JPH07130385A - 円筒横縞型固体電解質電解セル - Google Patents

円筒横縞型固体電解質電解セル

Info

Publication number
JPH07130385A
JPH07130385A JP5275139A JP27513993A JPH07130385A JP H07130385 A JPH07130385 A JP H07130385A JP 5275139 A JP5275139 A JP 5275139A JP 27513993 A JP27513993 A JP 27513993A JP H07130385 A JPH07130385 A JP H07130385A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solid electrolyte
tube
cylindrical
interconnector
electrolytic cell
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.)
Withdrawn
Application number
JP5275139A
Other languages
English (en)
Inventor
Junichi Kanzaki
潤一 神前
Osao Kudome
長生 久留
Koji Ikeda
浩二 池田
Katsumi Nagata
勝巳 永田
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.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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 Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP5275139A priority Critical patent/JPH07130385A/ja
Publication of JPH07130385A publication Critical patent/JPH07130385A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 円筒横縞型固体電解質電解セルに関する。 【構成】 それぞれ円筒形に形成した燃料極、絶縁性中
間材、インターコネクタ管及び導電性中間材の順序で重
ねた1組を複数組重ね合せて高温加圧してなる円筒形接
合体、該接合体表面に塗布、焼成して形成された固体電
解質膜及び該固体電解質膜上に塗布、焼成して形成され
た空気極膜よりなる円筒横縞型固体電解質電解セルにお
いて、前記インターコネクタ管の内側に他の構成部材と
熱膨張係数が近似する材料よりなる還元防止膜としての
絶縁膜を施してなる円筒横縞型固体電解質電解セル。

