固体氧化物型燃料电池单电池的制造方法、及点胶装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种即使在多孔质支撑体的尺寸精度低的情况下也能够得到均匀的膜厚的、有效的固体氧化物型燃料电池单电池的制造方法。具体而言，本发明专利技术为固体氧化物型燃料电池单电池的制造方法，其特征在于，具有：支撑体形成工序，形成多孔质支撑体；成膜工序，在多孔质支撑体上层叠并形成构成多个发电元件的功能层；及烧成工序，对形成有功能层的多孔质支撑体进行烧成，且成膜工序包含：面成膜工序，通过在不需要成膜的部分上形成覆盖层，从覆盖层之上使第1功能层形成用浆料接触来同时形成多个发电元件的第1功能层；及点成膜工序，通过将第2功能层形成用浆料形成为液滴状并进行喷射来形成浆料的点，从而通过该点的集聚来形成第2功能层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及固体氧化物型燃料电池单电池的制造方法，尤其涉及在多孔质支撑体上形成有多个发电元件，且通过互连器将这些发电元件进行连接的固体氧化物型燃料电池单电池的制造方法、及其制造用的点胶装置。
技术介绍
固体氧化物型燃料电池(SolidOxideFuelCell：以下也称为“SOFC”)是使用氧化物离子导电性固体电解质作为电解质，并在其两侧安装有电极，一侧供给燃料气体，另一侧供给氧化剂气体(空气、氧等)，且在较高温度下进行工作的燃料电池。在日本国特开2013-175305号公报(专利文献1)中，记述有固体氧化物型燃料电池的制造方法。在此，所记述的固体氧化物型燃料电池为在基体管上形成有具备燃料极、固体电解质膜、及空气极的多个发电元件，且这些发电元件通过互连器而被电连接的固体氧化物型燃料电池。在该燃料电池的制造方法中，在基体管上，通过网版印刷法形成燃料极，接下来通过网版印刷法依次形成固体电解质膜、及互连器。如此形成有各层的基体管在空气中被共烧结，接下来在烧结后的固体电解质膜之上使用点胶设备形成空气极。即，将悬浊有形成空气极的材料的粉末的浆料吐出至固体电解质膜及互连器上，从而空气极用浆料的膜被成膜在应形成空气极的位置上。最后，在空气中对形成有空气极的基体管进行烧结。专利文献：日本国特开2013-175305号公报然而，在日本国特开2013-175305号公报所记述的固体氧化物型燃料电池的制造方法中，存在有无法充分管理燃料极层等各层的膜厚的问题。即，在用网版印刷法在基体管上形成燃料极层时，将切除有应形成燃料极的部分的掩模与基体管抵接，在其上供给燃料极用的浆料，通过刮刀将所供给的浆料涂覆在基体管上。然而，当圆筒形的基体管存在有挠曲时，则在基体管的各部上刮刀和基体管之间的间隙变得不同，从而难以使涂覆的浆料的膜厚均匀。由于当所形成的燃料极层等的膜厚变得不均匀时，则气体的透过性、离子的透过性产生不均，因此所构成的燃料电池元件的性能降低。此外，由于基体管等的支撑体通常为将通过挤出成型等而形成的成形体进行烧成的多孔质体，因此难以以高尺寸精度形成。如果为了确保支撑体的尺寸精度而对支撑体实施机械加工，则存在制造成本显著上升的问题。
技术实现思路
为了解决上述的课题，本专利技术为在多孔质支撑体上形成有多个发电元件并通过互连器将这些发电元件进行连接的固体氧化物型燃料电池单电池的制造方法，其特征在于，具有：支撑体形成工序，形成多孔质支撑体；成膜工序，在多孔质支撑体上以规定的顺序层叠并形成构成多个发电元件的功能层即燃料极层、电解质层、及空气极层；及烧成工序，对通过该成膜工序而形成有功能层的多孔质支撑体进行加热，并进行烧成，成膜工序包含：面成膜工序，通过在不需要成膜的部分上形成覆盖层，从该覆盖层之上使用于形成功能层之中的第1功能层的浆料接触，从而在没有覆盖层的部分上同时形成多个发电元件的第1功能层；及点成膜工序，通过将用于形成功能层之中的第2功能层的浆料形成为液滴状并连续喷射于应形成第2功能层的区域内来形成浆料的点，从而通过该点的集聚来形成第2功能层。在如此构成的本专利技术中，在支撑体形成工序中形成多孔质支撑体，在成膜工序中层叠构成发电元件的功能层，并将其在烧成工序中进行烧成。在成膜工序中，包含同时形成多个发电元件的功能层的面成膜工序、及通过点的集聚来形成功能层的点成膜工序。作为在多孔质支撑体上形成各功能层的成膜方法，已知有使掩模与支撑体接触，用刮刀在掩模的开口部内涂覆形成功能层的浆料的网版印刷法。