[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2003208902A - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents

固体電解質型燃料電池

Info

Publication number
JP2003208902A
JP2003208902A JP2002267805A JP2002267805A JP2003208902A JP 2003208902 A JP2003208902 A JP 2003208902A JP 2002267805 A JP2002267805 A JP 2002267805A JP 2002267805 A JP2002267805 A JP 2002267805A JP 2003208902 A JP2003208902 A JP 2003208902A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
reaction layer
fuel cell
electrode reaction
oxide fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2002267805A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3661676B2 (ja
Inventor
Kenichi Hiwatari
研一 樋渡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toto Ltd
Original Assignee
Toto Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toto Ltd filed Critical Toto Ltd
Priority to JP2002267805A priority Critical patent/JP3661676B2/ja
Publication of JP2003208902A publication Critical patent/JP2003208902A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3661676B2 publication Critical patent/JP3661676B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Inert Electrodes (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気極と電解質との間の電極活性を向上さ
せ、出力性能に優れる固体電解質型燃料電池を提供す
る。 【解決手段】 空気極と、電解質と、燃料極とを備え、
前記空気極と前記電解質の間には電極反応層が介在され
ている固体電解質型燃料電池であって、前記電極反応層
は少なくとも酸素ガスをイオン化する触媒を含み、連通
した開気孔を有する。好ましくは、前記電極反応層が有
する細孔径が0.1〜10μｍであり、電極反応層が有する
細孔径は、前記空気極が有する細孔径より小さい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、出力性能に優れる
固体電解質型燃料電池に関する。特には700〜900℃の作
動温度においても出力性能に優れる固体電解質型燃料電
池に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の固体電解質型燃料電池は、空気極
材料としてSrまたはCaを固溶させたランタンマンガナイ
ト、電解質材料としてイットリアを固溶させたジルコニ
ア（以下、YSZと示す。）を用いて、空気極と電解質を
直接積層させた電池を使用していた。(例えば、非特許
文献１参照。)また、電解質と空気極との間にイットリ
アを固溶させたジルコニアの薄層を設けて、空気極と電
解質の接触抵抗を減らすことができ、出力性能を向上さ
せることができるとしているものもある。(例えば、特
許文献１)。さらに、空気極と電解質の間にCaおよび/ま
たはSrを固溶させたランタンマンガナイトとイットリア
を固溶させたジルコニアの混合粉末からなる層を設け、
空気極と電解質の接触抵抗を減らすことができ、出力性
能を向上させることができるとしているものもある。
(例えば、特許文献２参照)。
【０００３】
【非特許文献１】笛木和雄・高橋正雄著[燃料電池設計
技術]サイエンスフォーラム出版、昭和62年9月30日、P2
21-230
【特許文献１】特開平8-180886号公報(第1-4頁、第一
図)
【特許文献２】特開2000-44245号公報(第1-6頁)
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】SrまたはCaを固溶させ
たランタンマンガナイトとガス透過性の無いYSZを積層
させる構造であると、空気極と電解質の間で起こる(1)
式の反応が電解質表面と空気極が接触している点でのみ
の反応となり出力性能が低いという問題があった。 O２＋４e-→２O2- … (1)
【０００５】特許文献1および特許文献2の方法を採用す
れば、作動温度が900〜1000℃程度であれば、これらの
層を設けることで電池の出力性能は向上する。しかし、
作動温度が700℃程度まで下がると、これらの材料自身
の電極活性が大きく低下しセルの出力性能は900〜1000
℃の場合と比較して大きく低下するという問題があっ
た。
【０００６】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、空気極と電解質との間の電極活性を向上
させ、出力性能に優れる固体電解質型燃料電池を提供す
ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第一の発明は、空気極と、電解質と、燃料極とを備
え、前記空気極と前記電解質の間には電極反応層が介在
されている固体電解質型燃料電池であって、前記電極反
応層は少なくとも酸素ガスをイオン化する触媒を含み、
連通した開気孔を有することを提供する。
【０００８】本発明によれば、電極反応層には酸素ガス
をイオン化する触媒を含み、かつ連通した開気孔を有す
るので出力性能を向上させることができる。
【０００９】この理由は、電極反応層に酸素ガスのイオ
ン化を促進させる機能があるので、空気極と電解質との
間で起こる(1)式の反応を効率良く進めることができ、
出力性能を向上させることができるためであり、また連
通した開気孔を有するので電極反応層全体に酸素ガスを
拡散することができ、(1)式の反応を電極反応層全体で
起こすことができるためである。
【００１０】上記目的を達成するために第二の発明は、
電極反応層が有する細孔径が0.1〜10μｍであることを
提供する。
【００１１】本発明によれば、電極反応層における細孔
径を限定したので(1)式の反応を効率良く進めることが
でき、出力性能に優れる固体電解質型燃料電池を提供す
ることができる。
【００１２】この理由は、細孔径が0.1μｍより小さい
と電極反応層における連通した開気孔がほとんどなくな
るため、電極反応層に酸素ガスを拡散させることができ
ず出力性能が低下するためで、一方、細孔径が10μｍよ
り大きくなると電解質と電極反応層の接点が少なくなる
ので密着性が低下し、電解質と電極反応層間の接触抵抗
が大きくなり、出力性能が低下するためである。
【００１３】ここで示す細孔径とは、以下の方法で求め
られたものである。SEMで研磨した電極反応層部分の断
面写真を撮り、透明なフィルム上に写す。空隙部の大き
さを測定し、例えば空隙が円相当のものはその直径が細
孔径となり、正方形相当のものは１辺の長さが細孔径と
して算出する。
【００１４】ここで示す細孔径が0.1〜10μｍとは、前
記方法で100個の細孔径を測定し、径の小さい順番から
並べた際の3番目〜97番目の範囲で測定されたもので、5
0番目の細孔径に相当するものを指す。すなわち、3％径
〜97％径の範囲の細孔径で50％径に相当するものが0.1
〜10μｍであることを指す。
【００１５】上記目的を達成するために第三の発明は、
電極反応層が有する細孔径は、空気極が有する細孔径よ
り小さいことを提供する。
【００１６】本発明によれば、電極反応層と空気極の有
する細孔径の関係を限定したので出力性能に優れる固体
電解質型燃料電池を提供することができる。
【００１７】この理由は、電極反応層が有する細孔径
が、空気極が有する細孔径より小さいので空気極と電解
質を積層させる場合と比較して電解質との密着性が向上
し、出力性能が向上するためである。
【００１８】上記目的を達成するために第四の発明は、
電極反応層における空隙率が3〜40％であることを提供
する。
【００１９】本発明によれば、電極反応層が有する空隙
率を限定したので(1)式の反応を効率良く進めることが
でき、出力性能に優れる固体電解質型燃料電池を提供す
ることができる。
【００２０】この理由は、空隙率が3％より小さいと電
極反応層における連通した開気孔が少なすぎるため、電
極反応層内を酸素ガスが効率良く拡散することができず
出力性能が低下するためで、一方、40％より大きいと電
解質と電極反応層の接点が少なくなるので密着性が低下
し、電解質と電極反応層間の接触抵抗が大きくなり、出
力性能が低下するためである。
【００２１】ここで示す空隙率とは、以下の方法で求め
られたものである。SEMで研磨した電極反応層部分の断
面写真を撮り、透明なフィルム上に空隙部と粒子部を色
分けしてトレースする。色分けされたフィルムを画像処
理にかけて空隙部の割合を算出する。
【００２２】上記目的を達成するために第五の発明は、
電極反応層が有する空隙率は、空気極が有する空隙率以
下であることを提供する。
【００２３】本発明によれば電極反応層と空気極が有す
る空隙率の関係を限定したので出力性能に優れる固体電
解質型燃料電池を提供することができる。
【００２４】この理由は、電極反応層が有する空隙率
が、空気極の空隙率以下なので空気極と電解質を積層さ
せる場合と比較して電解質との密着性が向上し、出力性
能が向上するためである。
【００２５】上記目的を達成するために第六の発明は、
電極反応層における厚みが3〜50μｍであることを提供
する。
【００２６】本発明によれば電極反応層の厚みを限定し
たので(1)式の反応を効率良く進めることができ、出力
性能に優れる固体電解質型燃料電池を提供することがで
きる。
【００２７】この理由は、電極反応層の厚みが3μｍよ
り小さいと(1)式の反応を行える反応場が少なくなるの
で出力性能が低下し、一方、厚みが50μｍより大きいと
酸素ガスを電極反応層内に効率良く拡散させることがで
きないので出力性能が低下するためである。
【００２８】上記目的を達成するために第七の発明は、
電極反応層における厚みが5〜30μｍであることを提供
する。
【００２９】本発明によれば電極反応層の厚みをより限
定したので(1)式の反応をさらに効率良く進めることが
でき、出力性能に優れる固体電解質型燃料電池を提供す
ることができる。
【００３０】この理由は、電極反応層の厚みが5〜30μm
の範囲であると、(1)式の反応を行える反応場が多く、
かつ酸素ガスを電極反応層内に効率良く拡散させること
ができるためである。
【００３１】上記目的を達成するために第八の発明は、
電極反応層における厚みは、空気極における厚みより小
さいことを提供する。
【００３２】本発明によれば、電極反応層と空気極の厚
みの関係を限定したので出力性能に優れる固体電解質型
燃料電池を提供することができる。
