JPH0451462A - 電極の製造法 - Google Patents
電極の製造法Info
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- JPH0451462A JPH0451462A JP2160215A JP16021590A JPH0451462A JP H0451462 A JPH0451462 A JP H0451462A JP 2160215 A JP2160215 A JP 2160215A JP 16021590 A JP16021590 A JP 16021590A JP H0451462 A JPH0451462 A JP H0451462A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/90—Selection of catalytic material
- H01M4/9041—Metals or alloys
- H01M4/905—Metals or alloys specially used in fuel cell operating at high temperature, e.g. SOFC
- H01M4/9066—Metals or alloys specially used in fuel cell operating at high temperature, e.g. SOFC of metal-ceramic composites or mixtures, e.g. cermets
-
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-
- 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
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、固体電解質を含む電極の製造法に関し、詳し
くは、高温固体電解質型燃料電池や高温電解槽（セ／Ｉ
／）の燃料電極の製造法に関するものである。
くは、高温固体電解質型燃料電池や高温電解槽（セ／Ｉ
／）の燃料電極の製造法に関するものである。
従来の技術
従来、安定化ジルコニアを用いた高温固体電解質型燃料
電池の製造法は用田らの報告（ＩＳＫ。
電池の製造法は用田らの報告（ＩＳＫ。
１９８９年子稿集２１−０１−０２−Ｇ）に見られるよ
うに酸化二ソケμの微粉末とイツトリア安定化ジルコニ
アの微粉末と有機溶媒とからなるペーストを電解質表面
に塗布焼成する方法、もしくは、氷山ら（電気学会論文
誌Ｂ、ｊｉ１１０゜１１１）の酸化ニッケルをフレーム
溶射によって電解質表面に成膜させる方法などが行なわ
れてきた。しかし、後者の方法で作製した燃料電極は、
酸化ニッケルの状態で成膜されているため、電池作製後
燃料ガスに触れると還元され体積変化が生じ、電解質膜
を破壊させる原因となっていた。また、前者の方法で作
製した燃料電極は還元による体積変化はさほど大きくな
いものの、長時間の電池作動によって、Ｎｉ粒子のシン
タリングが起こり、電解質と燃料電極との間の接触抵抗
が増加すると共に、Ｎ１粒子の粗大化のために電極反応
の活性点の数が減少し、分極抵抗が増大するという問題
点を有していた。
うに酸化二ソケμの微粉末とイツトリア安定化ジルコニ
アの微粉末と有機溶媒とからなるペーストを電解質表面
に塗布焼成する方法、もしくは、氷山ら（電気学会論文
誌Ｂ、ｊｉ１１０゜１１１）の酸化ニッケルをフレーム
溶射によって電解質表面に成膜させる方法などが行なわ
れてきた。しかし、後者の方法で作製した燃料電極は、
酸化ニッケルの状態で成膜されているため、電池作製後
燃料ガスに触れると還元され体積変化が生じ、電解質膜
を破壊させる原因となっていた。また、前者の方法で作
製した燃料電極は還元による体積変化はさほど大きくな
いものの、長時間の電池作動によって、Ｎｉ粒子のシン
タリングが起こり、電解質と燃料電極との間の接触抵抗
が増加すると共に、Ｎ１粒子の粗大化のために電極反応
の活性点の数が減少し、分極抵抗が増大するという問題
点を有していた。
これらの問題点に関して、アイゼンバーブ（Ｉｓｅｎｂ
ｅｒｇ ）らは、特開昭６１−２２５７７７号公報でＮ
ｉ粒子を単独で電解質上に直接塗布焼成し、さらにＮｉ
膜の上に電気化学的蒸着（以下ＥＶＤという。）法によ
ってイツトリア安定化ジルコニアをコーティングする方
法を開示している。この方法によれば、Ｎｉ粒子をイツ
トリア安定化ジルコニアの骨格構造によって包み込み、
Ｎ土粒子のシンタリングを機械的に押え込み、電池性能
の低下を防ぐことができる。また・この方法では、Ｎｉ
粒子の焼成及びＥＶＤの除にＮｉをＮｉＯにさせないた
めいずれも還元ガス雰囲気下で行なわれている。
ｅｒｇ ）らは、特開昭６１−２２５７７７号公報でＮ
ｉ粒子を単独で電解質上に直接塗布焼成し、さらにＮｉ
膜の上に電気化学的蒸着（以下ＥＶＤという。）法によ
ってイツトリア安定化ジルコニアをコーティングする方
法を開示している。この方法によれば、Ｎｉ粒子をイツ
トリア安定化ジルコニアの骨格構造によって包み込み、
Ｎ土粒子のシンタリングを機械的に押え込み、電池性能
の低下を防ぐことができる。また・この方法では、Ｎｉ
粒子の焼成及びＥＶＤの除にＮｉをＮｉＯにさせないた
めいずれも還元ガス雰囲気下で行なわれている。
発明が解決しようとする課題
上記アイゼンバーブ（Ｉｓｅｎｂｅｒｇ ）らの方法は
、ＥＶＤ法を用いているため処理に時間がかかり、高価
な装置が必要なためコストが高くなるという問題点を有
していた。
