料极层（第一电极层）本身为多孔质基板。
[0093]另外，上述方式中，对燃料电池单元、电池堆装置及燃料电池模块W及燃料电池装 置进行了说明，但本发明不限于此，也能够应用于对电解单元赋予水蒸气和电压而将水蒸 气（水）电解由此生成氨和氧（〇2)的电解单元（SOEC)、和具备该电解单元的电解电池堆装 置及电解模块W及电解装置。
[0094] 此外，上述方式中，对在导电性的多孔质基板1上设置有一个发电元件部、即所谓 的纵缩型进行了说明，但本发明不限于此，当然也可W是在绝缘性多孔质基板上设置有多 个发电元件部、即所谓的横缩型。 阳0巧]实施例
[0096] 首先，将平均粒径0. 5ym的NiO粉末和平均粒径0. 9ym的Y203粉末混合，添加造 孔材料、有机粘结剂W及溶剂而制作出巧±，将巧±通过挤出成型法进行成型，进行干燥， 从而制作出多孔质基板用成型体。将平均粒径0. 5ym的NiO粉末和平均粒径0. 9ym的 Y203粉末混合，添加造孔材料、有机粘结剂W及溶剂而制作出浸涂液，将多孔质基板用成型 体的上端部（自上端起30mm)和下端部（自下端起30mm)分别在上述浸涂液中浸溃10秒 钟，提拉出，利用鼓风吹飞气体流路中的浸涂液后，保持该状态1分钟，进行干燥、脱脂。
[0097] 接着，使用将固溶有Smol%的Y的基于微跟踪方法的粒径为0. 8ym的Zr化粉末 (固体电解质层原料粉末）和有机粘结剂和溶剂混合而得到的浆料，通过刮刀法制作出厚 度30 y m的固体电解质层用片。
[0098]接着，将平均粒径0. 5 y m的NiO粉末、固溶有Y203的ZrO 2粉末、有机粘结剂和溶 剂混合，制作出燃料极层用浆料，将其涂布于固体电解质层用片上而形成燃料极层成型体。 接着，使燃料极层成型体侧的面朝下并层叠于多孔质基板用成型体的规定位置。
[0099]接着，使如上所述将成型体层叠而成的层叠成型体在1000°C进行3小时预烧处 理。
[0100]接着，将固溶有Gd2〇3的CeO 2粉末、有机粘结剂和溶剂混合而形成防反应层用浆 料，通过丝网印刷法将防反应层用浆料涂布于所得到的层叠预烧体的固体电解质层预烧体 上，从而制作出防反应层成型体。 阳W] 接着，制作出将La(Mg。.3〇。.7)。.ge〇3、有机粘结剂和溶剂混合而成的浆料，制作出连 接体层用片。 阳102] 将由Ni和YSZ构成的原料混合干燥，并混合有机粘结剂和溶剂从而制备出中间层 用浆料。将制备出的中间层用浆料涂布于多孔质基板用成型体的未形成燃料极层（W及固 体电解质层）的部位（多孔质基板用成型体暴露的部位）而层叠中间层成型体。在中间层 成型体上层叠连接体层用片。
[0103] 接着，对上述层叠成型体进行脱粘结剂处理，在大气中于1450°c进行2小时同时 烧制，制作出长度200mm的烧结体，在自该烧结体的长度方向的两端起15mm的位置进行切 断。 阳1 〇4] 接着，制作出由平均粒径2ym的La〇.eSr。.4C0。.zFe。.8〇3粉末和异丙醇构成的混合 液，喷雾涂布于层叠烧结体的防反应层的表面，形成氧极层用涂布层，在Iiocrc烧结4小 时，形成氧极层，从而制作出图1所示的长度170mm的燃料电池单元。
[0105] 接着，使氨气在该燃料电池单元的内部流通，在850°C对多孔质支承体和燃料极层 实施10小时还原处理。 阳106] 根据扫描电子显微镜照片（30倍），测定自燃料电池单元（多孔质基板）的上下端 起5mm位置处的多孔质基板的下端部的厚度T11、上端部的厚度T12W及中央部位置处的厚 度T2,进一步，根据金属显微镜照片（30倍），测定自燃料电池单元（多孔质基板）的上下 端起5mm位置处的多孔质基板的下端部的宽度B11、上端部的宽度B12,并且测定中央部的 宽度B2,记于表1中。
[0107] 另外，使燃料气体在燃料电池单元的气体流路中流通，使空气在燃料电池单元的 外侧流通，使用电炉将燃料电池单元加热至75(TC，进行发电试验，测定3小时后的输出密 度，结果全部试样的功率密度为0. 23W/cm2 W上。
[0108] 然后，为了确认固体氧化物型燃料电池单元的下端部处的强度，使用结晶化玻璃 将制作出的燃料电池单元的下端部（从下端至5mm)竖立设置固定于夹具，由相对于燃料电 池单元的竖立设置方向垂直的方向缓缓地按压燃料电池单元的上端部（自上端起5mm的位 置）并推出，测定出燃料电池单元的下端部产生开裂为止的推出量（自上端起5mm的位置 的移动量），由此对燃料电池单元的下端部处的强度进行评价，将结果记于表1中。
[0109][表U
阳111] 根据该表1可知，由于多孔质基板的长度方向上的上下端部的厚度T11、T12比长 度方向上的中央部的厚度T2厚，因此燃料电池单元的功率密度高达0. 23W/cm2W上，并且 试样的推出量大至4mm W上，燃料电池单元的上下端部的强度大。
[011引符号说明阳11引 1 :多孔质基板
[0114] 2:燃料气体流路
[0115] 3:燃料极层（第一电极层） 阳116] 4:固体电解质层
[0117] 6:氧极层（第二电极层）
[0118] 7:中间层
[0119] 8:连接体层
[0120] 9:发电元件部 阳12U 10 :固体氧化物型燃料电池单元
[0122] 11 :燃料电池电池堆装置
[0123] 18:燃料电池模块
[0124] 23:燃料电池装置 阳1巧]B1UB12 :端部的宽度 阳126] B2:中央部的宽度 阳127] ml :第一侧面 阳12引 m2 :第二侧面 阳129] nl :第一主面
[0130] n2 :第二主面 阳131] T1UT12 :端部的厚度 阳132] T2:中央部的厚度
【主权项】
1. 一种固体氧化物型电解单元，其特征在于，其具有长条状多孔质基板和电解元件部， 其中， 所述长条状多孔质基板具有对向的一对第一、第二主面、和将该第一、第二主面彼此连 接的对向的一对第一、第二侧面，且沿着所述第一、第二主面在长度方向上具有气体流路， 所述电解元件部设置于该多孔质基板的第一主面，且具有第一电极层、固体电解质层 以及第二电极层，并且，所述多孔质基板的所述长度方向上的两端部的厚度比所述长度方 向上的中央部的厚度厚。2. -种固体氧化物型电解单元，其特征在于，其具有作为长条状第一电极层的多孔质 基板以及在该多孔质基板的第一主面设置的固体电解质层和第二电极层，其中，所述多孔 质基板具有对向的一对第一、第二主面、和将该第一、第二主面彼此连接的对向的一对第 一、第二侧面，且沿着所述第一、第二主面在长度方向上具有气体流路，并且，所述多孔质基 板的所述长度方向上的两端部的厚度比所述长度方向上的中央部的厚度厚。3. 如权利要求1或2所述的固体氧化物型电解单元，其特征在于，在所述多孔质基板的 第二主面设置有连接体层。4. 如权利要求1所述的固体氧化物型电解单元，其特征在于，所述多孔质基板具有导 电性。5. 如权利要求1至4中任一项所述的固体氧化物型电解单元，其特征在于，所述多孔质 基板的所述长度方向上的两端部的宽度Bl比所述长度方向上的中央部的宽度B2宽。6. 如权利要求1至5中任一项所述的固体氧化物型电解单元，其特征在于，所述多孔质 基板的两端部的厚度Tl为所述中央部的厚度T2的1. 03倍以下。7. 如权利要求5或6所述的固体氧化物型电解单元，其特征在于，所述多孔质基板的两 端部的宽度Bl为所述中央部的宽度B2的1. 02倍以下。8. -种电池堆装置，其特征在于，将多个在权利要求1至7中任一项所述的固体氧化物 型电解单元电连接而成的电池堆与气体罐接合，所述气体罐的内部空间与所述固体氧化物 型电解单元的气体流路连通。9. 一种电解模块，其特征在于，其是在收纳容器内收纳权利要求1至7中任一项所述的 固体氧化物型电解单元而成的。10. -种电解装置，其特征在于，其是在外部安装壳内收纳权利要求9所述的电解模块 和用于使该电解模块工作的辅助设备而成的。
【专利摘要】本发明提供能够降低端部处的破损的固体氧化物型电解单元、电池堆装置及电解模块以及电解装置。其中，具有长条状多孔质基板1和电解元件部9，所述长条状多孔质基板1具有对向的一对第一、第二主面n1、n2、和连接该第一、第二主面n1、n2彼此的对向的一对第一、第二侧面m1、m2，且沿着所述第一、第二主面n1、n2在长度方向上具有气体流路2；所述电解元件部设置于该多孔质基板1的第一主面n2，且具有燃料极层3、固体电解质层4以及氧极层6，并且，多孔质基板1的长度方向L上的两端部的厚度T11、T12比长度方向L上的中央部的厚度T2厚。
【IPC分类】H01M8/24, H01M8/02, H01M8/12, C25B9/00
【公开号】CN105190974
【申请号】CN201480014191
【发明人】川上将史
【申请人】京瓷株式会社
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2014年3月18日
【公告号】EP2980899A1, US20160064752, WO2014156830A1