説明

固体酸化物形燃料電池および固体酸化物形燃料電池の製造方法

【課題】 強度を向上させることができると共に、コストを抑制することができる固体酸化物形燃料電池および固体酸化物形燃料電池の製造方法を提供する。
【解決手段】積層された複数の緻密な金属基板2と、複数の金属基板2の最上面に配置された燃料極3と、燃料極3の一方面に配置された電解質4と、電解質4の一方面に配置された空気極5と、を備え、複数の金属基板2を構成する各金属基板2には厚み方向に貫通する貫通孔6が複数形成されており、各金属基板2における少なくとも1つの貫通孔6は、積層方向に隣接する金属基板2における貫通孔6のいずれかと互いに連通している固体酸化物形燃料電池1。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、燃料ガス及び酸化剤ガスと反応することにより発電する固体酸化物形燃料電池およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
燃料電池とは、外部からの燃料供給と燃焼生成物の排気とを連続的に行いながら、燃料が酸化する際に発生する化学エネルギーを電気エネルギーに直接変換できる電池である。燃料電池の種類は電解質により分類され、電解質にイオン伝導性を持つ固体酸化物を用いたものを固体酸化物形燃料電池と呼んでいる。この固体酸化物形燃料電池として、例えば、特許文献1に記載のものが従来から知られている。
【0003】
図8は、従来の固体酸化物形燃料電池の断面図である。図8に示すように、従来の固体酸化物形燃料電池100(以下、「燃料電池100」という)は、金属基板101と、金属基板101の一方面に配置された燃料極102と、燃料極102の一方面に配置された電解質103と、電解質103の一方面に配置された空気極104と、を備えている。そして、金属基板101には、厚み方向に貫通する貫通孔105が複数形成されており、これらの貫通孔105は、金属基板101に対して化学的エッチングを施すことにより形成されている。そして、この燃料電池100により発電するときは、燃料極102に燃料ガスを供給し、空気極104に酸化剤ガスを供給することにより発電を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第3940946号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記の燃料電池100では、金属基板101に対して化学的エッチングを施すので、金属基板101の強度が弱くなるという問題があった。また、化学的エッチングはコストが高いという問題があった。
【0006】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、強度を向上させると共に、コストを抑制することができる固体酸化物形燃料電池およびその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、上記課題を解決するための固体酸化物形燃料電池であって、積層された複数の緻密な金属基板と、前記複数の金属基板の最上面に配置された燃料極と、前記燃料極の一方面に配置された電解質と、前記電解質の一方面に配置された空気極と、を備え、前記複数の金属基板を構成する各金属基板には厚み方向に貫通する貫通孔が複数形成されており、前記各金属基板における少なくとも1つの前記貫通孔は、積層方向に隣接する前記金属基板における前記貫通孔のいずれかと互いに連通している固体酸化物形燃料電池である。
【0008】
あるいは、本発明は、上記課題を解決するための固体酸化物形燃料電池であって、積層された複数の緻密な金属基板と、前記複数の金属基板の最上面に配置された電解質と、前記電解質の一方面に配置された空気極と、を備え、前記金属基板は、燃料極の活性を有しており、前記複数の金属基板を構成する各金属基板には厚み方向に貫通する貫通孔が複数形成されており、前記各金属基板における少なくとも1つの前記貫通孔は、積層方向に隣接する前記金属基板における前記貫通孔のいずれかと互いに連通している固体酸化物形燃料電池である。
なお、上記の燃料極の活性とは、燃料極の表面で、水素等の燃料ガスの酸化反応を生じることをいう。
【0009】
また、上記固体酸化物形燃料電池において、前記各金属基板は、基板用グリーンシートに厚み方向に貫通する貫通孔を複数形成し、当該貫通孔を有する基板用グリーンシートを焼結することにより形成されることが好ましい。
【0010】