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セル
(SOFC)やその逆反応の高温水蒸気電解セル(SO
FE)に使用される円筒横縞型固体電解質電解セルの改
良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の円筒横縞型固体電解質電解セルの
製造法をSOFCを例に採り、図4によって説明する。
基体管(例えばカルシア安定化ジルコニア:CSZ)1
上に、構成材料である燃料極{例えばNiO/イットリ
ア安定化ジルコニア(YSZ)}2、固体電解質(例え
ばYSZ)3、インターコネクタ(例えばNiCr/A
2 3 )5、空気極(例えばLaCoO3 )4及び絶
縁材6を溶射法により成膜して製造している。このもの
ゝ外観は図5に示すようになるので円筒横縞型固体電解
質電解セルと呼ばれている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の円筒横縞型SO
FCは溶射法によって基体管の外周に構成材料を成膜す
るために原料粉の歩留りが非常に悪く、また、基体管に
原料粉の応力が加わるために基体管が破壊されることが
あり、また、基体管は必ず使用しなければならないた
め、コスト的に非常に大きな損失となる。また、溶射法
では、ピンホールの発生などが考えられ、固体電解質や
インターコネクタの緻密度に影響を与える恐れがある。
【0004】さらに、また、溶射法では、固体電解質の
粒子を多孔質な燃料極に吹きつけるために図6に示すよ
うに、その表面のみに成膜され酸素イオンの反応の場で
あるとされる3相界面の量が少ないと考えられ、界面で
の性能向上は、見込めないという点がある。
【0005】本発明は上記技術水準に鑑み、従来技術の
コスト面及び界面での性能向上が計れる円筒横縞型固体
電解質電解セル及びその製造法を先に提案した(特願平
5−274120号)。該提案の円筒横縞型固体電解質
電解セル及びその製造法の要旨は下記のとおりである。 それぞれ円筒形に形成した燃料極管、絶縁性中間
材、インターコネクタ管及び導電性中間材の順序で重ね
た1組を複数組重ね合せて高温加圧してなる円筒形接合
体、該接合体表面に塗布・焼成して形成された固体電解
質膜及び該固体電解質膜の上に塗布・焼成して形成され
た空気極膜よりなることを特徴とする円筒横縞型固体電
解質電解セル。 それぞれ円筒形に形成された燃料極管、絶縁性中間
材、インターコネクタ管及び導電性中間材をこの順序で
重ねた1組を複数組重ね合せて、1400〜1500℃
の高温で加圧接合した後、該円筒形接合体を不必要部分
をマスキングして固体電解質スラリ中に浸漬して固体電
解質スラリ層を厚さ3〜10μmに塗布し、これを焼成
する工程を複数回繰返すことにより緻密で薄い30〜1
00μm厚の固体電解質膜を成膜し、さらにその表面に
不必要部分をマスキングして空気極材料スラリをロール
プレート法により適用して1200〜1300℃で焼結
させて成膜することを特徴とする円筒横縞型固体電解質
電解セルの製造法。
【0006】しかしながら、円筒横縞型固体電解質セル
においては、固体電解質、空気極、燃料極及びインター
コネクタなどのすべての構成材料の熱膨張係数を一致さ
せることが重要であり、その中で、インターコネクタ材
料についてはLaCrO3 系の材料が有力視されている
が、このものはインターコネクタ材料に要求される酸化
還元雰囲気下での安定性という面で劣っている。そのた
め、このLaCrO3系の材料は低酸素分圧下で、導電
率が減少し固体電解質電解セルの性能劣化につながる。
【0007】本発明は上記技術水準に鑑み、前記提案の
円筒横縞型固体電解質電解セルをさらに改良し、酸化還
元雰囲気での安定性に優れたインターコネクタを有する
同固体電解質電解セルを提供しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明はそれぞれ円筒形
に形成した燃料極、絶縁性中間材、インターコネクタ管
及び導電性中間材の順序で重ねた1組を複数組重ね合せ
て高温加圧してなる円筒形接合体、該接合体表面に塗布
・焼成して形成された固体電解質膜及び該固体電解質膜
上に塗布・焼成して形成された空気極膜よりなる円筒横
縞型固体電解質電解セルにおいて、前記インターコネク
タ管の内側に他の構成部材と熱膨張係数が近似する材料
よりなる還元防止膜としての絶縁膜を施してなることを
特徴とする円筒横縞型固体電解質電解セルである。
【0009】本発明は従来の溶射法によるコストの損失
及び界面での性能向上を計るために、円筒形の基体管の
使用をなくし、円筒形に形成した燃料極管、絶縁性中間
材、内面に還元防止膜として作用する絶縁膜を施したイ
ンターコネクタ管及び導電性中間材の順序で重ねた1組
を複数組重ね合せて、高温加圧して接合してなる円筒形
接合体そのものを固体電解質膜及び空気極膜の支持管と
するものである。
【0010】本発明において使用される燃料極管の材料
の一例としてはNiOとYSZの混合物の焼結体(Ni
O/YSZ)、絶縁性中間材の材料の例としてはグリー
ンシート状態のSrZrO3 やAl2 3 、インターコ
ネクタ管の材料の例としてはLaCrMgO3 やLaS
rCrO3 の焼結体、導電性中間材の材料の例としては
Ptや燃料極材料とインターコネクタ管材料のグリーン
シート状の混合物が使用される。
【0011】この際、インターコネクタ管の内面に施さ
れる還元防止膜として作用する絶縁膜の材料の例として
は、他の構成材料との熱膨張係数を一致させるためにS
rZrO3 ,La2 Zr2 7 などが使用される。
【0012】上記材料より構成された円筒形接合体に成
膜される固体電解質膜の材料の一例としてはYSZが、
またその固体電解質膜の上に成膜される空気極材料の一
例としてはLa0.9 Sr0.1 MnO3 があげられる。
【0013】グリーンシート状の絶縁性中間材はインタ
ーコネクタ管への燃料極管からの電気の流れを遮断する
目的と高温加圧接合時に用いる緩衝材として作用させる
ために使用される。また、グリーンシート状の導電性中
間材は有効発電部で発生した電気をつなぐインターコネ
クタ管から次の有効発電部へ電気を流すために使用さ
れ、高温加圧接合時に緩衝材として作用させるために使
用される。絶縁性中間材も導電性中間材も何れも約10
0μm程度の厚さのものが使用される。
【0014】前記円筒形接合体に固体電解質膜を成膜す
るに際しては、低濃度の固体電解質材料スラリ中に不必