【００３３】この理由は、空気極より電極反応層の方が
厚いと、(1)式の反応を効率良く進めることができなく
なるためである。
【００３４】上記目的を達成するために第九の発明は、
電極反応層がスカンジアを固溶させたジルコニア層（以
下、SSZと示す。）、セリウム酸化物層、スカンジアを
固溶させたジルコニアとセリウム酸化物が所定の重量比
で均一に混合された層（以下、SSZ/セリウム酸化物と示
す。）からなる群のいずれか1種であることを提供す
る。
【００３５】本発明によれば電極反応層としてSSZ、セ
リウム酸化物、およびSSZ/セリウム酸化物のいずれか1
種であるので900℃以下においても出力性能に優れる固
体電解質型燃料電池を提供することができる。
【００３６】この理由は、従来電極反応層に用いられて
いたYSZの酸素イオン導電性よりもSSZ、セリウム酸化
物、およびSSZ/セリウム酸化物の方が高いためである。
【００３７】上記目的を達成するために第十の発明は、
電極反応層にはさらに電子導電率が1000℃で10Scm-1以
上となる材料が含まれていることを提供する。
【００３８】本発明によれば、電極反応層にはさらに電
子導電性が高い材料が含まれているので(1)式の反応を
効率良く進めることができ、出力性能に優れる固体電解
質型燃料電池を提供することができる。
【００３９】この理由は、電極反応層に電子導電性が高
い材料が含まれるので(1)式に示す反応を促進させるこ
とができるためである。電子導電率が10Scm-1より小さ
い材料のみであると電極反応層においてIR損が生じ、
(1)式の反応効率が低下するためである。
【００４０】上記目的を達成するために第十一の発明
は、電極反応層がランタンマンガナイトとスカンジアを
固溶させたジルコニアが所定の重量比で均一に混合され
た層（以下、ランタンマンガナイト/SSZと示す。）、ラ
ンタンマンガナイトとセリウム酸化物が所定の重量比で
均一に混合された層（以下、ランタンマンガナイト/セ
リウム酸化物と示す。）、ランタンマンガナイトとスカ
ンジアを固溶させたジルコニアとセリウム酸化物が所定
の重量比で均一に混合された層（以下、ランタンマンガ
ナイト/SSZ/セリウム酸化物と示す。）からなる群のい
ずれか１種の混合体であることを提供する。
【００４１】本発明によれば、電極反応層として電子導
電性の高いランタンマンガナイトと、酸素イオン導電性
の高いSSZおよび/またはセリウム酸化物の混合体を選定
したので、700〜900℃程度の発電温度においても出力性
能に優れる固体電解質型燃料電池を提供することができ
る。
【００４２】この理由は、電子導電性の高いランタンマ
ンガナイトが含まれるので、(1)式の反応を促進させる
ことができることと、700℃程度の低温においても酸素
イオン導電性が高いSSZ、セリウム酸化物、およびSSZ/
セリウム酸化物が含まれるので生成した酸素イオンを電
解質へ効率良く運ぶことができるためである。
【００４３】上記目的を達成するために第十二の発明
は、電極反応層におけるSSZにおいてスカンジアの固溶
量が3〜12mol％であることを提供している。
【００４４】本発明によれば、SSZの固溶比率を限定し
たので700〜900℃程度の発電温度においても出力性能に
優れる固体電解質型燃料電池を提供することができる。
【００４５】スカンジアの固溶量が3〜12mol％であるこ
とが好ましい理由は、この範囲の結晶相が安定であるこ
とと酸素イオン導電性が高いためである。この酸素イオ
ン導電性が高いという観点からは8〜12mol％固溶されて
いるものがより好ましい。
【００４６】また、3〜12mol％の範囲以外が好ましくな
いのは3mol％未満では酸素イオン導電性が低く、発電温
度が低いと出力性能が低下するためで、一方、12mol％
より多いと結晶相が立方晶の他に菱面体晶相が析出し、
酸素イオン導電性が低下するためである。
【００４７】上記目的を達成するために第十三の発明
は、電極反応層におけるSSZには、さらにCeO2,Gd2O3,Y2
O3, Yb2O3などの希土類酸化物および Bi2O3の1種または
2種以上の酸化物が固溶され、該酸化物が合計５mol％以
下固溶させていることを提供する。
【００４８】本発明によればCeO2,Gd2O3,Y2O3,Yb2O3な
どの希土類酸化物および Bi2O3の1種または2種以上の酸
化物が適量固溶されているので700〜900℃程度の発電温
度においても出力性能に優れる固体電解質型燃料電池を
提供することができる。
【００４９】5mol％以下含まれると好ましいのは酸素イ
オン導電性が高くなるか、材料の焼結性が向上するか少
なくとも一方の効果が生じるためである。すなわち、酸
素イオン導電性が向上すれば、出力性能が向上し、焼結
性が向上すれば低温焼結が可能となるためである。2種
以上固溶させたものは酸素イオン導電性と焼結性の両方
の効果が出る可能性があるので好ましい。一方で５mol
％より多く含むと結晶層として、立方晶の他に菱面体晶
相が析出し、酸素イオン導電性が低下するためである。
【００５０】上記目的を達成するために第十四の発明
は、電極反応層におけるランタンマンガナイトは、LaAM
nO3(但し、A=CaまたはSrのいずれか)で表されるランタ
ンマンガナイトであることを提供する。
【００５１】本発明によれば、電極反応層をLaAMnO3(但
し、A=CaまたはSrのいずれか)で表されるランタンマン
ガナイトとしたので、電子導電性が高く、700〜900℃に
おける発電温度においても出力性能に優れる固体電解質
型燃料電池を提供することができる。
【００５２】この理由は、700℃以上の空気雰囲気下で
電子導電性が高く、かつ材料として安定であるためであ
る。
【００５３】上記目的を達成するために第十五の発明
は、電極反応層におけるセリウム酸化物は、一般式(CeO
2)1-2X(B2O3)X(但し、B=Sm,Gd,Yのいずれか一種、0.05
≦X≦0.15)で表されることを提供する。
【００５４】本発明によれば、セリウム酸化物の組成を
限定したので700〜900℃程度の発電温度においても出力
性能に優れる固体電解質型燃料電池を提供することがで
きる。
【００５５】この理由は、一般式(CeO2)1-2X(B2O3)X(但
し、B=Sm,Gd,Yのいずれか一種、0.05≦X≦0.15)で表さ
れる組成は、酸素イオン導電性が高く700℃程度におい
ても(1)式の反応を効率良く進めることができるためで
ある。
【００５６】上記目的を達成するために第十六の発明
は、電解質はYSZあるいはSSZであることを提供する。
【００５７】本発明によれば、電解質材料をYSZあるい
はSSZとしたので700〜900℃においても高い出力性能を
得ることが可能な固体電解質型燃料電池を提供すること
ができる。
【００５８】この理由は、YSZおよびSSZが酸素イオン導
電性が高く、材料として安定であるためである。酸素イ
オン導電性が高いという観点からは適当な量を固溶させ
たイットリア、スカンジアを固溶させたジルコニアが好
ましい。
【００５９】上記目的を達成するために第十七の発明
は、空気極は、LaAMnO3(但し、A=CaまたはSrのいずれ
か)で表されるランタンマンガナイトであることを提供
している。
【００６０】本発明によれば空気極における組成を限定
したので700〜900℃における発電温度においても出力性
能に優れる固体電解質型燃料電池を提供することができ
る。
【００６１】この理由は、700℃以上の空気雰囲気下で
電子導電性が高く、かつ材料として安定であるためであ
る。
【００６２】上記目的を達成するために第十八の発明
は、燃料極は、NiOとイットリアを固溶させたジルコニ
アが所定の重量比で均一に混合された層（以下、NiO/YS
Zと示す。）からなることを提供している。
【００６３】本発明によれば燃料極をNiO/YSZとしたの
で出力性能に優れる固体電解質型燃料電池を提供するこ
とができる。
【００６４】この理由は、Niが含まれるので電子導電性
が高いことと、YSZを混合させているのでNiの凝集を抑
えることができ、耐久性に優れるためである。ここで示
すNiO/YSZとは、NiOとYSZが所定の重量比で均一に混合
された層を示す。
【００６５】上記目的を達成するために第十九の発明
は、燃料極と電解質の間には、NiOとスカンジアを固溶
させたジルコニアが所定の重量比で均一に混合された層
（以下、、NiO/SSZと示す。）からなる燃料側電極反応
が介在されていることを提供する。
【００６６】本発明によれば電解質側にYSZより酸素イ
オン導電性が高いSSZをNiOと混合させた層を設けたので
700℃の作動温度下においても出力性能に優れる固体電
解質型燃料電池を提供できる。
【００６７】この理由は、燃料側電極反応層の酸素イオ
ン導電性が高いと、電解質と燃料極の間で起こる(3),
(4)式を効率良く進めることができるためである。700℃
程度の作動温度下でも出力性能が優れるのはSSZの酸素
イオン導電性が700℃においても十分高いためである。
なお、NiO/SSZおよびNiO/YSZにおけるNiOは燃料電池の
運転雰囲気下ではNiに還元され、該層はNi/SSZおよびNi
/YSZとなる。 H2+O2-→H2O+2e- … (3) CO+O2-→CO2+2e- … (4)
【００６８】上記目的を達成するために第二十の発明
は、インターコネクターは、Caを固溶させたランタンク
ロマイトであることを提供する。
【００６９】本発明によればCaを固溶させたランタンク
ロマイトを採用することでガス透過性の無い膜を作製し
やすくかつ電子導電性が高いインターコネクターを作製
することができる。
【００７０】この理由は、Ca以外のものを固溶させたラ
ンタンクロマイトではガス透過性の無い膜を作製するた
めに1500℃より高い温度の焼成が必要であり、この温度
で固体電解質型燃料電池を焼成すると他の構成材料間で
反応が起こり、出力性能を低下させるためである。
【００７１】ここで示すガス透過性が無い膜とは、イン
ターコネクターの片面とその反対側面の間に圧力差を設
け、その間を透過するガス透過量で評価され、ガス透過
量Ｑ≦2.8×10-9ms-1Pa-1（より好ましくはＱ≦2.8×10
-10ms-1Pa-1）であるものを指す。
【００７２】
【発明の実施形態】本発明における固体電解質型燃料電
池について図１を用いて説明する。図１は、円筒タイプ
の固体電解質型燃料電池の断面を示す図である。円筒状
の空気極支持体１上に帯状のインターコネクター２、電
解質３、さらに電解質３の上にインターコネクター２と
接触しないように燃料極４が構成されている。空気極支
持体の内側にAirを流し、外側に燃料を流すとAir中の酸
素が空気極と電解質の界面で酸素イオンに変わり、この
酸素イオンが電解質を通って燃料極に達する。そして、
燃料ガスと酸素イオンが反応して水および二酸化炭素に
なる。これらの反応は(3),(4)式で示される。燃料極４
とインターコネクター２を接続することによって外部へ
電気を取り出すことができる。 H2+O2-→H2O+2e- … (3) CO+O2-→CO2+2e- … (4)
【００７３】図２は、空気極1と電解質3の間に電極反応
層5を、そして電解質3と燃料極4の間に燃料側電極反応
層6を設けたタイプについて示した断面図である。電極
反応層５は空気極側からの酸素ガスと電子から酸素イオ
ンが生成する(1)式の反応を効率良く行うために設けら
れた層であり、この電極反応層で生成した酸素イオンが
電解質を通って燃料極側に移動する。そして、燃料側電
極反応層６で(3),(4)式に示す反応が行われ、燃料極４
とインターコネクター2を接続することで外部へ電気を
取り出すことができる。それゆえ、700℃程度の低温ま
で高い出力特性を得るには電極反応層、電解質および燃
