(57)【要約】  固体酸化物型反応体の製造方法。この方法は、アノードスラリーおよび電解質スラリーを別々に調製することから始まる。次いで電解質スラリーが支持体層にテープキャスティングされて支持体層上に位置した電解質層が製造される。次いでアノードスラリーが電解質層上にテープキャスティングされて、支持体層上に位置した電解質層上に位置したアノード層を含んでなる第１多層構造物が製造される。次いで支持体層が第１多層構造物から取り出されて、電解質層上に位置したアノード層を含んでなる第２多層構造物が製造される。次いで第２多層構造物が焼結されて固体酸化物型反応体が製造される。【選択図】図１
2020512666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードスラリーおよび電解質スラリーを別々に調製し；
電解質スラリーを支持体層にテープキャスティングして支持体層上に位置した電解質層を製造する工程；
アノードスラリーを電解質層上にテープキャスティングして、支持体層上に位置した電解質層上に位置したアノード層を含んでなる第１多層構造物を製造する工程；
支持体層を第１多層構造物から除去して、電解質層上に位置したアノード層を含んでなる第２多層構造物を製造する工程；および
第２多層構造物を焼結して固体酸化物型反応体を製造する工程、
を含んでなる方法。
【請求項２】
積層工程が行われない請求項１に記載の方法。
【請求項３】
固体酸化物型反応体の形成が大気圧下で起こる請求項１に記載の方法。
【請求項４】
第１多層構造物からの支持体層の除去が、ひび割れの無い第２多層構造物を製造する請求項１に記載の方法。
【請求項５】
電解質スラリーが少なくとも２つの異なる電解質スラリーを含んでなる請求項１に記載の方法。
【請求項６】
第１アノードスラリーおよび第２アノードスラリーが調製され、第１アノードスラリーおよび第２アノードスラリーが異なり、そして１つが電解質スラリー上のもう１つの上にテープキャスティングされる請求項１に記載の方法。
【請求項７】
電解質スラリーがＹＳＺスラリーである請求項１に記載の方法。
【請求項８】
アノードスラリーがＮｉＯ−ＹＳＺスラリーである請求項１に記載の方法。
【請求項９】
支持体層がプラスチックフィルムである請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
電解質層のテープキャスティングが約１μｍから約１０μｍの範囲である請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
アノード層のテープキャスティングが約１００μｍから約１０００μｍの範囲である請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
テープキャスティングが室温で起こる請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
アノードスラリーおよび電解質スラリーを別々に調製する工程；
電解質スラリーを支持体層にテープキャスティングして支持体層上に位置した電解質層を製造する工程；
アノードスラリーを電解質層上にテープキャスティングして、支持体層上に位置した電解質層上に位置したアノード層を含んでなる第１多層構造物を製造する工程；
支持体層を第１多層構造物から取り出して、電解質層上に位置したアノード層を含んでなる第２多層構造物をひび割れ無しに製造する工程；および
第２多層構造物を焼結して固体酸化物型燃料電池を積層工程無しに製造する工程、
を含んでなる方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願との関係】
【０００１】