要部分をマスキングした該円筒形接合体を浸漬させ、固
体電解質材料が塗布された該円筒形接合体を1400〜
1500℃で焼成する工程を複数回繰返すことにより成
膜される。
【0015】固体電解質膜を成膜された円筒形接合体に
空気極を成膜するに際しては、不必要部分をマスキング
した固体電解質膜形成円筒形接合体に空気極材料スラリ
をロールプレート法によって適用し、その後焼結するこ
とによって行われる。ロールプレート法とは不必要部分
にマスキングを施された固体電解質膜形成円筒形接合体
をジグにセットして回転させながら空気極材料スラリを
流し込み、流し込んだ空気極材料スラリの付着高さをマ
スキングの高さに合せ、その後、空気極材料スラリを付
着した円筒形接合体を乾燥する方法のことである。
【0016】
【作用】インターコネクタ管の内側(燃料側)に還元防
止膜を成膜することでインターコネタ材料の還元雰囲気
下における導電率の低下を防ぐことができ、安定な材料
となるので固体電解質電解セルの性能の劣化を防ぐこと
ができる。また、固体電解質材料及び空気極をスラリに
よって成膜するために、図2に示すように、固体電解質
材料のスラリが燃料極材料内に浸み込み、界面での反応
場が増加し電極の性能は向上する。
【0017】
【実施例】以下、本発明の円筒横縞型固体電解質電解セ
ルの一実施例を図1によって説明する。初めに、燃料極
材料であるNiO/YSZスラリを押出し成形法によ
り、厚さ:2mm、長さ:600〜800mmで内部を
燃料が通過可能な孔径を有する燃料極前駆体を製作し、
これを1450℃で焼成して多孔質で強度をもつように
し、単位セルに必要な長さに切断し、図1(a)に示す
燃料極管(内径:22mm、肉厚:2mm)1とする。
次に、絶縁性中間材々料であるSrZrO3 スラリを押
出し成形法により成形し、これを焼成しないまゝ必要な
長さに切断し、図1(a)に示す絶縁性中間材(内径:
22mm、肉厚:2mm)2とする。また、インターコ
ネクタ管材料であるLaCr0.9 Mg0.1 3 スラリを
前記燃料極管1と同じ方法で製作し、図1(a)に示す
インターコネクタ管(内径:22mm、肉厚:2mm)
3とする。さらに、導電性中間材々料であるPtスラリ
を前記絶縁性中間材2と同じ方法で製作し、図1(a)
に示す導電性中間材(内径:22mm、肉厚:2mm)
4とする。
【0018】次に、上記のようにして製作したインター
コネクタ管3の内側(燃料側)の還元雰囲気にさらされ
る部分に、図1(b)に示すように還元防止膜として作
用する絶縁膜5を成膜する。この絶縁膜5の材料として
は他の構成材料との熱膨張係数の一致性及び絶縁性とい
う点からSrZrO3 やLa2 Zr2 7 が使用され
る。
【0019】上述したように製作した燃料極管1、絶縁
性中間材2、絶縁膜5を有するインターコネクタ管3及
び導電性中間材4よりなる1組の単位セルを複数個組み
重ねて、接合温度:1420℃、接合圧力:0.237
kgf/mm2 、接合時間:1時間の条件で高温加圧接
合して、図1(c)に示すような1本の円筒形接合体を
得、これを従来の基体管と同じ作用をもつものとする。
【0020】その後、インターコネクタ管3の絶縁性中
間材2側の一部を残し、インターコネクタ管の外周部に
マスキングを施こし、導電性中間材4、燃料極管1、絶
縁性中間材2及びインターコネクタ管3の一部外周面上
に、固体電解質材料であるYSZが塗布されるように、
マスキングを施こした円筒形接合体を低濃度のYSZス
ラリ(エタノール:94wt%、YSZ:6wt%)中
に浸漬し、YSZの塗布後、1450℃で焼成する工程
を複数回繰り返すことによって、図1(d)に示すよう
に緻密で約50μmの薄い固体電解質膜5を成膜する。
この固体電解質膜5の成膜方法によって、図2に示すよ
うに固体電解質であるYSZは多孔質の燃料極管1の空
隙に浸み込むので、従来法の説明で言及した3相界面の
量が大となり、界面での性能向上が達成される。
【0021】最後に、インターコネクタ管3の導電性中
間材4側のマスキングの一部を取り除き、空気極材料で
あるLa0.9 Sr0.1 MnO3 スラリをロールプレート
法により、インターコネクタ管3の一部と固体電解質膜
5の外周部により塗布し、1300℃で2時間焼結させ
て図1(e)に示すように円筒横縞型固体電解質電解セ
ルを得る。
【0022】
【発明の効果】インターコネクタ管の内側(燃料側)
に、絶縁材を施すことで、インターコネクタ管の還元雰
囲気下における導電率の劣化を防ぐことが可能であり、
従来の固体電解質電解セルに比し、図3に示すように、
作動電圧の経時劣化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の円筒横縞型固体電解質電解セルの製造
法の一実施例の説明図。
【図2】本発明の円筒横縞型固体電解質電解セルの3相
界面の状況の説明図。
【図3】本発明の円筒横縞型SOFCの作動電圧の経時
変化を示す図表。
【図4】従来の円筒横縞型固体電解質電解セルの製造法
の一態様の説明図。
【図5】円筒横縞型固体電解質電解セルの外観図。
【図6】従来の円筒横縞型固体電解質電解セルの3相界
面の状況の説明図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永田 勝巳 長崎県長崎市飽の浦町1番1号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれ円筒形に形成した燃料極、絶縁
    性中間材、インターコネクタ管及び導電性中間材の順序
    で重ねた1組を複数組重ね合せて高温加圧してなる円筒
    形接合体、該接合体表面に塗布、焼成して形成された固
    体電解質膜及び該固体電解質膜上に塗布、焼成して形成
    された空気極膜よりなる円筒横縞型固体電解質電解セル
    において、前記インターコネクタ管の内側に他の構成部
    材と熱膨張係数が近似する材料よりなる還元防止膜とし
    ての絶縁膜を施してなることを特徴とする円筒横縞型固
    体電解質電解セル。
JP5275139A 1993-11-04 1993-11-04 円筒横縞型固体電解質電解セル Withdrawn JPH07130385A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5275139A JPH07130385A (ja) 1993-11-04 1993-11-04 円筒横縞型固体電解質電解セル