料側電極反応層が重要となる。 O２＋４e-→２O2- … (1)
【００７４】本発明における電極反応層の役割は固体電
解質型燃料電池の空気雰囲気下で(1)式の反応を効率良
く行うことである。このためには、電極反応層として
は、少なくとも酸素ガスをイオン化する触媒を含み、連
通した開気孔を有することが要求される。反応効率を向
上させるために細孔径、空隙率等の適正化を図ることが
好ましい。この観点から電極反応層としては、細孔径が
小さく、空隙率が大きいことが好ましい。
【００７５】本発明における電極反応層は少なくとも酸
素ガスをイオン化する触媒を含んでいればよく特に限定
はない。LaAMnO3(A=Sr or Ca)で表されるランタンマン
ガナイト、LaSrCoFeO3で表されるランタンコバルタイ
ト、YSZ、SSZなどを挙げることができる。また、電極反
応層の組成は空気極と同じであっても良い。
【００７６】電極反応層の材料としては酸素イオン導電
性が高いことが好ましい。また、電極反応層にさらに電
子導電性を有すると(1)式の反応をより促進させること
ができることからより好ましい。さらに、電解質材料と
の熱膨張係数が近く、電解質および空気極との反応性が
低く、密着性が良好である材料であることが好ましい。
これらのすべての特性に対し良好な材料であれば、700
℃程度の低温においても高い出力特性を得ることが可能
である。上記観点からSSZ及び/又はセリウム酸化物、ラ
ンタンマンガナイト/SSZ、ランタンマンガナイト/セリ
ウム酸化物、SSZ/セリウム酸化物、ランタンマンガナイ
ト/SSZ/セリウム酸化物などが好ましい。
【００７７】本発明における電極反応層に含まれる酸素
ガスをイオン化する触媒には酸素イオン導電性が高い材
料が含まれていることが好ましい。この理由は、酸素イ
オン導電率の高い材料が含まれていると電極反応層で生
成した酸素イオンを電解質へ効率良く運ぶことができる
ためである。この観点から酸素イオン導電率としては、
1000℃で0.1Scm-1以上あることが好ましい。
【００７８】1000℃で0.1Scm-1以上の酸素イオン導電性
を有する材料としては、SSZ、セリウム酸化物、SSZとセ
リウム酸化物の混合層、YSZ、(La1-xSrxGa1-yMgyO3)や
(La1-xSrxGa1-y―ｚMgyCozO3)で表されるランタンガレ
ートなどが挙げられる。また、SSZとランタンガレート
を混合させたものやSSZにCeO2やBi2O3などを固溶させた
ものなどもこれに該当するので好ましい。
【００７９】本発明における電極反応層に含まれる電子
導電率が1000℃で10Scm-1以上となる材料としては、特
に限定はない。LaAMnO3(A=Sr or Ca)で表されるランタ
ンマンガナイト、LaSrCoFeO3で表されるランタンコバル
タイト、LaSrFeO3、LaSrFeCoO3、LaNiO3、SmSrCoO3、Gd
SrCoO3などが挙げられる。
【００８０】本発明における電極反応層におけるランタ
ンマンガナイトとしては、LaAMnO3(A=Sr or Ca)で表さ
れるランタンマンガナイトが好ましいとしているが、70
0℃以上における電子導電性、材料の安定性等から(La
1-xAx)yMnO3におけるx,yの値は0.15≦x≦0.3、0.97≦y
≦1の範囲がより好ましい。
【００８１】この理由は、x＜0.15、x＞0.3の範囲では
電子導電性が低下するためで、y＜0.97では反応性が高
くなり電極反応層の活性を低下させるためで、y＞1では
ジルコニアと反応してLa2Zr2O7で示される絶縁層を生成
するためにセルの出力性能を低下させるためである。
【００８２】本発明における電極反応層におけるランタ
ンマンガナイトは、Ce,Sm,Gd,Pr,Nd,Co,Al,Fe,Cr,Ni,C
a,Sr等を固溶させたものであっても良い。
【００８３】本発明における電極反応層に使用される原
料粉末の平均粒子径は、0.5〜10μm程度、BET値が0.5〜
20ｍ2g-1程度が好ましい。この理由は、平均粒子径が0.
5μmより小さい原料からなる電極反応層では連通した開
気孔がほとんどなくなるため酸素ガスの拡散が低く、
(1)式の反応を効率よく行うことができないためで、一
方10μmより大きい原料から構成された電極反応層で
は、焼結性が低く空気極および電解質との密着性が低下
し出力性能が低下するためである。一方、BET値が0.5ｍ
2g-1より小さいもので構成された電極反応層では、(1)
式の反応を起こす活性点が少ないため高い出力性能が得
られないためで、BET値が20ｍ2g-1より大きいもので構
成された電極反応層では連通した開気孔がほとんどなく
なるため酸素ガスの拡散が低く、(1)式の反応を効率よ
く行うことができないためである。
【００８４】本発明における電極反応層は電極活性を高
めるために原料粉末の平均粒子径の傾斜やBET値を傾斜
させた構造でも良い。例えば、空気極側から電解質方向
へ平均粒子径を５μm、３μm、１μmとすることやBET値
を1ｍ2g-1、３ｍ2g-1、５ｍ2g- 1とするようなものでも
良い。(1)式の反応を効率良く行うという観点からは平
均粒子径やBET値を傾斜させたものから構成された電極
反応層の方が好ましい。
【００８５】ここで示すBET値とは、島津製作所製の流
動式比表面積測定装置フローソーブII2300形を用いて測
定して得られた値である。また、粒度分布は島津製作所
製のレーザ回折式粒度分布測定装置SALD-2000を用いて
測定して得られた値である。さらに、平均粒子径とは、
島津製作所製のレーザ回折式粒度分布測定装置SALD-200
0を用いて測定して得られるメディアン径(50％径)の値
である。
【００８６】本発明における電極反応層においてランタ
ンマンガナイト/SSZなどの混合体における重量比率につ
いては10/90〜90/10程度が好ましい。この理由は、SSZ
の重量比率が10重量％より小さいと電極反応層における
酸素イオン導電性が低下し、(1)式で生成した酸素イオ
ンを電解質へ効率良く送ることができず、出力性能が低
下するためで、一方、SSZの重量比率が90重量％より大
きいと電極反応層における電子導電性が低下し、(1)式
に示す反応が起こりにくくなるためである。
【００８７】本発明における電極反応層においてランタ
ンマンガナイト/SSZなどの混合体を用いる場合、電極活
性を高めるために組成を傾斜させた構造でも良い。例え
ば、空気極側から電解質方向へランタンマンガナイト/S
SZ：80/20、50/50、20/80のようなものでも良い。
【００８８】本発明における電極反応層の原料作製法に
ついては特に限定はない。SSZ、セリウム酸化物および
ランタンマンガナイトについては、粉末混合法、共沈
法、噴霧熱分解法、ゾルゲル法などで作製する方法が挙
げられる。
【００８９】また、ランタンマンガナイト/SSZなどの混
合体における原料合成の場合は、各々の材料を別々に作
製後スプレードライ法などの湿式法により混合し、さら
に熱処理をして混合体を得る方法や万能攪拌混合機など
を用いて混合する乾式法により混合し、さらに熱処理し
て混合体を得る方法などを挙げることができる。
【００９０】本発明における電解質は、固体電解質型燃
料電池の空気雰囲気および燃料ガス雰囲気において酸素
イオン導電性が高い、ガス透過性が無い、電子導電性が
無いことが好ましい。この観点からイットリアあるいは
スカンジアを固溶させたジルコニアが好ましい。また、
イットリアとスカンジアを固溶させたジルコニアであっ
ても良い。
【００９１】本発明におけるYSZおよびSSZにおけるイッ
トリアおよびスカンジアの固溶量としては、3〜12mol程
度が好ましい。
【００９２】イットリアの固溶範囲を3〜12mol％が好ま
しい理由は、3モル％未満であると酸素イオン導電性が
低くなるためで、一方、12モル％より多いと結晶相が立
方晶の他に菱面体晶相が析出し、酸素イオン導電性が低
下するためである。
【００９３】しかし、イットリアの固溶量が3〜12mol％
の範囲においても900〜1000℃では酸素イオン導電性が
高いが900℃を下回ると大きく低下する。それゆえ、700
℃程度の低温でYSZを電解質に採用する場合は薄膜にし
て使用することが好ましい。
【００９４】この理由は薄膜にすることで電解質内部の
抵抗ロスを少なくすることができ、700℃でも高い出力
性能を得ることができるためである。
【００９５】ここで示す薄膜とは、電解質の膜厚が50μ
m以下のものを示す。
【００９６】一方、前記スカンジア固溶範囲を3〜12mol
％に限定した理由は、3mol％未満であると酸素イオン導
電性が低くなるためで、一方、12mol％より多いと結晶
相が立方晶の他に菱面体晶相が析出し、酸素イオン導電
性が低下するためである。
【００９７】スカンジアの固溶範囲が好ましい理由は、
この組成範囲では結晶相が安定であることと酸素イオン
導電性が高いためである。この酸素イオン導電性が高い
という観点からはスカンジアが８〜12mol％固溶された
ものがより好ましい。
【００９８】ここで示すガス透過性が無い電解質とは、
電解質の片面とその反対側面の間に圧力差を設け、その
間を透過するガス透過量で評価され、ガス透過量Ｑ≦2.
8×10- 9ms-1Pa-1（より好ましくはＱ≦2.8×10-10ms-1P
a-1）であるものを指す。
【００９９】本発明における電解質にはCeO2,Sm2O3,Gd2
O3,Bi2O3などを5mol％以下固溶させたものであっても良
い。特にスカンジアを固溶させたジルコニアにおいては
これらの組成を微量含んでいた方が酸素イオン導電性が
高くなったり、低温焼結が可能となることから含んでい
る方が好ましい。また、ガス透過性が無い電解質を作製
するために焼結助剤を微量添加させても良い。焼結助剤
としてはAl2O3、SiO2などを挙げることができる。
【０１００】本発明における電解質原料の作製法につい
てはスカンジアやイットリアの固溶を均一にできる方法
であれば良く特に限定はない。共沈法が一般的である。
【０１０１】本発明における空気極は固体電解質型燃料
電池の空気雰囲気において電子導電性が高い、酸素ガス
透過性が高いものであることが好ましい。この観点から
はLaAMnO3(A=Sr or Ca)で表されるランタンマンガナイ
ト、LaSrCoFeO3で表されるランタンコバルタイト、LaSr
FeO3、LaSrFeCoO3、LaNiO3、SmSrCoO3、GdSrCoO3などが
好ましい。
【０１０２】本発明における空気極として、LaAMnO3(A=
Sr or Ca)で表されるランタンマンガナイトが好ましい
としているが、700℃以上における電子導電性、材料の
安定性等から(La1-xAx)yMnO3におけるx,yの値は0.15≦x
≦0.3、0.97≦y≦1の範囲がより好ましい。
【０１０３】この理由は、x＜0.15、x＞0.3の範囲では
電子導電性が低下するためで、y＜0.97では電極反応層
の活性を低下させるためで、y＞1ではジルコニアと反応
してLa2Zr2O7で示される絶縁層を生成するためにセルの
出力性能を低下させるためである。
【０１０４】本発明における空気極におけるランタンマ
ンガナイトは、Ce,Sm,Gd,Pr,Nd,Co,Al,Fe,Cr,Ni,Ca,Sr
等を固溶させたものであっても良い。
【０１０５】本発明における空気極原料の作製法につい
ては特に限定はない。粉末混合法、共沈法、噴霧熱分解
法、ゾルゲル法などで作製する方法が挙げられる。
【０１０６】本発明における空気極が有する細孔径とし
ては、電極反応層が有する細孔径より大きいものであれ
ば良く特に限定は無いが、その他の特性として、高い電
子導電性を有し、高い酸素ガス透過性を有し、電極反応
層との密着性が良好であるものが好ましい。また、本実
