固体氧化物型燃料电池、固体氧化物型燃料电池堆和固体氧化物型燃料电池的制造方法技术

本发明专利技术的特征在于，具有：以金属为主要成分的支承体；由所述支承体支承的阳极层；设置在所述阳极层上的固体氧化物的电解质层；设置在所述电解质层上的阴极层；和覆盖所述阴极层和所述阴极层周围的所述电解质层的金属的多孔层。孔层。孔层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固体氧化物型燃料电池、固体氧化物型燃料电池堆和固体氧化物型燃料电池的制造方法


[0001]本专利技术涉及固体氧化物型燃料电池、固体氧化物型燃料电池堆和固体氧化物型燃料电池的制造方法。

技术介绍

[0002]固体氧化物型燃料电池具有在阳极层与阴极层之间设置有固体氧化物的电解质层的结构，燃料气体中的氢与从阴极层侧供给的氧化物离子在阳极层发生反应而进行发电。阳极层、阴极层和电解质层各自由陶瓷形成，对于急剧的温度变化和机械冲击是脆弱的。
[0003]因此，提出了一种被称为金属支承单元的结构，其通过利用使金属烧结而得到的导电性的支承体支承固体氧化物燃料电池，使得固体氧化物燃料电池能够承受急剧的温度变化和机械冲击。金属支承单元中的支承体也作为阳极侧的集电体发挥作用，能够经由该支承体将电流取出到外部。
[0004]另一方面，通常作为阴极层使用的材料，在还原性气氛中难以烧制，因此，阴极层通过在空气气氛中烧制陶瓷材料来形成。但是，当阴极层的烧制温度高时，支承体会氧化，导致支承体的导电性降低。
[0005]因此，提出了通过在空气气氛中在1000℃以下的低温进行阴极层的烧制，来抑制支承体的氧化的方法(非专利文献1、2)。然而，当这样在低温下烧制阴极层时，阴极层有可能从电解质层等基底剥离。
[0006]现有技术文献
[0007]非专利文献
[0008]非专利文献1:ECS Transactions,25(2)701
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710(2009)
[0009]非专利文献2:Journal of Power Sources 196(2011)9459
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9466

