が起ったためであり、燃
料極の性能低下は起きていない。これに対し従来の燃料
極材料を用いた単セルの寿命は高々十数時間(電力中央
研究所報告 W93019、平成6年5月を参照のこ
と。)であり、著しい性能の安定化が示された。
【0037】(7)カレント・インタープラション法で
燃料極の性能評価を行なった結果を図11(a)に示
す。初期の性能に対して500時間後の過電圧が顕著に
大きくなっているが、これは過電流を流したためであ
り、500時間以降には大きな劣化は起っていない。再
現性を得るために、電流を変化させずに2500時間の
連続発電を行ったときには、過電圧に大きな変化が見ら
れなかった(図11(b))。
【0038】
【表1】
【0039】
【表2】
【0040】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の燃料極材料
は、空気中ならびに電池動作雰囲気中においても体積収
縮や気孔率の減少といった緻密化が生じにくく、また、
従来の材料を用いて作製した燃料極に比して、本発明の
材料を用いて作製した燃料極は、発電性能も優れてお
り、長持間安定した発電が可能となった。これゆえ、本
発明の燃料極材料を用いれば、固体電解質燃料電池の高
性能化と長寿命化が可能になる。また本発明の製造方法
は、上記したような優れた特性を発揮する燃料極材料を
従来からある簡便な装置を用いて作製することができ、
生産性及び製造コストの面からも有利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の燃料極材料を固体電解質燃料電池の燃
料極に用いた際における燃料極の微細構造を示す概念図
である。
【図2】本発明の実施例において使用した各粒子の粒径
分布の測定結果を示す図であり、(a)は8YSZ粗粒
子、(b)はNiO粒子、(c)は8YSZ微粒子に関
するものである。
【図3】従来の燃料極の発電前と発電後の微細構造を示
す電子顕微鏡写真であり、(a)は発電前の二次電子
像、(b)は発電前のNi分布像、(c)は発電後の二
次電子像、(d)は発電後のNi分布像である。
【図4】本発明の一実施例に係る燃料極の発電後の微細
構造を示す電子顕微鏡写真であり、(a)は二次電子
像、(b)はNi分布像、(c)はZrの分布像、
(d)はZrの分布像((a)におけるA部拡大)であ
る。
【図5】本発明に係る製造方法における製造工程を示す
図である。
【図6】本発明の実施例において水素還元雰囲気中に保
持する際用いた装置の概念図である。
【図7】本発明の実施例において作製した各材料の還元
雰囲気中での体積収縮の経時的変化を示すグラフであ
る。
【図8】本発明の実施例において作製した各材料の還元
雰囲気中での気孔率の経時的変化を示すグラフである。
【図9】本発明の実施例において発電・電極評価に用い
た装置の概念図であり、(a)は測定装置構成を、
(b)は測定回路をそれぞれ示す。
【図10】本発明の一実施例の燃料極材料を用いた単電
池の発電状況を示すグラフである。
【図11】本発明の一実施例の燃料極材料の性能の経時
変化を示すグラフであり、(a)は過電流を流した場
合、(b)は一定電流を流した場合をそれぞれ示す。
【図12】縦縞円筒型固体電解質燃料電池の一例の構造
を示す斜視図である。
【図13】平板難固体電解質燃料電池の分解斜視図であ
る。
【符号の説明】
1 単電池 11,23 燃料極 31 ジルコニア粗粒子 32 酸化ニッケル粒子 33 ジルコニア微粒子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01M 8/02 H01M 8/12 8/12 C04B 35/48 B (72)発明者 山本 融 神奈川県横須賀市長坂2−6−1 財団法 人電力中央研究所 横須賀研究所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ニッケル−ジルコニア系固体電解質燃料
    電池用燃料極材料であって、比較的大きな粒径を有する
    ジルコニア粗粒子群と、比較的小さな粒径を有するジル
    コニア微粒子群と、ニッケルないし酸化ニッケル粒子群
    との混合物からなり、前記各粒子群の粒径がジルコニア
    粗粒子>ニッケルないし酸化ニッケル粒子>ジルコニア
    微粒子の関係を満たすことを特徴とする固体電解質燃料
    電池用燃料極材料。
  2. 【請求項2】 ジルコニアが安定化ジルコニアである請
    求項1に記載の燃料極材料。
  3. 【請求項3】 ジルコニアが8モル%のイットリアで安
    定化させたジルコニアである請求項1に記載の燃料極材
    料。
  4. 【請求項4】 ジルコニア粗粒子の粒径が20〜75μ
    m、ジルコニア微粒子の粒径が0.1〜1μm、ニッケ
    ルないし酸化ニッケル粒子の粒径が5〜20μmである
    請求項1〜3のいずれかに記載の燃料極材料。
  5. 【請求項5】 請求項1〜5のいずれかに記載の燃料極
    材料の製造方法であって、ジルコニア粗粒子とニッケル
    ないし酸化ニッケル粒子とジルコニア微粒子との各粒子
    をジルコニア粗粒子>ニッケル粒子ないし酸化ニッケル
    粒子>ジルコニア微粒子の関係に予め粒径制御する工程
    と、ボールミルを用い、乾式条件にて、まず比較的大き
    な粒径を有するジルコニア粗粒子群とニッケルないし酸
    化ニッケル粒子群とを混合し、次いでこの混合物に比較
    的小さな粒径を有するジルコニア微粒子群を添加してさ
    らに混合する工程とを有することを特徴とする固体電解
    質燃料電池用燃料極材料の製造方法。
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Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999054946A1 (fr) * 1998-04-21 1999-10-28 Toto Ltd. Pile a electrolyte solide et son procede de production
JP2002260677A (ja) * 2001-02-28 2002-09-13 Kyocera Corp 固体電解質型燃料電池セルおよび燃料電池
JP2004503054A (ja) * 2000-06-30 2004-01-29 フオルシュングスツェントルム ユーリッヒ ゲーエムベーハー 温度安定な導電性を有する電極を製造する方法
