固体氧化物型燃料电池单电池、及其制造方法、制造装置的制造方法_4

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在因多孔质支撑体97的挠曲而喷射点胶设备122和多孔质支撑体97表面之间的距离发生变化的情况下,所形成的层的厚度也不受到直接影响。因此,即使在多孔质支撑体97存在有制造误差的情况下,也能够将层形成为正确的厚度。
[0077]此外,在第I覆盖层形成工序中,调整了点成膜装置110的进给,以形成覆盖层104的中央部变高的凸状。即,在各覆盖层104的形成开始时,通过加大点成膜装置110的喷射点胶设备122的轴线方向的进给量,来减小所形成的点的轴线方向的重叠量,从而减薄所形成的覆盖层104。其后,通过逐渐减小喷射点胶设备122的进给量,来增大所形成的点的重叠量,从而增厚覆盖层104。在I个覆盖层104的形成完成时,通过逐渐增大喷射点胶设备122的轴线方向的进给量来减小点的轴线方向的重叠量从而减薄覆盖层104。如此,通过形成覆盖层104的中央部高的凸状,在下面的燃料极层形成工序中接触的浆料从覆盖层104之上迅速地流落到覆盖层104之外。由此,能够抑制很多的浆料在覆盖层104上堆积,导致在不需要部分上形成燃料极层。
[0078]接下来,在步骤S4中,作为燃料极层形成工序,在步骤S3中形成有覆盖层104的多孔质支撑体97上,对发电元件16a的功能层其中之一的燃料极层98进行成膜。具体而言,在第I面成膜工序即燃料极层形成工序中,用于形成燃料极的浆料从覆盖层104之上与多孔质支撑体97接触,从而燃料极层98被面成膜在没有覆盖层104的部分上。S卩,将在步骤S3中形成有覆盖层104的多孔质支撑体97固定于面成膜装置130的固定夹具132,一边使多孔质支撑体97旋转一边由覆盖层104之上对从下方的面成膜喷嘴136吐出的浆料进行涂布。因而,在燃料极层形成工序中,面成膜装置130作为燃料极层形成装置而发挥作用。
[0079]该燃料极层形成工序为在最下侧进行面成膜的下层面成膜工序,且为对在I根多孔质支撑体97上形成的全部的发电元件16a的各燃料极层98同时进行面成膜的面成膜工序。如此,由于在燃料极层形成工序中,通过面成膜而形成燃料极层98,因此能够平滑地形成燃料极层98的表面,而不会残留点成膜的点痕。
[0080]在本实施方式中,在燃料极层形成工序中所使用的浆料为在醇系溶剂中悬浊有N1粉末及10YSZ粉末的混合物的液体,另一方面,形成覆盖层104的覆盖形成剂为疏油性。因此,虽然浆料从覆盖层104之上与多孔质支撑体97整体接触,但覆盖层104上的浆料因覆盖形成剂而被排斥(弹回),从而在覆盖层104之上不堆积。其结果,如图10(b)所示,燃料极层的膜仅形成在无覆盖层104的部分上。而且,如图4所示,由于在多孔质支撑体97上堆积的浆料因疏油性的覆盖形成剂而被排斥,从而不附着在覆盖层104上,因此边缘部因浆料的表面张力而以变圆的方式堆积。此外,虽然在本实施方式中作为覆盖形成剂而使用了疏油性的材料,但根据使用的浆料,也可以使用疏水性的覆盖形成剂。
[0081]而且,在燃料极层形成工序中,在燃料极层的膜被形成在多孔质支撑体97上后,实施有使堆积的浆料干燥的干燥工序(未图示)。在本实施方式中,在干燥工序中,使浆料在约100°C下干燥约5分钟。此外,在多孔质支撑体97上形成的覆盖层104在干燥工序后也维持原状。
[0082]接下来,在步骤S5中实施有煅烧工序。在煅烧工序中,利用加热炉(未图示)加热在步骤S4中形成了燃料极层的膜的多孔质支撑体97,并进行煅烧。如图10(c)所示,通过煅烧工序,在多孔质支撑体97上形成的覆盖层104蒸发并消失,从而覆盖层104之下的多孔质支撑体97被露出。在本实施方式中,燃料极层98通过加热炉在约1000°C下被加热约2小时,并被固化。该煅烧的N1/YSZ制的燃料极层98的颜色为大致淡绿色。