技术实现思路

[0010]专利技术要解决的技术问题
[0011]本专利技术是鉴于上述技术问题而做出的，其目的在于提供能够抑制阴极层剥离的固体氧化物型燃料电池、固体氧化物型燃料电池堆和固体氧化物型燃料电池的制造方法。
[0012]用于解决技术问题的手段
[0013]本专利技术的固体氧化物型燃料电池的特征在于，具有：以金属为主要成分的支承体；由所述支承体支承的阳极层；设置在所述阳极层上的固体氧化物的电解质层；设置在所述电解质层上的具有氧化物离子传导性的阴极层；和覆盖所述阴极层和所述阴极层周围的所述电解质层的金属的多孔层。
[0014]在上述固体氧化物型燃料电池中，可以是，在所述多孔层的截面中出现的空隙和金属各自的面积的总和中，所述空隙占20％以上的面积。
[0015]在上述固体氧化物型燃料电池中，可以是，所述多孔层的金属包含银。
[0016]在上述固体氧化物型燃料电池中，可以是，所述多孔层的金属含有金、铂、钯和银
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钯合金中的任一种。
[0017]在上述固体氧化物型燃料电池中，可以是，所述多孔层的厚度为5μm以上。
[0018]本专利技术的固体氧化物型燃料电池堆的特征在于，包括：以金属为主要成分的第1支承体；由所述第1支承体支承的第1阳极层；设置在所述第1阳极层上的、具有氧化物离子传导性的固体氧化物的第1电解质层；设置在所述第1电解质层上的第1阴极层；覆盖所述第1阴极层和所述第1阴极层周围的所述第1电解质层的金属的第1多孔层；具有与所述第1多孔层连接的第1面和与该第1面相对的第2面的互连器；与所述互连器的所述第2面连接的阳极集电体；设置在所述阳极集电体上的第2支承体；由所述第2支承体支承的第2阳极层；设置在所述第2阳极层上的、具有氧化物离子传导性的固体氧化物的第2电解质层；设置在所述第1电解质层上的第2阴极层；和覆盖所述第2阴极层和所述第1阴极层周围的所述第2电解质层的金属的第2多孔层，在所述互连器的所述第1面上形成有第1凹部，该第1凹部是在所述第1多孔层侧开口的凹部，且在所述第1凹部与所述第1多孔层之间形成第1气体流路，在所述互连器的所述第2面上形成有第2凹部，该第2凹部是在所述阳极集电体侧开口的凹部，且在所述第2凹部与所述阳极集电体之间形成第2气体流路。
[0019]本专利技术的固体氧化物型燃料电池的制造方法的特征在于，具有：制作层叠体的工序，所述层叠体是将以金属为主要成分的支承体、阳极层和具有氧化物离子传导性的固体氧化物的电解质层依次层叠而得到的；在所述电解质层上涂敷包含导电性陶瓷粉末的浆料的工序；通过在氧化性气氛中在1000℃以下的温度烧制所述浆料来形成阴极层的工序；以覆盖所述阴极层和该阴极层周围的所述电解质层的方式涂敷包含有机物和金属粉末的膏的工序；和通过烧制所述膏使所述有机物脱离，来形成金属的多孔层的工序。
[0020]专利技术效果
[0021]采用本专利技术，能够抑制阴极层剥离。
附图说明
[0022]图1是例示第1实施方式的固体氧化物型的燃料电池的层叠结构的示意性截面图。
[0023]图2是基于多孔层的截面的SEM(Scanning Electron Microscope：扫描电子显微镜)图像进行描绘而得到的图。
[0024]图3是例示支承体、混合层和阳极层的详细情况的放大截面图。
[0025]图4是例示燃料电池的制造方法的流程的图。
[0026]图5是将实施例1、实施例2、比较例1和比较例2的结果汇总的表。
[0027]图6是第2实施方式的固体氧化物型的燃料电池堆的示意性截面图。
具体实施方式
[0028]下面，参照附图对实施方式进行说明。
[0029](第1实施方式)
[0030]图1是例示第1实施方式的固体氧化物型的燃料电池100的层叠结构的示意性截面图。如图1中例示的那样，作为一个例子，燃料电池100具有在支承体10上依次层叠有混合层
20、阳极层30、电解质层40、阴极层60和多孔层70的结构。可以使多个燃料电池100层叠而构成燃料电池堆(fuel cell stack)。
[0031]电解质层40是以具有氧化物离子传导性的固体氧化物为主要成分的、具有不透气性的致密层。电解质层40优选以氧化钪
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氧化钇稳定的氧化锆(ScYSZ)等为主要成分。当Y2O3+Sc2O3的浓度在6mol％～15mol％之间时，氧化物离子传导性最高，优选使用该组成的材料。另外，电解质层40的厚度优选为20μm以下，更优选为10μm以下。电解质越薄越好，但是为了以两侧的气体不泄漏的方式制造，优选为1μm以上的厚度。
[0032]阴极层60是具有作为阴极的电极活性的电极，具有电子传导性和氧化物离子传导性。例如，阴极层60是具有电子传导性和氧化物离子传导性的LSC(钴酸镧锶)等。LSC是掺杂有Sr(锶)的LaCoO3。
[0033]另外，在电解质层40的上表面设置有反应防止层50。反应防止层50以能够防止电解质层40与阴极层60的反应的成分为主要成分。例如，反应防止层50以在CeO2中掺杂Gd(钆)而得到的GDC(Gd掺杂氧化铈)等为主要成分。作为一个例子，在电解质层40含有ScYSZ、且阴极层60含有LSC的情况下，反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种固体氧化物型燃料电池，其特征在于，具有：以金属为主要成分的支承体；由所述支承体支承的阳极层；设置在所述阳极层上的、具有氧化物离子传导性的固体氧化物的电解质层；设置在所述电解质层上的阴极层；和覆盖所述阴极层和所述阴极层周围的所述电解质层的金属的多孔层。2.如权利要求1所述的固体氧化物型燃料电池，其特征在于：在所述多孔层的截面中出现的空隙和金属各自的面积的总和中，所述空隙占20％以上的面积。3.如权利要求1或2所述的固体氧化物型燃料电池，其特征在于：所述多孔层的金属包含银。4.如权利要求1或2所述的固体氧化物型燃料电池，其特征在于：所述多孔层的金属包含金、铂、钯和银
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钯合金中的任一种。5.如权利要求1所述的固体氧化物型燃料电池，其特征在于：所述多孔层的厚度为5μm以上。6.一种固体氧化物型燃料电池堆，其特征在于，具有：以金属为主要成分的第1支承体；由所述第1支承体支承的第1阳极层；设置在所述第1阳极层上的、具有氧化物离子传导性的固体氧化物的第1电解质层；设置在所述第1电解质层上的第1阴极层；覆盖所述第1阴极层和所述第1阴极层周围的所述第1电解质层的金属的第1多孔层；具有与所述第1多孔层连接的第1面和与该第1面相对的第2面...

【专利技术属性】
技术研发人员：李新宇，川村知荣，
申请(专利权)人：太阳诱电株式会社，
类型：发明
国别省市：