US6740442B1 (en) 1999-05-31 2004-05-25 Central Research Institute Of Electric Power Industry Unit cell of flat solid oxide fuel cell and fuel cell stack comprising the same
JP2004182554A (ja) * 2002-12-05 2004-07-02 Toray Ind Inc ジルコニア粉末
JP2005285750A (ja) * 2004-03-29 2005-10-13 Sulzer Hexis Ag 高温度燃料電池のためのアノード材料
WO2005112154A1 (ja) * 2004-05-17 2005-11-24 Nippon Shokubai Co., Ltd. 固体酸化物形燃料電池用アノード支持基板およびその製法
WO2006101136A1 (ja) * 2005-03-23 2006-09-28 Nippon Shokubai Co., Ltd. 固体酸化物形燃料電池用燃料極材料およびそれを用いた燃料極、並びに燃料電池セル
KR100648144B1 (ko) * 2005-09-15 2006-11-24 한국과학기술연구원 고성능 연료극지지형 고체산화물 연료전지
JP2007335142A (ja) * 2006-06-13 2007-12-27 Nippon Shokubai Co Ltd ニッケル−セリア系固体酸化物形燃料電池用燃料極材料
JP2009016350A (ja) * 2007-07-04 2009-01-22 Korea Inst Of Science & Technology 燃料電池用電極−電解質複合体粉末及びその調製方法
JP2011009144A (ja) * 2009-06-29 2011-01-13 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology 固体酸化物形電気化学セルの製造方法
JP2011507160A (ja) * 2007-12-07 2011-03-03 ネクステック、マテリアルズ、リミテッド 還元性ガス中で使用するための高性能多層電極
WO2011036972A1 (ja) * 2009-09-25 2011-03-31 日本碍子株式会社 固体酸化物形燃料電池のセル
WO2011074445A1 (ja) * 2009-12-16 2011-06-23 日本碍子株式会社 燃料電池セル及び固体酸化物型燃料電池
US8128988B2 (en) 2004-08-10 2012-03-06 Central Research Institute Of Electric Power Industry Film-formed article and method for producing same
US8288053B2 (en) 2005-08-18 2012-10-16 Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. Nickel oxide powder material for solid oxide fuel cell, production process thereof, raw material composition for use in the same, and anode material using the nickel oxide powder material
KR101335063B1 (ko) * 2011-10-21 2013-12-03 한국생산기술연구원 고출력 고체산화물 연료전지 단위셀 제조기술
JP5603516B1 (ja) * 2013-08-12 2014-10-08 日本碍子株式会社 固体酸化物型燃料電池
US20150004519A1 (en) * 2013-06-29 2015-01-01 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Solid Oxide Fuel Cell Having a Dense Barrier Layer
KR101521508B1 (ko) * 2012-08-13 2015-05-19 가부시끼가이샤 리켄 고체 산화물형 연료 전지의 지지체를 겸하는 연료극 및 연료극 지지형 고체 산화물형 연료 전지
CN105431972A (zh) * 2013-08-01 2016-03-23 株式会社Lg化学 无机氧化物粉末以及包括其烧结体的电解质
WO2019087734A1 (ja) * 2017-11-03 2019-05-09 株式会社デンソー 固体電解質、その製造方法、ガスセンサ
JP2020135928A (ja) * 2019-02-13 2020-08-31 株式会社豊田中央研究所 固体酸化物形燃料電池用燃料極

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0456070A (ja) * 1990-06-20 1992-02-24 Seibu Gas Kk 固体電解質型燃料電池チューブセルの製造方法
JPH04192261A (ja) * 1990-11-27 1992-07-10 Ngk Insulators Ltd 固体電解質型燃料電池の燃料電極及びその製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0456070A (ja) * 1990-06-20 1992-02-24 Seibu Gas Kk 固体電解質型燃料電池チューブセルの製造方法
JPH04192261A (ja) * 1990-11-27 1992-07-10 Ngk Insulators Ltd 固体電解質型燃料電池の燃料電極及びその製造方法

Cited By (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999054946A1 (fr) * 1998-04-21 1999-10-28 Toto Ltd. Pile a electrolyte solide et son procede de production
US6692855B1 (en) 1998-04-21 2004-02-17 Toto Ltd. Solid electrolyte type fuel cell and method of producing the same
US6740442B1 (en) 1999-05-31 2004-05-25 Central Research Institute Of Electric Power Industry Unit cell of flat solid oxide fuel cell and fuel cell stack comprising the same