、ＥＶＤ法を用いているため処理に時間がかかり、高価
な装置が必要なためコストが高くなるという問題点を有
していた。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、
その目的とするところは、品質の安定した燃料！極を得
るための従来よりコストのかからない燃料電極の製造法
を提供することにある。
その目的とするところは、品質の安定した燃料！極を得
るための従来よりコストのかからない燃料電極の製造法
を提供することにある。
課題を解決するための手段
上記目的を達成するために、本発明の電極の製造法は、
金属粉末または酸化金属粉末と、ゾル状の酸化物超微粒
子と、有機溶媒とからなるペーストを安定化ジルコニア
からなる電解質の表面に塗布し、焼成することを特徴と
するものである。
金属粉末または酸化金属粉末と、ゾル状の酸化物超微粒
子と、有機溶媒とからなるペーストを安定化ジルコニア
からなる電解質の表面に塗布し、焼成することを特徴と
するものである。
そして、前記金属の使用可能なものは、ニッケｐ・コバ
／ｌ／）、鉄、白金、クロム、銀及びこれらの合金と混
合物が知られている。
／ｌ／）、鉄、白金、クロム、銀及びこれらの合金と混
合物が知られている。
また、前記酸化物の使用可能なものは、イツトリア安定
化ジルコニア、カルシウム安定化ジルコニア１酸化ジル
コニウム、７μミナ、マグネシア及びこれらの混合物が
知られている。
化ジルコニア、カルシウム安定化ジルコニア１酸化ジル
コニウム、７μミナ、マグネシア及びこれらの混合物が
知られている。
さらに、前記金属が酸化還元されると、体積変化が生じ
、電解質膜を破壊させるので、前記金属が酸化されない
酸素分圧の下で焼成することが望ましい。
、電解質膜を破壊させるので、前記金属が酸化されない
酸素分圧の下で焼成することが望ましい。
また、燃料電極に導電性ネットワークを形成し、抵抗を
小さくするために、金属粉末または酸化金属粉末を含む
ペーストを電解質表面に塗布焼成し、その後ゾル状の酸
化物Ｒ４Ｍ＆粒子を含むペーストをその上に塗布焼成す
ることが望ましい。
小さくするために、金属粉末または酸化金属粉末を含む
ペーストを電解質表面に塗布焼成し、その後ゾル状の酸
化物Ｒ４Ｍ＆粒子を含むペーストをその上に塗布焼成す
ることが望ましい。
作用
本発明の製造法により燃料電極を製造すると、燃料電極
の金属粒子間に強固な酸化物の骨格構造が形成され、金
属粒子のシンタリングによる特性劣化が生じない。
の金属粒子間に強固な酸化物の骨格構造が形成され、金
属粒子のシンタリングによる特性劣化が生じない。
実施例
実施例について図面を参考に説明する。
本発明による燃料電極２は、平均粒径２ｐＷＩのＮｉ粒
子３を有機溶媒と混合してペーストとし、これを電解質
１上に塗布し、さらにこれを１４００℃で焼き付けた。
子３を有機溶媒と混合してペーストとし、これを電解質
１上に塗布し、さらにこれを１４００℃で焼き付けた。
さらにこのＮｉ膜上にイツトリア安定化ジルコニウムゾ
μを塗布し、空気中で８００℃まで加熱したのち、５％
水素−９５％アルゴン中で１６００℃で焼き付けて安定
化ジルコニアコーティング相５を形成し、作製した。こ
の燃料電極を使用した高温固体電解質型燃料電池を製作
し、長時間通電試験を行った後、燃料電極２の形態を調
査したところ第１図の様になった。また、比較のため従
来の周円らの塗布焼成方法により燃料電極を作製し、高
温電解質型燃料電池に使用して長時間通電試駁Ｉを行っ
た後、燃料電極の形態を調べたところ、第２図の様をこ
なった。
μを塗布し、空気中で８００℃まで加熱したのち、５％
水素−９５％アルゴン中で１６００℃で焼き付けて安定
化ジルコニアコーティング相５を形成し、作製した。こ
の燃料電極を使用した高温固体電解質型燃料電池を製作
し、長時間通電試験を行った後、燃料電極２の形態を調
査したところ第１図の様になった。また、比較のため従
来の周円らの塗布焼成方法により燃料電極を作製し、高
温電解質型燃料電池に使用して長時間通電試駁Ｉを行っ
た後、燃料電極の形態を調べたところ、第２図の様をこ
なった。
第２図から分かる様にＮ１粒子６がシンタリングにより
粗大化し、電解質１との接触点が少なくなっているが、
第１図では、Ｎｉ粒子６の粗大化が安定化ジルコニアの
骨格構造によって抑えられ、電解質１との接触点の数が
確保されている。
粗大化し、電解質１との接触点が少なくなっているが、
第１図では、Ｎｉ粒子６の粗大化が安定化ジルコニアの
骨格構造によって抑えられ、電解質１との接触点の数が
確保されている。
また、前記の本発明による燃料電池と従来方法の燃料電
池との特性を比較するため、３ｙｏ水蒸気−９７％水素
を燃料とし、２００Ａ／／。前の定電流放電を行い、電
池電圧の変化を調べた。その結果を第６図に示す。第６
図から分かる様に本発明による燃料電池７が従来方法に
よるもの６に比べ、極めて良好な特性を示している。
池との特性を比較するため、３ｙｏ水蒸気−９７％水素
を燃料とし、２００Ａ／／。前の定電流放電を行い、電
池電圧の変化を調べた。その結果を第６図に示す。第６
図から分かる様に本発明による燃料電池７が従来方法に
よるもの６に比べ、極めて良好な特性を示している。
発明の効果
上記した様に本発明によれば、次の効果を奏する。
（１）請求項１記載の簡単な方法により電極な作夷出来
る。
る。
（２） 燃料電極に強固な酸化物の骨格構造が形成さ
れるため、品質の安定した燃料電極を得ることが出来、
これを燃料電池などに用いると特性が良好になる。
れるため、品質の安定した燃料電極を得ることが出来、
これを燃料電池などに用いると特性が良好になる。
（６） 請求項５記載の方法によれば、電池特性をさ
らに向上させることが出来る。
らに向上させることが出来る。
第１図は本発明により作製した燃料電極の拡大断面図、
第２図は従来方法により作製した燃料電極の拡大断面図
、第６図は本発明と従来方法に係わる燃料電池の放電特
性図である。
第２図は従来方法により作製した燃料電極の拡大断面図
、第６図は本発明と従来方法に係わる燃料電池の放電特
性図である。
Claims (5)
- （１）金属粉末または酸化金属粉末と、ゾル状の酸化物
超微粒子と、有機溶媒とからなるペーストを安定化ジル
コニアからなる電解質の表面に塗布し、焼成することを
特徴とする、 電極の製造法。 - （２）請求項（１）記載の金属がニッケル、コバルト、
鉄、白金、クロム、銀またはこれらの合金もしくは混合
物であることを特徴とする、 電極の製造法。 - （３）請求項（１）記載の酸化物がイットリア安定化ジ
ルコニア、カルシウム安定化ジルコニア、酸化ジルコニ
ウム、アルミナ、マグネシアまたはこれらの混合物であ
ることを特徴とする、電極の製造法。 - （４）請求項（１）記載のペーストを前記金属が酸化さ
れない酸素分圧の下で焼成することを特徴とする、 電極の製造法。 - （５）請求項（１）記載の金属粉末または酸化金属粉末
を含むペーストを電解質表面に塗布焼成し、その後ゾル
状の酸化物超微粒子を含むペーストをその上に塗布し、
焼成することを特徴とする、 電極の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2160215A JPH0451462A (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | 電極の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2160215A JPH0451462A (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | 電極の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0451462A true JPH0451462A (ja) | 1992-02-19 |
Family
ID=15710226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2160215A Pending JPH0451462A (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | 電極の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0451462A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001028024A1 (en) * | 1999-10-08 | 2001-04-19 | Global Thermoelectric Inc. | Composite electrodes for solid state electrochemical devices |
| JP2006310038A (ja) * | 2005-04-27 | 2006-11-09 | Nissan Motor Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池用電極及びその製造方法 |
| JP2015514988A (ja) * | 2012-04-23 | 2015-05-21 | テクニカル ユニバーシティ オブ デンマーク | 内部基準電極を採用するセンサ |
-
1990
- 1990-06-18 JP JP2160215A patent/JPH0451462A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001028024A1 (en) * | 1999-10-08 | 2001-04-19 | Global Thermoelectric Inc. | Composite electrodes for solid state electrochemical devices |
| US6420064B1 (en) | 1999-10-08 | 2002-07-16 | Global Thermoelectric Inc. | Composite electrodes for solid state devices |
| CZ301735B6 (cs) * | 1999-10-08 | 2010-06-09 | Fuelcell Energy, Ltd. | Kompozitní elektrody pro pevné elektrochemické soucástky a zarízení |
| JP2006310038A (ja) * | 2005-04-27 | 2006-11-09 | Nissan Motor Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池用電極及びその製造方法 |
| JP2015514988A (ja) * | 2012-04-23 | 2015-05-21 | テクニカル ユニバーシティ オブ デンマーク | 内部基準電極を採用するセンサ |
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