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公開番号2024059969
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-01
出願番号2024033308,2020509377
出願日2024-03-05,2019-03-29
発明の名称電気化学素子の金属支持体、電気化学素子、電気化学モジュール、電気化学装置、エネルギーシステム、固体酸化物形燃料電池、固体酸化物形電解セルおよび金属支持体の製造方法
出願人大阪瓦斯株式会社
代理人弁理士法人R&C
主分類H01M 8/1226 20160101AFI20240423BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】十分な強度と性能を確保しつつ、量産時の加工性とコストを改善した電気化学素子等を提供する。
【解決手段】電気化学素子の金属支持体1は、全体として板状であり、電極層が設けられる面を表側面1aとして、表側面1aから裏側面1bへ貫通する複数の貫通空間1cを有する。表側面1aにおいて貫通空間1cが形成されている領域を孔領域1gとし、貫通空間1cの表側面1aの開口部を表側開口部1dとし、孔領域1gにおける表側開口部1dの占める割合である開口率が0.1%以上7.0%以下である。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項1】
電気化学素子の金属支持体であって、
前記金属支持体は全体として板状であり、前記金属支持体は、電極層が設けられる面を表側面として、前記表側面から裏側面へ貫通する複数の貫通空間を有し、前記表側面において前記貫通空間が形成されている領域を孔領域とし、前記貫通空間の前記表側面の開口部を表側開口部とし、前記孔領域における前記表側開口部の占める割合である開口率が0.1%以上7.0%以下である金属支持体。
続きを表示(約 680 文字)【請求項2】
前記表側開口部が、直径が10μm以上60μm以下の円形又は略円形である請求項1に記載の金属支持体。
【請求項3】
前記貫通空間の前記裏側面の開口部である裏側開口部が、前記表側開口部よりも大きい面積または直径を有する請求項1または2に記載の金属支持体。
【請求項4】
前記表側開口部の間隔が0.05mm以上0.3mm以下である請求項1から3のいずれか1項に記載の金属支持体。
【請求項5】
厚さが0.1mm以上1.0mm以下である請求項1から4のいずれか1項に記載の金属支持体。
【請求項6】
金属板を複数重ねて形成されている請求項1から5のいずれか1項に記載の金属支持体。
【請求項7】
同一または略同一の厚さの金属板を複数重ねて形成されている請求項1から5のいずれか1項に記載の金属支持体。
【請求項8】
金属製の板である第1金属板と、前記第1金属板よりも厚さの大きい金属製の板である第2金属板とを含む、複数の金属板を重ねて形成されており、前記第1金属板は前記第2金属板よりも前記表側面の側に配置されている請求項1から5のいずれか1項に記載の金属支持体。
【請求項9】
材料がFe-Cr系合金である請求項1から8のいずれか1項に記載の金属支持体。
【請求項10】
前記表側面の少なくとも一部が金属酸化物膜で覆われている請求項1から9のいずれか1項に記載の金属支持体。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、金属支持型電気化学素子と、その金属支持体等に関する。
続きを表示(約 1,700 文字)【背景技術】
【0002】
従来の金属支持型SOFCにおいて、金属支持体は金属板に多数の孔を開けて構成されている。しかしながら、SOFCとして十分な性能を確保しつつ、量産時の加工性やコストを勘案した最適な孔形状は、未だ見出されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特表2008-525967号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1では、セル積層時の加工性を勘案した金属支持体の構造が開示されている。特許文献1のセルでは、多数の孔を開けた15μm程度の金属箔の上に電極層・電解質層・対極電極層を積層している。このように薄い金属箔では強度が小さいため、セル製造時のハンドリングが極めて困難であり、量産に不向きであった。
【0005】
本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、十分な強度と性能を確保しつつ、量産時の加工性とコストを改善した電気化学素子等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するための電気化学素子の金属支持体の特徴構成は、全体として板状であり、前記金属支持体は、電極層が設けられる面を表側面として、前記表側面から裏側面へ貫通する複数の貫通空間を有し、前記表側面において前記貫通空間が形成されている領域を孔領域とし、前記貫通空間の前記表側面の開口部を表側開口部とし、前記孔領域における前記表側開口部の占める割合である開口率が0.1%以上7.0%以下である点にある。
【0007】
上記の特徴構成によれば、開口率が0.1%以上であるから、この金属支持体を用いると電気化学素子の電極層に十分な量の燃料ガス(または空気)を供給できるので、電気化学素子として十分な性能を確保することができ好適である。なお、開口率が0.15%以上であるとより好適であり、0.7%以上であると更に好適である。このようにすることで、開口率が大きいほど電気化学素子の電極層に多くの燃料ガス(または空気)を供給できるようになり、電気化学素子としての性能をより向上できるからである。また、開口率が7.0%以下であるから、金属支持体としての強度を十分に保ち、信頼性の高い電気化学素子とすることができると共に、貫通空間の加工コストを低減でき、しかも、複数の貫通空間を有する金属支持体上に電極層などの電気化学素子の構成要素を形成し易くなるので好適である。なお、開口率が6.0%以下であるとより好適であり、5.5%以下であると更に好適である。このようにすることで、先に述べた効果がより大きく得られるからである。
【0008】
本発明に係る金属支持体の別の特徴構成は、前記表側開口部が、直径が10μm以上60μm以下の円形又は略円形である点にある。
【0009】
上記の特徴構成によれば、貫通空間の加工形成が容易になり、量産時の加工性とコストを改善でき好適である。なお、前記表側開口部が、直径が10μm以上の円形又は略円形であると好ましく、直径が15μm以上の円形又は略円形であるとより好ましく、直径が20μm以上の円形又は略円形であると更に好ましい。このようにすることで、電気化学素子の電極層に十分な量の燃料ガス(または空気)を供給できるようになり、電気化学素子としての性能をより高めることができるからである。また。前記表側開口部が、直径が60μm以下の円形又は略円形であると好ましく、直径が50μm以下の円形又は略円形であるとより好ましく、直径が40μm以下の円形又は略円形であると更に好ましい。このようにすることで、金属支持体としての強度を向上しつつ、複数の貫通空間を有する金属支持体上に電極層などの電気化学素子の構成要素をより形成し易くなるからである。
【0010】
本発明に係る金属支持体は、前記貫通空間の前記裏側面の開口部である裏側開口部が、前記表側開口部よりも大きい面積または直径を有していてもよい。
(【0011】以降は省略されています)

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