[0083]接下来,在步骤S6中作为第I互连器形成工序,在步骤S5中被煅烧的燃料极层98之上通过点成膜装置110形成互连层。具体而言,在第I互连器形成工序中,互连层102的一部分即第I互连层102a通过点成膜而被形成。S卩,第I互连器形成工序为点成膜工序,通过将用于形成第I互连层102a的浆料形成为液滴状并连续喷射于应形成第I互连层102a的区域,而在燃料极层98上的规定的区域中形成浆料的点,通过该点的聚集来形成第I互连层102a。因而,在第I互连器形成工序中,点成膜装置110作为互连器形成装置而发挥作用。此外,在本实施方式中,作为用于形成第I互连层102a的浆料,可以使用在醇系溶剂中悬浊有LSTNF的粉末的液体。
[0084]如图10 (d)所示,第I互连层102a被形成在各燃料极层98上的一侧的端部上。形成该第I互连层102a的部位的定位是基于图像解析而执行的。S卩,用照相机126对被固定于点成膜装置110的固定夹具116的多孔质支撑体97进行拍摄,并通过图像解析来特定多孔质支撑体97上的形成有燃料极层98的部分和未形成部分的边界线。基于该特定的边界线的位置,第I互连层102a被点成膜在燃料极层98上的规定的区域内。该边界线的特定是对每个在多孔质支撑体97上形成的各燃料极层98而执行的。
[0085]虽然在图9的步骤S3的第I覆盖形成工序中,以固定夹具116为基准而进行定位,但在第I互连器形成工序中,作为第I定位工序,使用图像解析并基于各燃料极层98的位置而进行定位。因此,无论因煅烧而产生的多孔质支撑体97的收缩或多孔质支撑体97的安装位置的变化,都能够将第I互连层102a正确地与各燃料极层98对齐。此外,用于形成燃料极层98的覆盖层104被形成为与多孔质支撑体97的旋转中心线A正交。因此,燃料极层98的边缘被形成为与旋转中心线A正交,即使在任意的旋转位置上拍摄多孔质支撑体97,燃料极层98和多孔质支撑体97的边界线的位置也都固定,从而能够将第I互连层102a的形成位置定位成单值。此外,在本实施方式中,由于多孔质支撑体97为大致白色,燃料极层98为淡绿色,因此亮度的对比度高,即使通过黑白的拍摄图像也能够正确地进行图像解析。此外,通过基于黑白图像而进行的图像解析,能够缩短图像解析所需的处理时间。
[0086]而且,在第I互连器形成工序中,在第I互连层102a的膜被形成后,实施有使堆积的浆料干燥的干燥工序(未图示)。在本实施方式中,在干燥工序中,在约100°C下使浆料干燥约10分钟。
[0087]接下来,在步骤S7中实施有煅烧工序。在煅烧工序中,在步骤S6中形成有第I互连层102a的膜的多孔质支撑体97通过加热炉(未图示)被加热,并被煅烧。通过该煅烧工序,在各燃料极层98上形成的第I互连层102a的膜被固化。在本实施方式中,第I互连层102a通过加热炉在约1000°C下被加热约2小时。该煅烧后的LSTNF制的第I互连层102a的颜色为大致茶色。
[0088]接下来,在步骤S8中作为第2覆盖形成工序,在步骤S7中煅烧后的第I互连层102a上通过点成膜装置110涂布覆盖形成剂,形成覆盖层106。S卩,第2覆盖形成工序为点成膜工序,通过将覆盖形成剂形成为液滴状并连续喷射到应形成覆盖层106的区域内,而在第I互连层102a上形成覆盖形成剂的点,通过该点的聚集来形成覆盖层106。
[0089]如图10 (e)所示,在第I互连层102a上,覆盖层106被形成为覆盖第I互连层102a,但残留其两侧的端部。作为第2定位工序,形成该覆盖层106的位置的定位是使用点成膜装置110的照相机126,通过图像解析而执行的。由于第I互连层102a为茶色,多孔质支撑体97为大致白色,燃料极层98为淡绿色,因此亮度的对比度高,能够根据拍摄图像来正确地进行定位。该点成膜后的覆盖层106在覆盖形成剂涂布后被自然干燥。在第2覆盖形成工序中使用的覆盖形成剂与在第I覆盖形成工序中使用的覆盖形成剂相同。
[0090]接下来,在步骤S9中,作为电解质层形成工序,发电元件16a的功能层其中之一的电解质层100被成膜在步骤S8中形成有覆盖层106的多孔质支撑体97上。具体而言,在第2面成膜工序即电解质层形成工序中,通过面成膜装置130,用于形成电解质层的浆料从覆盖层106之上与多孔质支撑体97接触,进而电解质层100被面成膜在无覆盖层106的部分上。因而,在电解质层形成工序中,面成膜装置130作为电解质层形成装置而发挥作用。该电解质层形成工序为在面成膜后的燃料极层98之上进行面成膜的上层面成膜工序,且为在I根多孔质支撑体97上形成的全部的发电元件16a的各电解质层100被同时面成膜的面成膜工序。