本出願は、“Ｃｏ−Ｃａｓｔｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  ｆｏｒ  Ｓｏｌｉｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ”という表題の２０１７年３月２８日に出願された米国特許仮出願第６２／４７７，７７５号明細書および２０１８年３月２６日に出願された米国特許出願第１５／９３５，４６０号明細書の利益および優先権を主張する特許協力条約に基づく特許出願であり、両出願は引用により全部、本明細書に編入する。
【０００２】
研究開発に関する連邦政府支援の表明
なし
【技術分野】
【０００３】
固体酸化物型反応体（ｓｏｌｉｄ  ｏｘｉｄｅ  ｒｅａｃｔｏｒ）の製造方法。
【背景技術】
【０００４】
高性能な固体酸化物型燃料電池（ｓｏｌｉｄ  ｏｘｉｄｅ  ｆｕｅｌ  ｃｅｌｌ）の製作における主要な課題は、アノード支持体上の薄い電解質フィルムの品質（厚さ、密度および均一性）である。支持体の表面上に緻密構造のコーティングフィルムを形成する気相法および液相法のような多くの異なる方法が存在する。
【０００５】
気相法の例には電気化学的蒸着、化学的蒸着、スパッター、イオンビーム法、電子ビーム法等を含むことができる。しかし気相法のそれぞれが、高価な製造装置の必要性、出発材料の制限、薄いフィルムの低い成長速度に起因する厚い試験体製作の難しさ、コーティングフィルムと支持体との間の不十分な接着、残存応力によるコーティングフィルムの剥がれ、試験体サイズの制限等のような少なくとも１つの欠点を有する。
【０００６】
この理由から、気相法に比べて相対的に行い易い液相法が頻繁に使用される。特に液相法の例には、ゾル−ゲル法、スリップコーティング、スラリーコーティング、スピンコーティング、浸漬コーティング、電気化学的法、電気泳動、水熱合成等を含むことができる。これらの液相法の中でも、浸漬コーティング、スピンコーティング、スプレーコーティングまたはゾル−ゲル法を含むスラリーコーティングでは、コーティング層はその低い生の密度（ｇｒｅｅｎ  ｄｅｎｓｉｔｙ）により早い段階で乾燥またはゲル化し、そして同時に大きく縮む。コーティング層の縮みは、支持体とコーティング層との間に応力を生じ、そしてこの応力は続く焼結工程でより厳しくなり、これによりコーティング層のひび割れ、およびコーティング層の支持体からの剥がれを引き起こす。
【０００７】
他には特許文献１および特許文献２のような固体酸化物型電池を形成する試みがなされた。しかしこれらの方法の双方が支持体上へ層を個別にテープキャスティング（ｔａｐｅ
ｃａｓｔｉｎｇ）すること、積層工程のような方法を要し、そして結合を達成するために真空、圧および温度をかける必要があるので、固体酸化物型電池の製造には非効率的である。
【０００８】
層のひび割れを排除する固体酸化物型反応体の効率的製造方法に対するニーズが存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１４／０２２７６１３号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００８／０１２４６０２号明細書
【発明の概要】
【００１０】
固体酸化物型反応体の製造方法。この方法は、アノードスラリーおよび電解質スラリーを別々に調製することから始まる。次いで電解質スラリーが、支持体層にテープキャスティングされて支持体層上に位置した電解質層が製造される。次いでアノードスラリーが電解質層上にテープキャスティングされて、支持体層上に位置した電解質層上に位置したアノード層を含んでなる第１多層構造物が製造される。次いで支持体層が第１多層構造物から除去されて、電解質層上に位置したアノード層を含んでなる第２多層構造物が製造される。次いで第２多層構造物が焼結されて固体酸化物型反応体が製造される。
【００１１】