このような構成によれば、金属基板を基板用グリーンシートから形成するので、化学的エッチングを用いる必要がなく低コストで貫通孔を形成することができる。また、金属基板の材料や厚さに制限がなくなるため、金属基板の強度を向上させることができる。したがって、本発明によれば、強度を向上させると共に、コストを抑制することができる。
【0011】
また、前記複数の金属基板を構成する各金属基板の貫通孔は、積層方向の上層側の前記金属基板における前記貫通孔の孔径がそれに隣接する下層側の前記金属基板における前記貫通孔の孔径より小さいことが好ましい。
このような構成によれば、燃料極と接触する最上層の金属基板における貫通孔が最も縮径することになり、燃料極と金属基板との接触面積を大きくすることができる。したがって、貫通孔の孔径を徐々に縮径することにより、燃料極へのガスの拡散性(到達時間)を維持したまま、集電面積を大きくすることができる。
【0012】
また、本発明は、上記課題を解決するために次のような構成であってもよい。すなわち、積層された複数の緻密な金属基板と、前記複数の金属基板の最上面に配置された燃料極と、当該燃料極の一方面に配置された電解質と、当該電解質の一方面に配置された空気極と、を備える固体酸化物形燃料電池の製造方法であって、前記積層された複数の金属基板を形成する基板形成ステップを備え、前記基板形成ステップは、基板用グリーンシートに厚み方向に貫通する貫通孔を複数形成する貫通ステップと、当該貫通孔を有する基板用グリーンシートを複数積層する基板用積層ステップと、当該積層された基板用グリーンシートを焼結する焼結ステップと、を備え、前記基板用積層ステップは、積層された各前記基板用グリーンシートにおける少なくとも1つの前記貫通孔が、積層方向に隣接する前記基板用グリーンシートにおける前記貫通孔のいずれかと互いに連通するように前記複数の基板用グリーンシートを積層する、固体酸化物形燃料電池の製造方法であってもよい。
【0013】
また、これに限定されるものではなく、積層された複数の緻密な金属基板と、前記複数の金属基板の最上面に配置された電解質と、当該電解質の一方面に配置された空気極と、を備える固体酸化物形燃料電池の製造方法であって、前記積層された複数の金属基板を形成する基板形成ステップを備え、前記基板形成ステップは、基板用グリーンシートに厚み方向に貫通する貫通孔を複数形成する貫通ステップと、当該貫通孔を有する基板用グリーンシートを複数積層する基板用積層ステップと、当該積層された基板用グリーンシートを焼結する焼結ステップと、を備え、前記基板用グリーンシートは、燃料極の活性を有する物質を含み、前記基板用積層ステップは、積層された各前記基板用グリーンシートにおける少なくとも1つの前記貫通孔が、積層方向に隣接する前記基板用グリーンシートにおける前記貫通孔のいずれかと互いに連通するように前記複数の基板用グリーンシートを積層する、固体酸化物形燃料電池の製造方法であってもよい。
【発明の効果】
【0014】
本発明の固体酸化物形燃料電池および固体酸化物形燃料電池の製造方法によれば、強度を向上させると共にコストを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の一実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の断面図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の下面図である。
【図3】固体酸化物形燃料電池の製造方法を説明する図である。
【図4】固体酸化物形燃料電池の製造方法のフローチャートである。
【図5】他の一実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の断面図である。
【図6】更に他の一実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の断面図である。
【図7】更に他の一実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の断面図である。
【図8】従来の固体酸化物形燃料電池の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の断面図であり、図2は固体酸化物形燃料電池の下面図である。図1及び図2に示すように、この固体酸化物形燃料電池1(以下、「燃料電池1」という)は、積層された複数の平板状の金属基板2,2・・と、最上層の金属基板2の一方面(表面)(複数の金属基板2の最上面)に配置された薄膜状の燃料極3と、燃料極3の一方面(表面)に配置された薄膜状の電解質4と、電解質4の一方面(表面)に配置された薄膜状の空気極5とを備えている。
