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公開番号2025089102
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-12
出願番号2023204094
出願日2023-12-01
発明の名称多孔質金属板及びその製造方法
出願人ポーライト株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類C22C 1/08 20060101AFI20250605BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】金属支持セル型固体酸化物形電気化学セルの通気性金属支持体部の形成に用いる多孔質金属板であって、その表面に燃料極形成用スラリー及び電解質層形成用スラリーを、順次、施用した後、共焼結に供した場合に多少の収縮があったにしても、空隙率が25～50%程度であり、構造安定性に優れた金属支持セル型固体酸化物形電気化学セルを与える通気性金属支持体部を形成する多孔質金属板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の多孔質金属板は、Cr及びFeを含む合金粒子部の連結構造体からなり、空隙率が50～80%である。上記合金粒子部の概形から測定した最大径の平均値は、好ましくは1～20μmである。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
Ｃｒ及びＦｅを含む合金粒子部の連結構造体からなり、空隙率が５０～８０％であることを特徴とする、多孔質金属板。
続きを表示（約 390 文字）【請求項２】
前記合金粒子部の概形から測定した該合金粒子部の最大径の平均値が１～２０μｍである請求項１に記載の多孔質金属板。
【請求項３】
空気極、固体電解質層及び燃料極をこの順に備える電気化学セルの該燃料極に接合されることとなる請求項１に記載の多孔質金属板。
【請求項４】
請求項１に記載の多孔質金属板を製造する方法であって、
Ｃｒ及びＦｅを含む合金粒子と、造孔材とを含有する組成物からなる粉体を加圧成形に供し、薄肉成形体を作製する成形体作製工程と、
前記薄肉成形体を、前記造孔材が熱分解し、且つ、前記合金粒子が焼結する温度で熱処理を行う熱処理工程と
を、順次、備えることを特徴とする、多孔質金属板製造方法。
【請求項５】
前記合金粒子の平均粒子径が１～２０μｍである請求項４に記載の多孔質金属板製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気極、固体電解質層及び燃料極をこの順に備える電気化学セルの該燃料極に接合されることとなる多孔質金属板及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
固体酸化物形電気化学セルとして、固体酸化物形燃料電池及び固体酸化物形電解セルが知られている。このうち、固体酸化物形燃料電池は、酸素イオン伝導性固体酸化物を含む固体電解質層と、この電解質層の両面側に、互いに対向する状態で配置された燃料極及び空気極とからなる３層型の発電セルを備え、燃料極に水素等の燃料ガスを供給し、一方、空気極に空気等の酸化性ガスを供給して、電気化学反応に基づいて直流電力を発生させるものである。
【０００３】
このような燃料電池においては、近年、燃料極を介して、発電セルを、気体透過性及び電気伝導性を有する金属支持部（メタルサポート部）により支持した金属支持セル型固体酸化物形燃料電池が知られている。
【０００４】
特許文献１には、電解質層を、電極層を介して金属支持層に固着したメタルサポートセルと、前記メタルサポートセルの周囲を囲曉する金属フレームと、を有し、前記電解質層は、面方向に沿う圧縮残留応力を有し、前記金属フレームは、前記電解質層に焼結結合され、前記金属フレームの線膨張率は、前記金属支持層の線膨張率と同程度である、メタルサポートセルの支持構造が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、全体として板状に形成されて電極層が設けられる表側面から裏側面に貫通する複数の貫通孔を有する金属支持体であって、貫通孔として、厚み方向に対して中心軸が傾斜している傾斜貫通孔を有する金属支持体が開示されている。また、このような金属支持体を製造する方法として、金属材料板に対して、レーザー加工またはパンチング加工またはエッチング加工のいずれか、または、それらの組合せによって、表側から裏側へ貫通する複数の貫通孔を形成する方法が開示されている。
【０００６】
特許文献３には、金属支持体と、酸素イオン伝導性を有する固体電解質層と上記固体電解質層の一方面側に積層された第１電極と上記固体電解質層の他方面側に積層された第２電極とを備えるセル部と、上記金属支持体と上記セル部の上記第１電極とを接合する接合層と、を有しており、上記接合層は、上記金属支持体を構成する少なくとも１つの金属元素である金属支持体構成元素と上記第１電極を構成する少なくとも１つの金属元素である第１電極構成元素とを含む合金、および、上記金属支持体構成元素と上記第１電極構成元素とを含む金属酸化物のうち、少なくとも１つを含む、電気化学セルが開示されている。
【０００７】
また、例えば、金属支持体に燃料極を形成する方法として、焼成法（例えば、１１００℃程度で焼成処理を適用する湿式法）やスプレーコーティング法（溶射法、エアロゾルデポジション法、エアロゾルガスデポジション法、パウダージェットデポジション法、パーティクルジェットデポジション法、コールドスプレー法等）、ＰＶＤ法（スパッタリング法、パルスレーザーデポジション法等）、ＣＶＤ法等が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２０２０－２１６４６号公報
特開２０２１－１６３６５５号公報
特開２０２３－３６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
金属支持セル型固体酸化物形電気化学セルの製造資材としての通気性を有する金属板を用いて作製された積載体を熱処理（共焼結）すると、収縮することがある。そのため、得られる金属支持セル型固体酸化物形燃料電池の発電効率及び構造安定性の観点から、空隙率が２５％以上の通気性金属支持体部が形成されることが好ましいとされる。
【００１０】
本発明の目的は、金属支持セル型固体酸化物形燃料電池及び金属支持セル型固体酸化物形電解セルに代表される金属支持セル型固体酸化物形電気化学セルを構成する通気性金属支持体部の形成に用いる多孔質金属板であって、その表面に燃料極形成用スラリー及び電解質層形成用スラリーを、順次、施用し、その後、共焼結に供した場合に多少の収縮があったにしても、空隙率が２５～５０％程度であり、構造安定性に優れた金属支持セル型固体酸化物形電気化学セルを与える通気性金属支持体部を形成することができる多孔質金属板及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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