JP2002134121A - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents
固体電解質型燃料電池Info
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- C04B35/48—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
- C04B35/486—Fine ceramics
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- 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
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
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- 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
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料極の触媒活性が高く、また、Ｓ／Ｃ比の
小さい条件下で内部改質を行った場合であっても、カー
ボンによる被毒が起こらず、さらに、内部改質の際に燃
料極の経時劣化が少ない固体電解質型燃料電池を提供す
ること。 【解決手段】 酸素イオン導電性固体電解質１２と、そ
の両面に接合された燃料極１４及び空気極１６を備えた
固体電解質型燃料電池１０において、燃料極１４とし
て、触媒と、１０００℃における酸素イオン伝導率が
０．２Ｓ／ｃｍ以上である第２固体電解質とのサーメッ
トを用いる。具体的には、第２固体電解質は、９〜１２
ｍｏｌ％のスカンジアを含むスカンジア安定化ジルコニ
ア（ＳｃＳＺ）が好ましい。また、第２固体電解質は、
さらに、２ｍｏｌ％以下のイットリア又はセリアを含む
ＳｃＳＺであっても良い。また、第２固体電解質は、Ｓ
ｃＳＺと２ｗｔ％以下のアルミナとの複合体であっても
良い。
小さい条件下で内部改質を行った場合であっても、カー
ボンによる被毒が起こらず、さらに、内部改質の際に燃
料極の経時劣化が少ない固体電解質型燃料電池を提供す
ること。 【解決手段】 酸素イオン導電性固体電解質１２と、そ
の両面に接合された燃料極１４及び空気極１６を備えた
固体電解質型燃料電池１０において、燃料極１４とし
て、触媒と、１０００℃における酸素イオン伝導率が
０．２Ｓ／ｃｍ以上である第２固体電解質とのサーメッ
トを用いる。具体的には、第２固体電解質は、９〜１２
ｍｏｌ％のスカンジアを含むスカンジア安定化ジルコニ
ア（ＳｃＳＺ）が好ましい。また、第２固体電解質は、
さらに、２ｍｏｌ％以下のイットリア又はセリアを含む
ＳｃＳＺであっても良い。また、第２固体電解質は、Ｓ
ｃＳＺと２ｗｔ％以下のアルミナとの複合体であっても
良い。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解質型燃料
電池に関し、さらに詳しくは、都市における分散形電
源、コジェネレーションシステム等に用いられ、かつ、
内部改質発電に適した固体電解質型燃料電池に関する。
電池に関し、さらに詳しくは、都市における分散形電
源、コジェネレーションシステム等に用いられ、かつ、
内部改質発電に適した固体電解質型燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体電解質型燃料電池（以下、これを
「ＳＯＦＣ」という。）は、電解質として酸素イオン導
電性固体電解質を用いた燃料電池である。ＳＯＦＣは、
電解質が固体であるので、電解質の散逸の問題がなく、
長寿命が期待できる。また、作動温度が約１０００℃と
高いので、廃熱の利用価値が高い。さらに、出力密度が
高いので、コンパクト化、高効率化も期待できる。
「ＳＯＦＣ」という。）は、電解質として酸素イオン導
電性固体電解質を用いた燃料電池である。ＳＯＦＣは、
電解質が固体であるので、電解質の散逸の問題がなく、
長寿命が期待できる。また、作動温度が約１０００℃と
高いので、廃熱の利用価値が高い。さらに、出力密度が
高いので、コンパクト化、高効率化も期待できる。
【０００３】図７に、ＳＯＦＣの概略構成図を示す。図
７において、ＳＯＦＣ１０は、電解質１２の両面に、燃
料極１４及び空気極１６を接合して電解質電極接合体１
８とし、さらにその両側をセパレータ２０、２２で挟ん
だ構造を取る。電解質１２には、一般に、イットリア安
定化ジルコニア（以下、これを「ＹＳＺ」という。）等
の酸素イオン導電性固体電解質が用いられる。また、燃
料極１４には、一般に、ニッケルと８ｍｏｌ％のイット
リア（Ｙ２Ｏ３）を含むＹＳＺとのサーメット（以下、
これを「Ｎｉ−８ＹＳＺ」という。）が用いられ、空気
極１６には、ランタンストロンチウムマンガネート（Ｌ
ａＳｒＭｎＯ３）などの複合酸化物が用いられる。
７において、ＳＯＦＣ１０は、電解質１２の両面に、燃
料極１４及び空気極１６を接合して電解質電極接合体１
８とし、さらにその両側をセパレータ２０、２２で挟ん
だ構造を取る。電解質１２には、一般に、イットリア安
定化ジルコニア（以下、これを「ＹＳＺ」という。）等
の酸素イオン導電性固体電解質が用いられる。また、燃
料極１４には、一般に、ニッケルと８ｍｏｌ％のイット
リア（Ｙ２Ｏ３）を含むＹＳＺとのサーメット（以下、
これを「Ｎｉ−８ＹＳＺ」という。）が用いられ、空気
極１６には、ランタンストロンチウムマンガネート（Ｌ
ａＳｒＭｎＯ３）などの複合酸化物が用いられる。
【０００４】このようなＳＯＦＣ１０の燃料極１４及び
空気極１６に、それぞれ水素及び空気を供給すると、空
気極１６側の酸素分圧Ｐ１と、燃料極１４側の酸素分圧
Ｐ２との間に差があるために、酸素は、空気極１６にお
いてイオンとなり、電解質１２を通って燃料極１４側に
運ばれる。また、燃料極１４に達した酸素イオンは、水
素と反応して水を生成し、電子を放出する。従って、燃
料極１４及び空気極１６に負荷２２を接続すれば、電池
反応の自由エネルギー変化を、直接、電気エネルギーと
して取り出すことができる。
空気極１６に、それぞれ水素及び空気を供給すると、空
気極１６側の酸素分圧Ｐ１と、燃料極１４側の酸素分圧
Ｐ２との間に差があるために、酸素は、空気極１６にお
いてイオンとなり、電解質１２を通って燃料極１４側に
運ばれる。また、燃料極１４に達した酸素イオンは、水
素と反応して水を生成し、電子を放出する。従って、燃
料極１４及び空気極１６に負荷２２を接続すれば、電池
反応の自由エネルギー変化を、直接、電気エネルギーと
して取り出すことができる。
【０００５】ところで、ＳＯＦＣは、作動温度が高いた
めに、燃料極に水素を供給する代わりに、炭化水素を燃
料極に直接供給し、これを電池本体で改質して水素に変
える、いわゆる「内部改質」が可能である。内部改質型
のＳＯＦＣは、電池内部で発生する熱を、大きな吸熱を
伴う改質反応に利用できるので、熱効率が高いという利
点がある。また、外部改質器が不要であるので、燃料電
池システムをコンパクト化できるという利点がある。
めに、燃料極に水素を供給する代わりに、炭化水素を燃
料極に直接供給し、これを電池本体で改質して水素に変
える、いわゆる「内部改質」が可能である。内部改質型
のＳＯＦＣは、電池内部で発生する熱を、大きな吸熱を
伴う改質反応に利用できるので、熱効率が高いという利
点がある。また、外部改質器が不要であるので、燃料電
池システムをコンパクト化できるという利点がある。
【０００６】炭化水素の改質反応は、炭化水素と水蒸気
とを反応させ、最終的に、水素と二酸化炭素を生成させ
る反応である。すなわち、改質反応を起こさせるために
は、水蒸気が必要である。燃料に含まれる炭化水素中の
炭素に対する水蒸気の比（以下、これを「Ｓ／Ｃ比」と
いう。）が小さいと、未反応の炭化水素が、高温におい
て直接分解し、カーボンが燃料極に析出する。燃料極に
カーボンが析出すると、触媒が被毒され、ＳＯＦＣの出
力を低下させる原因となる。
とを反応させ、最終的に、水素と二酸化炭素を生成させ
る反応である。すなわち、改質反応を起こさせるために
は、水蒸気が必要である。燃料に含まれる炭化水素中の
炭素に対する水蒸気の比（以下、これを「Ｓ／Ｃ比」と
いう。）が小さいと、未反応の炭化水素が、高温におい
て直接分解し、カーボンが燃料極に析出する。燃料極に
カーボンが析出すると、触媒が被毒され、ＳＯＦＣの出
力を低下させる原因となる。
【０００７】一方、内部改質型のＳＯＦＣの場合、燃料
には、通常、メタンが用いられる。これは、メタンは、
天然ガスの主成分であるために、燃料としての安全性、
廉価性、貯蔵・供給の容易性があるためである。一般
に、メタンを燃料に用いた内部改質型のＳＯＦＣにおい
て、カーボンの析出を抑制し、安定した出力を得るため
には、Ｓ／Ｃ比は、２〜３程度が必要であると言われて
いる（例えば、（１）田川博章著「固体酸化物燃料電池
と地球環境」、（株）アグネ承風社、p65、（２）第５
回燃料電池シンポジウム講演予稿集、p173-p177、
（３）Abulet Abudula他、電気化学、vol.65、No.10、p
852-p858（1997）参照）。