[0091]在本实施方式中,在电解质层形成工序中所使用的浆料为在醇系溶剂中悬浊有LSGM粉末的液体。虽然该浆料从覆盖层106之上与多孔质支撑体97整体接触,但浆料因覆盖层106而被排斥,从而在覆盖层106之上不堆积。其结果,如图10(f)所示,电解质层100的膜仅形成在无覆盖层106的部分上。即,多孔质支撑体97及燃料极层98的全部的露出部分、及第I互连层102a的未被覆盖层106覆盖的两侧的边缘部分被电解质层100的膜覆至
ΠΠ ο
[0092]此外,如图4所示,由于燃料极层98的边缘部被形成为圆形,因此在其上层叠的电解质层100的浆料无间隙地进入到燃料极层98和多孔质支撑体97的边界部,从而能够防止电解质层100之下的空隙的发生。而且,由于应形成电解质层100的浆料因覆盖层106而被排斥,从而不附着于覆盖层106,因此边缘部因表面张力而以变圆的方式堆积。在电解质层形成工序中,由于通过面成膜而形成电解质层100,因此能够得到不产生点痕、且平滑的表面。此外,由于电解质层100被形成在面成膜后的燃料极层98之上,因此也不存在因下层的表面的凹凸而损害平滑性的现象。
[0093]而且,在电解质层形成工序中,在电解质层100的膜被形成在多孔质支撑体97上后,实施有使堆积的浆料干燥的干燥工序(未图示)。在本实施方式中,在干燥工序中,在约100°C下使浆料干燥约5分钟。此外,在多孔质支撑体97上形成的覆盖层106在干燥工序后也维持原状。
[0094]接下来,在步骤SlO中实施有煅烧工序。在煅烧工序中,在步骤SlO中形成有电解质层100的膜的多孔质支撑体97通过加热炉(未图示)而被加热,并被煅烧。如图10(g)所示,通过煅烧工序,在第I互连层102a上形成的覆盖层106蒸发且消失。由此,第I互连层102a的被覆盖层106覆盖的部分露出。在本实施方式中,电解质层100通过加热炉在约1000°C下被加热约2小时,并被固化。该煅烧后的LSGM制的电解质层100的颜色为大致肤色。
[0095]接下来,在步骤Sll中,作为第2互连器形成工序,以与步骤SlO中的通过煅烧而露出的第I互连层102a进行电连接的方式而形成第2互连层。具体而言,如图10(h)所示,在第2互连器形成工序中,通过点成膜装置110形成有第2互连层102b,以覆盖露出的第I互连层102a、及与露出部分邻接的电解质层100的边缘部。S卩,第2互连器形成工序为点成膜工序,其通过将用于形成第2互连层102b的浆料形成为液滴状并连续喷射到应形成第2互连层102b的区域内,而在规定的区域内形成浆料的点,并通过该点的聚集来形成第2互连层102b。因而,在第2互连器形成工序中,点成膜装置110作为互连器形成装置而发挥作用。
[0096]在本实施方式中,作为用于形成第2互连层102b的浆料,可以使用在醇系溶剂中悬浊有SLT的粉末的液体。如此,在本实施方式中,第I互连层102a和第2互连层102b由不同的材料形成。而且,在第2互连器形成工序中,在形成第2互连层102b的膜后,实施有使堆积的浆料干燥的干燥工序(未图示)。在本实施方式中,在干燥工序中,在约100°C下使浆料干燥约10分钟。此外,作为第3定位工序,第2互连器形成工序中的形成第2互连层102b的部分的定位是使用图像解析而执行的。在第3定位工序中,基于煅烧后的第I互连层102a与电解质层100的颜色的差异而特定了它们的边界线。
[0097]接下来,在步骤S12中实施有第I烧成工序。在第I烧成工序中,到步骤Sll为止形成的多孔质支撑体97、燃料极层98、电解质层100、第I互连层102a、及第2互连层102b通过加热炉(未图示)而被加热,并被烧成。由此,多孔质支撑体97、及在其上形成的各功能层被一体化。在本实施方式中,在第I烧成工序中,通过加热炉在约1300°C下加热约2小时。此外,在本实施方式中,在第I烧成工序后电解质层100为大致黑色,第2互连层102b也为黑色,但在电解质层100上重叠的第2互连层102b端部为大致白色。
[0098]接下来,在步骤S13中,作为空气极层形成工序,在
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