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公開番号2025015925
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-31
出願番号2023118839
出願日2023-07-21
発明の名称固体酸化物形電気化学セル用燃料極、電気化学セル、セパレータ付きセル、電気化学スタック、ホットモジュール及び水素製造装置、並びに燃料極の製造方法
出願人日本特殊陶業株式会社
代理人弁理士法人真明センチュリー
主分類H01M 4/86 20060101AFI20250124BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】反りを簡易に低減できる固体酸化物形電気化学セル用燃料極、電気化学セル、セパレータ付きセル、電気化学スタック、ホットモジュール及び水素製造装置、並びに燃料極の製造方法を提供する。
【解決手段】固体酸化物形電気化学セル用燃料極は、支持体と、支持体の表面に配置され支持体の気孔率よりも気孔率が低い機能層と、を含む焼結体を備える。機能層と支持体とが厚さ方向に重なる部分の周の内側に周に沿って支持体の裏面に配置された拘束層を備え、拘束層の焼成時の収縮率は、支持体の焼成時の収縮率よりも小さい。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
支持体と、前記支持体の表面に配置され前記支持体の気孔率よりも気孔率が低い機能層と、を含む焼結体を備える固体酸化物形電気化学セル用燃料極であって、
前記機能層と前記支持体とが厚さ方向に重なる部分の周の内側に前記周に沿って前記支持体の裏面に配置された拘束層を備え、
前記拘束層の焼成時の収縮率は、前記支持体の焼成時の収縮率よりも小さい燃料極。
続きを表示（約 930 文字）【請求項２】
前記拘束層の内周の差渡しは、前記拘束層の厚さ方向において前記支持体の前記裏面に近づくにつれて小さくなっている請求項１記載の燃料極。
【請求項３】
固体電解質と、前記固体電解質の裏面に配置された燃料極と、を備える固体酸化物形の電気化学セルであって、
前記燃料極は、請求項１又は２に記載の燃料極を含み、
前記焼結体は、表面から裏面へ向かって順に、前記固体電解質、前記機能層、前記支持体および前記拘束層を含む電気化学セル。
【請求項４】
前記固体電解質の表面に配置された空気極をさらに備え、
前記拘束層は、前記空気極が厚さ方向に重なる重なり部を含む請求項３記載の電気化学セル。
【請求項５】
前記重なり部の、前記厚さ方向に垂直な面方向の長さは、前記空気極の面方向の長さの２４％以下である請求項４記載の電気化学セル。
【請求項６】
前記固体電解質の表面に配置された空気極をさらに備え、
前記拘束層は、前記空気極が厚さ方向に重なる部分の外に位置する請求項３記載の電気化学セル。
【請求項７】
請求項３記載の電気化学セルと、
前記固体電解質に配置される、中央が開口したセパレータと、を備えるセパレータ付きセルであって、
前記セパレータの前記開口の差渡しは、前記拘束層の内周の差渡しよりも大きいセパレータ付きセル。
【請求項８】
請求項３記載の電気化学セルを複数積層した電気化学スタック。
【請求項９】
請求項８記載の電気化学スタックと、
前記電気化学スタックに供給される水蒸気を生成する気化器と、
前記電気化学スタックに供給されるガスと熱交換を行う熱交換器と、
前記電気化学スタックを加熱するためのヒータと、
前記電気化学スタック、前記気化器、前記熱交換器および前記ヒータが内部に配置される断熱材と、を備えるホットモジュール。
【請求項１０】
請求項９記載のホットモジュールを備える水素製造装置。
（【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】
本発明は固体酸化物形電気化学セル用燃料極、電気化学セル、セパレータ付きセル、電気化学スタック、ホットモジュール及び水素製造装置、並びに燃料極の製造方法に関する。
続きを表示（約 960 文字）【背景技術】
【０００２】
成形体の焼結により作製される固体酸化物形電気化学セル用燃料極の反りを低減するため、成形体を加圧しながら焼結する先行技術が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１０－２８２８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
先行技術では反りを低減するための成形体を加圧する操作が煩雑である。
【０００５】
本発明はこの問題点を解決するためになされたものであり、反りを簡易に低減できる固体酸化物形電気化学セル用燃料極、電気化学セル、セパレータ付きセル、電気化学スタック、ホットモジュール及び水素製造装置、並びに燃料極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】
【０００６】
この目的を達成するための第１の態様は、支持体と、支持体の表面に配置され支持体の気孔率よりも気孔率が低い機能層と、を含む焼結体を備える固体酸化物形電気化学セル用燃料極であって、機能層と支持体とが厚さ方向に重なる部分の周の内側に周に沿って支持体の裏面に配置された拘束層を備え、拘束層の焼成時の収縮率は、支持体の焼成時の収縮率よりも小さい。
【０００７】
第２の態様は、第１の態様において、拘束層の内周の差渡しは、拘束層の厚さ方向において支持体の裏面に近づくにつれて小さくなっている。
【０００８】
第３の態様は、固体電解質と、固体電解質の裏面に配置された燃料極と、を備える固体酸化物形の電気化学セルであって、第１又は第２の態様における燃料極を含み、焼結体は、表面から裏面へ向かって順に、固体電解質、機能層、支持体および拘束層を含む。
【０００９】
第４の態様は、第３の態様において、固体電解質の表面に配置された空気極をさらに備え、拘束層は、空気極が厚さ方向に重なる重なり部を含む。
【００１０】
第５の態様は、第４の態様において、重なり部の、厚さ方向に垂直な面方向の長さは、空気極の面方向の長さの２４％以下である。
（【００１１】以降は省略されています）

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