【0017】
各金属基板2は、緻密な金属から形成されている。ここで、緻密とは、気孔率がほぼ0%で、ガスが透過しない構成をいう。また、複数の金属基板2を構成する各金属基板2には複数の貫通孔6,6・・が形成されており、これら貫通孔6,6・・は、金属基板2の他方面(裏面)から一方面(表面)に向かって延びており、貫通孔6,6・・を介してガスが金属基板2の他方面(裏面)から一方面(表面)に通過するように構成されている。また、各金属基板2の貫通孔6,6・・は、積層方向に隣接する金属基板2の貫通孔6,6・・のいずれかと互いに連通するように形成されている。したがって、複数の金属基板2が積層された状態で、上層の金属基板2の貫通孔6と下層の金属基板2の貫通孔6とが互いに連通しており、各層の貫通孔6が連通することにより、上下に重なった貫通孔6,6・・をガスが通過できるように構成されている。よって、上下に重なった複数の貫通孔6,6・・は、最下層の金属基板2から最上層の金属基板2まで連通するガス流路を形成しており、最上層の金属基板2の上面に配置された燃料極3に向かって燃料ガスを導入できるように構成されている。また、金属基板2の厚みは、強度の観点から、5μm〜1000μmが好ましく、100μm〜500μmがより好ましい。
また、貫通孔6の孔径は、0.1μm〜250μmが好ましく、5μm〜50μmがより好ましい。
【0018】
燃料極3及び空気極5の厚さは、それぞれ、1〜100μmとすることができ、好ましくは5〜50μmとすることができる。
また、電解質の厚みは、例えば0.1μm〜100μmとすることができ、好ましくは1〜50μmとすることができる。
【0019】
次に、上述した燃料電池1の各構成要素の材料について説明する。
【0020】
各金属基板2の材料としては、例えばFe,Ti,Cr,Cu,Ni,Agを用いることができ、1種を単独で使用してもよく、また、2種以上の合金として用いてもよい。合金としては、例えばステンレス系耐熱材料などが使用でき、具体的には、オーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼を用いることができる。
【0021】
燃料極3の材料としては、固体酸化物形燃料電池の燃料極の材料として公知のものを使用することができ、例えば、金属触媒と、酸化物イオン導電体からなるセラミックス粉末材料との混合物を用いることができる。このとき用いられる金属触媒としては、ニッケル、鉄、コバルトや、貴金属(白金、ルテニウム、パラジウム等)等の還元性雰囲気において安定で、水素酸化活性を有する材料を用いることができる。また、酸化物イオン導電体としては、蛍石型構造又はペロブスカイト型構造を有するものを好ましく用いることができる。蛍石型構造を有するものとしては、例えばサマリウムやガドリニウム等をドープしたセリア系酸化物、スカンジウムやイットリウムを含むジルコニア系酸化物などを挙げることができる。また、ペロブスカイト型構造を有するものとしてはストロンチウムやマグネシウムをドープしたランタン・ガレード系酸化物を挙げることができる。上記材料の中では、酸化物イオン導電体とニッケルとの混合物で、燃料極を形成することが好ましい。なお、酸化物イオン導電体からなるセラミックス材料とニッケルとの混合形態は、物理的な混合形態であってもよいし、ニッケルへの粉末修飾などの形態であってもよい。また、上述したセラミックス材料は、1種類を単独で、或いは2種類以上を混合して使用することができる。また、燃料極3は、金属触媒を単体で用いて構成することもできる。
【0022】
電解質4の材料としては、固体酸化物形燃料電池の電解質として公知のものを使用することができ、例えば、サマリウムやガドリニウム等をドープしたセリア系酸化物(GDC)、ストロンチウムやマグネシウムをドープしたランタン・ガレード系酸化物、スカンジウムやイットリウムを含むジルコニア系酸化物(YSZ)などの酸素イオン伝導性セラミックス材料を用いることができる。
【0023】
空気極5の材料としては、固体酸化物形燃料電池の空気極の材料として公知のものを使用することができ、例えば、ペロブスカイト型構造等を有するCo,Fe,Ni,Cr又はMn等からなる金属酸化物を用いることができる。具体的には(Sm,Sr)CoO,(La,Sr)MnO,(La,Sr)CoO,(La,Sr)(Fe,Co)O,(La,Sr)(Fe,Co,Ni)Oなどの酸化物が挙げられ、好ましくは、(La,Sr)(Fe,Co)Oである。上述した材料は、1種を単独で、或いは2種以上を混合して使用することができる。