JP2004503054A (ja) * 2000-06-30 2004-01-29 フオルシュングスツェントルム ユーリッヒ ゲーエムベーハー 温度安定な導電性を有する電極を製造する方法
JP2002260677A (ja) * 2001-02-28 2002-09-13 Kyocera Corp 固体電解質型燃料電池セルおよび燃料電池
JP2004182554A (ja) * 2002-12-05 2004-07-02 Toray Ind Inc ジルコニア粉末
JP2005285750A (ja) * 2004-03-29 2005-10-13 Sulzer Hexis Ag 高温度燃料電池のためのアノード材料
WO2005112154A1 (ja) * 2004-05-17 2005-11-24 Nippon Shokubai Co., Ltd. 固体酸化物形燃料電池用アノード支持基板およびその製法
US8128988B2 (en) 2004-08-10 2012-03-06 Central Research Institute Of Electric Power Industry Film-formed article and method for producing same
WO2006101136A1 (ja) * 2005-03-23 2006-09-28 Nippon Shokubai Co., Ltd. 固体酸化物形燃料電池用燃料極材料およびそれを用いた燃料極、並びに燃料電池セル
US8288053B2 (en) 2005-08-18 2012-10-16 Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. Nickel oxide powder material for solid oxide fuel cell, production process thereof, raw material composition for use in the same, and anode material using the nickel oxide powder material
EP1768208A2 (en) * 2005-09-15 2007-03-28 Korea Institute of Science and Technology High performance anode-supported solid oxide fuel cell
EP1768208A3 (en) * 2005-09-15 2008-05-28 Korea Institute of Science and Technology High performance anode-supported solid oxide fuel cell
KR100648144B1 (ko) * 2005-09-15 2006-11-24 한국과학기술연구원 고성능 연료극지지형 고체산화물 연료전지
JP2007335142A (ja) * 2006-06-13 2007-12-27 Nippon Shokubai Co Ltd ニッケル−セリア系固体酸化物形燃料電池用燃料極材料
JP2009016350A (ja) * 2007-07-04 2009-01-22 Korea Inst Of Science & Technology 燃料電池用電極−電解質複合体粉末及びその調製方法
JP2011507160A (ja) * 2007-12-07 2011-03-03 ネクステック、マテリアルズ、リミテッド 還元性ガス中で使用するための高性能多層電極
US8828618B2 (en) 2007-12-07 2014-09-09 Nextech Materials, Ltd. High performance multilayer electrodes for use in reducing gases
JP2011009144A (ja) * 2009-06-29 2011-01-13 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology 固体酸化物形電気化学セルの製造方法
WO2011036972A1 (ja) * 2009-09-25 2011-03-31 日本碍子株式会社 固体酸化物形燃料電池のセル
JP4868557B2 (ja) * 2009-09-25 2012-02-01 日本碍子株式会社 固体酸化物形燃料電池のセル
JP4820463B2 (ja) * 2009-12-16 2011-11-24 日本碍子株式会社 燃料電池セル及び固体酸化物型燃料電池
WO2011074445A1 (ja) * 2009-12-16 2011-06-23 日本碍子株式会社 燃料電池セル及び固体酸化物型燃料電池
KR101335063B1 (ko) * 2011-10-21 2013-12-03 한국생산기술연구원 고출력 고체산화물 연료전지 단위셀 제조기술
KR101521508B1 (ko) * 2012-08-13 2015-05-19 가부시끼가이샤 리켄 고체 산화물형 연료 전지의 지지체를 겸하는 연료극 및 연료극 지지형 고체 산화물형 연료 전지
US20150004519A1 (en) * 2013-06-29 2015-01-01 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Solid Oxide Fuel Cell Having a Dense Barrier Layer
US10297853B2 (en) * 2013-06-29 2019-05-21 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Solid oxide fuel cell having a dense barrier layer
CN105431972A (zh) * 2013-08-01 2016-03-23 株式会社Lg化学 无机氧化物粉末以及包括其烧结体的电解质
JP5603516B1 (ja) * 2013-08-12 2014-10-08 日本碍子株式会社 固体酸化物型燃料電池
WO2019087734A1 (ja) * 2017-11-03 2019-05-09 株式会社デンソー 固体電解質、その製造方法、ガスセンサ
JP2019085284A (ja) * 2017-11-03 2019-06-06 株式会社デンソー 固体電解質、その製造方法、ガスセンサ
JP2020135928A (ja) * 2019-02-13 2020-08-31 株式会社豊田中央研究所 固体酸化物形燃料電池用燃料極

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