此外，作为其他的方法，已知有使用喷射点胶设备，将浆料的液滴喷射于支撑体上的应成膜的部分，通过由液滴而形成的点的集聚来形成功能层的点成膜法。然而，通常在形成功能层的支撑体上存在有制造误差，难以确保作为成膜的基材的表面的平面性、及直线性。因而，在用刮刀对浆料进行涂布的网版印刷法中，难以将成膜的基材面和刮刀之间的间隙维持成一定，因而无法避免成膜后的功能层的厚度变得不均匀，导致所制造的燃料电池单电池的成品率降低。此外，当为了使成品率提高，应提高支撑体的尺寸精度，而在支撑体上实施机械加工时，则导致制造成本显著上升。而且，近年希望燃料电池单电池的小型化，但如果使在燃料电池单电池上形成的发电元件小型化，则通过成膜而形成的功能层所要求的尺寸精度越来越高，从而制造变得困难。即，在将多个小型的发电元件形成于支撑体上时，需要将在支撑体上依次层叠的各功能层正确地对齐，因而对所形成的各功能层要求有较高的位置精度。另一方面，由于在点成膜法中喷射液滴状的浆料来进行成膜，因此所形成的功能层不容易受到基材面的精度的影响。然而，在点成膜法中，每单位时间的可成膜的面积非常小，从而当通过点成膜法对全部的功能层进行成膜时，则导致制造所需的时间变得极长。此外，当为了扩大每单位时间可成膜的面积而降低所喷射的浆料的粘性时，则浆料向多孔质的支撑体内部浸透，导致成膜发生不均。而且，在浆料的粘性低的情况下，为了得到足够厚度的层而需要在相同部分上重叠进行点成膜，反而成膜所需的时间变长。此外，当浆料向支撑体内部浸透时，则所形成的层的大小及位置精度降低。相反，当提高所喷射的浆料的粘性时，则由液滴形成的点的痕迹残留在功能层上，导致功能层表面的平滑度降低。如果表面的平滑度降低，则功能层各部上发生的发电反应产生不均，导致发电反应因电流集中等而变得不稳定。根据如上所述构成的本专利技术的固体氧化物型燃料电池单电池的制造方法，因为形成功能层的成膜工序包含下述双方，即包含：面成膜工序，在不需要成膜的部分上形成覆盖层，使用于形成功能层的浆料从该覆盖层之上接触；及点成膜工序，通过将浆料形成为液滴状并连续喷射来形成浆料的点，从而通过该点的集聚来形成功能层，所以即使在多孔质支撑体存在有制造误差的情况下，也能够以短时间制造性能稳定的燃料电池单电池。在本专利技术中，优选与多孔质支撑体邻接而形成的功能层通过面成膜工序而被形成，且通过点成膜工序而形成的功能层与通过面成膜工序而形成的功能层邻接而形成。根据如此构成的本专利技术，因为与多孔质支撑体邻接而形成的功能层是通过面成膜而形成的，所以能够防止以下情况，即，像点成膜时那样，或是浆料向多孔质支撑体的浸透导致产生不均，或是制造时间增大。此外，因为面成膜形成有覆盖层，从覆盖层之上使浆料接触，所以多孔质支撑体的平面性、直线性等不会给功能层的厚度带来直接不良影响，从而能够平滑地形成功能层的表面。此外，因为与通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固体氧化物型燃料电池单电池的制造方法，其为在多孔质支撑体上形成有多个发电元件并通过互连器将这些发电元件进行连接的固体氧化物型燃料电池单电池的制造方法，其特征在于，具有：支撑体形成工序，形成所述多孔质支撑体；成膜工序，在所述多孔质支撑体上以规定的顺序层叠并形成构成所述多个发电元件的功能层即燃料极层、电解质层、及空气极层；及烧成工序，对通过该成膜工序而形成有所述功能层的所述多孔质支撑体进行加热，并进行烧成，所述成膜工序包含：面成膜工序，通过在不需要成膜的部分上形成覆盖层，从该覆盖层之上使用于形成所述功能层之中的第1功能层的浆料接触，从而在没有所述覆盖层的部分上同时形成所述多个发电元件的第1功能层；及点成膜工序，通过将用于形成所述功能层之中的第2功能层的浆料形成为液滴状并连续喷射于应形成第2功能层的区域内来形成浆料的点，从而通过该点的集聚来形成所述第2功能层。

【技术特征摘要】
2014.11.12 JP 2014-229701;2014.11.12 JP 2014-229701.一种固体氧化物型燃料电池单电池的制造方法，其为在多孔质支撑体上
形成有多个发电元件并通过互连器将这些发电元件进行连接的固体氧化物型燃
料电池单电池的制造方法，其特征在于，具有：
支撑体形成工序，形成所述多孔质支撑体；
成膜工序，在所述多孔质支撑体上以规定的顺序层叠并形成构成所述多个
发电元件的功能层即燃料极层、电解质层、及空气极层；