には、通常、メタンが用いられる。これは、メタンは、
天然ガスの主成分であるために、燃料としての安全性、
廉価性、貯蔵・供給の容易性があるためである。一般
に、メタンを燃料に用いた内部改質型のＳＯＦＣにおい
て、カーボンの析出を抑制し、安定した出力を得るため
には、Ｓ／Ｃ比は、２〜３程度が必要であると言われて
いる（例えば、（１）田川博章著「固体酸化物燃料電池
と地球環境」、（株）アグネ承風社、p65、（２）第５
回燃料電池シンポジウム講演予稿集、p173-p177、
（３）Abulet Abudula他、電気化学、vol.65、No.10、p
852-p858（1997）参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】燃料電池の開回路電圧
と、実際に電流を流したときの端子電圧の差、すなわ
ち、過電圧の大きさは、一般に、電解質の抵抗、燃料極
の反応抵抗、空気極の反応抵抗等の影響を受ける。内部
改質型のＳＯＦＣの場合、さらに、燃料極における改質
反応が抵抗となって現れるので、改質反応に対する燃料
極の触媒活性が低いと、燃料極の抵抗を増大させ、ＳＯ
ＦＣの出力密度や発電効率を低下させる原因となる。従
って、内部改質型ＳＯＦＣの発電性能を高めるために
は、燃料極の触媒活性を高めることが重要となる。
と、実際に電流を流したときの端子電圧の差、すなわ
ち、過電圧の大きさは、一般に、電解質の抵抗、燃料極
の反応抵抗、空気極の反応抵抗等の影響を受ける。内部
改質型のＳＯＦＣの場合、さらに、燃料極における改質
反応が抵抗となって現れるので、改質反応に対する燃料
極の触媒活性が低いと、燃料極の抵抗を増大させ、ＳＯ
ＦＣの出力密度や発電効率を低下させる原因となる。従
って、内部改質型ＳＯＦＣの発電性能を高めるために
は、燃料極の触媒活性を高めることが重要となる。
【０００９】しかしながら、燃料極材料として従来一般
に用いられているＮｉ−８ＹＳＺは、改質反応に対する
触媒活性が不十分である。そのため、内部改質型ＳＯＦ
Ｃに適したさらに高活性な燃料極材料が望まれている。
に用いられているＮｉ−８ＹＳＺは、改質反応に対する
触媒活性が不十分である。そのため、内部改質型ＳＯＦ
Ｃに適したさらに高活性な燃料極材料が望まれている。
【００１０】また、安定した内部改質を行うためには、
上述したように、比較的大きなＳ／Ｃ比を必要とする。
しかしながら、水蒸気の過剰添加は、ＳＯＦＣの開回路
電圧を低下させる原因となる。また、水蒸気の過剰添加
は、補機動力を増大させ、水蒸気発生のために余分なエ
ネルギーを必要とするため、ＳＯＦＣの効率を低下させ
る原因となる。一方、これを避けるために、Ｓ／Ｃ比を
小さくすると、カーボンが析出し、触媒が被毒するおそ
れがある。
上述したように、比較的大きなＳ／Ｃ比を必要とする。
しかしながら、水蒸気の過剰添加は、ＳＯＦＣの開回路
電圧を低下させる原因となる。また、水蒸気の過剰添加
は、補機動力を増大させ、水蒸気発生のために余分なエ
ネルギーを必要とするため、ＳＯＦＣの効率を低下させ
る原因となる。一方、これを避けるために、Ｓ／Ｃ比を
小さくすると、カーボンが析出し、触媒が被毒するおそ
れがある。
【００１１】さらに、内部改質型ＳＯＦＣの燃料極とし
てＮｉ−８ＹＳＺを用いた場合、その初期特性は、比較
的良好である。しかしながら、Ｎｉ−８ＹＳＺは、Ｓ／
Ｃ比が十分高い条件で運転しないと、内部改質運転を長
時間続けた場合に経時的に触媒活性が劣化し、出力密度
が低下するという問題がある。
てＮｉ−８ＹＳＺを用いた場合、その初期特性は、比較
的良好である。しかしながら、Ｎｉ−８ＹＳＺは、Ｓ／
Ｃ比が十分高い条件で運転しないと、内部改質運転を長
時間続けた場合に経時的に触媒活性が劣化し、出力密度
が低下するという問題がある。
【００１２】本発明が解決しようとする課題は、燃料極
の触媒活性を向上させることによって、固体電解質型燃
料電池の発電性能を向上させることにある。
の触媒活性を向上させることによって、固体電解質型燃
料電池の発電性能を向上させることにある。
【００１３】また、本発明が解決しようとする他の課題
は、Ｓ／Ｃ比の小さい条件下で内部改質を行った場合で
あっても、カーボンによる被毒が起こらず、安定して発
電することが可能な固体電解質型燃料電池を提供するこ
とにある。
は、Ｓ／Ｃ比の小さい条件下で内部改質を行った場合で
あっても、カーボンによる被毒が起こらず、安定して発
電することが可能な固体電解質型燃料電池を提供するこ
とにある。
【００１４】さらに、本発明が解決しようとする他の課
題は、内部改質を行った場合に、燃料極の経時劣化が少
なく、耐久性、信頼性に優れた固体電解質型燃料電池を
提供することにある。
題は、内部改質を行った場合に、燃料極の経時劣化が少
なく、耐久性、信頼性に優れた固体電解質型燃料電池を
提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、酸素イオン導電性を示す第１固体電解質の
一方の面に燃料極を接合し、他方の面に空気極を接合し
た電解質電極接合体を備えた固体電解質型燃料電池にお
いて、前記燃料極は、触媒と、１０００℃における酸素
イオン導電率が０．２Ｓ／ｃｍ以上である第２固体電解
質とのサーメットからなることを要旨とするものであ
る。
に本発明は、酸素イオン導電性を示す第１固体電解質の
一方の面に燃料極を接合し、他方の面に空気極を接合し
た電解質電極接合体を備えた固体電解質型燃料電池にお
いて、前記燃料極は、触媒と、１０００℃における酸素
イオン導電率が０．２Ｓ／ｃｍ以上である第２固体電解
質とのサーメットからなることを要旨とするものであ
る。
【００１６】燃料極の一部を構成する第２固体電解質と
して、酸素イオン導電率の高い材料を用いると、より多
くの酸素イオンが燃料極の三相界面に供給され、電池反
応が促進される。そのため、Ｓ／Ｃ比の小さい条件下で
内部改質を行う場合であっても、電池反応によって生成
した水によって改質反応が自立的に進行し、燃料極への
カーボンの析出が抑制される。
して、酸素イオン導電率の高い材料を用いると、より多
くの酸素イオンが燃料極の三相界面に供給され、電池反
応が促進される。そのため、Ｓ／Ｃ比の小さい条件下で
内部改質を行う場合であっても、電池反応によって生成
した水によって改質反応が自立的に進行し、燃料極への
カーボンの析出が抑制される。
【００１７】また、高い酸素イオン導電率を有する第２
固体電解質を用いた燃料極は、ＹＳＺを用いた従来の燃
料極に比して触媒活性が高く、経時劣化も少ない。その
ため、これを内部改質型ＳＯＦＣの燃料極として用いれ
ば、ＳＯＦＣの電池性能、耐久性及び信頼性が向上す
る。
固体電解質を用いた燃料極は、ＹＳＺを用いた従来の燃
料極に比して触媒活性が高く、経時劣化も少ない。その
ため、これを内部改質型ＳＯＦＣの燃料極として用いれ
ば、ＳＯＦＣの電池性能、耐久性及び信頼性が向上す
る。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて詳細に説明する。本発明は、酸素イオン導電性を示
す第１固体電解質の一方の面に燃料極を接合し、他方の
面に空気極を接合した電解質電極接合体を備えたＳＯＦ
Ｃにおいて、燃料極として、触媒と、高酸素イオン導電
率を有する第２固体電解質のサーメットを用いたことを
特徴とするものである。
いて詳細に説明する。本発明は、酸素イオン導電性を示
す第１固体電解質の一方の面に燃料極を接合し、他方の
面に空気極を接合した電解質電極接合体を備えたＳＯＦ
Ｃにおいて、燃料極として、触媒と、高酸素イオン導電
率を有する第２固体電解質のサーメットを用いたことを
特徴とするものである。
【００１９】ここで、燃料極の一部を構成する触媒は、
燃料極における電池反応に対する高い活性を有するもの
が用いられる。このような触媒としては、具体的には、
ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ルテニウム（Ｒ
ｕ）等が好適な一例として挙げられる。本発明において
は、上述したいずれの触媒であっても用いることがで
き、特に限定されるものではない。燃料極中の触媒の含
有量は、ＳＯＦＣの作動温度において三相界面が維持さ
れ、かつ、所定の電子伝導度、電解質と同等の熱膨張係
数等の必要特性が得られるように、使用する触媒の種
類、ＳＯＦＣの作動条件等に応じて定められる。
燃料極における電池反応に対する高い活性を有するもの
が用いられる。このような触媒としては、具体的には、
ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ルテニウム（Ｒ
ｕ）等が好適な一例として挙げられる。本発明において
は、上述したいずれの触媒であっても用いることがで
き、特に限定されるものではない。燃料極中の触媒の含
有量は、ＳＯＦＣの作動温度において三相界面が維持さ
れ、かつ、所定の電子伝導度、電解質と同等の熱膨張係
数等の必要特性が得られるように、使用する触媒の種
類、ＳＯＦＣの作動条件等に応じて定められる。
【００２０】燃料極の他の一部を構成する第２固体電解
質は、１０００℃における酸素イオン導電率が０．２Ｓ
／ｃｍ以上であるものが用いられる。燃料極の触媒活性
及び耐久性をさらに向上させるためには、第２固体電解
質は、１０００℃における酸素イオン導電率が０．２５