固体酸化物型燃料電池の製造方法。この方法は、アノードスラリーおよび電解質スラリーを別々に調製することから始まる。次いで電解質スラリーが支持体層にテープキャスティングされて支持体層上に位置した電解質層が製造される。次いでアノードスラリーが電解質層上にテープキャスティングされて、支持体層上に位置した電解質層上に位置したアノード層を含んでなる第１多層構造物が製造される。次いで支持体層が第１多層構造物から除去されて、電解質層上に位置したアノード層を含んでなる第２多層構造物がひび割れ無く製造される。次いで第２多層構造物が焼結されて固体酸化物型燃料電池が積層工程無しで製造される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
本発明およびその利益のより完全な理解は、添付の図面と一緒に以下の記載を参照することにより得ることができる。
【図１】第２多層構造物を表す。
【図２】第２多層構造物を表す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
これから本発明の好適な配置（１もしくは複数）の詳細な説明に移るが、発明の特徴および概念は、他の配置でも実現でき、そして本発明の範囲は記載または具体的に説明する態様に限定されないと理解されるべきである。本発明の範囲は、以下の請求の範囲により限定されるのみであることを意図している。
【００１４】
新規方法は、アノードスラリーおよび電解質スラリーを別々に調製することから始まる。次いで電解質スラリーが支持体層にテープキャスティングされて支持体層上に位置した電解質層が製造され得る。次いでアノードスラリーが電解質層上にテープキャスティングされて、支持体層上に位置した電解質層上に位置したアノード層を含んでなる第１多層構造物が製造され得る。次いで支持体層が第１多層構造物から取り出されて、電解質層上に位置したアノード層を含んでなる第２多層構造物が製造され得る。１つの態様では、次いで第２多層構造物が焼結されて固体酸化物型反応体が製造される。
【００１５】
この新規方法は、次いで固体酸化物型燃料電池、固体酸化物型電解セル、ダイレクトカーボン型燃料電池、イオン輸送膜または他の種類の固体酸化物型反応体を作ることができる固体酸化物型反応体を製造する。固体酸化物型反応体の形状は、支持体層に適用した層の数に基づき可逆的であっても、そうでなくてもよい。
【００１６】
アノードスラリーの形成は、アノードを形成するために適切な材料を溶剤、分散剤、結合剤および可塑剤と混合せしめることにより安定なスラリーを形成することによりなされることができる。アノードを形成するために適切な材料はＮｉＯ単独、またはＡｌ2Ｏ3，
ＴｉＯ2，Ｃｒ2Ｏ3，ＭｇＯまたはそれらの混合物と混合したもの、および／またはドープしたジルコニア（例えばイットリア安定化ジルコニア）、またはドープしたセリア、および／または酸素イオンもしくはプロトン伝導性を有する金属酸化物を含んでなる組成物であることができる。適切なドーパントは、Ｓｃ，Ｙ，Ｃｅ，Ｇａ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｃａおよび／または任意のＬｎ元素、またはそれらの組み合わせである。
【００１７】
他の態様では、アノードはさらにドープしたジルコニア、ドープしたセリア、および／または酸素イオンもしくはプロトン伝導性を有する金属酸化物と混合した触媒（例えばＮｉおよび／またはＣｕ）、またはそれらの前駆体を含んでなることができる。アノード層用の他の適切な材料は、Ｎｉ，Ｎｉ−Ｆｅ合金，Ｃｕ，ドープしたセリア、ドープしたジルコニア、またはそれらの混合物の群から選択される材料である。あるいはＭａsＴｉ1-xＭｂxＯ3-δ，Ｍａ＝Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ；Ｍｂ＝Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔｈ，Ｕ；０≦ｓ≦０．５；またはＬｎＣｒ1-xＭxＯ3-δ，Ｍ＝Ｔ，Ｖ，Ｍｎ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔｈ，Ｕをアノード材料として使用することができる。Ｘは好ましくは約０から１、より好ましくは約０．１から０．５、そして最も好ましくは０．２から０．３である。