施形態で示す空気極を支持体としたタイプでは空気極自
身に強度が要求されるのでさらに高強度を有するものが
好ましい。これらの観点から空気極の細孔径としては、
2〜30μm程度、高強度を有することを考慮すると2〜20
μｍ程度が好ましい。
【０１０７】本発明における空気極が有する空隙率とし
ては、電極反応層が有する空隙率以上であれば良く特に
限定は無いが、その他の特性として、高い電子導電性を
有し、高い酸素ガス透過性を有し、電極反応層との密着
性が良好であるものが好ましい。また、本実施形態で示
す空気極を支持体としたタイプでは空気極自身に強度が
要求されるのでさらに高強度を有するものが好ましい。
この観点から空気極の空隙率としては、10〜50％程度、
高強度を有することを考慮すると10〜45％程度であるも
のが好ましい。
【０１０８】本発明における空気極における厚みは電極
反応層より厚いものであれば良く特に限定は無いが、そ
の他の特性として、高い電子導電性を有し、高い酸素ガ
ス透過性を有し、電極反応層との密着性が良好であるも
のが好ましい。また、本実施形態で示す空気極を支持体
としたタイプでは空気極自身に強度が要求されるのでさ
らに高強度を有するものが好ましい。この観点から空気
極の厚みとしては30μｍ〜3mm程度が好ましく、支持体
とした場合を考慮すると1〜3mm程度であるものが好まし
い。
【０１０９】ここで示す高強度を有するとは圧環強度で
10ＭＰａ以上を示すものを指す。圧環強度の測定は以下
の方法で試験を行い求められたものである。
【０１１０】試験機の圧縮治具の間に試料を置き、上下
から加圧して破壊させ、そのときの荷重値を用いて以下
の式から算出したものである。 σr= Ｐ×（Ｄ−ｄ）/（Ｉ×ｄ２） … (5) （σr：圧環強度、Ｐ：破壊荷重、Ｄ：試料外径、ｄ：
肉厚、Ｉ：試料長さ）
【０１１１】本発明における燃料極は固体電解質型燃料
電池の燃料ガス雰囲気において電子導電性が高い、燃料
ガス透過性が高く、(3),(4)式の反応を効率良く行える
ものであることが好ましい。この観点からは好ましい材
料としてはNiO/YSZ等を挙げることができる。NiOは固体
電解質型燃料電池の発電中に還元されてNiとなり、該層
はNi/YSZとなる。
【０１１２】(3),(4)式の反応を効率良く行うことがで
き、出力性能を向上させるという観点からは電解質と燃
料極の間に燃料側電極反応層を設けることが好ましい。
【０１１３】本発明における燃料側電極反応層としては
電子導電性と酸素イオン導電性の両方の特性に優れるNi
O/SSZが好ましい。NiOは固体電解質型燃料電池の発電中
に還元されてNiとなり、該層はNi/SSZとなる。また、Ni
O/SSZの比率は重量比で10/90〜50/50が好ましい。この
理由は、10/90未満では電子導電性が低すぎるためで、
一方50/50越えでは酸素イオン導電性が低すぎるためで
ある。
【０１１４】本発明のNiO/SSZにおけるSSZのスカンジア
の固溶量としては、3〜12mol％が好ましい。この理由
は、この範囲であれば酸素イオン導電性が高く(3),(4)
の反応を促進させることができるためである。また、酸
素イオン導電性が700℃程度の低温下においても高いの
で700℃程度の低温まで高い出力性能を有する固体電解
質型燃料電池を提供することができる。
【０１１５】本発明のNiO/SSZにおけるSSZにはさらにCe
O2,Sm2O3,Gd2O3,Bi2O3等が5mol％以下程度固溶されてい
ても良い。また、２種以上固溶させたものであっても良
い。これらの材料が固溶されると燃料ガス雰囲気下で酸
素イオン導電性の向上だけでなく電子導電性の向上も期
待できるので含んでいる方が好ましい。
【０１１６】燃料ガス雰囲気下で、酸素イオン導電性が
高く、電子導電性が高いという観点からNiOとSSZとセリ
ウム酸化物が所定の重量比で均一に混合された層（以
下、NiO/SSZ/セリウム酸化物と示す。）であっても良
い。ＮｉＯは固体電解質型燃料電池の発電中に還元され
てＮｉとなり、該層はＮｉ/SSZ/セリウム酸化物とな
る。
【０１１７】ここで示すセリウム酸化物とは、セリウム
が含まれた酸化物であれば良く特に限定はない。一般式
(CeO2)1-2X(B2O3)X (但し、B=Sm,Gd,Yのいずれか一種、
0.05≦X≦0.15)で表されるものが酸素イオン導電性が高
く、好ましい。
【０１１８】本発明における燃料極はIR損を低くするた
めに電子導電性が高いものであることが好ましい。この
観点からNiO/YSZの比率は重量比で50/50〜90/10が好ま
しい。この理由は、50/50未満では電子導電性が低いた
めで、一方90/10越えではNi粒子の凝集によって出力性
能が低下するためである。
【０１１９】本発明における燃料極の組成については、
NiO/YSZ の他にNiO/SSZ、NiO/カルシウムを固溶させた
ジルコニア(以下、NiO/CSZと示す)でも良い。SSZよりYS
Zの方が安価であることからYSZの方が好ましいが、CSZ
はYSZよりさらに安価であることからコストの観点から
はNiO/CSZが最も好ましい。なお、NiO/CSZにおいても燃
料電池発電においてはNi/CSZとなる。
【０１２０】本発明における燃料極原料の合成法につい
てはNiO/SSZおよびYSZなどの燃料極材料が均一に混合さ
れていれば良く特に限定はない。共沈法、スプレードラ
イ法などが挙げられる。
【０１２１】本発明におけるインターコネクターは固体
電解質型燃料電池の空気雰囲気および燃料ガス雰囲気に
おいて電子導電性が高い、ガス透過性が無い、酸素イオ
ン導電性が無いものであることが好ましい。この観点か
らランタンクロマイトが好ましい。
【０１２２】ランタンクロマイトは難焼結性であるため
固体電解質型燃料電池の焼成温度(1500℃以下)でガス透
過性の無いインターコネクターを作製することが難し
い。焼結性を向上させるためにCa,Sr,Mgを固溶させて用
いていることが好ましい。焼結性が最も高く、固体電解
質型燃料電池の他材料と同程度の温度でガス透過性の無
い膜を作製できるという点からCaを固溶させたものが最
も好ましい。
【０１２３】本発明におけるインターコネクターに用い
られるCaを固溶させたランタンクロマイトの固溶量につ
いては特に限定はない。Ca固溶量が多いほど電子導電性
が高くなるが、材料の安定性が低下することからCaの固
溶量としては、10〜40モル％程度が好ましい。
【０１２４】本発明におけるインターコネクター原料の
作製法についてはCaを固溶させたランタンクロマイトの
組成を均一に作れることが好ましい。この観点から噴霧
熱分解法、クエン酸塩法などが好ましい。
【０１２５】本発明における固体電解質型燃料電池の形
状については特に限定はなく、平板型、円筒型いずれで
あっても良い。なお、平板型ではインターコネクターを
セパレータと呼び、役割はインターコネクターと同様で
ある。セパレータの場合は、ステンレス等の金属であっ
ても良い。
【０１２６】本発明における固体電解質型燃料電池はマ
イクロチューブのタイプ(外径10mm以下より好ましくは5
mm以下）にも適応可能である。
【０１２７】
【実施例】(実施例1)図１に示す円筒型固体電解質型燃
料電池に用いた。すなわち、円筒状の空気極支持体1上
に帯状のインターコネクター２、電解質３、さらに電解
質の上にインターコネクターと接触しないように燃料極
４から構成されたものを用いた。また、図２に示すよう
に空気極と電解質の間に電極反応層５が構成され、燃料
極４と電解質３の間には燃料側電極反応層６が構成され
たものを用いた。
【０１２８】(1)空気極支持体の作製 空気極の組成は、La0.75Sr0.25MnO3組成で表されるSrを
固溶させたランタンマンガナイトで、共沈法で作製後熱
処理して空気電極原料粉末を得た。平均粒子径は、30μ
mであった。押し出し成形法によって円筒状成形体を作
製した。さらに、1500℃で焼成を行い、空気極支持体と
した。空気極支持体の細孔径は14μm、空隙率45％、肉
厚1.5mmであった。
【０１２９】（2）電極反応層の作製 電極反応層としては、ランタンマンガナイト/SSZとし、
該組成およびその重量比率としては、La0.75Sr0.25MnO3
/ 90 mol％ZrO2-10mol％Sc2O3=50/50を用いた。La,Sr,M
n,ZrおよびScの各々の硝酸塩水溶液を用いて、前記組成
になるように調合した後、シュウ酸を加え沈殿させた。
該沈殿物をさらに熱処理し、粒径を制御した後原料粉末
を得た。平均粒子径は2μmであった。該電極反応層粉末
40重量部を溶媒(エタノール)100重量部、バインダー
（エチルセルロース）2重量部、分散剤(ポリオキシエタ
レンアルキルソン酸エステル)1重量部、消泡剤(ソルビ
タンセスキオレート)１重量部とを混合した後、十分攪
拌してスラリーを調整した。このスラリー粘度は100mPa
sであった。前記スラリーを、空気極支持体(外径15ｍ
ｍ、肉厚1.5ｍｍ、有効長400ｍｍ)上にスラリーコート
法で成膜した後に1400℃で焼結させた。厚さは20μmで
あった。
【０１３０】（3）電解質のスラリー作製：電解質材料
はSSZで、該組成は、90 mol％ZrO2-10mol％Sc2O3であ
る。ZrO2 を100℃で加熱した3N以上の濃硝酸に溶解さ
せ、蒸留水で希釈した後、硝酸塩水溶液を得た。Sc2O3
についても同様の方法から硝酸塩水溶液を得た。各々の
硝酸塩水溶液を前記組成になるように調合し、シュウ酸
水溶液を加え、共沈させた。共沈して得られた液を200
℃程度で乾燥し、500℃で熱分解、さらに800℃で10時間
熱処理をして原料粉末を得た。平均粒子径は0.5μmであ
った。該粉末40重量部を溶媒(エタノール)100重量部、
バインダー（エチルセルロース）2重量部、分散剤(ポリ
オキシエタレンアルキルソン酸エステル)1重量部、消泡
剤(ソルビタンセスキオレート)１重量部とを混合した
後、十分攪拌してスラリーを調整した。このスラリー粘
度は140mPasであった。
【０１３１】（4）電解質の作製 電極反応層上に、スラリーコート法で成膜し、1400℃で
焼成した。得られた電解質の厚さは、30μmであった。
なお、後工程でインターコネクターを成膜する部分につ
いてはマスキングを施し、膜が塗布されないようにして
おいた。
【０１３２】（5）燃料側電極反応層のスラリー作製 燃料側電極反応層の材料としてはNiO/SSZとし、該組成
は、NiO/90 mol％ZrO2-10mol％Sc2O3とし、Ni,Zrおよび
Sc各々の硝酸塩水溶液を用いて、前記組成になるように
調合した後、シュウ酸を加え沈殿させた。該沈殿物をさ
らに熱処理を施し、粒径を制御して原料を得た。燃料側
電極反応層の組成およびその重量比率は、NiO/90 mol％
ZrO2-10mol％Sc2O3 =20/80と、50/50の２種類を作製
し、平均粒子径はいずれも0.5μmであった。該粉末100
重量部と有機溶媒（エタノール）500重量部、バインダ
ー（エチルセルロース）10重量部、分散剤(ポリオキシ
エタレンアルキルリン酸エステル)5重量部、消泡剤(ソ
ルビタンセスオキオレート)１重量部、可塑剤(ＤＢＰ)5
重量部を混合した後、十分攪拌してスラリーを調整し
た。このスラリーの粘度は70mPasであった。
【０１３３】(6)燃料側電極反応層の作製 面積が150ｃｍ２になるように電池へマスキングをし、
スラリーコート法により電解質上へNiO/90 mol％ZrO2-1
0mol％Sc2O3 (平均粒子径)=20/80(0.5μm)、50/50（0.5
μm）の順に成膜した。膜厚(焼成後)は10μmとした。
【０１３４】（7）燃料極のスラリー作製：燃料極の材
料はNiO/YSZとし、該組成は、NiO/90 mol％ZrO2-10mol