【0024】
次に、固体酸化物形燃料電池の製造方法について説明する。図3は、固体酸化物形燃料電池の製造方法を説明する図である。また、図4は、固体酸化物形燃料電池の製造方法のフローチャートである。
【0025】
図3及び図4に示すように、上記の燃料電池1は、基板用グリーンシート10、燃料極用グリーンシート13、電解質用グリーンシート14および空気極ペースト15を用いて製造することができる。これらの各グリーンシートは、固体酸化物形燃料電池を製造するための公知のグリーンシートであり、原料粉末、バインダー、分散剤、可塑剤および溶媒等を混合してスラリー作製し、このスラリーを薄膜状に延ばし、溶媒を除去した状態のシートのことである。
【0026】
ここで、上記各グリーンシートを製造する方法の一例について説明する。例えばドクターブレード法により製造する場合、基板用グリーンシート10、電解質用グリーンシート14は、以下の方法で作製することができる。まず、上述した金属基板2あるいは電解質4の材料の粉末に、バインダー、分散剤および可塑剤を加え、エタノール、2−プロパノールといったアルコール系溶媒からなる分散媒体に分散されているスラリーを作製する。
【0027】
また、上記スラリー組成物あるいは混練組成物を作製する際に用いられるバインダーの種類にも制限はなく、公知の有機質もしくは無機質のバインダーを使用することができる。有機質バインダーとしては、エチレン系共重合体、スチレン系共重合体、アクリレート系及びメタクリレート系共重合体、酢酸ビニル系共重合体、マレイン酸系共重合体、ビニルアセタール系樹脂、ビニルホルマール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ビニルアルコール系樹脂、エチルセルロース等のセルロース類、ワックス類等が例示される。
【0028】
次に、作製したスラリーを公知のドクターブレード法により成形してポリエチレンテレフタレートなどのフィルム上にスラリーの層を形成し、このスラリーの層より分散媒体を除去することで乾燥させ、基板用グリーンシート10あるいは電解質用グリーンシート14が形成された状態とする。分散媒体としては、アルコール系溶媒に限らず、トルエン,キシレン,及びケトン系などの他の有機溶媒を用いてもよい。また、有機溶媒に限らず、上記混合粉末が、水に分散されたスラリーを用いるようにしてもよい。例えば、所定の分散剤を用いることで、上記混合粉末が水に分散された状態とすることができる。
【0029】
燃料極用グリーンシート13は以下の方法で作製する。上述した燃料極3の材料の粉末に、造孔剤を添加し、バインダー及び分散剤および可塑剤を加え、有機溶媒からなる分散媒体に分散されているスラリーを作製する。造孔剤の添加量は、5〜20w%が好ましい。添加されている造孔剤は、焼結の際に燃焼して気化するため、造孔剤が存在していた箇所には気孔が形成される。なお、造孔剤としては、カーボン系粉末や樹脂系粉末が挙げられるが、焼結の際に気化して気孔が形成可能な材料であれば、他の材料を用いるようにしてもよい。作製したスラリーは電解質等と同様にドクターブレード法にてポリエチレンテレフタレートなどのフィルム上にスラリー層を形成する。このスラリーの層より分散媒体を除去することで乾燥させ、燃料極用グリーンシート13が形成された状態とする。
また、空気極ペースト15は、固体酸化物形燃料電池を製造するための公知のペーストであり、上述した空気極5の材料の原料粉末に、バインダー、有機溶媒などを混練することにより作製できる。
【0030】
続いて燃料電池1を製造する方法を説明する。
【0031】
燃料電池1を製造するときはまず、図3(a)、(b)及び図4に示すように、複数の基板用グリーンシート10を準備し、これら複数の基板用グリーンシート10のそれぞれに対して厚み方向に貫通する貫通孔12,12・・を複数形成する(貫通ステップS1)。具体的には、公知の打ち抜き治具などにより、各基板用グリーンシート10に貫通孔12を形成する。貫通孔12の数、孔径、形成位置などは特に限定されず適宜変更可能である。
【0032】
次に、図3(c)に示すように、貫通孔12が形成された基板用グリーンシート10を複数積層する(基板用積層ステップS2)。このとき、積層された各基板用グリーンシート10における貫通孔12,12・・が、積層方向に隣接する基板用グリーンシート10における貫通孔12のいずれかと互いに連通するように複数の基板用グリーンシート10を積層する。したがって、上下に重なった複数の貫通孔12,12・・は、最下層の基板用グリーンシート10から最上層の基板用グリーンシート10まで連通する流路を形成している。また、上下に重なって連通している貫通孔12,12は、互いに孔の中心がずれていてもよい。