【００１８】
電解質スラリーの形成は、電解質を形成するために適切な材料を溶剤、分散剤、結合剤および可塑剤と混合せしめて安定なスラリーを形成することにより形成することができる。電解質を形成するために適切な材料は、ドープしたジルコニア（例えばイットリア安定化ジルコニア）、ドープしたセリア、没食子酸塩またはプロトン伝導性電解質（ＳｒＣｅ（Ｙｂ）Ｏ3-δ，ＢａＺｒ（Ｙ）Ｏ3-δ），Ｂａ（Ｃｅ，Ｚｒ）（Ｍ）（Ｍ＝Ｙ，Ｓｃ，Ｌａ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｎｄ，Ｐｒ，Ｙｂ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｚｎ）等を含む。
【００１９】
カソードスラリーの形成は、カソードを形成するために適切な材料を溶剤、分散剤、結合剤および可塑剤と混合せしめて安定なスラリーを形成することにより形成することができる。カソードの形成に適切な材料には、ＬＳＭ（Ｌａ1-xＳｒx）ＭｎＯ3-δ），（Ｌｎ1-xＳｒx）ＭｎＯ3-δ，ＬＳＦＣ（Ｌａ1-xＳｒx）Ｆｅ1-yＣｏyＯ3-δ，（Ｌｎ1-xＳｒx）Ｆｅ1-yＣｏyＯ3-δ，（Ｙ1-xＣａx）Ｆｅ1-yＣｏyＯ3-δ，（Ｇｄ1-xＳｒx）Ｆｅ1-yＣｏyＯ3-δ，（Ｇｄ1-xＣａx）Ｆｅ1-yＣｏyＯ3-δ，（Ｙ，Ｃａ）Ｆｅ1-yＣｏyＯ3-δ、ドープしたセリア、ドープしたジルコニア、またはそれらの混合物、および／または酸素イオンもしくはプロトン伝導性を有する金属酸化物を含む。Ｌｎ＝ランタニド類。上記式において、ｘは好ましくは約０から１、より好ましくは約０．１から０．５そして、最も好ましくは０．２から０．３である。Ｙは好ましくは約０から１、より好ましくは約０．１から０．５、そして最も好ましくは０．２から０．３である。
【００２０】
支持体層は、スラリーを適用できる任意の柔軟または硬質層であることができる。支持体層の例は、プラスチック、金属、ガラス、木材、セラミックスまたはポリエチレンテレフタレートフィルム、例えばＭｙｌａｒフィルムであることができる。
【００２１】
アノードスラリー、電解質スラリーおよび任意のカソードスラリーの調製後、最初に起こる第１のテープキャスティングは、支持体層上に位置した電解質層を形成するための支持体層への電解質スラリーである。１つの態様では、この層の適用に熱、真空または圧は関与しない。電解質層の厚さは、約１μｍから約５μｍ、約１μｍから約１０μｍ、約１μｍから約５０μｍ、約５μｍから約１０μｍ、または約５μｍから約５０μｍであることができる。電解質層は、単一の電解質または多数の異なる電解質を含んでなることができると構想する。多数の異なる電解質が支持体層に適用される場合、連続する各電解質スラリーは、最初のスラリーが支持体層にテープキャスティングされた後、その後のスラリーにテープキャスティングされる。この態様では、いかなる熱、真空、または圧もこれらの層の適用に必要ではないと構想する。別の態様では、これらの層の適用にいかなる真空または圧も必要でないが、熱だけは乾燥工程をスピードアップするために触媒として使用
されることを構想する。
【００２２】
電解質層の適用後、アノードスラリーを電解質層にテープキャスティングして、支持体層上に位置した電解質層上に位置したアノード層を含んでなる第１多層構造物が製造される。１つの態様では、この層の適用に熱、真空または圧は関与しない。アノード層の厚さは、約１００μｍから約１０００μｍまたは約２００μｍから約５００μｍであることができると構想する。アノード層は単一の電解質または多数の異なるアノードを含んでなることができると構想する。多数の異なるアノードが電解質層に適用される場合、連続する各アノードスラリーは、最初のスラリーが電解質層にテープキャスティングされた後、その後のスラリーにテープキャスティングされる。この態様では、いかなる熱、真空、または圧もこれらの層の適用に必要ではないと構想する。別の態様では、これらの層の適用にいかなる真空または圧も必要でないが、熱だけは乾燥工程をスピードアップするために触媒として使用されることを構想する。