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5275139A JPH07130385A (ja) 1993-11-04 1993-11-04 円筒横縞型固体電解質電解セル

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07130385A true JPH07130385A (ja) 1995-05-19

Family

ID=17551237

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5275139A Withdrawn JPH07130385A (ja) 1993-11-04 1993-11-04 円筒横縞型固体電解質電解セル

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07130385A (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09245819A (ja) * 1996-03-07 1997-09-19 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk 燃料電池及び電解セル並びにその冷却・除湿方法
WO2009008979A1 (en) * 2007-07-05 2009-01-15 Corning Incorporated Insulation for sofc systems
JP2013157254A (ja) * 2012-01-31 2013-08-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 固体電解質型燃料電池
JP2013182708A (ja) * 2012-02-29 2013-09-12 Toto Ltd 燃料電池装置
JP2014089847A (ja) * 2012-10-29 2014-05-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 固体酸化物型燃料電池
EP3331080A1 (en) 2016-12-02 2018-06-06 Toto Ltd. Fuel cell stack device and fuel cell device

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09245819A (ja) * 1996-03-07 1997-09-19 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk 燃料電池及び電解セル並びにその冷却・除湿方法
WO2009008979A1 (en) * 2007-07-05 2009-01-15 Corning Incorporated Insulation for sofc systems
JP2013157254A (ja) * 2012-01-31 2013-08-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 固体電解質型燃料電池
JP2013182708A (ja) * 2012-02-29 2013-09-12 Toto Ltd 燃料電池装置
JP2014089847A (ja) * 2012-10-29 2014-05-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 固体酸化物型燃料電池
EP3331080A1 (en) 2016-12-02 2018-06-06 Toto Ltd. Fuel cell stack device and fuel cell device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101083701B1 (ko) 가역 고형 산화물 연료전지 스택 및 이의 제조방법
US8455154B2 (en) Thermal shock-tolerant solid oxide fuel cell stack
JP2706197B2 (ja) セラミック薄膜の形成方法
JP2001196069A (ja) 燃料電池
JP4781823B2 (ja) 円筒横縞型燃料電池
JPH07130385A (ja) 円筒横縞型固体電解質電解セル
JP2002367633A (ja) 固体酸化物形燃料電池におけるセル間接続方法
JP4460881B2 (ja) 燃料電池セルの製法
JP3310866B2 (ja) 円筒横縞型固体電解質燃料電池
JPH05166530A (ja) 固体電解質燃料電池用電池部材
JPH0479163A (ja) 固体電解質型燃料電池
JPH07135017A (ja) 固体電解質燃料電池及びその製法
JP3934970B2 (ja) 燃料電池セル及びセルスタック並びに燃料電池
JPH07130380A (ja) 円筒横縞型固体電解質電解セル及びその製造法
JP3238086B2 (ja) 固体電解質型燃料電池セル
JP3257363B2 (ja) 固体電解質型燃料電池セル
JPH0837011A (ja) 中空平板状燃料電池基板
JP2002134132A (ja) 固体電解質型燃料電池セルおよびその製法
JP2002358976A (ja) 固体電解質型燃料電池
JP3217695B2 (ja) 円筒型燃料電池セル
JP3285779B2 (ja) 固体電解質型燃料電池セルおよびその製造方法
JP4484481B2 (ja) 燃料電池セル及びセルスタック並びに燃料電池
JP2001229934A (ja) 固体電解質型燃料電池の製造方法
JPH0992301A (ja) 円筒横縞型固体電解質燃料電池
JPH10106611A (ja) 固体電解質型燃料電池

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20010130