％Y2O3とし、Ni,ZrおよびY各々の硝酸塩水溶液を用い
て、前記組成になるように調合した後、シュウ酸を加え
沈殿させた。該沈殿物をさらに熱処理を施し、粒径を制
御した後原料を得た。組成およびその重量比率はNiO/90
mol％ZrO2-10mol％Y2O3 =70/30とし、平均粒径が5μm
であった。該粉末100重量部と有機溶媒（エタノール）5
00重量部、バインダー（エチルセルロース）20重量部、
分散剤(ポリオキシエタレンアルキルリン酸エステル)5
重量部、消泡剤(ソルビタンセスオキオレート)１重量
部、可塑剤(ＤＢＰ)5重量部を混合した後、十分攪拌し
てスラリーを調整した。このスラリーの粘度は250mPas
であった。
【０１３５】（8）燃料極の作製 電極反応層上に燃料極をスラリーコート法により成膜し
た。膜厚（焼成後）は90μmとした。さらに、電極反応
層と燃料極を1400℃で共焼成した。
【０１３６】（9）インターコネクターの作製：インタ
ーコネクターの組成をLa0.80Ca0.20CrO3、で表されるCa
を固溶させたランタンクロマイトとし、噴霧熱分解法で
作製後、熱処理を施して得た。得られた粉末の平均粒子
径は１μmであった。該粉末40重量部を溶媒(エタノー
ル)100重量部、バインダー（エチルセルロース）2重量
部、分散剤(ポリオキシエタレンアルキルソン酸エステ
ル)１重量部、消泡剤(ソルビタンセスキオレート)１重
量部とを混合した後、十分攪拌してスラリーを調整し
た。このスラリー粘度は100mPasであった。スラリーコ
ート法によりインターコネクターを成膜し、1400℃で焼
成した。焼成後の厚みは40μmであった。
【０１３７】(実施例2)電極反応層の材料をSSZとし、該
組成を90 mol％ZrO2-10mol％Sc2O3とし、焼成温度を135
0℃にした以外は実施例1と同様にした。
【０１３８】(実施例3)電極反応層の材料をLa0.75Sr
0.25MnO3組成で表されるSrを固溶させたランタンマンガ
ナイトとし、原料の平均粒子径を2μmとした以外は実施
例1と同様にした。このときの細孔径は2μm、空隙率20
％であった。
【０１３９】(比較例1)空気極と電解質の間に電極反応
層を設けないこと以外は実施例1と同様にした。
【０１４０】（発電試験）実施例1〜3、比較例１で得ら
れた電池（燃料極有効面積：150cm2）を用いて発電試験
を行った。このときの運転条件は以下であった。 燃料：(H2+１１％H2O)：N2 ＝ １：２ 酸化剤：Ａｉｒ 発電温度：800℃ 電流密度：0.3Acm-2
【０１４１】
【表１】 表1に800℃で電流密度0.3Acm-2における発電電位の結果
を示す。同一電流密度においては発電電位が高いものほ
ど出力性能に優れる固体電解質型燃料電池となる。表1
に示すようにいずれも比較例１より発電電位が高いこと
がわかる。以上の結果から空気極と電解質の間に電極反
応層を設けることが好ましいことが確認された。
【０１４２】細孔径について (実施例4)電極反応層の組成としてはLa0.75Sr0.25MnO3/
90 mol％ZrO2-10mol％Sc2O3=50/50とし、原料の平均粒
子径は0.5μmからなるものを用いて、空気極表面上にス
ラリーコート法で成膜した後、1350℃で焼結させたこと
以外は実施例1と同様の方法とした。
【０１４３】(実施例5)電極反応層の組成としてはLa
0.75Sr0.25MnO3/ 90 mol％ZrO2-10mol％Sc2O3=50/50と
し、原料の平均粒子径は5μmからなるものを用いて、空
気極表面上にスラリーコート法で成膜した後、1400℃で
焼結させたこと以外は実施例1と同様の方法とした。
【０１４４】(実施例6)電極反応層の組成としてはLa
0.75Sr0.25MnO3/ 90 mol％ZrO2-10mol％Sc2O3=50/50と
し、原料の平均粒子径は10μmからなるものを用いて、
空気極表面上にスラリーコート法で成膜した後、1400℃
で焼結させたこと以外は実施例1と同様の方法とした。
【０１４５】(実施例7)電極反応層の組成としてはLa
0.75Sr0.25MnO3/ 90 mol％ZrO2-10mol％Sc2O3=50/50と
し、原料の平均粒子径は0.2μmからなるものを用いて、
空気極表面上にスラリーコート法で成膜した後、1350℃
で焼結させたこと以外は実施例1と同様の方法とした。
【０１４６】(実施例8)電極反応層の組成としてはLa
0.75Sr0.25MnO3/ 90 mol％ZrO2-10mol％Sc2O3=50/50と
し、原料の平均粒子径は15μmからなるものを用いて、
空気極表面上にスラリーコート法で成膜した後、1400℃
で焼結させたこと以外は実施例1と同様の方法とした。
【０１４７】(実施例9)電極反応層の組成としてはLa
0.75Sr0.25MnO3/ 90 mol％ZrO2-10mol％Sc2O3=50/50と
し、原料の平均粒子径は0.5μmからなるものを用いて、
空気極表面上にスラリーコート法で成膜した後、1400℃
で焼結させたこと以外は実施例1と同様の方法とした。
【０１４８】（発電試験）実施例1、実施例4〜9で得ら
れた電池（燃料極有効面積：150cm2）を用いて発電試験
を行った。このときの運転条件は以下であった。 燃料：(H2+１１％H2O)：N2 ＝ １：２ 酸化剤：Ａｉｒ 発電温度：800℃ 電流密度：0.3Acm-2 さらに、発電試験後において、実施例1、実施例4〜9に
おける電極反応層の細孔径を測定した。
【０１４９】
【表２】 表2に800℃で電流密度0.3Acm-2における発電電位の結果
を示す。同一の材料を用いているにも関わらず電極反応
層の細孔径によって発電電位が異なっていることがわか
る。実施例1、4〜6、9においては発電電位が高いが実施
例7、8においては電位が低下していることがわかる。し
かし、表1に示した比較例１よりは高いので特に問題は
ない。以上の結果から電極反応層の細孔径としては発電
電位の高い値を呈している0.1〜10μm程度がより好まし
いことが確認された。
【０１５０】空隙率について 前記発電試験後において、実施例1、実施例4〜9におけ
る電極反応層の空隙率を測定した。
【０１５１】
【表３】 表3に800℃で電流密度0.3Acm-2における発電電位の結果
を示す。同一の材料を用いているにも関わらず電極反応
層の空隙率によって発電電位が異なっていることがわか
る。実施例1、4〜6、9においては発電電位が高いが実施
例7、8においては電位が低下していることがわかる。実
施例7、8においても電位低下はしているものの比較例1
よりは高いので問題はない。以上の結果から電極反応層
の空隙率としては発電電位の高い値を呈している3〜40
％程度がより好ましいことが確認された。
【０１５２】電極反応層の厚みについて (実施例10)電極反応層の組成としてはLa0.75Sr0.25MnO3
/ 90 mol％ZrO2-10mol％Sc2O3=50/50とし、厚みが3μm
であること以外は実施例1と同様にした。
【０１５３】(実施例11)電極反応層の組成としてはLa
0.75Sr0.25MnO3/ 90 mol％ZrO2-10mol％Sc2O3=50/50と
し、厚みが5μmであること以外は実施例1と同様にし
た。
【０１５４】(実施例12)電極反応層の組成としてはLa
0.75Sr0.25MnO3/ 90 mol％ZrO2-10mol％Sc2O3=50/50と
し、厚みが30μmであること以外は実施例1と同様にし
た。
【０１５５】(実施例13)電極反応層の組成としてはLa
0.75Sr0.25MnO3/ 90 mol％ZrO2-10mol％Sc2O3=50/50と
し、厚みが50μmであること以外は実施例1と同様にし
た。
【０１５６】(実施例14)電極反応層の組成としてはLa
0.75Sr0.25MnO3/ 90 mol％ZrO2-10mol％Sc2O3=50/50と
し、厚みが2μmであること以外は実施例1と同様にし
た。
【０１５７】(実施例15)電極反応層の組成としてはLa
0.75Sr0.25MnO3/ 90 mol％ZrO2-10mol％Sc2O3=50/50と
し、厚みが55μmであること以外は実施例1と同様にし
た。
【０１５８】（発電試験）実施例1、実施例10〜15で得
られた電池（燃料極有効面積：150cm2）を用いて発電試
験を行った。このときの運転条件は以下であった。 燃料：(H2+１１％H2O)：N2 ＝ １：２ 酸化剤：Ａｉｒ 発電温度：800℃ 電流密度：0.3Acm-2
【０１５９】
【表４】 表4は800℃で電流密度0.3Acm-2における発電電位の結果
を示す。同一の材料を用いているにも関わらず電極反応
層の厚みによって発電電位が異なっていることがわか
る。実施例1、10〜13においては発電電位が高いが実施
例14、15においては電位が低下していることがわかる。
実施例14、15においても電位低下はしているものの比較
例1よりは高いので問題はない。以上の結果から電極反
応層の厚みとしては発電電位の高い値を呈している3〜5
0μm程度が好ましいことが確認された。さらに、実施例
1、10〜13で比較をすると実施例1、11,12が出力性能が
より高いことから、電極反応層の厚みとしては5〜30μm
であるとより好ましいことが確認された。
【０１６０】電極反応層材料について (実施例16)電極反応層の材料をセリウム酸化物とし、該
組成を(CeO2)0.8(Sm2O3)0.１としたこと以外は実施例１
と同様にした。
【０１６１】(実施例17)電極反応層の材料をSSZ/セリウ
ム酸化物とし、該組成を90 mol％ZrO2-10mol％Sc 2O3/(C
eO2)0.8(Sm2O3)0.１=50/50とした以外は実施例1と同様
にした。
【０１６２】(実施例18)電極反応層材料は、ランタンマ
ンガナイト/セリウム酸化物とし、該組成をLa0.7 5Sr
0.25MnO3/(CeO2)0.8(Sm2O3)0.１=50/50とした以外は実
施例1と同様にした。
【０１６３】(実施例19)電極反応層材料は、ランタンマ
ンガナイト/SSZ/セリウム酸化物とし、該組成をLa0.75S
r0.25MnO3/90mol％ZrO2-10mol％Sc2O3 /(CeO2)0.8(Sm2O
3)0.１=50/25/25とした。原料合成法としてはLa0.75Sr
0.25MnO3/90mol％ZrO2-10mol％Sc2O3とLa0 .75Sr0.25MnO
3/(CeO2)0.8(Sm2O3)0.１を各々共沈法で作製した粉末を
さらに、La 0.75Sr0.25MnO3/90mol％ZrO2-10mol％Sc2O3
/(CeO2)0.8(Sm2O3)0.１=50/25/25になるように混合し熱
処理をした。これら以外は実施例1と同様にした。
【０１６４】(実施例20)電極反応層材料は、YSZとし、
該組成を92mol％ZrO2-8mol％Y2O3とした以外は実施例1
と同様にした。
【０１６５】(実施例21)電極反応層材料は、ランタンマ
ンガナイト/YSZとし、該組成をLa0.75Sr0.25MnO3/92mol
％ZrO2-8mol％Y2O3=50/50とした以外は実施例1と同様に
した。
【０１６６】（発電試験）実施例1、2、16〜21および比
較例1の試験電池（燃料極有効面積：１５０cm2）を用い
て以下に示す発電試験を行った。このときの運転条件は
以下であった。 燃料：(H2+１１％H2O)：N2 ＝ １：２ 酸化剤：Ａｉｒ 発電温度：７００〜１０００℃ 電流密度：０．３Acm-2
【０１６７】図３に発電温度における発電電位の結果を
示す。実施例1、18、19においては700〜1000℃において
高い電位を呈しているのがわかる。実施例2、16、17に
おいては実施例1、18、19よりは劣るものの700℃まで比