【００２３】
適用速度について、アノードまたは電解質層の各適用は、続く層が乾燥することを待たずに濡れたまま適用することができる。他の態様では、電解質層はアノード層を適用する前に乾燥される。第１多層構造物の形成後、支持体層は第１多層構造物から除去され、電解質層の上に位置したアノード層を含んでなる第２多層構造物が製造される。図１に示すように、支持体層の除去は多層構造物にいかなる目視できるひび割れも示さない。さらに図２ａに示すように、２μｍでの電解質層表面の電子顕微鏡スキャンでは、典型的なスプレーコーティング技法（図２ｂ）に比べて、電解質層の変形が有意に少ないことが明らかである。
【００２４】
次いで第２多層構造物が焼結されて固体酸化物型電池が製造される。焼結工程は約９００℃から約１５００℃、好ましくは約１０００℃から約１４００℃の温度で行うことができる。
【００２５】
この固体酸化物型電池の形成中に、結合を達成するための積層工程も、いかなる真空、加圧または温度も必要とされないと構想される。上記および図１および図２に示すように、これらの工程を省略することにより多層構造物中に目視できるひび割れはないと仮定される。従来の積層法は、１０μｍのような薄い層をキャスティングし、そして取り扱うことはできない。
【００２６】
次いで場合によりカソード層を固体酸化物型電池に加えて、固体酸化物型燃料電池を製造することができる。
【００２７】
他の態様では、支持体層に適用された第１層がアノード層であることができ、そしてアノード層の上に適用される対応する層が電解質層であることができる。
【００２８】
他の態様では、第１多層構造物の形成後、引き続き電解質層および／またはアノード層の層を、第１多層構造物上に形成することができる。
【００２９】
以下に本発明の特定態様の例を与える。各例は本発明の説明として提供するが、本発明の多くの態様の１つおよび以下の実施例を本発明の範囲を限定し、または規定するものと読むべきではない。
【実施例１】
【００３０】
イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）／ＮｉＯ−ＹＳＺ二層の製作：セルの製作法は、ＹＳＺ電解質およびＮｉＯ−ＹＳＺアノードスラリーの調製から開始した。電解質およびアノードスラリーの詳細な組成は、表Ｉに見出すことができる。
【表１】
2020512666.tif 000003
【００３１】
材料を４８時間、ボールミル粉砕して安定で均一なスラリーを形成した。薄いＹＳＺ層を最初に製作した。キャスティング前に、均一化したスラリーを真空容器中、６４ｃｍ水銀真空のゲージ圧で５分間、撹拌条件下で脱気して気泡を除去した。次いでセラミックスラリーを、４０μｍの固定ドクターブレードギャップ（ｆｉｘｅｄ  ｄｏｃｔｏｒ  ｂｌａｄｅ  ｇａｐ）を使用して実験用テープキャスター中のフィルムにキャスティングした。薄いＹＳＺ電解質層をキャスティングベッド上で乾燥した後、Ｎｉ−ＹＳＺアノード層をＹＳＺ電解質膜上に１２５０μｍギャップを使用してキャスティングした。生じたテープをキャスティングベッド上で一晩乾燥し、次いでプログラム可能なカッターまたはレーザーカッターを使用することにより所望の形に切断した。アノード−電解質二層構造の焼結は、高温の炉中で行った。アノード−電解質二層テープを、ＹＳＺセッタープレートとＹＳＺカバープレートとの間に配置した。炉の温度を２．０℃／分で上げ、そして温度を３００および５００℃にそれぞれ１時間維持して構造物の有機成分を分解し、そして放出した。