Ｓ／ｃｍ以上であるものが特に好ましい。
質は、１０００℃における酸素イオン導電率が０．２Ｓ
／ｃｍ以上であるものが用いられる。燃料極の触媒活性
及び耐久性をさらに向上させるためには、第２固体電解
質は、１０００℃における酸素イオン導電率が０．２５
Ｓ／ｃｍ以上であるものが特に好ましい。
【００２１】このような条件を満たす第２固体電解質と
しては、ジルコニアにスカンジア（ＳｃＯ３）を固溶さ
せたスカンジア安定化ジルコニア（以下、これを「Ｓｃ
ＳＺ」という。）が好適な一例として上げられる。この
場合、ＳｃＳＺ中のスカンジア含有量は、９〜１２ｍｏ
ｌ％が好ましい。スカンジア含有量が９ｍｏｌ％未満で
あると、燃料極の酸素イオン導電率が低下するので好ま
しくない。また、スカンジア含有量が１２ｍｏｌ％を超
えると、同様に燃料極の酸素イオン導電率が低下するの
で好ましくない。ＳｃＳＺ中のスカンジア含有量は、さ
らに好ましくは、１０〜１１ｍｏｌ％である。
しては、ジルコニアにスカンジア（ＳｃＯ３）を固溶さ
せたスカンジア安定化ジルコニア（以下、これを「Ｓｃ
ＳＺ」という。）が好適な一例として上げられる。この
場合、ＳｃＳＺ中のスカンジア含有量は、９〜１２ｍｏ
ｌ％が好ましい。スカンジア含有量が９ｍｏｌ％未満で
あると、燃料極の酸素イオン導電率が低下するので好ま
しくない。また、スカンジア含有量が１２ｍｏｌ％を超
えると、同様に燃料極の酸素イオン導電率が低下するの
で好ましくない。ＳｃＳＺ中のスカンジア含有量は、さ
らに好ましくは、１０〜１１ｍｏｌ％である。
【００２２】また、第２固体電解質は、スカンジアのみ
を固溶したＳｃＳＺであっても良いが、イットリア（Ｙ
２Ｏ３）又はセリア（ＣｅＯ２）がさらに微量添加され
たものであっても良い。ＳｃＳＺに対してさらにイット
リアを添加する場合、その含有量は、２ｍｏｌ％以下が
好ましい。イットリア含有量が２ｍｏｌ％を超えると、
燃料極の酸素イオン導電率が低下するので好ましくな
い。イットリア含有量は、さらに好ましくは、０．５〜
１ｍｏｌ％である。
を固溶したＳｃＳＺであっても良いが、イットリア（Ｙ
２Ｏ３）又はセリア（ＣｅＯ２）がさらに微量添加され
たものであっても良い。ＳｃＳＺに対してさらにイット
リアを添加する場合、その含有量は、２ｍｏｌ％以下が
好ましい。イットリア含有量が２ｍｏｌ％を超えると、
燃料極の酸素イオン導電率が低下するので好ましくな
い。イットリア含有量は、さらに好ましくは、０．５〜
１ｍｏｌ％である。
【００２３】また、ＳｃＳＺに対してさらにセリアを添
加する場合、その含有量は、２ｍｏｌ％以下が好まし
い。セリア含有量が２ｍｏｌ％を超えると、燃料極の酸
素イオン導電率が低下するので好ましくない。セリア含
有量は、さらに好ましくは、０．５〜１ｍｏｌ％であ
る。
加する場合、その含有量は、２ｍｏｌ％以下が好まし
い。セリア含有量が２ｍｏｌ％を超えると、燃料極の酸
素イオン導電率が低下するので好ましくない。セリア含
有量は、さらに好ましくは、０．５〜１ｍｏｌ％であ
る。
【００２４】また、第２固体電解質は、ＳｃＳＺと、ア
ルミナ（Ａｌ２Ｏ３）との複合体であっても良い。Ｓｃ
ＳＺとアルミナとを複合化させる場合、アルミナ含有量
は、ＳｃＳＺに対して２ｗｔ％以下が好ましい。アルミ
ナ含有量が２ｗｔ％を超えると、燃料極の酸素イオン導
電率が低下するので好ましくない。アルミナ含有量は、
さらに好ましくは、０．５〜１ｗｔ％である。
ルミナ（Ａｌ２Ｏ３）との複合体であっても良い。Ｓｃ
ＳＺとアルミナとを複合化させる場合、アルミナ含有量
は、ＳｃＳＺに対して２ｗｔ％以下が好ましい。アルミ
ナ含有量が２ｗｔ％を超えると、燃料極の酸素イオン導
電率が低下するので好ましくない。アルミナ含有量は、
さらに好ましくは、０．５〜１ｗｔ％である。
【００２５】さらに、ＳｃＳＺは、イットリア又はセリ
アの一方を固溶しているものであっても良く、あるい
は、双方を固溶しているものであっても良い。また、イ
ットリアもしくはセリアの一方、又は、双方を固溶した
ＳｃＳＺに対し、さらにアルミナが複合化されていても
良い。
アの一方を固溶しているものであっても良く、あるい
は、双方を固溶しているものであっても良い。また、イ
ットリアもしくはセリアの一方、又は、双方を固溶した
ＳｃＳＺに対し、さらにアルミナが複合化されていても
良い。
【００２６】なお、第１固体電解質は、酸素イオン導電
性を示すものであれば良く、特に限定されるものではな
い。第１固体電解質としては、具体的には、安定化剤と
して８〜１０ｍｏｌ％のイットリアを添加したＹＳＺ、
安定化剤として９〜１２ｍｏｌ％のカルシア（ＣａＯ）
を添加したカルシア安定化ジルコニア（ＣＳＺ）、安定
化剤として９〜１２ｍｏｌ％のスカンジア（Ｓｃ
２Ｏ３）を添加したＳｃＳＺ等が好適な一例として挙げ
られる。特に、ＳｃＳＺは、高い酸素イオン導電率を有
しているので、ＳＯＦＣ用の第１固体電解質として好適
である。
性を示すものであれば良く、特に限定されるものではな
い。第１固体電解質としては、具体的には、安定化剤と
して８〜１０ｍｏｌ％のイットリアを添加したＹＳＺ、
安定化剤として９〜１２ｍｏｌ％のカルシア（ＣａＯ）
を添加したカルシア安定化ジルコニア（ＣＳＺ）、安定
化剤として９〜１２ｍｏｌ％のスカンジア（Ｓｃ
２Ｏ３）を添加したＳｃＳＺ等が好適な一例として挙げ
られる。特に、ＳｃＳＺは、高い酸素イオン導電率を有
しているので、ＳＯＦＣ用の第１固体電解質として好適
である。
【００２７】また、ＳＯＦＣは、一般に、円筒方式、平
板方式及び一体積層方式に大別されるが、本発明は、い
ずれの方式であっても適用可能である。すなわち、第１
固体電解質の形状は特に限定されるものではなく、円筒
状、平板状、あるいは、ハニカム状のいずれの形状であ
っても良い。
板方式及び一体積層方式に大別されるが、本発明は、い
ずれの方式であっても適用可能である。すなわち、第１
固体電解質の形状は特に限定されるものではなく、円筒
状、平板状、あるいは、ハニカム状のいずれの形状であ
っても良い。
【００２８】さらに、空気極には、高温の酸素雰囲気下
で化学的に安定であり、かつ、高い電子導電性を有する
材料が用いられる。このような材料としては、具体的に
は、白金などの貴金属、ＬａＳｒＭｎＯ３、ＬａＣａＭ
ｎＯ３、ＬａＭｇＭｎＯ３、ＬａＳｒＣｏＯ３、ＬａＣ
ａＣｏＯ３等の複合酸化物が好適な一例として挙げられ
る。本発明においては、上述したいずれの材料であって
も空気極として使用することができ、特に限定されるも
のではない。また、空気極は、上述した材料のみを含む
ものであっても良く、あるいは、上述した材料とＹＳＺ
等の酸素イオン導電性固体電解質との複合体であっても
良い。
で化学的に安定であり、かつ、高い電子導電性を有する
材料が用いられる。このような材料としては、具体的に
は、白金などの貴金属、ＬａＳｒＭｎＯ３、ＬａＣａＭ
ｎＯ３、ＬａＭｇＭｎＯ３、ＬａＳｒＣｏＯ３、ＬａＣ
ａＣｏＯ３等の複合酸化物が好適な一例として挙げられ
る。本発明においては、上述したいずれの材料であって
も空気極として使用することができ、特に限定されるも
のではない。また、空気極は、上述した材料のみを含む
ものであっても良く、あるいは、上述した材料とＹＳＺ
等の酸素イオン導電性固体電解質との複合体であっても
良い。
【００２９】次に、本実施の形態に係るＳＯＦＣの作用
について説明する。メタンの改質反応は、化１の式で表
される水蒸気改質反応と、化２の式で表される水性ガス
移行反応の逐次反応に分かれる。改質反応は、大きな吸
熱を伴う吸熱反応であり、全体の反応式は、化３の式で
表される。
について説明する。メタンの改質反応は、化１の式で表
される水蒸気改質反応と、化２の式で表される水性ガス
移行反応の逐次反応に分かれる。改質反応は、大きな吸
熱を伴う吸熱反応であり、全体の反応式は、化３の式で
表される。
【００３０】
【化１】ＣＨ４＋Ｈ２０→３Ｈ２＋ＣＯ
【００３１】
【化２】ＣＯ＋Ｈ２０→Ｈ２＋ＣＯ２
【００３２】
【化３】ＣＨ４＋２Ｈ２０→４Ｈ２＋ＣＯ２
【００３３】図１に、内部改質型ＳＯＦＣの発電反応の
模式図を示す。例えば、Ｓ／Ｃ比が１であるメタンと水
蒸気の混合ガスをＳＯＦＣ１０の燃料極１４に供給する
と、ＳＯＦＣ１０内部の熱エネルギーによって、化１の
式に示すメタンの水蒸気改質反応が起こり、一酸化炭素
と水素が生成する。生成した一酸化炭素及び水素は、電
解質１２から供給される酸素イオンによって電気化学的
に酸化され、それぞれ、二酸化炭素及び水蒸気となり、
８個の電子を放出する。放出された電子は、図示しない
負荷を介して空気極側に供給され、酸素のイオン化に消
費される。このような反応が連続的に進行することによ
って、ＳＯＦＣ１０の発電が行われる。
模式図を示す。例えば、Ｓ／Ｃ比が１であるメタンと水
蒸気の混合ガスをＳＯＦＣ１０の燃料極１４に供給する
と、ＳＯＦＣ１０内部の熱エネルギーによって、化１の
式に示すメタンの水蒸気改質反応が起こり、一酸化炭素
と水素が生成する。生成した一酸化炭素及び水素は、電
解質１２から供給される酸素イオンによって電気化学的
に酸化され、それぞれ、二酸化炭素及び水蒸気となり、
８個の電子を放出する。放出された電子は、図示しない
負荷を介して空気極側に供給され、酸素のイオン化に消
費される。このような反応が連続的に進行することによ