較的高い電位を呈していることがわかる。実施例20、21
では900〜1000℃においては高い電位を呈しているが、9
00℃以下になると電位低下が大きくなっているのがわか
る。これに対し、比較例1では1000℃においても実施例
より低く、発電温度が低下するにつれさらに電位低下が
大きくなっていることがわかる。以上の結果からいずれ
も比較例1と比較して発電電位が高く好ましいことが確
認された。電極反応層がYSZおよびランタンマンガナイ
ト/YSZの場合は900〜1000℃において高い出力性能を有
し、電極反応層がSSZ、セリウム酸化物、およびSSZ/セ
リウム酸化物の場合は900℃以下においても高い出力性
能を有し、好ましいことがわかった。さらに、電極反応
層がランタンマンガナイト/SSZ,ランタンマンガナイト/
セリウム酸化物およびランタンマンガナイト/SSZ/セリ
ウム酸化物の場合、700℃程度においても出力性能に優
れ、より好ましいことが確認された。
【０１６８】電極反応層におけるスカンジアの固溶量に
ついて (実施例22)電極反応層の組成およびその重量比率をLa
0.75Sr0.25MnO3/ 97 mol％ZrO2-3mol％Sc2O3=50/50にし
た以外は実施例1と同様にした。
【０１６９】(実施例23)電極反応層の組成およびその重
量比率をLa0.75Sr0.25MnO3/ 92 mol％ZrO2-8mol％Sc2O3
=50/50にした以外は実施例1と同様にした。
【０１７０】(実施例24)電極反応層の組成およびその重
量比率をLa0.75Sr0.25MnO3/ 88 mol％ZrO2-12mol％Sc2O
3=50/50にした以外は実施例1と同様にした。
【０１７１】(実施例25)電極反応層の組成およびその重
量比率をLa0.75Sr0.25MnO3/ 98 mol％ZrO2-2mol％Sc2O3
=50/50にした以外は実施例1と同様にした。
【０１７２】(実施例26)電極反応層の組成およびその重
量比率をLa0.75Sr0.25MnO3/ 85 mol％ZrO2-15mol％Sc2O
3=50/50にした以外は実施例1と同様にした。
【０１７３】実施例1、実施例22〜26の電池について、
以下に示す発電条件で発電試験を行った。 燃料：(H2+１１％H2O)：N2 ＝ １：２ 酸化剤：Ａｉｒ 発電温度：800℃ 電流密度：0.3Acm-2
【０１７４】
【表５】
【０１７５】表5は800℃で電流密度0.3Acm-2における発
電電位の結果を示す。実施例1、実施例22〜24は高い電
位であるのに対し、実施例25、26においては電位低下が
起こっているのがわかる。しかし、実施例25、26におい
ても表1に示す比較例1と比べるとはるかに高い電位を呈
していることからこの程度の低下であれば問題ないこと
がわかった。電位が高いということから電極反応層のSS
Zにおけるスカンジアの固溶量は3〜12mol％の範囲が好
ましいことが確認された。また、実施例1、実施例22〜2
4のデータを比較すると実施例22の電位が他と比較して
低くなっていることからスカンジアの固溶量が8〜12mol
％であるとより好ましいことが確認できた。
【０１７６】SSZにおけるCeO2等の効果 (実施例27)電極反応層の組成およびその重量比率をLa
0.75Sr0.25MnO3/88mol％ZrO2-10mol％Sc2O3-2mol％CeO2
=50/50にした以外は実施例1と同様にした。
【０１７７】(実施例28)電極反応層の組成およびその重
量比率をLa0.75Sr0.25MnO3/85mol％ZrO2-10mol％Sc2O3-
5mol％CeO2 =50/50にした以外は実施例1と同様にした。
【０１７８】(実施例29)電極反応層の組成およびその重
量比率をLa0.75Sr0.25MnO3/84mol％ZrO2-10mol％Sc2O3-
6mol％CeO2 =50/50にした以外は実施例1と同様にした。
【０１７９】(実施例30)電極反応層の組成およびその重
量比率をLa0.75Sr0.25MnO3/88mol％ZrO2-10mol％Sc2O3-
2mol％Bi2O3 =50/50にした以外は実施例1と同様にし
た。
【０１８０】(実施例31)電極反応層の組成およびその重
量比率をLa0.75Sr0.25MnO3/88mol％ZrO2-10mol％Sc2O3-
2mol％Y2O3 =50/50にした以外は実施例1と同様にした。
【０１８１】(実施例32)電極反応層の組成およびその重
量比率をLa0.75Sr0.25MnO3/88mol％ZrO2-10mol％Sc2O3-
1mol％Y CeO2-1mol％Bi2O3 =50/50にした以外は実施例1
と同様にした。
【０１８２】実施例1、実施例27〜32の電池について、
以下に示す発電条件で発電試験を行った。 燃料：(H2+１１％H2O)：N2 ＝ １：２ 酸化剤：Ａｉｒ 発電温度：800℃ 電流密度：0.3Acm-2
【０１８３】
【表６】 表6は800℃で電流密度0.3Acm-2における発電電位の結果
を示す。実施例1、実施例27〜29を比較すると実施例2
7、実施例28は電位が高くなったが実施例29ではむしろ
低くなる傾向が見られた。実施例30、実施例31について
は実施例1と電位としては変わっていないが電極反応層
材料の焼結性が向上することが確認された。実施例32で
は電位が高くなることと電極反応層材料の焼結性が向上
することが確認された。以上の結果から、SSZにCeO2を5
mol％以下固溶させると出力性能が向上することが確認
され、好ましいことがわかった。また、Y2O3やBi2O3を
固溶させると焼結性が向上することがわかり、好ましい
ことがわかった。Gd2O3,Yb2O3等の他の希土類酸化物を5
mol％以下固溶させた場合においても出力性能の向上か
焼結性の向上のいずれかの効果があることが容易に推測
することができるので好ましいと考えられた。
【０１８４】(CeO2)1-2x(Sm2O3)xについて (実施例33)電極反応層材料は、ランタンマンガナイト/
セリウム酸化物とし、該組成をLa0.7 5Sr0.25MnO3/ (CeO
2)0.9(Sm2O3)0.05=50/50とした以外は実施例1と同様に
した。
【０１８５】(実施例34)電極反応層材料は、ランタンマ
ンガナイト/セリウム酸化物とし、該組成をLa0.7 5Sr
0.25MnO3/ (CeO2)0.7(Sm2O3)0.15=50/50とした以外は実
施例1と同様にした。
【０１８６】(実施例35)電極反応層材料は、ランタンマ
ンガナイト/セリウム酸化物とし、該組成をLa0.7 5Sr
0.25MnO3/ (CeO2)0.75(Sm2O3)0.025=50/50とした以外は
実施例1と同様にした。
【０１８７】(実施例36)電極反応層材料は、ランタンマ
ンガナイト/セリウム酸化物とし、該組成をLa0.7 5Sr
0.25MnO3/ (CeO2)0.65(Sm2O3)0.175=50/50とした以外は
実施例1と同様にした。
【０１８８】実施例18、実施例33〜36の電池について、
以下に示す発電条件で発電試験を行った。 燃料：(H2+１１％H2O)：N2 ＝ １：２ 酸化剤：Ａｉｒ 発電温度：800℃ 電流密度：0.3Acm-2
【０１８９】
【表７】 表7は800℃で電流密度0.3Acm-2における発電電位の結果
を示す。実施例18、実施例33〜36を比較すると実施例3
5、実施例36のx値になると幾分電位が低くなっているこ
とがわかる。以上の結果から(CeO2)1-2x(Sm2O3)xについ
ては0.05≦x≦0.15の範囲がより好ましいことが確認さ
れた。なお、本実施例ではSmのみであるが、GdおよびY
についても同様の効果があることを容易に推測すること
ができるので好ましいと考えられた。
【０１９０】電極反応層におけるランタンマンガナイト
の組成について (実施例37)電極反応層の組成およびその重量比率をLa
0.75Ca0.25MnO3/90mol％ZrO2-10mol％Sc2O3 =50/50にし
た以外は実施例1と同様にした。
【０１９１】実施例1、実施例37の電池について、以下
に示す発電条件で発電試験を行った。 燃料：(H2+１１％H2O)：N2 ＝ １：２ 酸化剤：Ａｉｒ 発電温度：800℃ 電流密度：0.3Acm-2
【０１９２】
【表８】 表8は800℃で電流密度0.3Acm-2における発電電位の結果
を示す。実施例1と実施例31ではほとんど電位が変わら
ないことから電極反応層におけるランタンマンガナイト
はCaまたはSrを固溶させたランタンマンガナイトのいず
れであっても良いことが確認された。
【０１９３】電解質材料について (実施例38)電解質材料はYSZで、該組成は、92 mol％ZrO
2-8mol％Y2O3であること以外は実施例1と同様とした。
【０１９４】実施例1、38、比較例1の試験電池（燃料極
有効面積：１５０cm2）を用いて以下に示す発電試験を
行った。このときの運転条件は以下であった。 燃料：(H2+１１％H2O)：N2 ＝ １：２ 酸化剤：Ａｉｒ 発電温度：７００〜１０００℃ 電流密度：０．３Acm-2
【０１９５】図4に発電温度における発電電位の結果を
示す。実施例38は1000℃においてはほぼ同じ電位となる
が、900℃以下になると電位低下が見られ700℃程度では
実施例1とかなり電位差が大きくなっていることがわか
る。しかし、比較例1とは大差がついていることがわか
る。以上の結果から、900℃以下の発電温度においては
電解質はSSZの方が好ましいが900℃以上ではほぼ同程度
であることが確認され、電解質がYSZであっても問題な
いことが確認された。
【０１９６】実施例1および実施例19および実施例27に
示す電極反応層を介在させることによって700℃程度の
低温においても0.6V以上の高電位を有する固体電解質型
燃料電池を提供することができた。
【０１９７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、空気極
と電解質の間に少なくとも酸素ガスをイオン化する触媒
を含み、連通した開気孔を有する電極反応層を設けるこ
とによって、出力性能に優れる固体電解質型燃料電池を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】円筒タイプの固体電解質型燃料電池の断面を示
す図である。
【図２】図１に示す固体電解質型燃料電池の空気極、電
解質および燃料極構成について詳細に示した断面図であ
る。
【図３】発電温度(横軸)と試験電池の発電電位（縦軸）
の関係を示すグラフである。
【図４】発電温度(横軸)と試験電池の発電電位（縦軸）
の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１：空気極支持体 ２：インターコネクター ３：電解質 ４：燃料極 ５：電極反応層 ６：燃料側電極反応層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１４年１１月１日（２００２．１１．
１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１３５】（8）燃料極の作製燃料側 電極反応層上に燃料極をスラリーコート法により
成膜した。膜厚（焼成後）は90μmとした。さらに、燃
料側電極反応層と燃料極を1400℃で共焼成した。
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H018 AA06 AS01 BB01 BB06 BB08 BB12 BB16 EE12 HH03 HH04 HH05 HH06 HH08 5H026 AA06 BB08 CC06 CV02 EE13 HH04 HH05 HH06 HH08