サンプルは最終的に１４００℃で５時間焼結して完全密度（ｆｕｌｌ  ｄｅｎｓｉｔｙ）に達した。ガドリニウムをドープしたセリア（ＧＤＣ）バリア層スラリーを、１０重量％のＧＤＣ粉末をイソプロパノール中１重量％の（ポリビニルブチラール）ＰＶＢと２４時間混合することにより調製した。次いでスラリーを焼結アノード電解質二層に、スプレーコーターで適用した。乾燥後、ＧＤＣ層を１２５０℃で２時間焼結した。Ｓｍ0.5Ｓｒ0.5ＣｏＯ3（ＳＳＣ）−ＧＤＣカソードも、超音波スプレーコーティングを使用することによりセルに適用した。カソードは、ボックス炉中で９５０℃にて２時間焼結した。
【実施例２】
【００３２】
ＹＳＺ／ＮｉＯ−ＹＳＺ／ＮｉＯ−ＰＳＺセルの製作：セルの製作法はＹＳＺ電解質およびＮｉＯ−ＹＳＺアノード機能層（ＡＦＬ）、およびＮｉＯ−部分安定化ジルコニア（ＰＳＺ）アノードスラリーの調製から開始した。電解質およびアノードスラリーの詳細な組成は、表ＩＩに見出すことができる。
【表２】
2020512666.tif 000004
【００３３】
材料を４８時間、ボールミル粉砕して安定で均一なスラリーを形成した。キャスティング前に、均一化したＹＳＺスラリーを真空容器中、６４ｃｍ水銀真空のゲージ圧で５分間、撹拌条件下で脱気して気泡を除去した。次いでセラミックスラリーを、４０μｍの固定ドクターブレードギャップを使用して実験用テープキャスター中のフィルムにキャスティングした。薄いＹＳＺ電解質層をキャスティングベッド上で乾燥した後、Ｎｉ−ＹＳＺ  ＡＦＬをＹＳＺ電解質膜上に８０μｍのドクターブレードギャップを使用してキャスティングした。数分間、風乾した後、Ｎｉ−ＰＳＺアノード支持体層を１２５０μｍのドクターブレードギャップを使用してＮｉ−ＹＳＺ  ＡＦＬ上にキャスティングした。生じた三層テープをキャスティングベッド上で一晩乾燥し、次いでプログラム可能なカッターまたはレーザーカッターを使用することにより所望のように切断した。アノード−電解質二層構造物の焼結は、高温の炉中で２．０℃／分の上昇温度を使用して行った。多層構造物を１４００℃で５時間焼結した。ＧＤＣバリア層を、超音波スプレーコーティング法を使用することにより焼結ＹＳＺ電解質表面に適用した。乾燥後、ＧＤＣ層を１２５０℃で２時間焼結した。焼結手順中に２．０℃／分の加熱速度を使用した、超音波スプレーコーティングを使用することにより、ＳＳＣ−ＧＤＣカソードをセルに適用した。６：４の重量比で混合したＳＳＣおよびＧＤＣをカソードスラリーに使用した。次いでカソードを風乾し、そしてボックス炉中で９５０℃にて２時間焼結した。
【実施例３】
【００３４】
ＹＳＺ／ＮｉＯ−ＹＳＺ／ＮｉＯ−ＰＳＺ−Ｂａセルの製作：セルの製作法はＹＳＺ電解質およびＮｉＯ−ＹＳＺ  ＡＦＬ、およびＮｉＯ−ＰＳＺ−Ｂａアノードスラリーの調製から開始した。電解質およびアノードスラリーの詳細な組成は、表ＩＩＩに見出すことができる。
【表３】
2020512666.tif 000005
【００３５】
材料を４８時間、ボールミル粉砕して安定で均一なスラリーを形成した。最初に薄いＹＳＺ層を製作した。キャスティング前に、均一化したスラリーを真空容器中、６４ｃｍ水銀真空のゲージ圧で５分間、混合条件下で脱気して気泡を除去した。次いでセラミックスラリーを、４０μｍの固定ドクターブレードギャップを使用して実験用テープキャスター中のフィルムにキャスティングした。薄いＹＳＺ電解質層をキャスティングベッド上で乾燥した後、ＮｉＯ−ＹＳＺ  ＡＦＬをＹＳＺ電解質膜上に８０μｍのギャップドクターブレードでキャスティングした。数分間、風乾した後、Ｎｉ−ＰＳＺ―Ｂａアノード支持体を１２５０μｍのギャップドクターブレードを用いてＮｉ−ＹＳＺ  ＡＦＬ上にキャスティングした。生じたテープをキャスティングベッド上で一晩乾燥し、次いでプログラム可能なカッターまたはレーザーカッターを使用することにより所望するように切断した。