薄膜固体電解質燃料電池の開発

薄膜固体电解质燃料电池的开发

基本信息

批准号：
04203213
负责人：
山崎陽太郎
金额：
$ 1.86万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1992
资助国家：
日本
起止时间：
1992 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04203213/
关键词：
SOFC ジルコニア薄膜極薄型セル応力緩和機能襞付きYSZ膜

项目摘要

1.研究目的本研究は安定化ジルコニア(YSZ)の薄膜化を中心課題とし,より高機能かつ高性能な固体電解質燃料電池(SOFC)の開発を最終目的としている。本年度は,極薄型セル面積の大型化にともなう熱応力の問題およびセル積層化技術に関する基礎的知見を得るため,従来からの研究成果を基に下記の項目について実験を行った。2.研究成果と概要 1,応力緩和機能を有するジルコニア薄膜の作製波形あるいは特定の襞形状に加工したニッケル箔上に電子ビーム蒸着法によりYSZを堆積し,後に下地の箔を溶解除去することにより,伸縮性を有する,襞付き電解質膜を作ることを考察し,これに成功した。襞付きYSZ膜の引っ張り強度試験を行った結果,襞付き極薄型セルができればセパレータとなる金属材料と十分応力の緩和が可能な状態で積層できることが分かった。2,平板型セル用の空気極の作製と集電法の開発空気極からの集電効率の向上を図るため,集電体材料の検討,集電方法の開発を行った。集電材料にはニッケル-クロム合金線に,線表面の電気伝導性を良好に保つためランタンコバルタイト粉末を焼き付けた複合材料を開発し用いた。この集電線を空気極に埋め込み同時にYSZ基板上に焼き付ける新しい方法を開発した。3,平板型セルのスタック時におけるガスシールに関する検討セルとセパレータのシール部には耐熱性のセメントを用いガスもれを防いでいる。しかしセルと合金の熱膨張の差から,電池を破壊する恐れがある。そこでガスシール部を接着することなく,セルとセパレータの接触面が,ある程度スリップ可能な状態に保ちつつ機械的に圧力を加え締め付けることにより密着させ,接触面におけるガスシール特性の評価を行った。

一、研究目的本研究重点关注稳定氧化锆（YSZ）薄膜的减薄，最终目标是开发具有更高功能和性能的固体电解质燃料电池（SOFC）。今年，我们在前期研究成果的基础上，进行了以下几项实验，以获得关于超薄电池片面积增大和电池片堆叠技术带来的热应力问题的基础知识。二、研究成果及综述 1.具有应力松弛功能的氧化锆薄膜的制备通过电子束蒸发将YSZ沉积在加工成波纹或特定折叠形状的镍箔上，然后溶解并去除下面的箔，进行制备。考虑并成功了可拉伸、打褶的电解质膜。对褶皱YSZ膜进行拉伸强度测试的结果发现，如果制造超薄褶皱电池，则可以在允许充分应力松弛的状态下将其与用作隔膜的金属材料层压。 2.平板电池空气电极的制作和集电方法的开发为了提高空气电极集电的效率，我们研究了集电体材料并开发了集电方法。作为集流体材料，我们开发并使用了一种由镍铬合金线和其中烘烤的钴酸镧粉末组成的复合材料，以保持线表面良好的导电性。我们开发了一种新方法，将这种集电器线嵌入空气电极中，同时将其印刷到 YSZ 基板上。 3、平板电池堆叠时气体密封的考虑电池与隔板之间的密封采用耐热水泥，防止气体泄漏。然而，由于电池和合金之间的热膨胀差异，存在损坏电池的风险。因此，在不粘合气封部分的情况下，电池和隔膜之间的接触表面保持在一定程度的光滑状态，并施加机械压力并紧固以使其紧密接触，并且接触表面处的气封特性进行了评估。