続いて、図3(d)に示すように、積層された最上層の基板用グリーンシート10の一方面(表面)に燃料極用グリーンシート13を積層する(燃料極用積層ステップS3)。
【0033】
次に、図3(e)に示すように、燃料極用グリーンシート13の一方面(表面)に電解質用グリーンシート14を積層する(電解質用積層ステップS4)。これにより、各グリーンシート10,13,14が積層された状態となる。
【0034】
次に、上記の基板用グリーンシート10、燃料極用グリーンシート13及び電解質用グリーンシート14が積層されたものを共焼結する(第1焼結ステップS5)。このときの焼結温度は、1100℃〜1500℃が好ましい。焼結により、図3(f)に示すように、基板用グリーンシート10、燃料極用グリーンシート13、電解質用グリーンシート14はそれぞれ、金属基板2、燃料極3、電解質4になる。また、このとき、金属基板2が例えばフェライト系ステンレス鋼やNiなどの金属材料から作製される場合は、酸化を防止するために、NやArガスなどの不活性雰囲気下あるいは還元雰囲気下で焼結することが好ましい。一方、金属基板2が例えばNiOなどの金属酸化物材料から作製される場合は、酸化雰囲気下で焼結することもできる。
【0035】
続いて、図3(g)に示すように、焼結により形成された電解質4の一方面(表面)に空気極ペースト15を塗布する(塗布ステップS6)。空気極ペースト15の塗布は、例えば、公知のスクリーン印刷法、ドクターブレード法、スプレーコート法、スパッタリング法等により行うことができる。
その後、空気極ペースト15を焼結することにより空気極5が形成され、これにより図1に示す燃料電池1が製造される(第2焼結ステップS7)。このときの焼結温度は、1100℃〜1500℃が好ましい。また、焼結はNやArガスなどの不活性雰囲気下あるいは還元雰囲気下で行うことが好ましいが、金属基板2の酸化を防止できる温度であれば酸化雰囲気下で焼結をすることもできる。また、上記の第1焼結ステップS5において酸化雰囲気下で焼結を行った場合は、第2焼結ステップS7の前に金属基板2を還元処理後、上記方法で空気極5を焼結することができるが、第2焼結ステップS7の後に、金属基板2を還元処理することもできる。
【0036】
上記実施形態に係る燃料電池1およびその製造方法によれば、金属基板2を形成する基板形成ステップにおいて、金属基板2を基板用グリーンシート10から形成するので、金属基板2の材料および厚みに制限がないため、金属基板2の強度を向上させることができる。また、金属基板2に貫通孔6を形成するときに、化学的エッチングを用いることがないので、低コストで貫通孔6を形成することができる。したがって、本発明によれば、強度を向上させると共に、コストを抑制することができる。
【0037】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の具体的な態様は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、金属基板2の貫通孔6は、金属基板2の厚み方向に貫通するように形成されていればその構成は特に限定されず、図5に示すように、金属基板2の厚み方向に対して傾斜していてもよい。傾斜した貫通孔6を形成する場合は、上記の貫通ステップS1において、基板用グリーンシート10に傾斜した貫通孔12を形成する。このような構成でも燃料ガスを燃料極3に導入することができる。
【0038】
また、複数の貫通孔6,6・・の形成位置や孔径は特に限定されるものではなく、適宜変更可能である。例えば、図6(a)、(b)に示すように、各層の金属基板2において、異なる孔径の貫通孔6を複数形成してもよい。また、積層された金属基板2、2・・の各層の貫通孔6、6・・が積層方向においてそれぞれ異なる孔径を有する構成であってもよい。また、積層された金属基板2、2・・の貫通孔6,6・・は、積層方向において互いの孔の中心が一致していてもよく、また、孔の中心が互いにずれていてもよい。また、隣り合って重なる複数の金属基板2において、上層の金属基板2における貫通孔6の孔径が隣接する下層の金属基板2における貫通孔6の孔径より小さいことが好ましく、複数の金属基板2の下層から上層に向かって貫通孔6が縮径することによりガス流路が徐々に縮径することが好ましい。