アノード−電解質二層構造物の焼結は、高温の炉中で行った。乾燥二層テープをＹＳＺセッタープレートとＹＳＺカバープレートの間に置いた。２．０℃／分の加熱速度を使用して温度を３００および５００℃に１時間維持して、構造の有機成分を分解し、そして放出した。最後にＹＳＺ／ＮｉＯ−ＹＳＺ／ＮｉＯ−ＰＳＺ−Ｂａの構造を１４００℃で５時間焼結した。ＧＤＣバリア層を、超音波スクリーンプリンティングを使用することにより焼結ＹＳＺ電解質表面に適用した。乾燥後、ＧＤＣ層を１２５０℃で２時間、焼結した。２．０℃／分の加熱速度を焼結手順中に使用した。ＳＳＣ−ＧＤＣカソードは、超音波スプレーコーティングを使用することによりセルに適用した。６：４の重量比で混合したＳＳＣおよびＧＤＣをカソードスラリーに使用した。次いでカソードを風乾し、そしてボックス炉中で９５０℃にて２時間焼結した。
【実施例４】
【００３６】
ＢａＺｒ0.1Ｃｅ0.7Ｙ0.1Ｙｂ0.1Ｏ3（ＢＺＣＹＹｂ）／ＮｉＯ−ＢＺＣＹＹｂセルの
製作：セルの製作法は、ＢＺＣＹＹｂ電解質およびＮｉＯ−ＢＺＣＹＹｂアノードスラリーの調製から開始した。電解質およびアノードスラリーの詳細な組成は、表ＩＶに見出すことができる。
【表４】
2020512666.tif 000006
【００３７】
材料を４８時間、ボールミル粉砕して安定で均一なスラリーを形成した。最初に薄いＢＺＣＹＹｂ層を製作した。キャスティング前に、均一化したスラリーを真空容器中、６４ｃｍ水銀真空のゲージ圧で５分間、混合条件下で脱気して気泡を除去した。次いでセラミックスラリーを、８０μｍの固定ドクターブレードギャップを使用して実験用テープキャスター中のフィルムにキャスティングした。薄いＢＺＣＹＹｂ電解質層をキャスティングベッド上で乾燥した後、ＮｉＯ−ＢＺＣＹｂアノード支持体層を、ＢＺＣＹＹｂ電解質膜上に１２５０μｍのギャップを用いてキャスティングした。生じたテープをキャスティングベッド上で一晩乾燥し、次いでプログラム可能なカッターまたはレーザーカッターまたはパンチを使用することにより所望の形状に切断した。アノード−電解質二層構造物の焼結は、高温の炉中で行った。乾燥二層テープをＢＺＣＹＹｂ被覆ＹＳＺセッタープレート（ｓｅｔｔｅｒ  ｐｌａｔｅ）に置いた。２．０℃／分の加熱速度を使用し、温度を３００および５００℃に１時間維持して、構造の有機成分を分解し、そして放出した。最後にＮｉＯ−ＢＺＣＹＹｂ担持ＢＺＣＹＹｂ構造を１４００℃で５時間焼結した。ＬＳＣＦ−ＢＺＣＹＹｂカソードは、超音波スプレーコーティングを使用することによりセルに適用した。７：３の重量比で混合したＬＳＣＦおよびＢＺＣＹＹｂをカソードスラリーに使用した。次いでカソードを風乾し、そしてボックス炉中で１０００℃にて２時間焼結した。
【００３８】
最後にいかなる文献、特に本出願の優先日後の公開日を有する可能性があるいかなる文献の考察も、本発明の先行技術とは認められないことに留意すべきである。同時に以下の全ての請求項は、本発明の追加の態様としてこの詳細な説明、すなわち明細書に包含される。
【００３９】
本明細書に記載したシステムおよび方法を詳細に説明してきたが、様々な変化、置換および改変が以下の請求の範囲に規定されるような本発明の精神および範囲から逸脱することなくなされると理解されるべきである。当業者は好適な態様を実験することができ、そ
して本明細書に記載したものと全く同じではない本発明に対する他の方法を確認する可能性がある。発明者は、本発明の変更および均等物は特許請求の範囲内にあるが、説明、要約および図面は本発明を限定するために使用されないことを意図している。本発明は以下の請求の範囲およびそれらの均等物のように広いことを特に意図するものである。
【図１】
2020512666.tif 000007
【図２ａ】
2020512666.tif 000008
【図２ｂ】
2020512666.tif 000009
【国際調査報告】
2020512666.tif 000010