って、ＳＯＦＣ１０の発電が行われる。
【００３４】ここで、ＳＯＦＣ１０の内部改質発電にお
いて、メタンの水蒸気改質反応は、燃料極１４の反応抵
抗となって現れる。メタンの水蒸気改質反応を起こさせ
るためには、化１の式から明らかなように、燃料中に水
蒸気が含まれている必要がある。従って、燃料中のＳ／
Ｃ比が小さくなると、化１の反応が右へ進まなくなる。
これが、燃料極１４の反応抵抗を増大させ、ＳＯＦＣ１
０の出力を低下させる原因となる。
いて、メタンの水蒸気改質反応は、燃料極１４の反応抵
抗となって現れる。メタンの水蒸気改質反応を起こさせ
るためには、化１の式から明らかなように、燃料中に水
蒸気が含まれている必要がある。従って、燃料中のＳ／
Ｃ比が小さくなると、化１の反応が右へ進まなくなる。
これが、燃料極１４の反応抵抗を増大させ、ＳＯＦＣ１
０の出力を低下させる原因となる。
【００３５】また、化１の式から、Ｓ／Ｃ比が少なくと
も１であると、熱力学的には、メタンは、一酸化炭素と
水素に分解する。しかしながら、実際のＳＯＦＣの内部
改質発電においては、メタンの転化率は、熱力学的な平
衡値には到達せず、未転化のメタンが残る。そのため、
従来のＳＯＦＣにおいて、内部改質を安定して行うため
には、Ｓ／Ｃ比を２〜３程度とし、水蒸気を過剰に添加
する必要があった。
も１であると、熱力学的には、メタンは、一酸化炭素と
水素に分解する。しかしながら、実際のＳＯＦＣの内部
改質発電においては、メタンの転化率は、熱力学的な平
衡値には到達せず、未転化のメタンが残る。そのため、
従来のＳＯＦＣにおいて、内部改質を安定して行うため
には、Ｓ／Ｃ比を２〜３程度とし、水蒸気を過剰に添加
する必要があった。
【００３６】これに対し、本発明においては、燃料極１
４の材料として、酸素イオン導電率の高い第２固体電解
質を用いているので、従来の燃料極に比して、より多く
の酸素イオンが燃料極１４の三相界面に供給される。そ
の結果、電池反応が促進され、燃料極においてより多く
の水が生成する。そのため、Ｓ／Ｃ比の小さい燃料を燃
料極１４に供給する場合であっても、電池反応で生成し
た水によってメタンの水蒸気改質が行われ、生成した水
素によって電池反応がさらに進行する。
４の材料として、酸素イオン導電率の高い第２固体電解
質を用いているので、従来の燃料極に比して、より多く
の酸素イオンが燃料極１４の三相界面に供給される。そ
の結果、電池反応が促進され、燃料極においてより多く
の水が生成する。そのため、Ｓ／Ｃ比の小さい燃料を燃
料極１４に供給する場合であっても、電池反応で生成し
た水によってメタンの水蒸気改質が行われ、生成した水
素によって電池反応がさらに進行する。
【００３７】すなわち、酸素イオン導電率の高い材料を
燃料極１４に用いることによって、メタンの水蒸気改質
反応が自立的に進行し、水蒸気の供給が律速とならな
い。また、水蒸気改質が自立的に進行することによっ
て、メタンの転化が進み、未転化メタンの高温直接分解
に起因する燃料極１４へのカーボンの析出、及び、析出
したカーボンによる触媒の被毒が抑制される。そのた
め、本発明に係るＳＯＦＣによれば、例えば、Ｓ／Ｃ比
が０．０３〜０．２５のような水蒸気の極めて少ない条
件下であっても、高い出力が安定して得られる。また、
過剰の水蒸気を添加する必要がないので、補機動力も少
なく、高い発電効率が得られる。
燃料極１４に用いることによって、メタンの水蒸気改質
反応が自立的に進行し、水蒸気の供給が律速とならな
い。また、水蒸気改質が自立的に進行することによっ
て、メタンの転化が進み、未転化メタンの高温直接分解
に起因する燃料極１４へのカーボンの析出、及び、析出
したカーボンによる触媒の被毒が抑制される。そのた
め、本発明に係るＳＯＦＣによれば、例えば、Ｓ／Ｃ比
が０．０３〜０．２５のような水蒸気の極めて少ない条
件下であっても、高い出力が安定して得られる。また、
過剰の水蒸気を添加する必要がないので、補機動力も少
なく、高い発電効率が得られる。
【００３８】また、従来の燃料極材料では、メタンの改
質反応に対する触媒活性が不十分であり、これもまた、
燃料極１４の反応抵抗を増大させ、ＳＯＦＣ１０の出力
を低下させる原因となっていた。これに対し、酸素イオ
ン導電率の高い第２固体電解質を用いた燃料極１４は、
従来の燃料極に比して、メタンの改質反応に対する触媒
活性が高い。そのため、これを内部改質型ＳＯＦＣに適
用すれば、出力密度、発電効率等、発電性能に優れたＳ
ＯＦＣが得られる。
質反応に対する触媒活性が不十分であり、これもまた、
燃料極１４の反応抵抗を増大させ、ＳＯＦＣ１０の出力
を低下させる原因となっていた。これに対し、酸素イオ
ン導電率の高い第２固体電解質を用いた燃料極１４は、
従来の燃料極に比して、メタンの改質反応に対する触媒
活性が高い。そのため、これを内部改質型ＳＯＦＣに適
用すれば、出力密度、発電効率等、発電性能に優れたＳ
ＯＦＣが得られる。
【００３９】さらに、Ｎｉ−８ＹＳＺからなる従来の燃
料極は、Ｓ／Ｃ比が十分高い条件で運転しないと、内部
改質を長時間続けた場合に、燃料極の触媒活性が経時劣
化するという問題があった。これに対し、酸素イオン導
電率の高い材料を燃料極に用いると、Ｓ／Ｃ比が低い条
件で運転しても、メタンの改質反応に対する触媒活性の
経時劣化が抑制される。そのため、これを内部改質型Ｓ
ＯＦＣの燃料極に適用すれば、耐久性、信頼性に優れた
ＳＯＦＣが得られる。
料極は、Ｓ／Ｃ比が十分高い条件で運転しないと、内部
改質を長時間続けた場合に、燃料極の触媒活性が経時劣
化するという問題があった。これに対し、酸素イオン導
電率の高い材料を燃料極に用いると、Ｓ／Ｃ比が低い条
件で運転しても、メタンの改質反応に対する触媒活性の
経時劣化が抑制される。そのため、これを内部改質型Ｓ
ＯＦＣの燃料極に適用すれば、耐久性、信頼性に優れた
ＳＯＦＣが得られる。
【００４０】次に、本発明に係るＳＯＦＣの製造方法に
ついて説明する。まず、酸素イオン導電性を示す第１固
体電解質材料を、所定の形状に成形し、所定温度で焼結
させる。なお、第１固体電解質材料の成形方法は、ＳＯ
ＦＣの形状に応じて最適な方法を用いればよい。例え
ば、平板状に成形するには、プレス成形法、テープ成形
法等を用いると良い。また、円筒状あるいはハニカム状
に成形するには、押出成形法、射出成形法等を用いると
良い。また、第１固体電解質の焼結条件は、その組成に
応じて最適な温度を選択する。
ついて説明する。まず、酸素イオン導電性を示す第１固
体電解質材料を、所定の形状に成形し、所定温度で焼結
させる。なお、第１固体電解質材料の成形方法は、ＳＯ
ＦＣの形状に応じて最適な方法を用いればよい。例え
ば、平板状に成形するには、プレス成形法、テープ成形
法等を用いると良い。また、円筒状あるいはハニカム状
に成形するには、押出成形法、射出成形法等を用いると
良い。また、第１固体電解質の焼結条件は、その組成に
応じて最適な温度を選択する。
【００４１】次に、第１固体電解質の一方の面に、触媒
及び第２固体電解質を含むスラリーを塗布して焼結さ
せ、燃料極とする。同様に、第１固体電解質の他方の面
に空気極材料を含むスラリーを塗布して焼結させ、空気
極とする。さらに、得られた電解質電極接合体に、燃料
ガス導入手段及び酸化剤ガス導入手段を取り付ければ、
ＳＯＦＣが得られる。なお、燃料極及び空気極の塗布方
法としては、具体的には、スクリーン印刷法、ドクター
ブレード法、ハケ塗り法、スプレー法、ディッピング法
等が好適な一例として挙げられるが、本発明においては
いずれの方法を用いても良く、特に限定されるものでは
ない。
及び第２固体電解質を含むスラリーを塗布して焼結さ
せ、燃料極とする。同様に、第１固体電解質の他方の面
に空気極材料を含むスラリーを塗布して焼結させ、空気
極とする。さらに、得られた電解質電極接合体に、燃料
ガス導入手段及び酸化剤ガス導入手段を取り付ければ、
ＳＯＦＣが得られる。なお、燃料極及び空気極の塗布方
法としては、具体的には、スクリーン印刷法、ドクター
ブレード法、ハケ塗り法、スプレー法、ディッピング法
等が好適な一例として挙げられるが、本発明においては
いずれの方法を用いても良く、特に限定されるものでは
ない。
【００４２】
【実施例】（実施例１）通常のセラミックスプロセスを
用いて、種々の添加物を含むＳｃＳＺ焼結体を作製し、
８００℃及び１０００℃での酸素イオン導電率を測定し
た。また、比較として、８ＹＳＺ焼結体を作製し、８０
０℃及び１０００℃での酸素イオン導電率を測定した。
結果を表１に示す。
用いて、種々の添加物を含むＳｃＳＺ焼結体を作製し、
８００℃及び１０００℃での酸素イオン導電率を測定し
た。また、比較として、８ＹＳＺ焼結体を作製し、８０
０℃及び１０００℃での酸素イオン導電率を測定した。
結果を表１に示す。
【００４３】
【表１】
【００４４】８ＹＳＺ焼結体の場合、１０００℃におけ
る酸素イオン導電率は０．１６０Ｓ／ｃｍであり、８０
０℃における酸素イオン導電率は０．０７０Ｓ／ｃｍで
あった。
る酸素イオン導電率は０．１６０Ｓ／ｃｍであり、８０
０℃における酸素イオン導電率は０．０７０Ｓ／ｃｍで
あった。
【００４５】これに対し、（１１ｍｏｌ％Ｓｃ２Ｏ３−
８９ｍｏｌ％ＺｒＯ２）９９ｗｔ％−Ａｌ２Ｏ３１ｗｔ
％組成を有するＳｃＳＺ（以下、これを「１１Ｓ１Ａ」
という。）焼結体の場合、１０００℃及び８００℃にお
ける酸素イオン導電率は、それぞれ、０．２９０Ｓ／ｃ
ｍ及び０．１０１Ｓ／ｃｍであり、８ＹＳＺ焼結体より
高い酸素イオン導電率を示した。
８９ｍｏｌ％ＺｒＯ２）９９ｗｔ％−Ａｌ２Ｏ３１ｗｔ
％組成を有するＳｃＳＺ（以下、これを「１１Ｓ１Ａ」
という。）焼結体の場合、１０００℃及び８００℃にお
ける酸素イオン導電率は、それぞれ、０．２９０Ｓ／ｃ
ｍ及び０．１０１Ｓ／ｃｍであり、８ＹＳＺ焼結体より
高い酸素イオン導電率を示した。
【００４６】同様に、１０ｍｏｌ％Ｓｃ２Ｏ３−１ｍｏ
ｌ％Ｙ２Ｏ３−８９ｍｏｌ％ＺｒＯ ２組成を有するＳｃ
ＳＺ（以下、これを「１０Ｓ１Ｙ」という。）焼結体の
場合、１０００℃及び８００℃における酸素イオン導電
率は、それぞれ、０．３０４Ｓ／ｃｍ及び０．１０４Ｓ
／ｃｍであった。また、１０ｍｏｌ％Ｓｃ２Ｏ３−１ｍ
ｏｌ％ＣｅＯ２−８９ｍｏｌ％ＺｒＯ２組成を有するＳ
ｃＳＺ（以下、これを「１０Ｓ１Ｃｅ」という。）焼結
体の場合、１０００℃及び８００℃における酸素イオン
導電率は、それぞれ、０．３４３Ｓ／ｃｍ及び０．１３
０Ｓ／ｃｍであった。
ｌ％Ｙ２Ｏ３−８９ｍｏｌ％ＺｒＯ ２組成を有するＳｃ
ＳＺ（以下、これを「１０Ｓ１Ｙ」という。）焼結体の
場合、１０００℃及び８００℃における酸素イオン導電
率は、それぞれ、０．３０４Ｓ／ｃｍ及び０．１０４Ｓ
／ｃｍであった。また、１０ｍｏｌ％Ｓｃ２Ｏ３−１ｍ
ｏｌ％ＣｅＯ２−８９ｍｏｌ％ＺｒＯ２組成を有するＳ
ｃＳＺ（以下、これを「１０Ｓ１Ｃｅ」という。）焼結
体の場合、１０００℃及び８００℃における酸素イオン
導電率は、それぞれ、０．３４３Ｓ／ｃｍ及び０．１３
０Ｓ／ｃｍであった。
【００４７】（実施例２）以下の手順に従い、ＳＯＦＣ
を作製した。まず、１１Ｓ１Ａ粉末にバインダーを加え
てスラリーとし、ドクターブレード法を用いて、グリー
ンシートを作製した。次いで、このグリーンシートを１
６００℃にて５時間焼成し、電解質板を得た。
を作製した。まず、１１Ｓ１Ａ粉末にバインダーを加え
てスラリーとし、ドクターブレード法を用いて、グリー
ンシートを作製した。次いで、このグリーンシートを１
６００℃にて５時間焼成し、電解質板を得た。
【００４８】次に、酸化ニッケル（ＮｉＯ）と１０Ｓ１
Ｙとを重量比で４：６となるように秤量し、ボールミル
で２４時間混合した後、乾燥させた。この燃料極材料に
バインダを添加し、電解質板の一方の面にスクリーン印
刷法により塗布し、これを１３００℃で焼き付け、燃料
極とした。なお、ＮｉＯは、発電試験時に水素を供給す
ることにより、還元されてＮｉとなり、触媒として機能
する。
Ｙとを重量比で４：６となるように秤量し、ボールミル
で２４時間混合した後、乾燥させた。この燃料極材料に
バインダを添加し、電解質板の一方の面にスクリーン印
刷法により塗布し、これを１３００℃で焼き付け、燃料
極とした。なお、ＮｉＯは、発電試験時に水素を供給す
ることにより、還元されてＮｉとなり、触媒として機能
する。
【００４９】次に、Ｌａ０．８Ｓｒ０．２ＭｎＯ３（以
下、これを「ＬＳＭ」という。）と８ＹＳＺとを重量比
で８：２となるように秤量し、ボールミルで２４時間混
合した後、乾燥させた。この空気極材料にバインダを添
加し、電解質板の他方の面にスクリーン印刷法により塗
布し、１１５０℃で焼き付け、空気極とした。さらに、
得られた電極電解質接合体電極の両側をセパレータで挟
み、ＳＯＦＣを得た。
下、これを「ＬＳＭ」という。）と８ＹＳＺとを重量比
で８：２となるように秤量し、ボールミルで２４時間混
合した後、乾燥させた。この空気極材料にバインダを添
加し、電解質板の他方の面にスクリーン印刷法により塗
布し、１１５０℃で焼き付け、空気極とした。さらに、
得られた電極電解質接合体電極の両側をセパレータで挟
み、ＳＯＦＣを得た。
【００５０】（実施例３）燃料極に添加するセラミック
ス成分として、１０Ｓ１Ｃｅを用いた以外は、実施例２
と同様の手順に従い、ＳＯＦＣを作製した。
ス成分として、１０Ｓ１Ｃｅを用いた以外は、実施例２
と同様の手順に従い、ＳＯＦＣを作製した。
【００５１】（比較例１）燃料極に添加するセラミック
ス成分として、８ＹＳＺを用いた以外は、実施例２と同
様の手順に従い、ＳＯＦＣを作製した。
ス成分として、８ＹＳＺを用いた以外は、実施例２と同
様の手順に従い、ＳＯＦＣを作製した。
【００５２】実施例２、３及び比較例１で得られたＳＯ
ＦＣを用いて、発電試験を行った。なお、発電温度は、
１０００℃とした、また、燃料ガスは、オイルバスで加
温したバブラを通して所定の湿度に加湿した。さらに、
過電圧（電極抵抗）は、交流インピーダンス法を用いて
測定した。
ＦＣを用いて、発電試験を行った。なお、発電温度は、
１０００℃とした、また、燃料ガスは、オイルバスで加
温したバブラを通して所定の湿度に加湿した。さらに、
過電圧（電極抵抗）は、交流インピーダンス法を用いて
測定した。
【００５３】図２に、燃料極に水素を供給し、空気極に
酸素を供給したときの電流密度と過電圧の関係を示す。
燃料極として、Ｎｉ−８ＹＳＺを用いた比較例２のＳＯ
ＦＣは、燃料極として、Ｎｉと１０Ｓ１Ｙのサーメット
（以下、これを「Ｎｉ−１０Ｓ１Ｙ」という。）を用い
た実施例２のＳＯＦＣ及びＮｉと１０Ｓ１Ｃｅのサーメ
ット（以下、これを「Ｎｉ−１０Ｓ１Ｃｅ」という。）
を用いた実施例３のＳＯＦＣに比して、過電圧が増加し
た。この結果は、ＳｃＳＺを用いた燃料極の水素に対す
る触媒活性が、ＹＳＺを用いた燃料極より高いことを示
している。
酸素を供給したときの電流密度と過電圧の関係を示す。
燃料極として、Ｎｉ−８ＹＳＺを用いた比較例２のＳＯ
ＦＣは、燃料極として、Ｎｉと１０Ｓ１Ｙのサーメット
（以下、これを「Ｎｉ−１０Ｓ１Ｙ」という。）を用い
た実施例２のＳＯＦＣ及びＮｉと１０Ｓ１Ｃｅのサーメ
ット（以下、これを「Ｎｉ−１０Ｓ１Ｃｅ」という。）
を用いた実施例３のＳＯＦＣに比して、過電圧が増加し
た。この結果は、ＳｃＳＺを用いた燃料極の水素に対す
る触媒活性が、ＹＳＺを用いた燃料極より高いことを示
している。
【００５４】また、図３に、燃料極にＳ／Ｃ比が０．０
３である加湿メタンを供給し、空気極に酸素を供給した
ときの電流密度と過電圧の関係を示す。燃料極としてＮ
ｉ−８ＹＳＺを用いた比較例１の場合、電流密度が約
０．５Ａ／ｃｍ２の時点で、過電圧は、約−１００ｍＶ
に達した。電流密度が０．５〜３Ａ／ｃｍ２までの領域
では、過電圧は、ほぼ一定となり、電流密度が３Ａ／ｃ
ｍ２を超えると、過電圧は、再び増加する傾向を示し
た。
３である加湿メタンを供給し、空気極に酸素を供給した
ときの電流密度と過電圧の関係を示す。燃料極としてＮ
ｉ−８ＹＳＺを用いた比較例１の場合、電流密度が約
０．５Ａ／ｃｍ２の時点で、過電圧は、約−１００ｍＶ
に達した。電流密度が０．５〜３Ａ／ｃｍ２までの領域
では、過電圧は、ほぼ一定となり、電流密度が３Ａ／ｃ
ｍ２を超えると、過電圧は、再び増加する傾向を示し
た。
【００５５】比較例１の場合、低電流密度領域において
過電圧が急激に増大したのは、燃料中のＳ／Ｃ比が極め
て小さいために、燃料極表面での反応が律速となるため
と考えられる。また、高電流密度領域において過電圧が
再び増加する傾向を示すのは、燃料消費量が増大するこ
とによって、ガス成分が燃料極中を拡散していく過程が
律速となり、これが電極部分の内部抵抗となって現れる
ためと考えられる。
過電圧が急激に増大したのは、燃料中のＳ／Ｃ比が極め
て小さいために、燃料極表面での反応が律速となるため
と考えられる。また、高電流密度領域において過電圧が
再び増加する傾向を示すのは、燃料消費量が増大するこ
とによって、ガス成分が燃料極中を拡散していく過程が
律速となり、これが電極部分の内部抵抗となって現れる
ためと考えられる。
【００５６】これに対し、燃料極としてＮｉ−１０Ｓ１
Ｙを用いた実施例２のＳＯＦＣの場合、比較例１に比し
て、全体的に過電圧は小さく、電流密度が約０．５Ａ／
ｃｍ ２の時点で、過電圧は、約−６０ｍＶであった。ま
た、電流密度が０．５〜２Ａ／ｃｍ２までの領域では、
過電圧は、ほぼ一定となり、電流密度が２Ａ／ｃｍ２を
超えると、過電圧は、減少する傾向を示した。
Ｙを用いた実施例２のＳＯＦＣの場合、比較例１に比し
て、全体的に過電圧は小さく、電流密度が約０．５Ａ／
ｃｍ ２の時点で、過電圧は、約−６０ｍＶであった。ま
た、電流密度が０．５〜２Ａ／ｃｍ２までの領域では、
過電圧は、ほぼ一定となり、電流密度が２Ａ／ｃｍ２を
超えると、過電圧は、減少する傾向を示した。
【００５７】実施例２の過電圧が、低・中電流密度領域
において比較例１より小さいのは、酸素イオン導電率の
高いＮｉ−１０Ｓ１Ｙを燃料極に用いることによって、
メタンの水蒸気改質反応が自立的に進行し、燃料極表面
での反応が律速となりにくいためと考えられる。また、
実施例２の過電圧が、高電流密度領域において逆に減少
したのは、メタンの改質反応に対する燃料極の触媒活性
が高いことと、第２固体電解質を通して供給される酸素
イオンにより、次の化４の式で表されるメタンの部分酸
化反応もあわせて起こるため、比較例１に比して、メタ
ンの改質反応が促進され、電極部分の内部抵抗が減少し
たためと考えられる。
において比較例１より小さいのは、酸素イオン導電率の
高いＮｉ−１０Ｓ１Ｙを燃料極に用いることによって、