つまり、積層方向の上層側の金属基板2における貫通孔6の孔径がそれに隣接する下層側の金属基板2における貫通孔6の孔径より小さくなっていることが好ましい。これにより、最下層の金属基板2から最上層の金属基板2に向かって貫通孔6の孔径が徐々に段階的に縮径している。このような構成によれば、燃料極3と接触する最上層の金属基板2における貫通孔6が最も縮径しているので、貫通孔の孔径を徐々に縮径することにより、燃料極へのガスの拡散性(到達時間)を維持したまま、集電面積を大きくすることができる。また、必ずしも全ての貫通孔6,6・・が連通していなくてもよい。
【0039】
また、上記実施形態では、金属基板2の一方面(上面)に燃料極3が配置されていたが、この燃料極3を省略し、図7(a)、(b)に示すように、金属基板2の一方面(上面)に電解質4を配置する構成であってもよい。図7(a)、(b)において、図6(a)、(b)と同様の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。このように金属基板2に電解質4を直接配置する場合、金属基板2の材料としては、燃料極の活性を有することが好ましく、例えば酸化ニッケルと酸化鉄との混合材料を用いることができる。上記燃料極の活性を有する材料としては、Cuや,Ni、Pt、Ru等を挙げることができ、これらを単独若しくはFe、Cr、Al、Mn、Mo、Nbなどと2種以上を組み合わせて使用することができる。このような構成によっても、燃料極の活性を有する電解質4が燃料極として機能することにより発電することができる。
【0040】
また、金属基板2の一方面(上面)に電解質4が配置された燃料電池1を製造する場合は、上述した燃料極用積層ステップS3を行わずに、電解質用積層ステップS4を行う。そして、その後の各ステップ(第1焼結ステップS5、塗布ステップS6、第2焼結ステップS7)を行うと、金属基板2の一方面に電解質4が配置された燃料電池1が製造される。なお、燃料極の活性を有する材料を用いる場合は、還元性雰囲気で共焼結を行っても構わないし、酸化雰囲気で焼結を実施し、その後、金属基板2のみを還元することによって、燃料電池1を形成することができる。
【0041】
また、上記実施形態では、金属基板2上に燃料極3を配置しているが、燃料極活性を有さない金属基板2を用いる場合、空気極5を形成し、その上面に、電解質4、燃料極3を配置してもかまわない。
【0042】
また、上記実施形態では、空気極ペースト15を用いた方法により空気極5を形成していたが、空気極5の形成方法はこれに限定されるものではなく、上述の燃料極3及び電解質4と同様に、グリーンシートを用いた方法により形成することもできる。
また、上記実施形態では、グリーンシートを用いた方法により燃料極3及び電解質4を形成していたが、燃料極3及び電解質4の形成方法はこれに限定されるものではなく、上述の空気極5と同様に、ペーストを用いた方法により形成することもできる。
このように、燃料極3、電解質4および空気極5の形成方法は特に限定されるものではなく、スプレーコート法、スピンコ−ト法、電気泳動法、インクジェット法、CVD法(化学蒸着法)、EVD法(電気化学蒸着法)、PLD法(パルスレーザーデポジッション法)、エアロゾルデポジッション法、イオンプレーティング法、スパッタリング法等の一般的な印刷法を用いて作製することができる。
【0043】
また、上記実施形態では、複数の基板用グリーンシート10を積層する前に各基板用グリーンシート10に貫通孔12を形成しており、各層の金属基板2が1枚(1層)の基板用グリーンシート10から形成されていたが、この構成に限定されるものではなく、まず、複数の基板用グリーンシート10を積層してグリーンシート積層体(図示せず)を形成し、次に、この複数の基板用グリーンシート10が積層されたグリーンシート積層体に複数の貫通孔12を形成してもよい。そして、貫通孔12が形成されたグリーンシート積層体を複数積層し(基板用積層ステップS2)、その後の各ステップS3〜S7を行うと、複数の基板用グリーンシート10から形成された金属基板2を有する燃料電池1が製造される。
【符号の説明】
【0044】
1 固体酸化物形燃料電池
2 金属基板
3 燃料極
4 電解質
5 空気極
6 貫通孔
10 基板用グリーンシート
12 貫通孔
13 燃料極用グリーンシート
14 電解質用グリーンシート
15 空気極ペースト

【特許請求の範囲】
【請求項1】
積層された複数の緻密な金属基板と、
前記複数の金属基板の最上面に配置された燃料極と、
前記燃料極の一方面に配置された電解質と、
前記電解質の一方面に配置された空気極と、を備え、
前記複数の金属基板を構成する各金属基板には厚み方向に貫通する貫通孔が複数形成されており、
前記各金属基板における少なくとも1つの前記貫通孔は、積層方向に隣接する前記金属基板における前記貫通孔のいずれかと互いに連通している固体酸化物形燃料電池。
【請求項2】
積層された複数の緻密な金属基板と、
前記複数の金属基板の最上面に配置された電解質と、
前記電解質の一方面に配置された空気極と、を備え、
前記金属基板は、燃料極の活性を有しており、
前記複数の金属基板を構成する各金属基板には厚み方向に貫通する貫通孔が複数形成されており、
前記各金属基板における少なくとも1つの前記貫通孔は、積層方向に隣接する前記金属基板における前記貫通孔のいずれかと互いに連通している固体酸化物形燃料電池。
【請求項3】
前記各金属基板は、基板用グリーンシートに厚み方向に貫通する貫通孔を複数形成し、当該貫通孔を有する基板用グリーンシートを焼結することにより形成されている請求項1又は2に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項4】
前記複数の金属基板を構成する各金属基板の貫通孔は、積層方向の上層側の前記金属基板における前記貫通孔の孔径がそれに隣接する下層側の前記金属基板における前記貫通孔の孔径より小さい請求項1から3のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項5】
積層された複数の緻密な金属基板と、前記複数の金属基板の最上面に配置された燃料極と、当該燃料極の一方面に配置された電解質と、当該電解質の一方面に配置された空気極と、を備える固体酸化物形燃料電池の製造方法であって、
前記積層された複数の金属基板を形成する基板形成ステップを備え、
前記基板形成ステップは、基板用グリーンシートに厚み方向に貫通する貫通孔を複数形成する貫通ステップと、当該貫通孔を有する基板用グリーンシートを複数積層する基板用積層ステップと、当該積層された基板用グリーンシートを焼結する焼結ステップと、を備え、
前記基板用積層ステップは、積層された各前記基板用グリーンシートにおける少なくとも1つの前記貫通孔が、積層方向に隣接する前記基板用グリーンシートにおける前記貫通孔のいずれかと互いに連通するように前記複数の基板用グリーンシートを積層する、固体酸化物形燃料電池の製造方法。
【請求項6】
積層された複数の緻密な金属基板と、前記複数の金属基板の最上面に配置された電解質と、当該電解質の一方面に配置された空気極と、を備える固体酸化物形燃料電池の製造方法であって、
前記積層された複数の金属基板を形成する基板形成ステップを備え、
前記基板形成ステップは、基板用グリーンシートに厚み方向に貫通する貫通孔を複数形成する貫通ステップと、当該貫通孔を有する基板用グリーンシートを複数積層する基板用積層ステップと、当該積層された基板用グリーンシートを焼結する焼結ステップと、を備え、
前記基板用グリーンシートは、燃料極の活性を有する物質を含み、
前記基板用積層ステップは、積層された各前記基板用グリーンシートにおける少なくとも1つの前記貫通孔が、積層方向に隣接する前記基板用グリーンシートにおける前記貫通孔のいずれかと互いに連通するように前記複数の基板用グリーンシートを積層する、固体酸化物形燃料電池の製造方法。

【図2】
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【図4】
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【図8】
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【図1】
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【図3】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2013−33618(P2013−33618A)
【公開日】平成25年2月14日(2013.2.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−168772(P2011−168772)
【出願日】平成23年8月1日(2011.8.1)
【出願人】(000002897)大日本印刷株式会社 (14,506)
【Fターム(参考)】