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 空気極と、電解質と、燃料極とを備え、
    前記空気極と前記電解質の間には電極反応層が介在され
    ている固体電解質型燃料電池であって、前記電極反応層
    は少なくとも酸素ガスをイオン化する触媒を含み、連通
    した開気孔を有することを特徴とする固体電解質型燃料
    電池。
  2. 【請求項２】 前記電極反応層が有する細孔径が0.1〜1
    0μｍであることを特徴とする請求項1に記載の固体電解
    質型燃料電池。
  3. 【請求項３】 前記電極反応層が有する細孔径は、前記
    空気極が有する細孔径より小さいことを特徴とする請求
    項1または2に記載の固体電解質型燃料電池。
  4. 【請求項４】 前記電極反応層が有する空隙率が3〜40
    ％であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に
    記載の固体電解質型燃料電池。
  5. 【請求項５】 前記電極反応層が有する空隙率は、前記
    空気極が有する空隙率以下であることを特徴とする請求
    項1〜4のいずれか一項に記載の固体電解質型燃料電池。
  6. 【請求項６】 前記電極反応層における厚みが3〜50μ
    ｍであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に
    記載の固体電解質型燃料電池。
  7. 【請求項７】 前記電極反応層における厚みが5〜30μ
    ｍであることを特徴とする請求項6に記載の固体電解質
    型燃料電池。
  8. 【請求項８】 前記電極反応層における厚みは、前記空
    気極における厚みより小さいことを特徴とする請求項1
    〜7のいずれか一項に記載の固体電解質型燃料電池。
  9. 【請求項９】 前記電極反応層がスカンジアを固溶させ
    たジルコニア層、セリウム酸化物層、スカンジアを固溶
    させたジルコニアとセリウム酸化物が所定の重量比で均
    一に混合された層からなる群のいずれか１種であること
    を特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の固体電
    解質型燃料電池。
  10. 【請求項１０】 前記電極反応層にはさらに電子導電率
    が1000℃で10Scm-1以上となる材料が含まれていること
    を特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の固体電
    解質型燃料電池。
  11. 【請求項１１】 前記電極反応層は、ランタンマンガナ
    イトとスカンジアを固溶させたジルコニアが所定の重量
    比で均一に混合された層、ランタンマンガナイトとセリ
    ウム酸化物が所定の重量比で均一に混合された層、ラン
    タンマンガナイトとスカンジアを固溶させたジルコニア
    とセリウム酸化物が所定の重量比で均一に混合された層
    からなる群のいずれか１種の混合体であることを特徴と
    する請求項1〜8および10のいずれか一項に記載の固体電
    解質型燃料電池。
  12. 【請求項１２】 前記スカンジアを固溶させたジルコニ
    アにおいて、スカンジアの固溶量が3〜12mol％であるこ
    とを特徴とする請求項9〜11のいずれか一項に記載の固
    体電解質型燃料電池。
  13. 【請求項１３】 前記スカンジアを固溶させたジルコニ
    アには、さらにCeO2,Gd2O3,Y2O3, Yb2O3などの希土類酸
    化物および Bi2O3の1種または2種以上の酸化物が固溶さ
    れ、該酸化物が合計５mol％以下固溶させていることを
    特徴とする請求項9〜12のいずれか一項に記載の固体電
    解質型燃料電池。
  14. 【請求項１４】 前記電極反応層におけるランタンマン
    ガナイトは、LaAMnO3(但し、A=CaまたはSrのいずれか)
    で表されるランタンマンガナイトからなることを特徴と
    する請求項11に記載の固体電解質型燃料電池。
  15. 【請求項１５】 前記電極反応層におけるセリウム酸化
    物は、一般式(CeO2)1-2X(B2O3)X/2(但し、B=Sm,Gd,Yの
    いずれか一種、0.05≦X≦0.15)で表されることを特徴と
    する請求項9または11に記載の固体電解質型燃料電池。
  16. 【請求項１６】 前記電解質は、イットリアあるいはス
    カンジアを固溶させたジルコニアであることを特徴とす
    る請求項１〜15のいずれか一項に記載の固体電解質型燃
    料電池。
  17. 【請求項１７】 前記空気極は、LaAMnO3(但し、A=Caま
    たはSrのいずれか)で表されるランタンマンガナイトで
    あることを特徴とする請求項１〜16のいずれか一項に記
    載の固体電解質型燃料電池。
  18. 【請求項１８】 前記燃料極は、NiOとイットリアを固
    溶させたジルコニアが所定の重量比で均一に混合された
    層からなることを特徴とする請求項１〜17のいずれか一
    項に記載の固体電解質型燃料電池。
  19. 【請求項１９】 前記燃料極と前記電解質の間には、Ni
    Oとスカンジアを固溶させたジルコニアが所定の重量比
    で均一に混合された層からなる燃料側電極反応層が介在
    されていることを特徴とする請求項1〜18のいずれか一
    項に記載の固体電解質型燃料電池。
  20. 【請求項２０】 前記固体電解質型燃料電池におけるイ
    ンターコネクターは、Caを固溶させたランタンクロマイ
    トであることを特徴とする請求項１〜19のいずれか一項
    に記載の固体電解質型燃料電池。
JP2002267805A 2001-11-07 2002-09-13 固体電解質型燃料電池 Expired - Fee Related JP3661676B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002267805A JP3661676B2 (ja) 2001-11-07 2002-09-13 固体電解質型燃料電池

