固体氧化物型燃料电池及其制造方法技术

本发明专利技术提供固体氧化物型燃料电池及其制造方法。固体氧化物型燃料电池包括：固体电解质层；设置在固体电解质层的第一面的阳极，其具有包含电子传导性陶瓷和氧化物离子传导性陶瓷的多孔体；设置在阳极上的第一混合层，其具有金属材料与陶瓷材料混合的构造；设置在第一混合层上的、以金属为主要成分的第一支承体；设置在固体电解质层的第二面的阴极，其具有包含电子传导性陶瓷和氧化物离子传导性陶瓷的多孔体；设置在阴极上的第二混合层，其具有金属材料与陶瓷材料混合的构造；和设置在第二混合层上的、以金属为主要成分的第二支承体，阳极、第一混合层和第一支承体的外周与阴极、第二混合层和第二支承体的外周中，任一者相对于另一者位于内侧。相对于另一者位于内侧。相对于另一者位于内侧。

【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及其制造方法


[0001]本专利技术涉及固体氧化物型燃料电池及其制造方法。

技术介绍

[0002]为了开发能够在汽车等中使用的固体氧化物型燃料电池系统，期望开发出能够耐受振动并且即使急速升温也不会破裂的电池单体(cell)。因此，正在开发由金属支承体支承的金属支撑型的固体氧化物型燃料电池(例如，参照专利文献1、2)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：日本特表2004
‑
512651号公报
[0006]专利文献2：日本特开2020
‑
21646号公报

技术实现思路

[0007]专利技术要解决的技术问题
[0008]但是，在阳极与阴极之间由于存在构造的不同，热膨胀系数会产生差异，在烧制时固体氧化物型燃料电池有可能产生翘曲。因此，为了使阳极侧和阴极侧的构造上的不同减小，可考虑形成为对称构造。但是，在烧制时在阳极侧的金属支承体与阴极侧的金属支承体之间有可能产生短路部分。
[0009]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短路的发生的固体氧化物型燃料电池及其制造方法。
[0010]用于解决技术问题的手段
[0011]本专利技术的固体氧化物型燃料电池的特征在于，包括：固体电解质层，其包含具有氧化物离子传导性的固体氧化物；设置在所述固体电解质层的第一面的阳极，其具有包含电子传导性陶瓷和氧化物离子传导性陶瓷的多孔体，且在该多孔体中具有阳极催化剂；设置在所述阳极的与所述固体电解质层相反的一侧的面的第一混合层，其具有金属材料与陶瓷材料混合的构造；设置在所述第一混合层的与所述固体电解质层相反的一侧的面的、以金属为主要成分的第一支承体；设置在所述固体电解质层的第二面的阴极，其具有包含电子传导性陶瓷和氧化物离子传导性陶瓷的多孔体，且在该多孔体中具有阴极催化剂；设置在所述阴极的与所述固体电解质层相反的一侧的面的第二混合层，其具有金属材料与陶瓷材料混合的构造；和设置在所述第二混合层的与所述固体电解质层相反的一侧的面的、以金属为主要成分的第二支承体，所述阳极、所述第一混合层和所述第一支承体的外周与所述阴极、所述第二混合层和所述第二支承体的外周中，任一者相对于另一者位于内侧。
[0012]在上述固体氧化物型燃料电池中，可以是，所述阳极、所述第一混合层和所述第一支承体的外周与所述阴极、所述第二混合层和所述第二支承体的外周中，任一者相对于另一者位于内侧1mm以上。
[0013]可以是，所述固体氧化物型燃料电池在俯视时具有大致矩形形状，当设从所述阳
极、所述第一混合层和所述第一支承体的外周至所述阴极、所述第二混合层和所述第二支承体的外周的长度为长度a，设所述固体氧化物型燃料电池的1边的长度为长度b时，a/b为1/10以下。
[0014]在上述固体氧化物型燃料电池中，可以是，所述阴极、所述第二混合层和所述第二支承体的外周相对于所述阳极、所述第一混合层和所述第一支承体的外周位于内侧。
[0015]可以是，所述固体氧化物型燃料电池的翘曲量小于4％。
[0016]可以是，当在所述固体氧化物型燃料电池的包含层叠方向的截面中，设各层中的空隙在各层延伸的方向上的长度为长度c，设各层中的空隙在层叠方向上的高度为高度d时，所述阴极的各空隙的c/d的平均值大于所述阳极的各空隙的c/d的平均值，所述第二混合层的各空隙的c/d的平均值大于所述第一混合层的各空隙的c/d的平均值，所述第二支承体的各空隙的c/d的平均值大于所述第一支承体的各空隙的c/d的平均值。
[0017]在上述固体氧化物型燃料电池中，可以是，所述阴极、所述第二混合层和所述第二支承体的各空隙的c/d的平均值大于1且小于3。
[0018]在上述固体氧化物型燃料电池中，可以是，所述阳极催化剂为Ni和GDC，所述阴极催化剂包含PrO
x
、LSM、LSC和GDC中的至少1种。
[0019]在上述固体氧化物型燃料电池中，可以是，所述阳极催化剂和所述阴极催化剂各自的平均粒径为100nm以下。
[0020]在上述固体氧化物型燃料电池中，可以是，在所述第一支承体中的空隙率、所述第一混合层中的空隙率和所述阳极中的空隙率之间，所述第一支承体中的空隙率＞所述第一混合层中的空隙率＞所述阳极中的空隙率的关系成立，在所述第二支承体中的空隙率、所述第二混合层中的空隙率和所述阴极中的空隙率之间，所述第二支承体中的空隙率＞所述第二混合层中的空隙率＞所述阴极中的空隙率的关系成立。
[0021]在上述固体氧化物型燃料电池中，可以是，在所述第一支承体的厚度、所述第一混合层的厚度和所述阳极的厚度之间，所述第一支承体的厚度＞所述第一混合层的厚度＞所述阳极的厚度的关系成立，在所述第二支承体的厚度、所述第二混合层的厚度和所述阴极的厚度之间，所述第二支承体的厚度＞所述第二混合层的厚度＞所述阴极的厚度的关系成立。
[0022]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，包括：准备层叠体的工序，所述层叠体中层叠有支承体生片、混合层生片、电极生片和电解质生片，所述支承体生片包含金属粉末，所述混合层生片包含陶瓷材料粉末和金属材料粉末，所述电极生片包含电子传导性陶瓷材料粉末和氧化物离子传导性陶瓷材料粉末，所述电解质生片包含具有氧化物离子传导性的固体氧化物材料粉末；和在比所述电解质生片的外周靠内侧的位置，印刷包含电子传导性陶瓷材料粉末和氧化物离子传导性陶瓷材料粉末的浆料、包含陶瓷材料粉末和金属材料粉末的浆料、和包含金属粉末的浆料之后，进行烧制的工序。
[0023]专利技术效果
[0024]采用本专利技术，能够提供能够抑制短路的发生的固体氧化物型燃料电池及其制造方法。
附图说明
[0025]图1中(a)是例示固体氧化物型的燃料电池的层叠构造的示意性截面图，(b)是燃料电池的平面图。
[0026]图2是例示第一支承体、第一混合层、阳极、阴极、第二混合层和第二支承体的详情情况的放大截面图。
[0027]图3是用于对燃料电池的翘曲进行说明的图。
[0028]图4是例示空隙的形状的图。
[0029]图5中(a)和(b)是例示空隙的形状的图。
[0030]图6中(a)和(b)是用于对长度c和高度d的测量方法进行说明的图。
[0031]图7是例示燃料电池的制造方法的流程的图。
[0032]图8是表示感知到气体泄漏的热处理温度与c/d值的关系的图。
具体实施方式
[0033]下面，参照附图对实施方式进行说明。
[0034]图1的(a)是例示固体氧化物型的燃料电池100的层叠构造的示意性截面图。图1的(b)是燃料电池100的平面图。如图1的(a)中所例示的那样，燃料电池100具有下述构造：在固体电解质层40的第一面具有阳极30，在阳极30的与固体电解质层40相反的一侧的面具有第一混合层20，在第一混合层20的与固体电解质层40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，包括：固体电解质层，其包含具有氧化物离子传导性的固体氧化物；设置在所述固体电解质层的第一面的阳极，其具有包含电子传导性陶瓷和氧化物离子传导性陶瓷的多孔体，且在该多孔体中具有阳极催化剂；设置在所述阳极的与所述固体电解质层相反的一侧的面的第一混合层，其具有金属材料与陶瓷材料混合的构造；设置在所述第一混合层的与所述固体电解质层相反的一侧的面的、以金属为主要成分的第一支承体；设置在所述固体电解质层的第二面的阴极，其具有包含电子传导性陶瓷和氧化物离子传导性陶瓷的多孔体，且在该多孔体中具有阴极催化剂；设置在所述阴极的与所述固体电解质层相反的一侧的面的第二混合层，其具有金属材料与陶瓷材料混合的构造；和设置在所述第二混合层的与所述固体电解质层相反的一侧的面的、以金属为主要成分的第二支承体，所述阳极、所述第一混合层和所述第一支承体的外周与所述阴极、所述第二混合层和所述第二支承体的外周中，任一者相对于另一者位于内侧。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：所述阳极、所述第一混合层和所述第一支承体的外周与所述阴极、所述第二混合层和所述第二支承体的外周中，任一者相对于另一者位于内侧1mm以上。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：所述固体氧化物型燃料电池在俯视时具有大致矩形形状，当设从所述阳极、所述第一混合层和所述第一支承体的外周至所述阴极、所述第二混合层和所述第二支承体的外周的长度为长度a，设所述固体氧化物型燃料电池的1边的长度为长度b时，a/b为1/10以下。4.如权利要求1～3中任一项所述的固体氧化物型燃料电池，其特征在于：所述阴极、所述第二混合层和所述第二支承体的外周相对于所述阳极、所述第一混合层和所述第一支承体的外周位于内侧。5.如权利要求1～4中任一项所述的固体氧化物型燃料电池，其特征在于：所述固体氧化物型燃料电池的翘曲量小于4％。6.如权利要求1～5中任一项所述的固体氧化物型燃料电池，其特征在于：当在包含层叠方向的截面中，设各层中的空隙在各层延伸的方向上的长度为长度c，设各层中的空隙在层叠方向上的高度为高度d时，所述阴极的各空隙的c/d的平均值大于所述阳极的各空隙的c/d的平均值，所述第二混合层的...

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