メタンの水蒸気改質反応が自立的に進行し、燃料極表面
での反応が律速となりにくいためと考えられる。また、
実施例２の過電圧が、高電流密度領域において逆に減少
したのは、メタンの改質反応に対する燃料極の触媒活性
が高いことと、第２固体電解質を通して供給される酸素
イオンにより、次の化４の式で表されるメタンの部分酸
化反応もあわせて起こるため、比較例１に比して、メタ
ンの改質反応が促進され、電極部分の内部抵抗が減少し
たためと考えられる。
【００５８】
【化４】ＣＨ４＋（1/2）Ｏ２→２Ｈ２＋ＣＯ
【００５９】燃料極としてＮｉ−１０Ｓ１Ｃｅを用いた
実施例３のＳＯＦＣの場合、１〜２Ａ／ｃｍ２の中電流
密度領域における過電圧は、比較例１とほぼ同等の値ま
で増加したが、低・高電流密度領域における過電圧は、
実施例２とほぼ同様の傾向を示した。中電流密度領域に
おいて過電圧が増加した原因については、詳細は明らか
ではなく、製法上の問題と考えられるが、少なくとも低
・高電流密度領域では、比較例１よりも良好な発電性能
を示すことが確認された。
実施例３のＳＯＦＣの場合、１〜２Ａ／ｃｍ２の中電流
密度領域における過電圧は、比較例１とほぼ同等の値ま
で増加したが、低・高電流密度領域における過電圧は、
実施例２とほぼ同様の傾向を示した。中電流密度領域に
おいて過電圧が増加した原因については、詳細は明らか
ではなく、製法上の問題と考えられるが、少なくとも低
・高電流密度領域では、比較例１よりも良好な発電性能
を示すことが確認された。
【００６０】また、図４に、燃料極にＳ／Ｃ比が０．２
５である加湿メタンを供給し、空気極に酸素を供給した
ときの電流密度と過電圧の関係を示す。燃料極としてＮ
ｉ−８ＹＳＺを用いた比較例１のＳＯＦＣの場合、電流
密度が増加するに伴い、過電圧は、単調に増加した。こ
れに対し、燃料極としてＮｉ−１０Ｓ１Ｙを用いた実施
例２のＳＯＦＣの場合、比較例１に比して、全体的に過
電圧は小さくなった。また、高電流密度領域では、過電
圧は、逆に減少する傾向を示した。
５である加湿メタンを供給し、空気極に酸素を供給した
ときの電流密度と過電圧の関係を示す。燃料極としてＮ
ｉ−８ＹＳＺを用いた比較例１のＳＯＦＣの場合、電流
密度が増加するに伴い、過電圧は、単調に増加した。こ
れに対し、燃料極としてＮｉ−１０Ｓ１Ｙを用いた実施
例２のＳＯＦＣの場合、比較例１に比して、全体的に過
電圧は小さくなった。また、高電流密度領域では、過電
圧は、逆に減少する傾向を示した。
【００６１】以上の結果から、燃料極材料としてＳｃＳ
Ｚを用いると、水素に対する触媒活性が向上することが
わかった。また、燃料としてメタンを用いた場合には、
水蒸気改質反応だけでなく、メタンの部分酸化反応も起
こることによって、メタンの改質反応が活発になり、過
電圧が減少することがわかった。
Ｚを用いると、水素に対する触媒活性が向上することが
わかった。また、燃料としてメタンを用いた場合には、
水蒸気改質反応だけでなく、メタンの部分酸化反応も起
こることによって、メタンの改質反応が活発になり、過
電圧が減少することがわかった。
【００６２】（実施例４）実施例２、３及び比較例１で
作製したＳＯＦＣを用いて、２５０時間の耐久性試験を
行った。なお、ＳＯＦＣの作動温度は、１０００℃とし
た。また、燃料には、Ｓ／Ｃ比が０．０３である加湿メ
タンを用いた。さらに、電流密度は、０．７５Ａ／ｃｍ
２一定とし、出力電圧の経時変化を測定した。図５に、
耐久試験の結果を示す。
作製したＳＯＦＣを用いて、２５０時間の耐久性試験を
行った。なお、ＳＯＦＣの作動温度は、１０００℃とし
た。また、燃料には、Ｓ／Ｃ比が０．０３である加湿メ
タンを用いた。さらに、電流密度は、０．７５Ａ／ｃｍ
２一定とし、出力電圧の経時変化を測定した。図５に、
耐久試験の結果を示す。
【００６３】Ｎｉ−８ＹＳＺを燃料極に用いた比較例１
のＳＯＦＣの場合、運転初期の出力電圧は、実施例２及
び３のＳＯＦＣとほぼ同等であり、良好な初期特性が得
られた。しかしながら、その出力電圧は、運転時間の経
過と共に減少した。図６に、比較例１のＳＯＦＣについ
て測定された電流密度と過電圧の経時変化を示す。図６
より、比較例１のＳＯＦＣは、同一電流密度に対する過
電圧が、時間の経過と共に増大していることがわかる。
これは、低Ｓ／Ｃ比の条件下で長時間運転することによ
って、燃料極表面にカーボンが析出し、触媒がカーボン
によって被毒したためと考えられる。
のＳＯＦＣの場合、運転初期の出力電圧は、実施例２及
び３のＳＯＦＣとほぼ同等であり、良好な初期特性が得
られた。しかしながら、その出力電圧は、運転時間の経
過と共に減少した。図６に、比較例１のＳＯＦＣについ
て測定された電流密度と過電圧の経時変化を示す。図６
より、比較例１のＳＯＦＣは、同一電流密度に対する過
電圧が、時間の経過と共に増大していることがわかる。
これは、低Ｓ／Ｃ比の条件下で長時間運転することによ
って、燃料極表面にカーボンが析出し、触媒がカーボン
によって被毒したためと考えられる。
【００６４】これに対し、Ｎｉ−１０Ｓ１Ｙを燃料極に
用いた実施例２のＳＯＦＣの場合、出力電圧の経時変化
は、僅かであった。さらに、Ｎｉ−１０Ｓ１Ｃｅを燃料
極に用いた実施例３のＳＯＦＣの場合、内部改質による
２５０時間運転後も出力電圧の経時変化がほとんどなか
った。この結果は、ＳｃＳＺを電極材料として用いるこ
とによって、Ｓ／Ｃ比が１．０以下の条件でも、燃料極
の触媒がカーボンによって被毒せず、安定して発電可能
であることを示している。また、内部改質発電を長時間
行った場合であっても、燃料極の経時劣化がなく、燃料
極の触媒活性が劣化しないことを示している。
用いた実施例２のＳＯＦＣの場合、出力電圧の経時変化
は、僅かであった。さらに、Ｎｉ−１０Ｓ１Ｃｅを燃料
極に用いた実施例３のＳＯＦＣの場合、内部改質による
２５０時間運転後も出力電圧の経時変化がほとんどなか
った。この結果は、ＳｃＳＺを電極材料として用いるこ
とによって、Ｓ／Ｃ比が１．０以下の条件でも、燃料極
の触媒がカーボンによって被毒せず、安定して発電可能
であることを示している。また、内部改質発電を長時間
行った場合であっても、燃料極の経時劣化がなく、燃料
極の触媒活性が劣化しないことを示している。
【００６５】以上、本発明の実施の形態について詳細に
説明したが、本発明は、上記実施の形態に何ら限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
の改変が可能である。
説明したが、本発明は、上記実施の形態に何ら限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
の改変が可能である。
【００６６】例えば、本発明に係るＳＯＦＣは、内部改
質型ＳＯＦＣとして特に好適であるが、本発明の適用範
囲は、これに限定されるものではなく、純水素あるいは
改質ガスを燃料に用いたＳＯＦＣに対しても同様に適用
することができる。また、燃料としては、メタンだけで
なく、プロパン、ブタン、あるいは、アルコールなどの
液体燃料も使用可能である。
質型ＳＯＦＣとして特に好適であるが、本発明の適用範
囲は、これに限定されるものではなく、純水素あるいは
改質ガスを燃料に用いたＳＯＦＣに対しても同様に適用
することができる。また、燃料としては、メタンだけで
なく、プロパン、ブタン、あるいは、アルコールなどの
液体燃料も使用可能である。
【００６７】
【発明の効果】本発明は、固体電解質型燃料電池の燃料
極として、触媒と、高い酸素イオン導電率を有する第２
固体電解質とのサーメットを用いているので、Ｓ／Ｃ比
の小さい条件下で内部改質発電を行う場合であっても、
カーボンによる被毒が起こらず、安定して発電すること
ができるという効果がある。また、燃料極の触媒活性が
向上し、固体電解質型燃料電池の発電性能が向上すると
いう効果がある。さらに、内部改質発電を長時間行って
も、燃料極の触媒活性の経時劣化が少なく、耐久性、信
頼性に優れた固体電解質型燃料電池が得られるという効
果がある。
極として、触媒と、高い酸素イオン導電率を有する第２
固体電解質とのサーメットを用いているので、Ｓ／Ｃ比
の小さい条件下で内部改質発電を行う場合であっても、
カーボンによる被毒が起こらず、安定して発電すること
ができるという効果がある。また、燃料極の触媒活性が
向上し、固体電解質型燃料電池の発電性能が向上すると
いう効果がある。さらに、内部改質発電を長時間行って
も、燃料極の触媒活性の経時劣化が少なく、耐久性、信
頼性に優れた固体電解質型燃料電池が得られるという効
果がある。
【図１】 内部改質型ＳＯＦＣの発電反応の模式図であ
る。
る。
【図２】 燃料極材料の異なるＳＯＦＣに、燃料として
水素を供給した時の電流密度と過電圧の関係を示す図で
ある。
水素を供給した時の電流密度と過電圧の関係を示す図で
ある。
【図３】 燃料極材料の異なるＳＯＦＣに、燃料として
Ｓ／Ｃ比が０．０３である加湿メタンを供給した時の電
流密度と過電圧の関係を示す図である。
Ｓ／Ｃ比が０．０３である加湿メタンを供給した時の電
流密度と過電圧の関係を示す図である。
【図４】 燃料極材料の異なるＳＯＦＣに、燃料として
Ｓ／Ｃ比が０．２５である加湿メタンを供給した時の電
流密度と過電圧の関係を示す図である。
Ｓ／Ｃ比が０．２５である加湿メタンを供給した時の電
