固体電解質型燃料電池用セラミックス複合パイプの押出し成形プロセスの開発

• Project/Area Number: 12750633
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Material processing/treatments
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 陳 中春 山形大, 工学部, 助手 (00282111)
• Project Period (FY): 2000 – 2001
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2001)
• Budget Amount: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2001: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
• Keywords: 押出し / セラミックス / 複合材料 / 粉末 / バインダー / 燃料電池 / 固体電解質

Research Abstract

本研究では,固体電解質型燃料電池(SOFC)におけるセラミックス複合材料の新しい製造法として多素材押出し法を試み,そして複合材料の多素材押出し成形プロセスの実用化のための基礎データを提供しようとするものである.本年度は,電解質/燃料極複合パイプの押出し成形可能性,製品の健全性や押出し挙動および焼結における緻密化などについて重点的に検討した.電解質(外層)には安定化ジルコニア(YSZ),燃料極(内層)には酸化ニッケルと安定化ジルコニアからなるサーメットとした.バインダーとして粘結剤の高分子HPMCおよび溶媒の水から構成したものを用いた.得られた結果を要約すると以下のようになる.
1.SOFC用電解質/燃料極セラミックス複合パイプは多素材押出し法によって成形することができる.健全な複層パイプを成形するためには,内・外層に適切なバインダー量を添加する必要がある.
2.内・外層の押出し比を高くすることによって,複層パイプを薄肉化することが可能である.
3.粉末の粒度分布を広くすることにより,粉末-バインダー混合体の押出し成形性が改善される.例えば,燃料極における酸化ニッケルの割合は50%の方が30%の場合より押出し圧力は低く,成形に必要なバインダー量を軽減することができる.
4.押出し成形された二層複合パイプは,乾燥・脱脂を施してから,大気中で無加圧焼結しても,内・外層は健全に接合することが可能である.