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001341483 2001-11-07
JP2001-341483 2001-11-07
JP2002267805A JP3661676B2 (ja) 2001-11-07 2002-09-13 固体電解質型燃料電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003208902A true JP2003208902A (ja) 2003-07-25
JP3661676B2 JP3661676B2 (ja) 2005-06-15

Family

ID=27666956

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002267805A Expired - Fee Related JP3661676B2 (ja) 2001-11-07 2002-09-13 固体電解質型燃料電池

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3661676B2 (ja)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005216761A (ja) * 2004-01-30 2005-08-11 Kyocera Corp 燃料電池セル及び燃料電池
JP2006252796A (ja) * 2005-03-08 2006-09-21 Tokyo Electric Power Co Inc:The 固体酸化物形燃料電池用燃料極
JP2006278089A (ja) * 2005-03-29 2006-10-12 Kyocera Corp 燃料電池セル及び燃料電池
JP2007073336A (ja) * 2005-09-07 2007-03-22 Toto Ltd 固体酸化物形燃料電池
JP2007538354A (ja) * 2003-11-07 2007-12-27 フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング 高温燃料電池（ｓｏｆｃ）用のカソード材料およびそれから製造できるカソード
JP2008098156A (ja) * 2006-09-12 2008-04-24 Toto Ltd 固体酸化物形燃料電池セル
JP2011029153A (ja) * 2009-06-30 2011-02-10 Ngk Insulators Ltd 固体酸化物形燃料電池
WO2014148110A1 (ja) * 2013-03-19 2014-09-25 日本碍子株式会社 固体酸化物型燃料電池
WO2014148108A1 (ja) * 2013-03-19 2014-09-25 日本碍子株式会社 固体酸化物型燃料電池
WO2014148109A1 (ja) * 2013-03-19 2014-09-25 日本碍子株式会社 固体酸化物型燃料電池
JP2015046365A (ja) * 2013-08-29 2015-03-12 京セラ株式会社 セル、セルスタック装置、モジュールおよびモジュール収納装置

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007538354A (ja) * 2003-11-07 2007-12-27 フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング 高温燃料電池（ｓｏｆｃ）用のカソード材料およびそれから製造できるカソード
JP2005216761A (ja) * 2004-01-30 2005-08-11 Kyocera Corp 燃料電池セル及び燃料電池
JP2006252796A (ja) * 2005-03-08 2006-09-21 Tokyo Electric Power Co Inc:The 固体酸化物形燃料電池用燃料極
JP2006278089A (ja) * 2005-03-29 2006-10-12 Kyocera Corp 燃料電池セル及び燃料電池
JP2007073336A (ja) * 2005-09-07 2007-03-22 Toto Ltd 固体酸化物形燃料電池
JP4596158B2 (ja) * 2005-09-07 2010-12-08 Ｔｏｔｏ株式会社 固体酸化物形燃料電池
JP2008098156A (ja) * 2006-09-12 2008-04-24 Toto Ltd 固体酸化物形燃料電池セル
JP2011029153A (ja) * 2009-06-30 2011-02-10 Ngk Insulators Ltd 固体酸化物形燃料電池
WO2014148110A1 (ja) * 2013-03-19 2014-09-25 日本碍子株式会社 固体酸化物型燃料電池
WO2014148108A1 (ja) * 2013-03-19 2014-09-25 日本碍子株式会社 固体酸化物型燃料電池
WO2014148109A1 (ja) * 2013-03-19 2014-09-25 日本碍子株式会社 固体酸化物型燃料電池
JP5605890B1 (ja) * 2013-03-19 2014-10-15 日本碍子株式会社 固体酸化物型燃料電池
JP5605889B1 (ja) * 2013-03-19 2014-10-15 日本碍子株式会社 固体酸化物型燃料電池
JP5605888B1 (ja) * 2013-03-19 2014-10-15 日本碍子株式会社 固体酸化物型燃料電池
US9882221B2 (en) 2013-03-19 2018-01-30 Ngk Insulators, Ltd. Solid oxide fuel cell
US9882220B2 (en) 2013-03-19 2018-01-30 Ngk Insulators, Ltd. Solid oxide fuel cell
US9887424B2 (en) 2013-03-19 2018-02-06 Ngk Insulators, Ltd. Solid oxide fuel cell
JP2015046365A (ja) * 2013-08-29 2015-03-12 京セラ株式会社 セル、セルスタック装置、モジュールおよびモジュール収納装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP3661676B2 (ja) 2005-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU717465B2 (en) Low cost stable air electrode material for high temperature solid oxide electrolyte electrochemical cells
KR100344936B1 (ko) 연료극 지지체식 원통형 고체산화물 연료전지 및 그 제조방법
KR20130099704A (ko) 고체산화물 연료전지용 기능층 소재, 및 상기 소재를 이용하여 제조된 기능층과 상기 기능층을 포함하는 고체산화물 연료전지
KR101892909B1 (ko) 프로톤 전도성 산화물 연료전지의 제조방법
KR20130123189A (ko) 고체산화물 연료전지용 음극 지지체 및 그 제조방법과 이를 포함한 고체산화물 연료전지
JP3661676B2 (ja) 固体電解質型燃料電池
JP4524791B2 (ja) 固体酸化物形燃料電池
JP2004265746A (ja) 固体酸化物形燃料電池
JP2007200664A (ja) 固体電解質型燃料電池の製造方法
JP2003217597A (ja) 固体電解質型燃料電池
JP2003308846A (ja) ペロブスカイト型酸化物及び燃料電池用空気極
JP3729194B2 (ja) 固体酸化物形燃料電池
JP6664132B2 (ja) 多孔質構造体とその製造方法、及びそれを用いた電気化学セルとその製造方法
EP3343682B1 (en) Flat plate-shaped solid oxide fuel cell and cell module comprising same
JP4719940B2 (ja) インターコネクタ材料及びこれを備えた固体酸化物形燃料電池
JP4496749B2 (ja) 固体酸化物型燃料電池
JP4367843B2 (ja) 燃料極、電気化学セルおよび燃料極の製造方法
JP2006059611A (ja) セリア系固体電解質型燃料電池及びその製造方法
JP4192733B2 (ja) 固体酸化物形燃料電池
JP2003323903A (ja) スカンジアを固溶させたジルコニア材料およびこれを用いた固体電解質型燃料電池
JP2006059610A (ja) 固体電解質型燃料電池及びその製造方法
JP2005174663A (ja) 単室型燃料電池
JP2004303713A (ja) 固体酸化物形燃料電池
JP2003243001A (ja) 固体電解質型燃料電池
JP4120432B2 (ja) 固体酸化物形燃料電池

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040720

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040917

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20041116

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050114

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20050301

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20050314

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 3661676

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090401

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100401

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100401

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110401

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120401

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130401

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130401

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140401

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees