[發(fā)明專利]離子電解質(zhì)膜結(jié)構(gòu)體及其制造方法以及使用離子電解質(zhì)膜結(jié)構(gòu)體的固體氧化物型燃料電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010151083.6
• 申請(qǐng)日: 2010-03-23
• 公開（公告）號(hào): CN101847731A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 伊東雅宏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 住友金屬礦山株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01M8/02
• 分類號(hào): H01M8/02;H01M2/16;H01M8/10
• 代理公司: 隆天國(guó)際知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 菅興成;吳小瑛

1.一種離子電解質(zhì)膜結(jié)構(gòu)體，其是僅使離子透過的離子電解質(zhì)膜結(jié)構(gòu)體，其特征在于，

由基板和多個(gè)多層膜構(gòu)成，

所述基板具有在厚度方向上貫通的多個(gè)細(xì)孔，

所述多層膜是將由離子傳導(dǎo)性材料構(gòu)成的離子傳導(dǎo)層和由離子非傳導(dǎo)性材料構(gòu)成的離子非傳導(dǎo)層多次交替層疊在所述基板的細(xì)孔的各內(nèi)壁面，從而完全填埋細(xì)孔，

通過設(shè)置于所述細(xì)孔內(nèi)壁面的多層膜，只有離子在貫通方向上透過。

2.一種離子電解質(zhì)膜結(jié)構(gòu)體，其是僅使離子透過的離子電解質(zhì)膜結(jié)構(gòu)體，其特征在于，

由一體化多層膜構(gòu)成，所述一體化多層膜是將由離子傳導(dǎo)性材料構(gòu)成的離子傳導(dǎo)層和由離子非傳導(dǎo)性材料構(gòu)成的離子非傳導(dǎo)層多次交替層疊而成，且所述一體化多層膜是通過以下工序制造，即，

將具有完全填埋細(xì)孔的多層膜的權(quán)利要求1所述的離子電解質(zhì)膜結(jié)構(gòu)體的基板的一側(cè)面粘接在保持板上的工序；

通過溶解去除基板，殘留柱狀多層膜，從而在柱狀多層膜之間，形成在所述結(jié)構(gòu)體的厚度方向上貫通的空間部的工序；

在作為第一多層膜的柱狀多層膜之間的空間部?jī)?nèi)壁面，多次交替層疊由離子傳導(dǎo)性材料構(gòu)成的離子傳導(dǎo)層和由離子非傳導(dǎo)性材料構(gòu)成的離子非傳導(dǎo)層，從而形成完全填埋所述空間部的第二多層膜的工序，

而且，使第一多層膜和第二多層膜一體化而形成所述一體化多層膜，通過該一體化多層膜，僅使離子在貫通方向上透過。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離子電解質(zhì)膜結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述離子傳導(dǎo)層和離子非傳導(dǎo)層中的一層膜厚為一原子層以上且10nm以下。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離子電解質(zhì)膜結(jié)構(gòu)體，其特征在于，通過所述多層膜或一體化多層膜在貫通方向透過的離子為氧離子。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離子電解質(zhì)膜結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述離子傳導(dǎo)層由氧離子傳導(dǎo)性材料構(gòu)成，氧離子傳導(dǎo)性材料為選自YSZ、LaGaO₃、CeO₂、SrFeO_3-x、SrCoO_3-x中的至少一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離子電解質(zhì)膜結(jié)構(gòu)體，其特征在于，通過所述多層膜或一體化多層膜在貫通方向透過的離子為氫離子。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離子電解質(zhì)膜結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述離子傳導(dǎo)層由具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的氫離子傳導(dǎo)性材料構(gòu)成。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的離子電解質(zhì)膜結(jié)構(gòu)體，其特征在于，具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的氫離子傳導(dǎo)性材料為選自BaCeO₃、SrCeO₃、BaZrO₃、CeO₂中的至少一種。

9.一種權(quán)利要求1所述的電解質(zhì)膜結(jié)構(gòu)體的制造方法，其特征在于，在具有厚度方向上貫通的多個(gè)細(xì)孔的基板的所述細(xì)孔的各內(nèi)壁面上，使用ALD法多次交替層疊由離子傳導(dǎo)性材料構(gòu)成的離子傳導(dǎo)層和由離子非傳導(dǎo)性材料構(gòu)成的離子非傳導(dǎo)層，形成完全填埋所述細(xì)孔的多層膜。

10.一種權(quán)利要求2所述的離子電解質(zhì)膜結(jié)構(gòu)體的制造方法，其特征在于，包括：

將權(quán)利要求1所述的離子電解質(zhì)膜結(jié)構(gòu)體中的基板的一側(cè)面粘接在保持板上的工序；

溶解去除基板，殘留柱狀多層膜，從而在柱狀多層膜之間形成在所述結(jié)構(gòu)體的厚度方向上貫通的空間部的工序；

在作為第一多層膜的柱狀多層膜之間的空間部?jī)?nèi)壁面上，利用ALD法多次交替層疊由離子傳導(dǎo)性材料構(gòu)成的離子傳導(dǎo)層和由離子非傳導(dǎo)性材料構(gòu)成的離子非傳導(dǎo)層，從而形成完全填埋所述空間部的第二多層膜的工序，

并且，使所述第一多層膜和第二多層膜一體化而形成一體化多層膜。

11.一種固體氧化物型燃料電池，其包含具有離子的選擇透過性的固體電解質(zhì)、在固體電解質(zhì)的一側(cè)面上配置的空氣電極和配置在另一側(cè)面上的燃料電極，其特征在于，所述固體電解質(zhì)由權(quán)利要求1或2所述的離子電解質(zhì)膜結(jié)構(gòu)體構(gòu)成。