流密度と過電圧の関係を示す図である。
【図５】 燃料極材料の異なるＳＯＦＣの耐久試験の結
果を示す図である。
果を示す図である。
【図６】 Ｎｉ−８ＹＳＺを燃料極に用いたＳＯＦＣ
に、燃料としてＳ／Ｃ比が０．０３である加湿メタンを
供給した時の過電圧の経時変化を示す図である。
に、燃料としてＳ／Ｃ比が０．０３である加湿メタンを
供給した時の過電圧の経時変化を示す図である。
【図７】 ＳＯＦＣの概略構成図である。
１０ 固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ） １２ 酸素イオン伝導性固体電解質（第１固体電解
質） １４ 燃料極 １６ 空気極 １８ 電解質電極接合体
質） １４ 燃料極 １６ 空気極 １８ 電解質電極接合体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H018 AA06 AS02 EE02 EE13 HH05 HH06 HH08 5H026 AA06 CV10 EE02 EE13 HH05 HH06 HH08
Claims (5)
- 【請求項１】 酸素イオン導電性を示す第１固体電解質
の一方の面に燃料極を接合し、他方の面に空気極を接合
した電解質電極接合体を備えた固体電解質型燃料電池に
おいて、 前記燃料極は、触媒と、１０００℃における酸素イオン
導電率が０．２Ｓ／ｃｍ以上である第２固体電解質との
サーメットからなることを特徴とする固体電解質型燃料
電池。 - 【請求項２】 前記第２固体電解質は、９〜１２ｍｏｌ
％のスカンジア（Ｓｃ２Ｏ３）を含むスカンジア安定化
ジルコニアである請求項１に記載の固体電解質型燃料電
池。 - 【請求項３】 前記第２固体電解質は、さらに、２ｍｏ
ｌ％以下のイットリア（Ｙ２Ｏ３）を含むスカンジア安
定化ジルコニアである請求項２に記載の固体電解質型燃
料電池。 - 【請求項４】 前記第２固体電解質は、さらに、２ｍｏ
ｌ％以下のセリア（ＣｅＯ２）を含むスカンジア安定化
ジルコニアである請求項２に記載の固体電解質型燃料電
池。 - 【請求項５】 前記第２固体電解質は、前記スカンジア
安定化ジルコニアと、２ｗｔ％以下のアルミナ（Ａｌ２
Ｏ３）との複合体である請求項２に記載の固体電解質型
燃料電池。
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
| JP2000322670A JP4771579B2 (ja) | 2000-10-23 | 2000-10-23 | 固体電解質型燃料電池 |
| US09/982,971 US6787261B2 (en) | 2000-10-23 | 2001-10-22 | Solid oxide fuel cell |
| DK01125149T DK1202370T3 (da) | 2000-10-23 | 2001-10-23 | Brændselscelle med fast oxid |
| EP01125149A EP1202370B1 (en) | 2000-10-23 | 2001-10-23 | Solid oxide fuel cell |
| DE60101660T DE60101660T2 (de) | 2000-10-23 | 2001-10-23 | Festoxidbrennstoffzelle |
| AT01125149T ATE257279T1 (de) | 2000-10-23 | 2001-10-23 | Festoxidbrennstoffzelle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000322670A JP4771579B2 (ja) | 2000-10-23 | 2000-10-23 | 固体電解質型燃料電池 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002134121A true JP2002134121A (ja) | 2002-05-10 |
| JP4771579B2 JP4771579B2 (ja) | 2011-09-14 |
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ID=18800509
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|---|---|---|---|
| JP2000322670A Expired - Lifetime JP4771579B2 (ja) | 2000-10-23 | 2000-10-23 | 固体電解質型燃料電池 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP1202370B1 (ja) |
| JP (1) | JP4771579B2 (ja) |
| AT (1) | ATE257279T1 (ja) |
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| DK (1) | DK1202370T3 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005071717A (ja) * | 2003-08-21 | 2005-03-17 | Japan Science & Technology Agency | 固体酸化物型燃料電池及び固体酸化物型燃料電池の運転方法 |
| JP2007265732A (ja) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Tokyo Gas Co Ltd | 電気と水素の供給システム |
| US8697308B2 (en) | 2010-05-27 | 2014-04-15 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Solid oxide electrolyte, solid oxide fuel cell including the solid oxide electrolyte, and method of preparing the solid oxide electrolyte |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003041196A1 (en) * | 2001-11-07 | 2003-05-15 | Northwestern University | Fuel-flexible anodes for solid oxide fuel cells |
| JP3976181B2 (ja) | 2002-07-19 | 2007-09-12 | 東邦瓦斯株式会社 | 固体酸化物燃料電池単セル及びこれを用いた固体酸化物燃料電池 |
| JP4334894B2 (ja) * | 2003-03-20 | 2009-09-30 | 日産自動車株式会社 | 固体電解質の製造方法 |
| US20040197626A1 (en) * | 2003-04-01 | 2004-10-07 | Yoocharn Jeon | Composite electrolyte for fuel cell |
| US20060275647A1 (en) * | 2005-06-06 | 2006-12-07 | Caine Finnerty | Textile derived solid oxide fuel cell system |
| US7556676B2 (en) * | 2006-08-22 | 2009-07-07 | Praxair Technology, Inc. | Composite oxygen ion transport membrane |
| US8748056B2 (en) | 2006-10-18 | 2014-06-10 | Bloom Energy Corporation | Anode with remarkable stability under conditions of extreme fuel starvation |
| US10615444B2 (en) | 2006-10-18 | 2020-04-07 | Bloom Energy Corporation | Anode with high redox stability |
| WO2008127601A1 (en) * | 2007-04-13 | 2008-10-23 | Bloom Energy Corporation | Heterogeneous ceramic composite sofc electrolyte |
| US20080254336A1 (en) * | 2007-04-13 | 2008-10-16 | Bloom Energy Corporation | Composite anode showing low performance loss with time |
| KR100955514B1 (ko) | 2008-08-26 | 2010-05-03 | 한국에너지기술연구원 | 입방정 이터비아 안정화 지르코니아 및 이를 이용한 고체산화물연료전지 |
| US8617763B2 (en) * | 2009-08-12 | 2013-12-31 | Bloom Energy Corporation | Internal reforming anode for solid oxide fuel cells |
| CN102725902B (zh) * | 2010-01-26 | 2016-01-20 | 博隆能源股份有限公司 | 低降级的相稳定性经掺杂氧化锆电解质组合物 |
| US8440362B2 (en) | 2010-09-24 | 2013-05-14 | Bloom Energy Corporation | Fuel cell mechanical components |
| CN103636042B (zh) * | 2011-01-31 | 2016-02-17 | Toto株式会社 | 固体氧化物型燃料电池 |
| US9452548B2 (en) | 2011-09-01 | 2016-09-27 | Watt Fuel Cell Corp. | Process for producing tubular ceramic structures |
| US8652707B2 (en) | 2011-09-01 | 2014-02-18 | Watt Fuel Cell Corp. | Process for producing tubular ceramic structures of non-circular cross section |
| US9515344B2 (en) | 2012-11-20 | 2016-12-06 | Bloom Energy Corporation | Doped scandia stabilized zirconia electrolyte compositions |
| US9755263B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-09-05 | Bloom Energy Corporation | Fuel cell mechanical components |
| CN103618101A (zh) * | 2013-12-19 | 2014-03-05 | 湖南稀土金属材料研究院 | 用于固体氧化物燃料电池的电解质材料及其制备方法 |
| JP5770400B1 (ja) * | 2014-05-26 | 2015-08-26 | 日本碍子株式会社 | 燃料電池 |
| US10651496B2 (en) | 2015-03-06 | 2020-05-12 | Bloom Energy Corporation | Modular pad for a fuel cell system |
| BR102015021820B1 (pt) * | 2015-09-04 | 2021-12-07 | Oxiteno S.A. Indústria E Comércio | Sistema de teste para pilhas a combustível de alta temperatura de operação multicombustível, o qual permite a utilização direta de combustíveis carbonosos sem promover a deposição de carbono nos elementos de passagem de combustível |
| US10680251B2 (en) | 2017-08-28 | 2020-06-09 | Bloom Energy Corporation | SOFC including redox-tolerant anode electrode and system including the same |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05294629A (ja) * | 1992-04-17 | 1993-11-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 酸素イオン導伝体及び固体燃料電池 |
| JPH076768A (ja) * | 1993-06-17 | 1995-01-10 | Toho Gas Co Ltd | 固体電解質型燃料電池におけるニッケル−スカンジア安定化ジルコニア系サーメット燃料極 |
| JPH076622A (ja) * | 1993-06-17 | 1995-01-10 | Toho Gas Co Ltd | 結晶相安定化固体電解質材料 |
| JPH08119732A (ja) * | 1994-10-28 | 1996-05-14 | Kyocera Corp | 固体電解質の製造方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4767518A (en) * | 1986-06-11 | 1988-08-30 | Westinghouse Electric Corp. | Cermet electrode |
| JP3331056B2 (ja) * | 1994-07-14 | 2002-10-07 | 東邦瓦斯株式会社 | 分散強化型固体電解質材料及びこれを用いた固体電解質焼結体 |
| JPH08264187A (ja) * | 1995-03-22 | 1996-10-11 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 固体電解質型燃料電池 |
| US5670270A (en) * | 1995-11-16 | 1997-09-23 | The Dow Chemical Company | Electrode structure for solid state electrochemical devices |
| EP0968543B1 (de) | 1997-03-20 | 2002-06-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Hochtemperatur-brennstoffzelle mit verbundstoff-kathode |
| JP2000340240A (ja) * | 1999-05-31 | 2000-12-08 | Toho Gas Co Ltd | 高イオン導電性固体電解質材料及びそれを用いた固体電解質型燃料電池 |
| US6428920B1 (en) * | 2000-05-18 | 2002-08-06 | Corning Incorporated | Roughened electrolyte interface layer for solid oxide fuel cells |
-
2000
- 2000-10-23 JP JP2000322670A patent/JP4771579B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-10-22 US US09/982,971 patent/US6787261B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-10-23 DK DK01125149T patent/DK1202370T3/da active
- 2001-10-23 AT AT01125149T patent/ATE257279T1/de not_active IP Right Cessation
- 2001-10-23 EP EP01125149A patent/EP1202370B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-10-23 DE DE60101660T patent/DE60101660T2/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05294629A (ja) * | 1992-04-17 | 1993-11-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 酸素イオン導伝体及び固体燃料電池 |
| JPH076768A (ja) * | 1993-06-17 | 1995-01-10 | Toho Gas Co Ltd | 固体電解質型燃料電池におけるニッケル−スカンジア安定化ジルコニア系サーメット燃料極 |
| JPH076622A (ja) * | 1993-06-17 | 1995-01-10 | Toho Gas Co Ltd | 結晶相安定化固体電解質材料 |
| JPH08119732A (ja) * | 1994-10-28 | 1996-05-14 | Kyocera Corp | 固体電解質の製造方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005071717A (ja) * | 2003-08-21 | 2005-03-17 | Japan Science & Technology Agency | 固体酸化物型燃料電池及び固体酸化物型燃料電池の運転方法 |
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