及烧成工序，对通过该成膜工序而形成有所述功能层的所述多孔质支撑体
进行加热，并进行烧成，
所述成膜工序包含：
面成膜工序，通过在不需要成膜的部分上形成覆盖层，从该覆盖层之上使
用于形成所述功能层之中的第1功能层的浆料接触，从而在没有所述覆盖层的
部分上同时形成所述多个发电元件的第1功能层；
及点成膜工序，通过将用于形成所述功能层之中的第2功能层的浆料形成
为液滴状并连续喷射于应形成第2功能层的区域内来形成浆料的点，从而通过
该点的集聚来形成所述第2功能层。
2.根据权利要求1所述的固体氧化物型燃料电池单电池的制造方法，其特
征在于，与所述多孔质支撑体邻接而形成的功能层通过所述面成膜工序而被形
成，且通过所述点成膜工序而形成的功能层与通过所述面成膜工序而形成的功
能层邻接而形成。
3.根据权利要求2所述的固体氧化物型燃料电池单电池的制造方法，其特
征在于，
还具有第1互连器形成工序，所述第1互连器形成工序以与邻接而形成于
所述多孔质支撑体的功能层连接的方式，通过将用于形成所述互连器的浆料形
成为液滴状并连续喷射来形成浆料的点，从而通过该点的集聚来形成第1互连
层。
4.根据权利要求3所述的固体氧化物型燃料电池单电池的制造方法，其特
征在于，所述电解质层通过所述面成膜工序而被形成，且与邻接而形成于所述
多孔质支撑体的功能层邻接。
5.根据权利要求4所述的固体氧化物型燃料电池单电池的制造方法，其特
征在于，
还具有第2互连器形成工序，即，在形成所述电解质层的所述面成膜工序
之后，通过点的集聚来形成第2互连层，所述第2互连层与通过所述第1互连
器形成工序而形成的所述第1互连层连接。
6.根据权利要求5所述的固体氧化物型燃料电池单电池的制造方法，其特
征在于，在形成所述电解质层的所述面成膜工序之后，且在进行所述第2互连
器形成工序前，进行加热所述电解质层并使其固化的煅烧工序。
7.根据权利要求3所述的固体氧化物型燃料电池单电池的制造方法，其特
征在于，
所述面成膜工序作为燃料极层形成工序而被实施，所述燃料极层形成工序
通过使用于形成燃料极层的浆料附着于所述多孔质支撑体来同时形成多个燃料
极层，所述多孔质支撑体由绝缘性材料形成，多个所述燃料极层彼此绝缘，
所述第1互连器形成工序以与所述燃料极层连接的方式形成所述互连器，
还具有在所述燃料极层之上形成所述多个发电元件的电解质层的电解质层
形成工序，
所述点成膜工序作为空气极层形成工序而被实施，所述空气极层形成工序
通过在所述电解质层之上将用于形成空气极层的浆料形成为液滴状并连续喷射
来形成所述多个发电元件的空气极层。
8.根据权利要求7所述的固体氧化物型燃料电池单电池的制造方法，其特
征在于，
所述燃料极层由在所述多孔质支撑体上形成的下层燃料极层、及在该下层
燃料极层之上形成的上层燃料极层构成，且用于形成所述下层燃料极层的浆料
的粘性比用于形成所述上层燃料极层的浆料的粘性更高，
所述下层燃料极层由比所述上层燃料极层导电性更高的材料形成，所述上
层燃料极层由比所述下层燃料极层催化剂活性更高的材料形成。
9.根据权利要求8所述的固体氧化物型燃料电池单电池的制造方法，其特
征在于，
所述空气极层由在所述电解质层之上形成的下层空气极层、及在该下层空

\t气极层之上形成的上层空气极层构成，且用于形成所述下层空气极层的浆料的
粘性比用于形成所述上层空气极层的浆料的粘性更低，
所述下层空气极层由比所述上层空气极层催化剂活性更高的材料形成，所
述上层空气极层由比所述下层空气极层导电性更高的材料形成。
10.根据权利要求1所述的固体氧化物型燃料电池单电池的制造方法，其特
征在于，
所述面成膜工序中的所述覆盖层的形成是通过第1覆盖形成工序来实施的，
所述第1覆盖形成工序通过使覆盖形成剂附着在电绝缘性的所述多孔质支撑体
上的不需要成膜的部分上来形成第1覆盖层，
所述面成膜工序为下述工序，即，通过使浆料从所述第1覆盖层之上接触，
而在没有所述第1覆盖层的部分上同时形成所述多个发电元件的第1功能层，
所述浆料用于在形成有所述第1覆盖层的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：古屋正纪，安藤茂，籾山大，端山洁，冈本修，渡邉直树，井坂畅夫，佐藤真树，柿沼保夫，田中修平，村上弘展，星子琢也，久保田胜，篠原慎二，
申请(专利权)人：TOTO株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP