JP2003217597A - Solid electrolyte type fuel cell - Google Patents

Solid electrolyte type fuel cell

Info

Publication number
JP2003217597A
JP2003217597A JP2002267806A JP2002267806A JP2003217597A JP 2003217597 A JP2003217597 A JP 2003217597A JP 2002267806 A JP2002267806 A JP 2002267806A JP 2002267806 A JP2002267806 A JP 2002267806A JP 2003217597 A JP2003217597 A JP 2003217597A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
reaction layer
fuel cell
electrode reaction
solid oxide
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.)
Pending
Application number
JP2002267806A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Hiwatari
研一 樋渡
Tomoyuki Nakamura
朋之 中村
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 JP2002267806A priority Critical patent/JP2003217597A/en
Publication of JP2003217597A publication Critical patent/JP2003217597A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

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

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid electrolyte type fuel cell that improves electrode activity between a fuel electrode and an electrolyte and has excellent output performance. <P>SOLUTION: For the solid electrolyte type fuel cell comprising an air electrode, an electrolyte and a fuel electrode, and containing an electrode reaction layer interposed between the electrolyte and the fuel electrode, the electrode reaction layer contains a catalyst facilitating a reaction forming H<SB>2</SB>O and/or CO<SB>2</SB>and an electron from at least hydrogen gas (H<SB>2</SB>) and/or carbon monoxide gas (CO) contained in a fuel gas component and an oxygen ion (O<SP>2-</SP>) and has a communicating air hole. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a solid oxide fuel cell having excellent output performance. In particular, the present invention relates to a solid oxide fuel cell having excellent output performance even at an operating temperature of 700 to 900 ° C.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電解質としてはイットリアを固溶
させたジルコニア(以下、YSZと示す。)が用いられ、
燃料極としては電子導電性が高く、燃料ガス雰囲気で安
定であること、YSZと熱膨張係数が近いなどの理由からN
iまたはNiOとYSZを均一に混合させた層(以下、Ni/YSZ
またはNiO/YSZと示す。)が用いられてきた。電子導電
性を高めるため、Ni/YSZまたはNiO/YSZにおけるNiの比
率が大きく、かつ水素ガスおよび一酸化炭素ガスを拡散
させるために粒径の大きいものが用いられてきた。(例
えば、非特許文献1) また、固体電解質型燃料電池の電
解質と燃料極の間にNiO/YSZからなる層が介在されてい
ることを提案しているものもある。(例えば、特許文献
1)
2. Description of the Related Art Conventionally, zirconia in which yttria is solid-solved (hereinafter referred to as YSZ) is used as an electrolyte.
As a fuel electrode, it has high electronic conductivity, is stable in a fuel gas atmosphere, and has a thermal expansion coefficient close to that of YSZ.
A layer in which i or NiO and YSZ are uniformly mixed (hereinafter referred to as Ni / YSZ
Or shown as NiO / YSZ. ) Has been used. In order to enhance the electronic conductivity, a large proportion of Ni in Ni / YSZ or NiO / YSZ and a large particle size have been used to diffuse hydrogen gas and carbon monoxide gas. (For example, Non-Patent Document 1) There is also a proposal that a layer made of NiO / YSZ is interposed between an electrolyte and a fuel electrode of a solid oxide fuel cell. (For example, patent documents
1)

【0003】[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
[Non-Patent Document 1] Kazuo Fueki, Masao Takahashi [Fuel Cell Design Technology] Science Forum Publishing, September 30, 1987, P2
21-230

【特許文献1】特開平9−73913号公報(第1−第3頁、第
一図)
[Patent Document 1] Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-73913 (pages 1 to 3, FIG. 1)

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】粒径が大きいことから
電解質材料との密着性が低く、出力性能が低下するとい
う問題があった。また、Niの比率が多いため電解質から
供給された酸素イオンを電解質と燃料極の界面でのみし
か(1),(2)式の反応を起こすことができず、出力性能が
低下するという問題があった。 H2+O2-→H2O+2e- … (1) CO+O2-→CO2+2e- … (2)
Since the particle size is large, there is a problem that the adhesion to the electrolyte material is low and the output performance is reduced. Further, since the ratio of Ni is large, oxygen ions supplied from the electrolyte can cause the reaction of formulas (1) and (2) only at the interface between the electrolyte and the fuel electrode, which causes a problem that the output performance is deteriorated. there were. H 2 + O 2- → H 2 O + 2e - ... (1) CO + O 2- → CO 2 + 2e - ... (2)

【0005】特許文献1では作動温度が900〜1000℃程
度であれば、NiO/YSZからなる層を設けることでセルの
出力性能は向上する。しかし、作動温度が900℃以下に
なると、これらの材料自身の電極活性が低下し、固体電
解質型燃料電池の出力性能が低下するという問題があっ
た。
In Patent Document 1, if the operating temperature is about 900 to 1000 ° C., the output performance of the cell is improved by providing the layer made of NiO / YSZ. However, when the operating temperature is 900 ° C. or lower, there is a problem that the electrode activity of these materials themselves is lowered, and the output performance of the solid oxide fuel cell is lowered.

【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、燃料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。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a solid oxide fuel cell having improved electrode activity between a fuel electrode and an electrolyte and excellent output performance. .

【0007】[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、前記電解質と燃料極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
は燃料ガス成分に含まれる少なくとも水素ガス(H2)およ
び/または一酸化炭素ガス(CO)と、酸素イオン(O2-)と、
からH2Oおよび/またはCO2と、電子を生成する反応を促
進させる触媒を含み、連通した開気孔を有することを提
供する。
To achieve the above object, a first invention comprises an air electrode, an electrolyte and a fuel electrode, and an electrode reaction layer is interposed between the electrolyte and the fuel electrode. In the solid oxide fuel cell, the electrode reaction layer is at least hydrogen gas (H 2 ) and / or carbon monoxide gas (CO) contained in the fuel gas component, and oxygen ions (O 2 − ),
To H 2 O and / or CO 2 and a catalyst that promotes a reaction to generate electrons, and has open pores in communication with each other.

【0008】本発明によれば、電解質と燃料極の間に電
極反応層を設け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。
According to the present invention, since the electrode reaction layer is provided between the electrolyte and the fuel electrode, it is possible to provide a solid oxide fuel cell having excellent output performance.

【0009】この理由は、電極反応層に燃料ガス成分に
含まれる少なくとも水素ガス(H2) および/または一酸化
炭素ガス(CO)と、酸素イオン(O2-)と、からH2Oおよび/
またはCO2と、電子を生成する反応を促進させる機能が
あるので、電解質と燃料極との間で起こる(1)、(2)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水素ガスおよび一酸化炭素ガス
を拡散することができ、(1)、(2)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。 H2+O2-→H2O+2e- … (1) CO+O2-→CO2+2e- … (2)
The reason for this is that at least hydrogen gas (H 2 ) and / or carbon monoxide gas (CO) contained in the fuel gas component in the electrode reaction layer, oxygen ions (O 2− ) and H 2 O and /
Alternatively, since it has a function of accelerating the reaction that produces electrons with CO 2 , it is possible to efficiently proceed the reactions of formulas (1) and (2) that occur between the electrolyte and the fuel electrode, and improve the output performance. It is possible to diffuse hydrogen gas and carbon monoxide gas throughout the electrode reaction layer because it has open pores communicating with each other, the reaction of the formula (1), (2) in the entire electrode reaction layer. This is because it can be awakened. H 2 + O 2- → H 2 O + 2e - ... (1) CO + O 2- → CO 2 + 2e - ... (2)

【0010】なお、前記(1)式の反応を厳密に説明する
と(3),(4)式の2段階反応であるとの報告もある。ここで
はNiを例にして説明する。 O2-+Ni→NiO+2e- … (3) NiO+H2→Ni+H2O … (4) しかし、厳密に上記反応を分離することは困難であるの
で、ここでは電極反応を(3)+(4)、すなわち(1)式で説明
することとした。
It is reported that the reaction of the above formula (1) is strictly explained as a two-step reaction of the formulas (3) and (4). Here, Ni will be described as an example. O 2 − + Ni → NiO + 2e … (3) NiO + H 2 → Ni + H 2 O… (4) However, it is difficult to separate the above reaction exactly, so here the electrode reaction ( 3) + (4), that is, formula (1) is used for explanation.

【0011】また、燃料ガスに含まれるCH4等も(1)、
(2)式と類似した電子を生成する反応があるとの報告も
あるが固体電解質型燃料電池の発電における反応のほと
んどが(1)、(2)式で説明できるのでここでは(1)、(2)式
で説明することとした。
Also, CH 4 and the like contained in the fuel gas are (1),
Although it is reported that there is a reaction that produces electrons similar to equation (2), most of the reactions in power generation of a solid oxide fuel cell can be explained by equations (1) and (2), so here (1), It was decided to explain using equation (2).

【0012】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0.1〜5μmであることを提
供する。
In order to achieve the above object, a second invention is
It is provided that the electrode reaction layer has a pore size of 0.1 to 5 μm.

【0013】本発明によれば、電極反応層が有する細孔
径を限定したので(1)、(2)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。
According to the present invention, since the pore size of the electrode reaction layer is limited, the reaction of the formulas (1) and (2) can be efficiently proceeded, and a solid oxide fuel cell having excellent output performance is provided. be able to.

【0014】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、電極反応層に水素ガスおよび一酸化炭素ガスを
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5μm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。
The reason for this is that if the pore size is smaller than 0.1 μm, there are almost no open pores communicating with each other in the electrode reaction layer, so that hydrogen gas and carbon monoxide gas cannot be diffused into the electrode reaction layer and the output performance deteriorates. On the other hand, when the pore size is larger than 5 μm, the number of contacts between the electrolyte and the electrode reaction layer is reduced, so that the adhesion is decreased, the contact resistance between the electrolyte and the electrode reaction layer is increased, and the output performance is decreased. .

【0015】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。研磨した電極反応層部分の断面をSE
M観察し、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。
The pore diameter shown here is obtained by the following method. SE of the cross section of the polished electrode reaction layer
Observe, take a picture, and transfer it to a transparent film. The size of the void is measured, and for example, the diameter of the void corresponding to a circle is the pore diameter, and the diameter of a square is the length of one side as the pore diameter.

【0016】ここで示す細孔径が0.1〜5μm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の中で5
0番目の細孔径が0.1〜5μmであることを指す。すなわ
ち、3%径〜97%径の範囲の細孔径で50%径に相当する
ものの細孔径が0.1〜5μmであることを指す。
The term "pore diameter of 0.1 to 5 μm" as used herein means that among 100 pore diameters measured by the above-mentioned method and measured in the range of 3 to 97 when arranged in ascending order of diameter. Five
It means that the 0-th pore size is 0.1 to 5 μm. That is, it means that the pore diameter in the range of 3% to 97% diameter, which corresponds to 50% diameter, is 0.1 to 5 μm.

【0017】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、燃料極が有する細孔径よ
り小さいことを提供する。
In order to achieve the above object, a third invention is:
The pore size of the electrode reaction layer is smaller than the pore size of the fuel electrode.

【0018】本発明によれば、電極反応層と燃料極が有
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。
According to the present invention, since the relationship between the electrode reaction layer and the pore size of the fuel electrode is limited, it is possible to provide a solid oxide fuel cell having excellent output performance.

【0019】この理由は、電極反応層が有する細孔径は
燃料極が有する細孔径より小さいので燃料極と電解質を
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。
The reason for this is that the pore size of the electrode reaction layer is smaller than the pore size of the fuel electrode, so that the adhesion with the electrolyte is improved as compared with the case where the fuel electrode and the electrolyte are laminated.
This is because the output performance is improved.

【0020】上記目的を達成するために第四の発明は、
電極反応層が有する空隙率が3〜40%であることを提供
する。
In order to achieve the above object, a fourth invention is
It is provided that the electrode reaction layer has a porosity of 3 to 40%.

【0021】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)、(2)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。
According to the present invention, since the porosity of the electrode reaction layer is limited, the reaction of formulas (1) and (2) can be efficiently proceeded, and a solid oxide fuel cell having excellent output performance is provided. be able to.

【0022】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
極反応層内を水素ガスおよび一酸化炭素ガスを効率良く
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。
The reason for this is that if the porosity is less than 3%, the number of open pores communicating with each other in the electrode reaction layer is too small, so that hydrogen gas and carbon monoxide gas cannot be efficiently diffused in the electrode reaction layer and the output is generated. On the other hand, if it is more than 40%, the contact between the electrolyte and the electrode reaction layer will decrease, so the adhesion will decrease, the contact resistance between the electrolyte and the electrode reaction layer will increase, and the output performance will decrease. is there.

【0023】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。
The porosity shown here is obtained by the following method. Take a cross-sectional photograph of the electrode reaction layer portion polished by SEM, and trace the voids and particles on the transparent film in different colors. The color-coded films are subjected to image processing to calculate the ratio of voids.

【0024】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、燃料極が有する空隙率以
下であることを提供する。
In order to achieve the above object, a fifth invention is:
The porosity of the electrode reaction layer is provided to be equal to or lower than the porosity of the fuel electrode.

【0025】本発明によれば電極反応層と燃料極が有す
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。
According to the present invention, since the relationship between the electrode reaction layer and the porosity of the fuel electrode is limited, it is possible to provide a solid oxide fuel cell having excellent output performance.

【0026】この理由は、電極反応層が有する空隙率は
燃料極が有する空隙率以下なので燃料極と電解質を積層
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。
The reason for this is that the electrode reaction layer has a porosity equal to or lower than the porosity of the fuel electrode, so that the adhesion with the electrolyte is improved and the output performance is improved as compared with the case where the fuel electrode and the electrolyte are laminated. Is.

【0027】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粒径が0.3〜5μmであることを提供
する。
A sixth invention for achieving the above object is as follows:
It is provided that the particle size in the electrode reaction layer is 0.3 to 5 μm.

【0028】本発明によれば、電極反応層における粒径
を限定したので(1)、(2)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。
According to the present invention, since the particle size in the electrode reaction layer is limited, it is possible to efficiently proceed the reactions of formulas (1) and (2), and to provide a solid oxide fuel cell having excellent output performance. You can

【0029】この理由は、粒径が0.3μm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、
電極反応層内を水素ガスおよび一酸化炭素ガスを効率良
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、5μmより大きいと粒子の持つ表面積が小さくなる
ため酸素イオンを電子に変える触媒性能が低下し、出力
性能が低下するためである。
The reason for this is that if the particle size is smaller than 0.3 μm, there are too few communicating open pores in the electrode reaction layer.
This is because hydrogen gas and carbon monoxide gas cannot be efficiently diffused in the electrode reaction layer, which lowers the output performance. On the other hand, when it is larger than 5 μm, the surface area of the particles becomes small, so that a catalyst for converting oxygen ions into electrons. This is because the performance is lowered and the output performance is lowered.

【0030】ここで示す粒径とは、以下のプラニメトリ
ック法で求められた粒径である。まず、SEMで電極反応
層断面の写真を撮り、この写真上で面積(A)の概知の円
を描き、円内の粒子数ncと円周にかかった粒子数niから
(5)式によって単位面積あたりの粒子数NGを求める。 NG = (nc + 1/2ni) / (A/m2) …(5) ここで示すmは写真の倍率である。1/NGが1個の粒子の占
める面積であるから、膜表面の粒径は円相当径は2/√
(πNG)、正方形の一辺とすると1/√NGで得られる。
The particle size shown here is a particle size obtained by the following planimetric method. First, take a picture of the cross section of the electrode reaction layer with SEM, draw a circle of the area (A) on this picture, and calculate from the number of particles in the circle n c and the number of particles on the circumference n i
The number of particles N G per unit area is calculated by the equation (5). N G = (n c + 1 / 2n i ) / (A / m 2 ) ... (5) m shown here is the magnification of the photograph. Since 1 / NG is the area occupied by one particle, the diameter of the circle on the film surface is equivalent to 2 / √
(π N G ), one side of the square gives 1 / √N G.

【0031】ここで示す粒径が0.3〜5μmとは、プラニ
メトリック法で100箇所粒径を測定し、粒径の小さい順
番から並べた際の3番目〜97番目の範囲で、50番目のも
のが0.3〜5μmの粒径であることを指す。すなわち、3
%径〜97%径の範囲で50%径に相当するものの粒径が0.
3〜5μmであることを指す。
The particle size of 0.3 to 5 μm shown here means that the particle size is measured at 100 points by the planimetric method and the particles are arranged in the order of decreasing particle size from the third to the 97th, and the 50th. The particle size is 0.3 to 5 μm. Ie 3
In the range of% diameter to 97% diameter, the particle diameter corresponding to 50% diameter is 0.
It means 3 to 5 μm.

【0032】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粒径は燃料極における粒径より小さ
いことを提供する。
In order to achieve the above object, the seventh invention is
It provides that the particle size in the electrode reaction layer is smaller than the particle size in the anode.

【0033】本発明によれば、電極反応層と燃料極の粒
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。
According to the present invention, since the relationship between the electrode reaction layer and the particle size of the fuel electrode is limited, it is possible to provide a solid oxide fuel cell having excellent output performance.

【0034】この理由は、電極反応層における粒径は燃
料極における粒径より小さいので燃料極と電解質を積層
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。
The reason for this is that the particle size in the electrode reaction layer is smaller than the particle size in the fuel electrode, so that the adhesion with the electrolyte is improved and the output performance is improved compared to the case where the fuel electrode and the electrolyte are laminated. is there.

【0035】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が3〜50μmであることを提供
する。
In order to achieve the above object, an eighth invention is
It is provided that the thickness of the electrode reaction layer is 3 to 50 μm.

【0036】本発明によれば、電極反応層における厚み
を限定したので(1)、(2)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。
According to the present invention, since the thickness of the electrode reaction layer is limited, the reaction of the formulas (1) and (2) can be efficiently proceeded, and a solid oxide fuel cell having excellent output performance can be provided. it can.

【0037】この理由は、電極反応層の厚みが3μmよ
り小さいと(1)、(2)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
いと水素ガスおよび一酸化炭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。
The reason for this is that if the thickness of the electrode reaction layer is smaller than 3 μm, the reaction performance in which the reaction of the equations (1) and (2) can be performed is reduced, and the output performance deteriorates. This is because the gas and carbon monoxide gas cannot be efficiently diffused in the electrode reaction layer, so that the output performance is deteriorated.

【0038】上記目的を達成するために第九の発明は、
電極反応層における厚みは、燃料極における厚みより小
さいことを提供する。
In order to achieve the above object, a ninth invention is:
The thickness of the electrode reaction layer is smaller than that of the fuel electrode.

【0039】本発明によれば、電極反応層と燃料極の厚
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。
According to the present invention, since the relationship between the electrode reaction layer and the thickness of the fuel electrode is limited, it is possible to provide a solid oxide fuel cell having excellent output performance.

【0040】この理由は、燃料極より電極反応層の方が
厚いと、(1)、(2)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。
The reason for this is that if the electrode reaction layer is thicker than the fuel electrode, the reactions of formulas (1) and (2) cannot proceed efficiently.

【0041】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、少なくとも酸素イオン導電率が1000℃
で0.1Scm-1以上となる材料が含まれていることを提供す
る。
The tenth invention for achieving the above object is as follows:
The electrode reaction layer has at least oxygen ion conductivity of 1000 ° C.
Provide that the material contains 0.1Scm -1 or more.

【0042】本発明によれば電極反応層には少なくとも
酸素イオン導電性が高い材料が含まれるので(1)、(2)式
の反応を迅速に行うことができる。
According to the present invention, at least the material having high oxygen ion conductivity is contained in the electrode reaction layer, so that the reaction of the formulas (1) and (2) can be carried out rapidly.

【0043】この理由は、電解質から供給される酸素イ
オンを電極反応層内に効率良く拡散することができ、
(1)、(2)式の反応を電極反応層全体で行うことができる
ためである。酸素イオン導電率が1000℃で0.1Scm-1以上
であると好ましいのは700℃程度の低温においても十分
な出力性能を有することが可能となるためである。
The reason for this is that oxygen ions supplied from the electrolyte can be efficiently diffused into the electrode reaction layer,
This is because the reactions of the formulas (1) and (2) can be carried out in the entire electrode reaction layer. It is preferable that the oxygen ion conductivity is 0.1 Scm −1 or more at 1000 ° C. because it is possible to have sufficient output performance even at a low temperature of about 700 ° C.

【0044】上記目的を達成するために第十一の発明
は、電極反応層には少なくともNiが含まれていることを
提供する。
To achieve the above object, the eleventh invention provides that the electrode reaction layer contains at least Ni.

【0045】本発明によれば電極反応層には少なくとも
Niが含まれているので電子導電性が高く、(1)、(2)式の
反応を迅速に行うことができる。
According to the present invention, at least the electrode reaction layer comprises
Since it contains Ni, it has high electronic conductivity, and the reactions of formulas (1) and (2) can be carried out rapidly.

【0046】この理由は、(1)、(2)式の反応で生成した
電子を効率良く燃料極へ送ることができるためである。
The reason for this is that the electrons generated by the reactions of equations (1) and (2) can be efficiently sent to the fuel electrode.

【0047】上記目的を達成するために第十二の発明
は、電極反応層が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に均一に混合された層(以下、NiO/S
SZと示す。)、NiO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/セリウム酸化物と示
す。)、およびNiO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、NiO/SSZ/セリウム酸化物と示す。)のいずれ
か1種であることを提供する。
In order to achieve the above object, a twelfth invention is a layer in which an electrode reaction layer is a layer in which NiO and zirconia in which scandia is dissolved as a solid solution are uniformly mixed in a predetermined weight ratio (hereinafter, referred to as NiO / S).
Indicated as SZ. ), A layer in which NiO and cerium oxide are uniformly mixed at a predetermined weight ratio (hereinafter referred to as NiO / cerium oxide), and a predetermined weight of zirconia and cerium oxide in which NiO and scandia are dissolved. It is provided that it is any one of layers (hereinafter, referred to as NiO / SSZ / cerium oxide) uniformly mixed in a ratio.

【0048】本発明によれば、電極反応層として電子導
電性の高いNiと、酸素イオン導電性の高いSSZ、セリウ
ム酸化物、およびSSZ/セリウム酸化物を選定したので、
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。
According to the present invention, Ni having high electron conductivity, SSZ, cerium oxide, and SSZ / cerium oxide having high oxygen ion conductivity are selected as the electrode reaction layer.
It is possible to provide a solid oxide fuel cell having excellent output performance even at a power generation temperature of about 700 to 900 ° C.

【0049】この理由は、酸素イオン導電性が高いSSZ
および/またはセリウム酸化物が含まれるので700℃程度
の低温においても電解質から供給された酸素イオンを電
極反応層内に効率良く拡散することができることと、電
子導電性の高いNi成分が含まれるので、(1)、(2)式の反
応を促進させることができるためである。
The reason for this is SSZ, which has high oxygen ion conductivity.
Since it contains cerium oxide and / or cerium oxide, oxygen ions supplied from the electrolyte can be efficiently diffused into the electrode reaction layer even at a low temperature of about 700 ° C., and a Ni component having high electronic conductivity is contained. This is because the reaction of the formulas (1) and (2) can be promoted.

【0050】ここで示すNiO/SSZ、NiO/セリウム酸化
物、NiO/SSZ/セリウム酸化物は固体電解質型燃料電池の
燃料ガス雰囲気下においてはNiOがNiに還元されるた
め、該層はNi/SSZ、Ni/セリウム酸化物、Ni/SSZ/セリウ
ム酸化物となる。
NiO / SSZ, NiO / cerium oxide, and NiO / SSZ / cerium oxide shown here reduce NiO to Ni in the fuel gas atmosphere of a solid oxide fuel cell, so that the layer is Ni / SSZ, Ni / cerium oxide, Ni / SSZ / cerium oxide.

【0051】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/2 …(6) (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。
The cerium oxide shown here is not particularly limited as long as it is an oxide containing cerium. General formula
(CeO 2 ) 1-2X (B 2 O 3 ) X / 2 (6) (However, any one of B = Sm, Gd, Y, 0.05 ≦ X ≦ 0.15) is oxygen ion conductive. It has high properties and is preferable.

【0052】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NiOの比率が100重量部に対して
10〜50重量部であることを提供する。
In order to achieve the above object, the thirteenth invention is such that the ratio of NiO in the electrode reaction layer is 100 parts by weight.
10 to 50 parts by weight are provided.

【0053】本発明によれば電極反応層におけるNiO成
分を限定したので (1)、(2)式の反応を効率よく行うこ
とができる。
According to the present invention, since the NiO component in the electrode reaction layer is limited, the reactions of formulas (1) and (2) can be efficiently carried out.

【0054】この理由は、NiO成分が10重量部より少な
いと電子導電性が低く、(1)、(2)式の反応で生成した電
子を効率良く燃料極へ供給することができないためで、
一方、NiO成分が50重量部より多いと酸素イオン導電性
が低くなり、電解質から供給された酸素イオンを効率良
く電極反応層内に拡散させることができないためであ
る。
The reason for this is that if the NiO component is less than 10 parts by weight, the electron conductivity is low and the electrons generated by the reactions of formulas (1) and (2) cannot be efficiently supplied to the fuel electrode.
On the other hand, if the NiO component is more than 50 parts by weight, the oxygen ion conductivity will be low, and the oxygen ions supplied from the electrolyte cannot be efficiently diffused into the electrode reaction layer.

【0055】上記目的を達成するために第十四の発明
は、電極反応層に用いられるSSZにおいて、スカンジア
の固溶量が3〜12mol%であることを提供する。
In order to achieve the above object, the fourteenth invention provides that the solid solution amount of scandia in SSZ used in the electrode reaction layer is 3 to 12 mol%.

【0056】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。
According to the present invention, since the solid solution ratio of SSZ is limited, it is possible to provide a solid oxide fuel cell having excellent output performance even at a power generation temperature of about 700 to 900 ° C.

【0057】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。
The reason why the solid solution amount of scandia is preferably 3 to 12 mol% is that the crystal phase in this range is stable and the oxygen ion conductivity is high. From the viewpoint of high oxygen ion conductivity, a solid solution of 8 to 12 mol% is more preferable.

【0058】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なり、発
電温度が低いと出力性能が低下するためで、一方、12mo
l%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。
Further, the reason why the range other than 3 to 12 mol% is not preferable is that if the amount is less than 3 mol%, the oxygen ion conductivity is low, and the power generation temperature is low, the output performance is deteriorated.
This is because if the content is more than 1%, not only cubic crystal phases but also rhombohedral crystal phases are precipitated and the oxygen ion conductivity is reduced.

【0059】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SSZにはさらにCeO2、Y2O3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%以下固溶されてい
ることを提供する。
In order to achieve the above object, the fifteenth aspect of the invention is that SSZ in the electrode reaction layer further comprises one or more of rare earth oxides such as CeO 2 , Y 2 O 3 and Bi 2 O 3 . An oxide is solid-dissolved, and a total of 5 mol% or less of the oxide is solid-dissolved.

【0060】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。
According to the invention, CeO 2 , Gd 2 O 3 , Y 2 O 3, Yb 2 O 3
An appropriate amount of rare earth oxides such as Bi 2 O 3 and one or more oxides of Bi 2 O 3 are solid-solved, so that a solid oxide fuel cell having excellent output performance even at a power generation temperature of about 700 to 900 ° C. is provided. be able to.

【0061】この理由は、SSZに希土類酸化物および Bi
2O3を固溶させると、燃料ガス雰囲気下において酸素イ
オン導電性だけでなく電子導電性も有し、(1),(2)式の
反応を促進させることができる場合と、Bi2O3、Y2O3
どのように焼結助剤として作用し、低温焼結が可能とな
る場合があるためである。2種以上固溶させたものは前
記2つの効果を合わせ持つ可能性があるので好ましい。
一方で、これらの酸化物を5mol%より多く含むと、結晶
相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、5mol%以下固溶させることが
好ましい。
The reason for this is that SSZ contains rare earth oxides and Bi.
When 2 O 3 is dissolved as a solid solution, it has not only oxygen ion conductivity but also electron conductivity under a fuel gas atmosphere, and it is possible to promote the reactions of formulas (1) and (2), and Bi 2 O 3. This is because, such as 3 , Y 2 O 3, etc., may act as a sintering aid, and low-temperature sintering may be possible. A solid solution of two or more kinds is preferable because it may have both of the above two effects.
On the other hand, if these oxides are contained in an amount of more than 5 mol%, not only cubic crystals but also rhombohedral phases are precipitated as a crystal phase, and the oxygen ion conductivity is reduced.

【0062】上記目的を達成するために第十六の発明
は、電解質はイットリアあるいはスカンジアを固溶させ
たジルコニアからなることを提供する。
In order to achieve the above object, the sixteenth invention provides that the electrolyte comprises zirconia in which yttria or scandia is dissolved.

【0063】本発明によれば、電解質材料をイットリア
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。
According to the present invention, the electrolyte material is zirconia in which yttria or scandia is dissolved.
It is possible to provide a solid oxide fuel cell capable of obtaining high output performance even at 700 to 900 ° C.

【0064】この理由は、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イットリア、スカンジアを適当な量
固溶させたジルコニアが好ましい。
The reason for this is that the oxygen ion conductivity is high and the material is stable. From the viewpoint of high oxygen ion conductivity, zirconia containing yttria or scandia in an appropriate amount is preferable.

【0065】上記目的を達成するために第十七の発明
は、燃料極はNiO/YSZからなり、組成およびその重量比
率が50/50〜90/10であることを提供する。
In order to achieve the above object, the seventeenth invention provides that the fuel electrode is made of NiO / YSZ and the composition and the weight ratio thereof are 50/50 to 90/10.

【0066】本発明によれば燃料極の組成およびその重
量比を限定したので電子導電性が高く、出力性能に優
れ、かつ耐久性に優れる燃料極を提供することができ
る。
According to the present invention, since the composition of the fuel electrode and the weight ratio thereof are limited, it is possible to provide a fuel electrode having high electron conductivity, excellent output performance and excellent durability.

【0067】この理由は、NiO/YSZが50/50未満であると
電子導電性が低下し、電極反応層から供給される電子を
効率良く運ぶことができないためで、一方、NiO/YSZが9
0/10越えであると発電中にNi粒子の凝集が起こり、出力
性能が低下するためである。NiO/YSZは固体電解質型燃
料電池の燃料ガス雰囲気下においてはNiOがNiに還元さ
れるため、該層はNi/YSZとなる。
The reason for this is that when NiO / YSZ is less than 50/50, the electron conductivity is lowered and electrons supplied from the electrode reaction layer cannot be efficiently carried. On the other hand, NiO / YSZ is less than 9
This is because if it exceeds 0/10, the Ni particles agglomerate during power generation and the output performance deteriorates. NiO / YSZ becomes Ni / YSZ because NiO is reduced to Ni in the fuel gas atmosphere of the solid oxide fuel cell.

【0068】上記目的を達成するために第十八の発明
は、空気極は、LaAMnO3(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提供する。
In order to achieve the above object, the eighteenth invention provides that the air electrode is composed of lanthanum manganite represented by LaAMnO 3 (A = Ca or Sr).

【0069】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。
According to the present invention, since the composition of the air electrode is limited, it is possible to provide a solid oxide fuel cell having excellent output performance even at a power generation temperature of 700 to 900 ° C.

【0070】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。
The reason is that the electron conductivity is high and the material is stable in an air atmosphere at 700 ° C. or higher.

【0071】上記目的を達成するために第十九の発明
は、空気極と電解質の間にはLaAMnO3(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/SSZからなる
空気側電極反応層が介在していることを提供する。
In order to achieve the above object, the nineteenth invention provides an air side composed of lanthanum manganite / SSZ represented by LaAMnO 3 (A = Ca or Sr) between the air electrode and the electrolyte. It is provided that the electrode reaction layer is interposed.

【0072】本発明によれば空気極と電解質の間にはLa
AMnO3(A=CaまたはSrのいずれか)で表されるランタンマ
ンガナイトとスカンジアを固溶させたジルコニアが均一
に混合された層(以下、LaAMnO3/SSZと示す。)からなる
空気側電極反応層を設けたので700℃程度の作動温度下
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。
According to the present invention, La is placed between the air electrode and the electrolyte.
An air-side electrode composed of a layer (hereinafter referred to as LaAMnO 3 / SSZ) in which lanthanum manganite represented by AMnO 3 (either A = Ca or Sr) and zirconia in which scandia is dissolved as a solid solution are uniformly mixed. Since the reaction layer is provided, it is possible to provide a solid oxide fuel cell having excellent output performance even at an operating temperature of about 700 ° C.

【0073】この理由は、空気極と電解質の間にLaAMnO
3(A=CaまたはSrのいずれか)で表されるランタンマンガ
ナイト電子導電性が高い材料と、700℃程度においても
酸素イオン導電性が高いSSZからなる層を設けたので(7)
式に示す空気極と電解質の間で起こる電極反応が促進さ
れるためである。 O2+4e-→2O2- …(7)
The reason for this is that LaAMnO is present between the air electrode and the electrolyte.
3 (either A = Ca or Sr), a lanthanum manganite material with high electron conductivity and a layer consisting of SSZ with high oxygen ion conductivity even at about 700 ° C. are provided (7)
This is because the electrode reaction that occurs between the air electrode and the electrolyte shown in the formula is promoted. O 2 + 4e - → 2O 2- ... (7)

【0074】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。
In order to achieve the above object, the 20th invention provides that the interconnector is a lanthanum chromite in which Ca is solid-dissolved.

【0075】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。
According to the present invention, the use of lanthanum chromite containing Ca as a solid solution makes it possible to easily form a film having no gas permeability and to form an interconnector having high electronic conductivity.

【0076】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。
The reason for this is that lanthanum chromite containing a solid solution other than Ca requires firing at a temperature higher than 1500 ° C. in order to form a film having no gas permeability, and at this temperature, a solid oxide fuel cell is required. This is because firing of causes a reaction between other constituent materials and reduces output performance.

【0077】[0077]

【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(1),(2)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- … (1) CO+O2-→CO2+2e- … (2)
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A solid oxide fuel cell according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a view showing a cross section of a cylindrical solid oxide fuel cell. A strip-shaped interconnector 2 and an electrolyte 3 are provided on a cylindrical air electrode support 1, and a fuel electrode 4 is provided on the electrolyte 3 so as not to come into contact with the interconnector 2. When Air is supplied to the inside of the air electrode support and fuel is supplied to the outside, oxygen in Air is converted into oxygen ions at the interface between the air electrode and the electrolyte, and the oxygen ions reach the fuel electrode through the electrolyte. And
Fuel gas and oxygen ions react to produce water and carbon dioxide. These reactions are shown by the equations (1) and (2). Fuel pole 4
Electricity can be extracted to the outside by connecting the and the interconnector 2. H 2 + O 2- → H 2 O + 2e - ... (1) CO + O 2- → CO 2 + 2e - ... (2)

【0078】図2は、空気極1と電解質3の間に空気側電
極反応層5を、そして電解質3と燃料極4の間に電極反応
層6を設けたタイプについて示した断面図である。空気
側電極反応層5は空気極からの酸素ガスと電子から酸素
イオンが生成する(7)式の反応を効率良く行うために設
けられた層であり、この空気側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、電極反応層6で(1),(2)式に示す反応が行われ、燃
料極4とインターコネクター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空気側電極反応層、電解
質および電極反応層が重要となる。
FIG. 2 is a sectional view showing a type in which an air side electrode reaction layer 5 is provided between the air electrode 1 and the electrolyte 3 and an electrode reaction layer 6 is provided between the electrolyte 3 and the fuel electrode 4. The air-side electrode reaction layer 5 is a layer provided in order to efficiently perform the reaction of the equation (7) in which oxygen ions are generated from the oxygen gas and electrons from the air electrode, and the oxygen generated in the air-side electrode reaction layer is used. Ions move to the fuel electrode side through the electrolyte. Then, the reactions represented by the formulas (1) and (2) are performed in the electrode reaction layer 6, and electricity can be taken out by connecting the fuel electrode 4 and the interconnector. Therefore, the air side electrode reaction layer, the electrolyte and the electrode reaction layer are important for obtaining high output characteristics up to a low temperature of about 700 ° C.

【0079】電極反応層の役割は固体電解質型燃料電池
の燃料ガス雰囲気下で(1),(2)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、燃料
ガス成分に含まれる少なくとも水素ガス(H2) および/ま
たは一酸化炭素ガス(CO)と、酸素イオン(O2-)と、からH
2Oおよび/またはCO2と、電子を生成する反応を促進させ
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。
The role of the electrode reaction layer is to efficiently perform the reactions of the formulas (1) and (2) in the fuel gas atmosphere of the solid oxide fuel cell. For this purpose, as the electrode reaction layer, at least hydrogen gas (H 2 ) and / or carbon monoxide gas (CO) contained in the fuel gas component, oxygen ions (O 2 − ), and H
It is required to include 2 O and / or CO 2 and a catalyst that promotes a reaction to generate electrons, and have open pores in communication with each other. In order to improve the reaction efficiency, it is preferable to optimize the pore size and the porosity.

【0080】本発明における電極反応層は少なくとも水
素ガス(H2) および/または一酸化炭素ガス(CO)と、酸素
イオン(O2-)と、からH2Oおよび/またはCO2と、電子を生
成する反応を促進させる触媒を含んでいればよく特に限
定はない。セリウム酸化物、チタン酸化物、Ni/YSZ、Ni
/SSZ、RuやPtなどの貴金属とセリウム酸化物の混合体な
どを挙げることができる。
The electrode reaction layer in the present invention comprises at least hydrogen gas (H 2 ) and / or carbon monoxide gas (CO), oxygen ions (O 2 − ), H 2 O and / or CO 2 and electrons. There is no particular limitation as long as it contains a catalyst that accelerates the reaction that produces Cerium oxide, titanium oxide, Ni / YSZ, Ni
/ SSZ, a mixture of cerium oxide with a noble metal such as Ru or Pt, and the like.

【0081】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前記条件を満たすものであれば良く
特に限定はない。一般式(CeO2)1-2X(B2O3)X… (6) (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。
The cerium oxide shown here is not particularly limited as long as it is an oxide containing cerium and satisfies the above conditions. Oxygen ion conductivity is represented by the general formula (CeO 2 ) 1-2X (B 2 O 3 ) X ... (6) (however, one of B = Sm, Gd and Y, 0.05 ≦ X ≦ 0.15). It has high properties and is preferable.

【0082】ここで示すチタン酸化物とは、チタンが含
まれた酸化物で前記条件を満たすものであれば良く特に
限定はない。一般式 (Ln1-xMx)TiO3…(8)(但し、Ln:ラ
ンタノイド元素、M:アルカリ土類金属)、M(Ti1-yNy)O3
…(9)(但し、M:アルカリ土類金属、N:Nbなどイオン半径
の小さい元素)、 (Ln1-xMx) (Ti1-yNy) O3 …(10) (但
し、Ln:ランタノイド元素、M:アルカリ土類金属、N:Nb
などイオン半径の小さい元素)などで表されるペロブス
カイト型の酸化物を挙げることができる。
The titanium oxide shown here is not particularly limited as long as it is an oxide containing titanium and satisfies the above conditions. General formula (Ln 1-x M x ) TiO 3 (8) (where Ln: lanthanoid element, M: alkaline earth metal), M (Ti 1-y N y ) O 3
(9) (However, M: alkaline earth metal, N: Nb and other elements with a small ionic radius), (Ln 1-x M x ) (Ti 1-y N y ) O 3 … (10) (however, Ln: lanthanoid element, M: alkaline earth metal, N: Nb
Examples thereof include a perovskite type oxide represented by an element having a small ionic radius).

【0083】電極反応層の材料としては酸素イオン導電
性が高く、水素ガスおよび一酸化炭素ガスを拡散でき、
さらに電子導電性を有するものであることが好ましい。
さらに、電解質材料との熱膨張係数が近く、電解質およ
び燃料極との反応性が低く、電解質と燃料極との密着性
が良好であるものが好ましい。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、
NiO/SSZ、NiO/セリウム酸化物、及びNiO/SSZ/セリウム
酸化物が好ましい。
As a material of the electrode reaction layer, oxygen ion conductivity is high, hydrogen gas and carbon monoxide gas can be diffused,
Further, those having electronic conductivity are preferable.
Further, those having a thermal expansion coefficient close to that of the electrolyte material, low reactivity with the electrolyte and the fuel electrode, and good adhesion between the electrolyte and the fuel electrode are preferable. If the material is good for all of these characteristics, it is possible to obtain high output characteristics even at a low temperature of about 700 ° C. From the above viewpoint,
NiO / SSZ, NiO / cerium oxide, and NiO / SSZ / cerium oxide are preferred.

【0084】本発明における電極反応層における酸素イ
オン導電性が高い材料としては、SSZ、セリウム酸化物
などを挙げることができる。この中で1000℃で酸素イオ
ン導電率が0.1Scm-1以上であると700℃低温においても
十分な酸素イオン導電性を有するので好ましい。
Examples of the material having high oxygen ion conductivity in the electrode reaction layer in the present invention include SSZ and cerium oxide. Among them, it is preferable that the oxygen ion conductivity at 1000 ° C. is 0.1 Scm −1 or more because sufficient oxygen ion conductivity is obtained even at 700 ° C. low temperature.

【0085】本発明における電極反応層は電極活性を高
めるためにNiO比を傾斜させた構造でも良い。例えば、
電解質から燃料極方向へ10/90、30/70、50/50などとし
ても良い。熱膨張差の緩和および電極活性をより高める
という観点からは比率を傾斜させた方が好ましい。
The electrode reaction layer in the present invention may have a structure in which the NiO ratio is graded in order to enhance the electrode activity. For example,
It may be 10/90, 30/70, 50/50, etc. from the electrolyte toward the fuel electrode. From the viewpoint of alleviating the difference in thermal expansion and increasing the electrode activity, it is preferable to make the ratio inclined.

【0086】本発明における電極反応層で使用させる原
料粉末の平均粒子径は0.3〜2μm程度、BET値は1〜20m2g
-1程度が好ましい。この理由は、平均粒子径が0.3μmよ
り小さい原料を用いると、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)、(2)式の反応を
効率よく行うことができないためで、一方2μmより大き
い原料から構成された電極反応層では、焼結性が低く燃
料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1m2g-1より小さいもの
で構成された電極反応層では、(1)、(2)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
反応層では焼結性が高いため、電極反応層の連通した開
気孔がほとんどなくなるため水素ガスおよび一酸化炭素
ガスの拡散が低く、(1)、(2)式の反応を効率よく行うこ
とができないためである。
The raw material powder used in the electrode reaction layer in the present invention has an average particle size of about 0.3 to 2 μm and a BET value of 1 to 20 m 2 g.
-1 is preferable. The reason for this is that when a raw material having an average particle size of less than 0.3 μm is used, the open pores communicating with each other are almost eliminated, so that the diffusion of oxygen gas is low and the reactions of formulas (1) and (2) cannot be performed efficiently. On the other hand, on the other hand, in the electrode reaction layer composed of a raw material larger than 2 μm, the sinterability is low and the adhesion with the fuel electrode and the electrolyte is lowered, and the output performance is lowered. On the other hand, in the electrode reaction layer composed of a BET value smaller than 1 m 2 g -1, high output performance cannot be obtained because there are few active sites that cause the reactions of formulas (1) and (2). Since the electrode reaction layer composed of a material having a value of more than 20 m 2 g -1 has a high sinterability, the open pores communicating with the electrode reaction layer are almost eliminated, and the diffusion of hydrogen gas and carbon monoxide gas is low. This is because the reactions of formulas (1) and (2) cannot be carried out efficiently.

【0087】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。
The BET value shown here is a value obtained by measurement using a flow-type specific surface area measuring apparatus Flowsorb II2300 manufactured by Shimadzu Corporation. The particle size distribution is a value obtained by measurement using a laser diffraction particle size distribution analyzer SALD-2000 manufactured by Shimadzu Corporation. Furthermore, the average particle size is
Shimadzu laser diffraction particle size distribution analyzer SALD-200
It is the value of the median diameter (50% diameter) obtained by measurement using 0.

【0088】本発明における電極反応層は電極活性を高
めるために粉末の平均粒子径を傾斜させたもので構成し
ても良い。例えば、電解質から燃料極方向へ0.5μm、1
μm、1.5μmのようなものでも良い。また、平均粒子径
とともにNiOの比率を傾斜させたものでも良い。さら
に、電極活性を高めるために原料粉末のBET値を傾斜さ
せたものであっても良い。
The electrode reaction layer in the present invention may be formed by sloping the average particle diameter of the powder in order to enhance the electrode activity. For example, 0.5 μm from the electrolyte toward the fuel electrode, 1
Something like μm, 1.5 μm may be used. Further, the ratio of NiO may be inclined with the average particle size. Further, the BET value of the raw material powder may be inclined in order to enhance the electrode activity.

【0089】本発明における電極反応層でNiO/SSZ/セリ
ウム酸化物の3成分を採用した際のSSZとセリウム酸化
物の比率については(1),(2)式の反応が効率よく進行す
るものであれば良く、特に限定はない。
Regarding the ratio of SSZ and cerium oxide when three components of NiO / SSZ / cerium oxide are adopted in the electrode reaction layer in the present invention, the reaction of the formulas (1) and (2) proceeds efficiently. There is no particular limitation as long as it is.

【0090】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。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。
There is no particular limitation on the method for preparing the raw material for the electrode reaction layer in the present invention. Examples thereof include a powder mixing method, a coprecipitation method, a spray pyrolysis method, and a sol-gel method.

【0091】また、NiOとSSZとセリウム酸化物を各々前
記いずれかの方法で別々に作製後水溶液に分散し、スプ
レードライ法などの湿式法で混合体を作製、さらに熱処
理をして作製する方法や各々の粉末を万能攪拌混合機な
どを用いて混合する乾式法により混合し、さらに熱処理
して作製する方法などを挙げることができる。
A method in which NiO, SSZ, and cerium oxide are separately prepared by any one of the above methods, dispersed in an aqueous solution, a mixture is prepared by a wet method such as a spray drying method, and further heat treatment is performed. And a method in which each powder is mixed by a dry method in which it is mixed using a universal stirring mixer and the like, and further heat-treated to prepare.

【0092】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YSZあるいはSSZ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。
The electrolyte in the present invention preferably has high oxygen ion conductivity, no gas permeability, and no electron conductivity in the air atmosphere and the fuel gas atmosphere of the solid oxide fuel cell. From this viewpoint, YSZ or SSZ is preferable. Alternatively, it may be zirconia in which yttria and scandia are dissolved.

【0093】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。
The solid solution amount of yttria and scandia in YSZ and SSZ in the present invention is preferably about 3 to 12 mol.

【0094】イットリアの固溶範囲が3〜12mol%である
ことが好ましい理由は、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。
The reason why the solid solution range of yttria is preferably 3 to 12 mol% is that if it is less than 3 mol%, the oxygen ion conductivity will be low. On the other hand, if it is more than 12 mol%, the crystal phase will be cubic. This is because a rhombohedral phase is precipitated in addition to the crystals and the oxygen ion conductivity is reduced.

【0095】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。
However, the solid solution amount of yttria is 3 to 12 mol%.
Even in the range, the oxygen ion conductivity is high in the range of 900 to 1000 ° C, but greatly decreases below 900 ° C. Therefore 700
When YSZ is used as an electrolyte at a low temperature of about ℃, it is preferable to use it as a thin film.

【0096】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。
The reason for this is that the use of a thin film can reduce the resistance loss inside the electrolyte and obtain high output performance even at 700 ° C.

【0097】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。
The thin film shown here means that the thickness of the electrolyte is 50 μm.
Indicates less than m.

【0098】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。
On the other hand, the solid solution range of scandia is 3 to 12 mol.
The reason for limiting the content to 3% is that if it is less than 3 mol%, the oxygen ion conductivity will be low. On the other hand, if it is more than 12 mol%, the crystal phase will be cubic and rhombohedral phases will precipitate, and the oxygen ion conductivity will be low. This is because it will decrease.

【0099】スカンジア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。
The reason why the scandia solid solution range is preferable is that the crystal phase is stable and the oxygen ion conductivity is high in this composition range. From the viewpoint of high oxygen ion conductivity, scandia solid solution containing 8 to 12 mol% is more preferable.

【0100】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。
The electrolyte having no gas permeability shown here is
A pressure difference is provided between one side and the other side of the electrolyte, and the amount of gas permeated through the gap is evaluated, and the amount of gas permeation Q ≦ 2.
8 × 10 - 9 ms -1 Pa -1 ( more preferably Q ≦ 2.8 × 10 -10 ms -1 P
a -1 ).

【0101】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。
The electrolyte in the present invention includes CeO 2 , Sm 2 O 3 and Gd 2
It may be a solid solution of O 3, Bi 2 O 3 or the like in an amount of 5 mol% or less. In particular, in zirconia containing solid solution of scandia, it is preferable that a small amount of these compositions is contained because oxygen ion conductivity becomes high and low temperature sintering becomes possible. Further, a small amount of a sintering aid may be added to produce an electrolyte having no gas permeability. Examples of the sintering aid include Al 2 O 3 and SiO 2 .

【0102】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。
The method for producing the electrolyte raw material in the present invention is not particularly limited as long as it is a method capable of uniformly forming the solid solution of scandia or yttria. The coprecipitation method is common.

【0103】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、水素
ガスおよび一酸化炭素ガスの透過性が高いものであるこ
とが好ましい。この観点から燃料極材料としてはNiO/YS
Zが好ましく、組成およびその重量比率が50/50〜90/10
であることが好ましい。
The fuel electrode in the present invention preferably has a high electron conductivity in the fuel gas atmosphere of the solid oxide fuel cell and a high permeability to hydrogen gas and carbon monoxide gas. From this viewpoint, NiO / YS is used as the fuel electrode material.
Z is preferable, and the composition and the weight ratio thereof are 50/50 to 90/10.
Is preferred.

【0104】本発明における燃料極の組成については、
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)、NiO/セリウム酸化物でも良い。SS
ZよりYSZ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。
Regarding the composition of the fuel electrode in the present invention,
NiO / SSZ, NiO / calcium solid solution zirconia (hereinafter referred to as NiO / CSZ), or NiO / cerium oxide may be used. SS
Since YSZ is cheaper than Z, YSZ is preferable. However, since CSZ is cheaper than YSZ, NiO / CSZ is most preferable from the viewpoint of cost. Note that NiO / CSZ also becomes Ni / CSZ in fuel cell power generation.

【0105】本発明における燃料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ければ良く特
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、高い水素ガスおよび一酸化炭素ガス透過性を有
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、燃料極を支持体としたタイプでは燃料極自身
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。これらの観点から燃料極の細孔径としては、1
〜30μm程度、高強度を有することを考慮すると1〜20μ
m程度が好ましい。
The pore size of the fuel electrode in the present invention is not particularly limited as long as it is larger than the pore size of the electrode reaction layer, but other characteristics include high electron conductivity, high hydrogen gas and Those having carbon oxide gas permeability and good adhesion with the electrode reaction layer are preferable. Further, in the type in which the fuel electrode is used as a support, the fuel electrode itself is required to have strength, so that one having higher strength is preferable. From these viewpoints, the pore size of the fuel electrode is 1
〜30μm, 1〜20μ considering high strength
About m is preferable.

【0106】本発明における燃料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、高い水素および一酸化炭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、燃料極を支持体としたタイプでは燃料極自身に強度
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。この観点から燃料極の空隙率としては、10〜60%程
度、高強度を有することを考慮すると10〜50%程度であ
るものが好ましい。
The porosity of the fuel electrode in the present invention is not particularly limited as long as it is equal to or higher than the porosity of the electrode reaction layer, but other characteristics include high electron conductivity, high hydrogen content and high hydrogen content. Those having carbon oxide gas permeability and good adhesion with the electrode reaction layer are preferable. Further, in the type in which the fuel electrode is used as a support, the fuel electrode itself is required to have strength, so that one having higher strength is preferable. From this viewpoint, the porosity of the fuel electrode is preferably about 10 to 60%, and about 10 to 50% in consideration of having high strength.

【0107】本発明における燃料極における粒径として
は、電極反応層における粒径より大きければ良く特に限
定は無いが、その他の特性として、高い電子導電性を有
し、高い水素および一酸化炭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、
燃料極を支持体としたタイプでは燃料極自身に強度が要
求されるのでさらに高強度を有するものが好ましい。こ
の観点から燃料極における粒径としては、1〜100μm程
度、高強度を有することを考慮すると1〜70μm程度が好
ましい。
The particle size of the fuel electrode in the present invention is not particularly limited as long as it is larger than the particle size of the electrode reaction layer, but other characteristics include high electron conductivity, high hydrogen and carbon monoxide gas. It is preferable to have transparency and have good adhesion to the electrode reaction layer. Also,
In the type in which the fuel electrode is used as a support, the fuel electrode itself is required to have strength, so that one having higher strength is preferable. From this viewpoint, the particle size of the fuel electrode is preferably about 1 to 100 μm, and about 1 to 70 μm in view of having high strength.

【0108】本発明における燃料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、高い水素お
よび一酸化炭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、燃料極を支持体
としたタイプでは燃料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。この観点から厚み
としては30μm〜3mm程度が好ましく、高強度を有する
ことを考慮すると0.5mm〜3mm程度であるものが好まし
い。
The thickness of the fuel electrode in the present invention is not particularly limited as long as it is thicker than the electrode reaction layer, but other characteristics include high electron conductivity and high hydrogen and carbon monoxide gas permeability. It is preferable that the resin has good adhesion to the electrode reaction layer. Further, in the type in which the fuel electrode is used as a support, the fuel electrode itself is required to have strength, so that one having higher strength is preferable. From this viewpoint, the thickness is preferably about 30 μm to 3 mm, and considering the high strength, it is preferably about 0.5 mm to 3 mm.

【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。
Having high strength as shown here is radial crushing strength.
It indicates a material that exhibits 10 MPa or more. The radial crushing strength was measured by the following test.

【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×d) … (10) (σr:圧環強度、P:破壊荷重、D:試料外径、d:
肉厚、I:試料長さ)
The sample was placed between the compression jigs of the tester, pressed from above and below to be destroyed, and the load value at that time was used to calculate from the following formula. σr = P × (D−d) / (I × d 2 ) ... (10) (σr: radial crushing strength, P: breaking load, D: outer diameter of sample, d:
Wall thickness, I: sample length)

【0111】本発明における燃料極原料の合成法につい
てはNiO/YSZ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。
The method for synthesizing the fuel electrode raw material in the present invention is not particularly limited as long as NiO / YSZ is uniformly mixed. A coprecipitation method, a spray dry method, etc. are mentioned.

【0112】本発明における空気極は固体電解質型燃料
電池の空気雰囲気下において電子導電性が高く、酸素ガ
ス透過性が高く、(7)式の反応が効率よく行えるもので
あることが好ましい。この観点から好ましい材料として
LaAMnO3(A=CaまたはSrのいずれか)で表されるランタン
マンガナイトを挙げることができる。
It is preferable that the air electrode in the present invention has a high electron conductivity, a high oxygen gas permeability and an efficient reaction of the formula (7) in the air atmosphere of the solid oxide fuel cell. From this viewpoint, as a preferred material
The lanthanum manganite represented by LaAMnO3 (either A = Ca or Sr) can be mentioned.

【0113】(7)式の反応を効率よく行うことができ、
出力性能を向上させるという観点からは空気極と電解質
の間に空気側電極反応層を介在させたものが好ましい。
The reaction of the formula (7) can be efficiently carried out,
From the viewpoint of improving the output performance, it is preferable to interpose the air-side electrode reaction layer between the air electrode and the electrolyte.

【0114】空気側電極反応層は、(7)式の反応を効率
良く行い、出力性能を向上させるために設けられた層で
あるので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(7)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。上記観点から好まし
い材料としてLaAMnO 3(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/SSZなどが挙げられる。
The air-side electrode reaction layer efficiently conducts the reaction of the formula (7).
With layers provided to do well and improve output performance
Therefore, it is preferable that the oxygen ion conductivity is high. Well
Further, if the electrode reaction layer further has electronic conductivity,
It is more preferable because it can accelerate the reaction.
Yes. Furthermore, the coefficient of thermal expansion is close to that of the electrolyte material,
And materials with low reactivity with the air electrode and good adhesion
It is preferably a charge. For all these characteristics
Good materials are high even at temperatures as low as 700 ° C
It is possible to obtain output characteristics. Preferred from the above viewpoint
LaAMnO as a good material 3Expressed as (either A = Ca or Sr)
Lantern Manganite / SSZ etc.

【0115】本発明において、空気側電極反応層のLaAM
nO3(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/SSZにおけるLaAMnO3(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の組成としては、7
00℃以上における電子導電性、材料の安定性等から、(L
a1-xAx)yMnO3と表記した場合、x,yの値は0.15≦x≦0.
3、0.97≦y≦1の範囲がより好ましい。
In the present invention, LaAM of the air side electrode reaction layer
Lanthanum manganite represented by nO 3 (either A = Ca or Sr) / LaAMnO 3 represented by LaAMnO 3 (either A = Ca or Sr) in SSZ has a composition of 7
Due to electronic conductivity and material stability at 00 ° C and above, (L
a 1-x Ax) y MnO 3 , the values of x and y are 0.15 ≦ x ≦ 0.
The range of 3, 0.97 ≦ y ≦ 1 is more preferable.

【0116】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。
The reason for this is that the electron conductivity decreases in the range of x <0.15 and x> 0.3, and the reactivity becomes high and the activity of the electrode reaction layer decreases when y <0.97. This is because it reacts with zirconia to form an insulating layer represented by La 2 Zr 2 O 7 and reduces the output performance of the cell.

【0117】電極反応層におけるランタンマンガナイト
には、SrまたはCa以外に、Ce,Sm,Gd,Pr,Nd,Co,Al,Fe,C
r,Ni等を固溶させたものであっても良い。
In addition to Sr or Ca, lanthanum manganites in the electrode reaction layer include Ce, Sm, Gd, Pr, Nd, Co, Al, Fe and C.
It may be a solid solution of r, Ni or the like.

【0118】本発明における空気側電極反応層のSSZに
は、さらにCeO2,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、酸素イ
オン導電性の向上および/または焼結性の向上が期待で
きるので含んでいる方が好ましい。さらに、LaAMnO3(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SSZとセリウム酸化物が均一に混合された層であっ
ても良い。
CeO 2 , Sm 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Bi 2 O 3 and the like may be further solid-dissolved in SSZ of the air-side electrode reaction layer in the present invention in an amount of about 5 mol% or less. Also, two or more kinds of solid solutions may be used. When these materials are solid-dissolved, oxygen ion conductivity and / or sinterability can be expected to improve, so it is preferable to include them. In addition, LaAMnO 3 (A =
It may be a layer in which lanthanum manganite represented by either Ca or Sr), SSZ and cerium oxide are uniformly mixed.

【0119】本発明において、空気極のLaAMnO3(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の
組成としては、700℃以上における電子導電性、材料の
安定性等から、(La1-xAx)yMnO3と表記した場合、x,yの
値は0.15≦x≦0.3、0.97≦y≦1の範囲がより好ましい。
In the present invention, the composition of lanthanum manganite represented by LaAMnO 3 (either A = Ca or Sr) of the air electrode is, from the viewpoint of electron conductivity at 700 ° C. or higher, stability of the material, etc., When expressed as La 1-x Ax) y MnO 3 , the values of x and y are more preferably in the range of 0.15 ≦ x ≦ 0.3 and 0.97 ≦ y ≦ 1.

【0120】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。
The reason for this is that the electron conductivity decreases in the range of x <0.15 and x> 0.3, and the reactivity becomes high and the activity of the electrode reaction layer decreases when y <0.97. This is because it reacts with zirconia to form an insulating layer represented by La 2 Zr 2 O 7 and reduces the output performance of the cell.

【0121】空気極におけるランタンマンガナイトに
は、SrまたはCa以外に、Ce,Sm,Gd,Pr,Nd,Co,Al,Fe,Cr,N
i等を固溶させたものであっても良い。
In addition to Sr or Ca, lanthanum manganite in the air electrode contains Ce, Sm, Gd, Pr, Nd, Co, Al, Fe, Cr, N.
It may be a solid solution of i or the like.

【0122】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。
The method for producing the air electrode raw material in the present invention is not particularly limited. Examples thereof include a powder mixing method, a coprecipitation method, a spray pyrolysis method, and a sol-gel method.

【0123】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。
The interconnector in the present invention preferably has high electron conductivity, no gas permeability, and no oxygen ion conductivity in the air atmosphere and the fuel gas atmosphere of the solid oxide fuel cell. From this viewpoint, lanthanum chromite is preferable.

【0124】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。
Since lanthanum chromite is difficult to sinter, it is difficult to produce an interconnector having no gas permeability at the firing temperature (1500 ° C. or lower) of a solid oxide fuel cell. In order to improve the sinterability, it is preferable to use Ca, Sr, and Mg as a solid solution. A solid solution of Ca is most preferable because it has the highest sinterability and can form a membrane having no gas permeability at a temperature similar to that of other materials of the solid oxide fuel cell.

【0125】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、10〜40mol%程度が好ましい。
The solid solution amount of lanthanum chromite in which Ca is used as a solid solution used in the interconnector of the present invention is not particularly limited. The larger the solid solution amount of Ca, the higher the electronic conductivity, but the stability of the material decreases, so the solid solution amount of Ca is preferably about 10 to 40 mol%.

【0126】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。
Regarding the method for producing the interconnector raw material in the present invention, it is preferable that the composition of lanthanum chromite in which Ca is solid-dissolved can be made uniform. From this viewpoint, the spray pyrolysis method and the citrate method are preferable.

【0127】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。
The shape of the solid oxide fuel cell in the present invention is not particularly limited, and may be either a flat plate type or a cylindrical type. In the flat plate type, the interconnector is called a separator and has the same role as the interconnector. In the case of a separator, a metal such as stainless steel may be used.

【0128】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。
The solid oxide fuel cell of the present invention is of the microtube type (outer diameter of 10 mm or less, more preferably 5 mm or less).
mm or less) is also applicable.

【0129】[0129]

【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空気側電極反応層5が構成さ
れ、燃料極4と電解質3の間には電極反応層6が構成さ
れたものを用いた。
Example 1 Example 1 A cylindrical solid oxide fuel cell shown in FIG. 1 was used. That is, a belt-shaped interconnector 2, an electrolyte 3, and a fuel electrode 4 on the electrolyte so as not to come into contact with the interconnector were used on a cylindrical air electrode support 1. Further, as shown in FIG. 2, an air side electrode reaction layer 5 was formed between the air electrode and the electrolyte, and an electrode reaction layer 6 was formed between the fuel electrode 4 and the electrolyte 3 was used.

【0130】(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。肉厚は2mmであった。
(1) Preparation of air electrode support The composition of the air electrode was lanthanum manganite in which Sr represented by the La 0.75 Sr 0.25 MnO 3 composition was dissolved, and the air electrode was prepared by coprecipitation and then heat-treated. An electrode raw material powder was obtained. Average particle size is 30μ
It was m. A cylindrical molded body was produced by an extrusion molding method. Further, it was fired at 1500 ° C. to obtain an air electrode support. The wall thickness was 2 mm.

【0131】(2)空気側電極反応層の作製 空気側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、La0.75Sr
0.25MnO3/ 90 mol%ZrO2-10mol%Sc2O3=50/50を用い
た。La,Sr,Mn,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100mPasであった。前記スラリーを、空気極支持体
(外径15mm、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。
(2) Preparation of air-side electrode reaction layer As the air-side electrode reaction layer, lanthanum manganite / SSZ was used.
And the composition and its weight ratio are La 0.75 Sr
The 0.25 MnO 3/90 mol% ZrO 2 -10mol% Sc 2 O 3 = 50/50 was used. After using each nitrate aqueous solution of La, Sr, Mn, Zr, and Sc so as to have the above composition, oxalic acid was added to cause precipitation. The precipitate was further heat-treated to control the particle size to obtain a raw material powder. The average particle size was 2 μm. 40 parts by weight of the electrode reaction layer powder 100 parts by weight of a solvent (ethanol),
After mixing 2 parts by weight of a binder (ethyl cellulose), 1 part by weight of a dispersant (polyoxyetalene alkylsonate), and 1 part by weight of a defoaming agent (sorbitan sesquioleate), the mixture was sufficiently stirred to prepare a slurry. The viscosity of this slurry was 100 mPas. The slurry is used as an air electrode support
A film was formed on the surface (outer diameter 15 mm, wall thickness 1.5 mm, effective length 400 mm) by a slurry coating method and then sintered at 1400 ° C. The thickness is
It was 20 μm.

【0132】(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。
(3) Preparation of electrolyte slurry: The electrolyte material was SSZ, and the composition was 90 mol% ZrO 2 -10 mol% Sc 2 O 3 . ZrO 2 was dissolved in 3N or more concentrated nitric acid heated at 100 ° C. and diluted with distilled water to obtain a nitrate aqueous solution. Sc 2 O 3
An aqueous nitrate solution was obtained by the same method. Each nitrate aqueous solution was prepared so as to have the above composition, an oxalic acid aqueous solution was added, and coprecipitation was performed. 200 liquid obtained by co-precipitation
It was dried at about ℃, pyrolyzed at 500 ℃, and further heat-treated at 800 ℃ for 10 hours to obtain raw material powder. The average particle size was 0.5 μm. 40 parts by weight of the powder is 100 parts by weight of a solvent (ethanol),
After mixing 2 parts by weight of a binder (ethyl cellulose), 1 part by weight of a dispersant (polyoxyetalene alkylsonate), and 1 part by weight of a defoaming agent (sorbitan sesquioleate), the mixture was sufficiently stirred to prepare a slurry. The viscosity of this slurry was 140 mPas.

【0133】(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。
(4) Preparation of Electrolyte A film was formed on the electrode reaction layer by a slurry coating method and baked at 1400 ° C. The thickness of the obtained electrolyte was 30 μm.
Note that masking was applied to a portion where an interconnector was formed in a later step so that the film was not applied.

【0134】(5)電極反応層のスラリー作製 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。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。
(5) Preparation of slurry for electrode reaction layer The material for the electrode reaction layer was NiO / SSZ, and the composition was NiO.
/ 90 mol% ZrO 2 -10 mol% Sc 2 O 3, and using each of the nitrate aqueous solutions of Ni, Zr and Sc to prepare the above composition, oxalic acid was added to cause precipitation. The precipitate was further heat-treated to control the particle size to obtain a raw material. The composition and weight ratio of the electrode reaction layer is NiO / 90 mol% ZrO 2 -10 mol%
Sc 2 O 3 = 20/80 and 50/50 were prepared, and the average particle size was 0.5 μm in each case. 100 parts by weight of the powder, 500 parts by weight of an organic solvent (ethanol), 10 parts by weight of a binder (ethyl cellulose), 5 parts by weight of a dispersant (polyoxyetalene alkyl phosphate ester), 1 part by weight of a defoaming agent (sorbitane sesquiolate). Parts and 5 parts by weight of a plasticizer (DBP) were mixed, and then sufficiently stirred to prepare a slurry. The viscosity of this slurry was 70 mPas.

【0135】(6)電極反応層の作製 面積が150cm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。
(6) Mask the battery so that the production area of the electrode reaction layer would be 150 cm 2 .
NiO / 90 mol% ZrO 2 -1 onto electrolyte by slurry coating method
0mol% Sc 2 O 3 (average particle size) = 20/80 (0.5 μm), 50/50 (0.5
(μm) in order. The film thickness (after firing) was 10 μm.

【0136】(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、平均粒子径が5μ
m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)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250mPa
sであった。
(7) Preparation of fuel electrode slurry: The material of the fuel electrode was NiO / YSZ, and the composition was NiO / 90 mol% ZrO 2 -10 mol
% Y 2 O 3, and using Ni, Zr, and Y nitrate aqueous solutions to prepare the above composition, oxalic acid was added to cause precipitation. The precipitate was further heat-treated to control the particle size and obtain a raw material. Composition and weight ratio are NiO / 90
mol% ZrO 2 -10mol% Y 2 O 3 = 70/30, average particle size 5μ
It was m. 100 parts by weight of the powder and an organic solvent (ethanol)
500 parts by weight, 20 parts by weight of binder (ethyl cellulose), 5 parts by weight of dispersant (polyoxyethalene alkyl phosphate), 1 part by weight of antifoaming agent (sorbitane sesquiolate), 5 parts by weight of plasticizer (DBP) After mixing, the slurry was sufficiently stirred to prepare a slurry. The viscosity of this slurry is 250 mPa
It was s.

【0137】(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。発電試験後の燃料極
の細孔径は6μm、空隙率は45%、粒径は6.5μmであっ
た。
(8) Preparation of Fuel Electrode A fuel electrode was formed on the electrode reaction layer by a slurry coating method. The film thickness (after firing) was 90 μm. Furthermore, the electrode reaction layer and the fuel electrode were co-fired at 1400 ° C. The pore size of the fuel electrode after the power generation test was 6 μm, the porosity was 45%, and the particle size was 6.5 μm.

【0138】(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。
(9) Fabrication of interconnector: The composition of the interconnector is La 0.80 Ca 0.20 CrO 3 and Ca represented by
Was obtained as a lanthanum chromite solid solution of which was prepared by spray pyrolysis and then heat-treated. The average particle size of the obtained powder was 1 μm. 40 parts by weight of the powder were used as 100 parts by weight of a solvent (ethanol), 2 parts by weight of a binder (ethyl cellulose), 1 part by weight of a dispersant (polyoxyethalene alkylsonate), and 1 part by weight of a defoaming agent (sorbitan sesquioleate). After mixing, the mixture was thoroughly stirred to prepare a slurry. The viscosity of this slurry was 100 mPas. An interconnector was formed into a film by a slurry coating method and baked at 1400 ° C. The thickness after firing was 40 μm.

【0139】(実施例2)電極反応層の材料としてはNiO/Y
SZとし、該組成は、NiO/90 mol%ZrO2-10mol%Y 2O3
し、組成およびその重量比率は、NiO/90 mol%ZrO2-10m
ol%Y2O3 =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であったこと以外は実施例1と同様
にした。
Example 2 As a material for the electrode reaction layer, NiO / Y was used.
SZ, the composition is NiO / 90 mol% ZrO2-10mol% Y 2O3When
However, the composition and the weight ratio are NiO / 90 mol% ZrO2-10m
ol% Y2O3 = 20/80 and 50/50 are prepared and average particle
Same as Example 1 except that all diameters were 0.5 μm
I chose

【0140】(比較例1)電解質と燃料極の間に電極反応
層を設けないこと以外は実施例1と同様にした。
Comparative Example 1 The same procedure as in Example 1 was carried out except that no electrode reaction layer was provided between the electrolyte and the fuel electrode.

【0141】(発電試験)実施例1、2および比較例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
(Power Generation Test) A power generation test was conducted using the cells (fuel electrode effective area: 150 cm 2 ) obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1. The operating conditions at this time were as follows. Fuel: (H 2 + 11% H 2 O): N 2 = 1: 2 Oxidizing agent: Air Power generation temperature: 800 ° C. Current density: 0.3Acm -2

【0142】[0142]

【表1】 [Table 1]

【0143】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。実施例1と実施例2はNi/SSZとNi/YSZの材料間の
差で多少YSZを用いた実施例2の方が性能が低くなってい
る。一方、比較例1では、性能が大きく低下しているこ
とがわかる。これは電極反応層を介在させていないため
である。以上の結果から電解質と燃料極の間に電極反応
層を設けることが好ましいことが確認された。
Table 1 shows the results of the power generation potential at 800 ° C. and a current density of 0.3 Acm −2 . At the same current density, the higher the power generation potential, the better the output performance of the solid oxide fuel cell. In Examples 1 and 2, the performance is lower in Example 2 using YSZ to some extent due to the difference between the materials of Ni / SSZ and Ni / YSZ. On the other hand, in Comparative Example 1, it can be seen that the performance is significantly reduced. This is because no electrode reaction layer is interposed. From the above results, it was confirmed that it is preferable to provide the electrode reaction layer between the electrolyte and the fuel electrode.

【0144】細孔径について (実施例3)電極反応層の組成としてはNiO/90 mol%ZrO2-
10mol%Sc2O3とし、原料の平均粒子径は0.3μmからなる
ものを用い、1350℃で焼成したこと以外は実施例1と同
様の方法とした。
Regarding Pore Size (Example 3) The composition of the electrode reaction layer was NiO / 90 mol% ZrO 2-.
The same method as in Example 1 was used except that 10 mol% Sc 2 O 3 was used, and the raw material had an average particle size of 0.3 μm and was fired at 1350 ° C.

【0145】(実施例4)電極反応層の組成としてはNiO/9
0 mol%ZrO2-10mol%Sc2O3とし、原料の平均粒子径は1
μmからなるものを用いたこと以外は実施例1と同様の方
法とした。
Example 4 The composition of the electrode reaction layer was NiO / 9.
0 mol% ZrO 2 -10 mol% Sc 2 O 3 and the average particle size of the raw material is 1
The same method as in Example 1 was used except that a film having a thickness of μm was used.

【0146】(実施例5)電極反応層の組成としてはNiO/9
0 mol%ZrO2-10mol%Sc2O3とし、原料の平均粒子径は2
μmからなるものを用いたこと以外は実施例1と同様の方
法とした。
Example 5 The composition of the electrode reaction layer was NiO / 9.
0 mol% ZrO 2 -10 mol% Sc 2 O 3 and the average particle size of the raw material is 2
The same method as in Example 1 was used except that a film having a thickness of μm was used.

【0147】(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0.1μmからなるものを用いて、
1350℃で焼成したこと以外は実施例1と同様の方法とし
た。
Example 6 The composition of the electrode reaction layer was La
And 0.75 Sr 0.25 MnO 3/90 mol % ZrO 2 -10mol% Sc 2 O 3 = 50/50, the average particle diameter of the raw material by using one made of 0.1 [mu] m,
The same method as in Example 1 was performed except that the baking was performed at 1350 ° C.

【0148】(実施例7)電極反応層の組成としてはNiO/9
0 mol%ZrO2-10mol%Sc2O3とし、原料の平均粒子径は5
μmからなるものを用いたこと以外は実施例1と同様の方
法とした。
Example 7 The composition of the electrode reaction layer was NiO / 9.
0 mol% ZrO 2 -10 mol% Sc 2 O 3 and the average particle size of the raw material is 5
The same method as in Example 1 was used except that a film having a thickness of μm was used.

【0149】(実施例8)電極反応層の組成としてはNiO/9
0 mol%ZrO2-10mol%Sc2O3とし、原料の平均粒子径は0.
5μmからなるものを用いたこと以外は実施例1と同様の
方法とした。
Example 8 The composition of the electrode reaction layer was NiO / 9.
0 mol% ZrO 2 -10 mol% Sc 2 O 3 and the average particle size of the raw material is 0.
The same method as in Example 1 was used except that one having a thickness of 5 μm was used.

【0150】(発電試験)実施例1、実施例3〜8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。
(Power Generation Test) A power generation test was conducted using the cells (fuel electrode effective area: 150 cm 2 ) obtained in Example 1 and Examples 3 to 8. The operating conditions at this time were as follows. Fuel: (H 2 + 11% H 2 O): N 2 = 1: 2 Oxidizing agent: Air Power generation temperature: 800 ° C. Current density: 0.3 Acm -2 Furthermore, after the power generation test, Example 1 and Example 4 to The pore diameter of the electrode reaction layer in 9 was measured.

【0151】[0151]

【表2】 [Table 2]

【0152】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、3〜5および8においては発電
電位が高いが実施例6、7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0.1〜5μm
程度がより好ましいことが確認された。
Table 2 shows the results of the power generation potential at a current density of 0.3 Acm -2 at 800 ° C. It can be seen that the power generation potential varies depending on the pore diameter of the electrode reaction layer, even though the same material is used. It can be seen that the power generation potential is high in Examples 1, 3 to 5 and 8, but the potential is lowered in Examples 6 and 7. However, since it is higher than that of Comparative Example 1 shown in Table 1, there is no particular problem. From the above results, the pore size of the electrode reaction layer is 0.1 to 5 μm, which shows a high value of the generated potential.
It was confirmed that the degree was more preferable.

【0153】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3〜8におけ
る電極反応層の空隙率を測定した。
Porosity After the power generation test, the porosity of the electrode reaction layers in Example 1 and Examples 3 to 8 was measured.

【0154】[0154]

【表3】 [Table 3]

【0155】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、3〜5、8においては発電電位
が高いが実施例6、7においては電位が低下していること
がわかる。実施例6、7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。
Table 3 shows the results of the power generation potential at a current density of 0.3 Acm -2 at 800 ° C. It can be seen that the power generation potential differs depending on the porosity of the electrode reaction layer, even though the same material is used. It can be seen that the power generation potential is high in Examples 1, 3 to 5 and 8, but the potential is lowered in Examples 6 and 7. Although the potentials were lowered in Examples 6 and 7, there was no problem because it was higher than that in Comparative Example 1. From the above results, it was confirmed that the porosity of the electrode reaction layer is more preferably about 3 to 40%, which exhibits a high value of the power generation potential.

【0156】前記発電試験後において、実施例1、実施
例3〜8における電極反応層の断面方向の粒径を測定し
た。
After the power generation test, the particle size in the cross-sectional direction of the electrode reaction layer in Example 1 and Examples 3 to 8 was measured.

【0157】[0157]

【表4】 [Table 4]

【0158】表4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
らず電極反応層の粒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、3〜5、8においては発電電位が
高いが実施例6、7においては電位が低下していることが
わかる。実施例6、7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
電極反応層の粒径としては発電電位の高い値を呈してい
る0.3〜5μm程度がより好ましいことが確認された。
Table 4 shows the result of the power generation potential at a current density of 0.3 Acm -2 at 800 ° C. It can be seen that the power generation potential varies depending on the particle size of the electrode reaction layer, even though the same material is used. It can be seen that the power generation potential is high in Examples 1, 3 to 5 and 8, but the potential is lowered in Examples 6 and 7. Although the potentials were lowered in Examples 6 and 7, there was no problem because it was higher than that in Comparative Example 1. From the above results, it was confirmed that the particle size of the electrode reaction layer is more preferably about 0.3 to 5 μm, which exhibits a high power generation potential.

【0159】電極反応層の厚みについて (実施例9)電極反応層の組成としてはNiO/90 mol%ZrO2-
10mol%Sc2O3とし、厚みが3μmであること以外は実施例
1と同様にした。
Thickness of Electrode Reaction Layer (Example 9) The composition of the electrode reaction layer was NiO / 90 mol% ZrO 2-.
Example except 10 mol% Sc 2 O 3 and thickness of 3 μm
Same as 1.

【0160】(実施例10)電極反応層の組成としてはNiO/
90 mol%ZrO2-10mol%Sc2O3とし、厚みが5μmであるこ
と以外は実施例1と同様にした。
Example 10 The composition of the electrode reaction layer was NiO /
Example 1 was repeated except that 90 mol% ZrO 2 -10 mol% Sc 2 O 3 was used and the thickness was 5 μm.

【0161】(実施例11)電極反応層の組成としてはNiO/
90 mol%ZrO2-10mol%Sc2O3とし、厚みが20μmであるこ
と以外は実施例1と同様にした。
Example 11 The composition of the electrode reaction layer was NiO /
Same as Example 1 except that 90 mol% ZrO 2 -10 mol% Sc 2 O 3 was used and the thickness was 20 μm.

【0162】(実施例12)電極反応層の組成としてはNiO/
90 mol%ZrO2-10mol%Sc2O3とし、厚みが30μmであるこ
と以外は実施例1と同様にした。
Example 12 The composition of the electrode reaction layer was NiO /
Same as Example 1 except that 90 mol% ZrO 2 -10 mol% Sc 2 O 3 was used and the thickness was 30 μm.

【0163】(実施例13)電極反応層の組成としてはNiO/
90 mol%ZrO2-10mol%Sc2O3とし、厚みが50μmであるこ
と以外は実施例1と同様にした。
Example 13 The composition of the electrode reaction layer was NiO /
Same as Example 1 except that 90 mol% ZrO 2 -10 mol% Sc 2 O 3 was used and the thickness was 50 μm.

【0164】(実施例14)電極反応層の組成としてはNiO/
90 mol%ZrO2-10mol%Sc2O3とし、厚みが2μmであるこ
と以外は実施例1と同様にした。
Example 14 The composition of the electrode reaction layer was NiO /
Example 1 was repeated except that 90 mol% ZrO 2 -10 mol% Sc 2 O 3 was used and the thickness was 2 μm.

【0165】(実施例15)電極反応層の組成としてはNiO/
90 mol%ZrO2-10mol%Sc2O3とし、厚みが55μmであるこ
と以外は実施例1と同様にした。
Example 15 The composition of the electrode reaction layer was NiO /
Example 1 was repeated except that 90 mol% ZrO 2 -10 mol% Sc 2 O 3 was used and the thickness was 55 μm.

【0166】(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
(Power Generation Test) A power generation test was conducted using the cells (fuel electrode effective area: 150 cm 2 ) obtained in Example 1 and Examples 10 to 15. The operating conditions at this time were as follows. Fuel: (H 2 + 11% H 2 O): N 2 = 1: 2 Oxidizing agent: Air Power generation temperature: 800 ° C. Current density: 0.3Acm -2

【0167】[0167]

【表5】 [Table 5]

【0168】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。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、9〜13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3〜50μm程度がより好ましいことが確認された。
Table 5 shows the results of the power generation potential at 800 ° C. and a current density of 0.3 Acm −2 . It can be seen that the power generation potential differs depending on the thickness of the electrode reaction layer, even though the same material is used. It can be seen that the power generation potential is high in Examples 1 and 9 to 13, but the potential is lowered in Examples 14 and 15. In Examples 14 and 15 as well, although the potential was lowered, it was higher than that in Comparative Example 1, so there was no problem. From the above results, it was confirmed that the thickness of the electrode reaction layer is more preferably about 3 to 50 μm, which exhibits a high generated potential.

【0169】電極反応層材料について (実施例16)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、組成お
よびその重量比率は、NiO/90 mol%ZrO2-10mol%Sc2O3
=30/70とした以外は実施例1と同様にした。
Electrode Reaction Layer Material (Example 16) The material of the electrode reaction layer was NiO / SSZ, the composition was NiO / 90 mol% ZrO 2 -10 mol% Sc 2 O 3 , and the composition and the weight ratio thereof. Is NiO / 90 mol% ZrO 2 -10 mol% Sc 2 O 3
Same as Example 1 except that = 30/70 was set.

【0170】(実施例17)電極反応層の材料をNiO/セリウ
ム酸化物とし、該組成をNiO/(CeO2)0.8(Sm2O3)0. とし
たこと以外は実施例1と同様にした。
[0170] The material (Example 17) electrode reaction layer and NiO / cerium oxide, except that the said composition NiO / (CeO 2) 0.8 ( Sm 2 O 3) 0. 1 The same manner as in Example 1 I chose

【0171】(実施例18)電極反応層の材料をNiO/SSZ/セ
リウム酸化物とし、該組成をNiO/90 mol%ZrO2-10mol%
Sc2O3/(CeO2)0.8(Sm2O3)0.1とし、組成およびその重量
比率は、NiO/90 mol%ZrO2-10mol%Sc2O3/(CeO2)0.8(Sm
2O3)0.1=20/40/40、50/25/25とした。原料合成法として
はNiO/90 mol%ZrO2-10mol%Sc2O3とNiO/(CeO2)0.8(Sm2
O3)0.1を各々共沈法で作製した粉末をさらにNiO/90 mo
l%ZrO2-10mol%Sc2O3/(CeO2)0.8(Sm2O3)0.1が20/40/40
および50/25/25になるように混合し熱処理したものを使
用した。これら以外については実施例1と同様にした。
Example 18 The material of the electrode reaction layer was NiO / SSZ / cerium oxide, and the composition was NiO / 90 mol% ZrO 2 -10 mol%
Sc 2 O 3 / (CeO 2 ) 0.8 (Sm 2 O 3 ) 0.1 , the composition and the weight ratio are NiO / 90 mol% ZrO 2 -10 mol% Sc 2 O 3 / (CeO 2 ) 0.8 (Sm
2 O 3 ) 0.1 = 20/40/40 and 50/25/25. NiO / 90 mol% ZrO 2 -10 mol% Sc 2 O 3 and NiO / (CeO 2 ) 0.8 (Sm 2
O 3 ) 0.1 was produced by the coprecipitation method.
l% ZrO 2 -10mol% Sc 2 O 3 / (CeO 2 ) 0.8 (Sm 2 O 3 ) 0.1 is 20/40/40
And 50/25/25 were mixed and heat-treated. Except for these, the same procedure as in Example 1 was performed.

【0172】(発電試験)実施例1、2、16〜18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
(Power Generation Test) Using the test cells of Examples 1, 2, 16 to 18 and Comparative Example 1 (fuel electrode effective area: 150 cm 2 ), the following power generation test was conducted. The operating conditions at this time were as follows. Fuel: (H 2 + 11% H 2 O): N 2 = 1: 2 Oxidizing agent: Air Power generation temperature: 700 to 1000 ° C. Current density: 0.3 Acm -2

【0173】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、16〜18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。これに対し、実施例
2においては900〜1000℃においては実施例1、16〜18と
ほとんど変わらないが900℃以下になるとやや性能が低
下していることがわかる。さらに、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NiO/YSZの場
合は900〜1000℃においては高い出力性能を有し、電極
反応層がNiO/SSZ、NiO/セリウム酸化物およびNiO/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。
FIG. 3 shows the result of the power generation potential at the power generation temperature. It can be seen that in Examples 1 and 16 to 18, a high potential is exhibited at 700 to 1000 ° C. In contrast, the example
In No. 2, at 900 to 1000 ° C, there is almost no difference from Examples 1 and 16 to 18, but it can be seen that at 900 ° C or less, the performance is slightly deteriorated. Furthermore, in Comparative Example 1, 1000 ° C
It is also understood that in the above, the value is lower than that of the example, and the potential decrease further increases as the power generation temperature decreases. From the above results, it was confirmed that the power generation potentials were higher than those of Comparative Example 1 and were preferable. When the electrode reaction layer is NiO / YSZ, it has high output performance at 900-1000 ° C, and the electrode reaction layer has NiO / SSZ, NiO / cerium oxide and NiO / SSZ /
It was confirmed that cerium oxide is more preferable because it has excellent output performance even at about 700 ° C.

【0174】電極反応層におけるNiO重量比率について (実施例19)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、組成お
よびその重量比率は、NiO/90 mol%ZrO2-10mol%Sc2O3
=10/90とした以外は実施例1と同様にした。
NiO Weight Ratio in Electrode Reaction Layer (Example 19) The material of the electrode reaction layer was NiO / SSZ, and the composition was NiO / 90 mol% ZrO 2 -10 mol% Sc 2 O 3 , and the composition and The weight ratio is NiO / 90 mol% ZrO 2 -10 mol% Sc 2 O 3
Same as Example 1 except that = 10/90 was set.

【0175】(実施例20)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
し、組成およびその重量比率は、NiO/90 mol%ZrO2-10m
ol%Sc2O3 =50/50とした以外は実施例1と同様にした。
Example 20 As a material for the electrode reaction layer, NiO /
SSZ, the composition was NiO / 90 mol% ZrO 2 -10 mol% Sc 2 O 3 , and the composition and the weight ratio were NiO / 90 mol% ZrO 2 -10 m
Example 1 was repeated except that ol% Sc 2 O 3 = 50/50.

【0176】(実施例21)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
し、組成およびその重量比率は、NiO/90 mol%ZrO2-10m
ol%Sc2O3 =5/95とした以外は実施例1と同様にした。
Example 21 As a material for the electrode reaction layer, NiO /
SSZ, the composition was NiO / 90 mol% ZrO 2 -10 mol% Sc 2 O 3 , and the composition and the weight ratio were NiO / 90 mol% ZrO 2 -10 m
Example 1 was repeated except that ol% Sc 2 O 3 = 5/95.

【0177】(実施例22)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
し、組成およびその重量比率は、NiO/90 mol%ZrO2-10m
ol%Sc2O3 =55/45とした以外は実施例1と同様にした。
Example 22 As a material for the electrode reaction layer, NiO /
SSZ, the composition was NiO / 90 mol% ZrO 2 -10 mol% Sc 2 O 3 , and the composition and the weight ratio were NiO / 90 mol% ZrO 2 -10 m
Same as Example 1 except that ol% Sc 2 O 3 = 55/45.

【0178】(発電試験)実施例16、実施例19〜22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
(Power Generation Test) A power generation test was conducted using the cells (fuel electrode effective area: 150 cm 2 ) obtained in Example 16 and Examples 19 to 22. The operating conditions at this time were as follows. Fuel: (H 2 + 11% H 2 O): N 2 = 1: 2 Oxidizing agent: Air Power generation temperature: 800 ° C. Current density: 0.3Acm -2

【0179】[0179]

【表6】 [Table 6]

【0180】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16、実施例19、20は0.6V以
上の高い電位であるのに対し、実施例21、22においては
電位が低くなっていることがわかる。しかし、実施例2
1、22においても表1に示す比較例1と比べると高い電位
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。以上の結果から、電極反応層における
NiOの重量比率は10〜50重量部であることがより好まし
いことが確認できた。
Table 6 shows the results of the power generation potential at a current density of 0.3 Acm -2 at 800 ° C. It can be seen that the high potential of 0.6 V or higher in Examples 16 and 19 and 20, whereas the potential was low in Examples 21 and 22. However, Example 2
Since the potentials of Nos. 1 and 22 were higher than those of Comparative Example 1 shown in Table 1, it was found that there is no problem if the voltage is reduced to this extent. From the above results, in the electrode reaction layer
It was confirmed that the weight ratio of NiO is more preferably 10 to 50 parts by weight.

【0181】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23)電極反応層の材料をNiO/SSZとし、該組成をN
iO/ 97 mol%ZrO2-3mol%Sc2O3にした以外は実施例1と
同様にした。
Regarding solid solution amount of scandia in electrode reaction layer (Example 23) The material of the electrode reaction layer was NiO / SSZ, and the composition was N
iO / 97 mol% ZrO 2 -3 mol% Sc 2 O 3 The same as Example 1 except that.

【0182】(実施例24)電極反応層の材料をNiO/SSZと
し、該組成をNiO/ 92 mol%ZrO2-8mol%Sc2O3にした以
外は実施例1と同様にした。
Example 24 The same procedure was performed as in Example 1 except that the material for the electrode reaction layer was NiO / SSZ and the composition was NiO / 92 mol% ZrO 2 -8 mol% Sc 2 O 3 .

【0183】(実施例25)電極反応層の材料をNiO/SSZと
し、該組成をNiO / 88 mol%ZrO2-12mol%Sc2O3にした
以外は実施例1と同様にした。
Example 25 The same procedure was performed as in Example 1 except that the material for the electrode reaction layer was NiO / SSZ and the composition was NiO / 88 mol% ZrO 2 -12 mol% Sc 2 O 3 .

【0184】(実施例26)電極反応層の材料をNiO/SSZと
し、該組成をNiO / 98 mol%ZrO2-2mol%Sc2O3にした以
外は実施例1と同様にした。
Example 26 The same procedure was performed as in Example 1 except that the material for the electrode reaction layer was NiO / SSZ and the composition was NiO / 98 mol% ZrO 2 -2 mol% Sc 2 O 3 .

【0185】(実施例27)電極反応層の材料をNiO/SSZと
し、該組成をNiO/ 85 mol%ZrO2-15mol%Sc2O3にした以
外は実施例1と同様にした。
Example 27 The same procedure was performed as in Example 1 except that the material for the electrode reaction layer was NiO / SSZ and the composition was NiO / 85 mol% ZrO 2 -15 mol% Sc 2 O 3 .

【0186】実施例1、実施例23〜27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
Regarding the batteries of Example 1 and Examples 23 to 27,
A power generation test was conducted under the power generation conditions shown below. Fuel: (H 2 + 11% H 2 O): N 2 = 1: 2 Oxidizing agent: Air Power generation temperature: 800 ° C. Current density: 0.3Acm -2

【0187】[0187]

【表7】 [Table 7]

【0188】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1、実施例17〜19は高い電
位であるのに対し、実施例20、21においては幾分電位低
下が低くなっていることがわかる。しかし、実施例20、
21においても表1に示す比較例1と比べると高い電位を呈
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17〜1
9のデータを比較すると実施例18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。
Table 7 shows the results of the power generation potential at a current density of 0.3 Acm -2 at 800 ° C. It can be seen that in Examples 1 and 17 to 19 the potential is high, whereas in Examples 20 and 21, the potential drop is somewhat low. However, Example 20,
Since 21 also exhibited a higher potential than Comparative Example 1 shown in Table 1, it was found that there was no problem at this level of decrease. Since the potential is high, SS in the electrode reaction layer
It was confirmed that the solid solution amount of scandia in Z is preferably in the range of 3 to 12 mol%. In addition, Example 1, Examples 17-1
When the data of Example 9 is compared, the potential of Example 18 is lower than the others, so that the amount of scandia solid solution is 8 to 12 mol.
It has been confirmed that it is more preferable if it is%.

【0189】SSZにおけるCeO2等の効果 (実施例28)電極反応層の材料をNiO/SSZとし、該組成をN
iO/ 88 mol%ZrO2-10mol%Sc2O3-2mol%CeO2にした以外
は実施例1と同様にした。
Effect of CeO 2 and the like on SSZ (Example 28) The material of the electrode reaction layer was NiO / SSZ, and the composition was N
iO / 88 mol% ZrO 2 -10 mol% Sc 2 O 3 -2 mol% CeO 2 , except that it was the same as in Example 1.

【0190】(実施例29)電極反応層の材料をNiO/SSZと
し、該組成をNiO/ 85 mol%ZrO2-10mol%Sc2O3-5mol%C
eO2にした以外は実施例1と同様にした。
Example 29 The material of the electrode reaction layer was NiO / SSZ, and the composition was NiO / 85 mol% ZrO 2 -10 mol% Sc 2 O 3 -5 mol% C
The same procedure was performed as in Example 1 except that eO 2 was used.

【0191】(実施例30)電極反応層の材料をNiO/SSZと
し、該組成をNiO/ 84 mol%ZrO2-10mol%Sc2O3-6mol%C
eO2にした以外は実施例1と同様にした。
Example 30 The material of the electrode reaction layer was NiO / SSZ, and the composition was NiO / 84 mol% ZrO 2 -10 mol% Sc 2 O 3 -6 mol% C
The same procedure was performed as in Example 1 except that eO 2 was used.

【0192】(実施例31)電極反応層の材料をNiO/SSZと
し、該組成をNiO/ 88 mol%ZrO2-10mol%Sc2O3-2mol%B
i2O3にした以外は実施例1と同様にした。
Example 31 The material of the electrode reaction layer was NiO / SSZ, and the composition was NiO / 88 mol% ZrO 2 -10 mol% Sc 2 O 3 -2 mol% B
Same as Example 1 except that i 2 O 3 was used.

【0193】(実施例32)電極反応層の材料をNiO/SSZと
し、該組成をNiO/88mol%ZrO2-10mol%Sc2O3-2mol%Y2O
3にした以外は実施例1と同様にした。
Example 32 The material of the electrode reaction layer was NiO / SSZ, and the composition was NiO / 88 mol% ZrO 2 -10 mol% Sc 2 O 3 -2 mol% Y 2 O.
The same procedure as in Example 1 was performed except that the number was changed to 3 .

【0194】(実施例33)電極反応層の材料をNiO/SSZと
し、該組成をNiO/88mol%ZrO2-10mol%Sc2O3-1mol%Y C
eO2-1mol%Bi2O3にした以外は実施例1と同様にした。
Example 33 The material of the electrode reaction layer was NiO / SSZ, and the composition was NiO / 88 mol% ZrO 2 -10 mol% Sc 2 O 3 -1 mol% YC.
The same procedure was performed as in Example 1 except that eO 2 -1 mol% Bi 2 O 3 was used.

【0195】実施例1、実施例28〜33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
Regarding the batteries of Example 1 and Examples 28 to 33,
A power generation test was conducted under the power generation conditions shown below. Fuel: (H 2 + 11% H 2 O): N 2 = 1: 2 Oxidizing agent: Air Power generation temperature: 800 ° C. Current density: 0.3Acm -2

【0196】[0196]

【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、実施例28〜30を比較すると実施例2
8、実施例29は電位が高くなったが実施例30ではむしろ
低くなる傾向が見られた。また、実施例31、実施例32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33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C
eO2を5mol%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Bi
2O3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5mol%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。
[Table 8] Table 8 shows the results of the generated potential at 800 ° C and a current density of 0.3 Acm -2 . Comparing Example 1 and Examples 28 to 30, Example 2
8. In Example 29, the potential increased, but in Example 30, it tended to decrease. It was also confirmed that the sinterability of the electrode reaction layer material was improved in Example 31 and Example 32, although the potential was the same as in Example 1. In Example 33, it was confirmed that the potential was increased and the sinterability of the electrode reaction layer material was improved. From the above results, C in SSZ
It was confirmed that the solid-state solution of eO 2 in an amount of 5 mol% or less improves the output performance, and was found to be preferable. In addition, Y 2 O 3 and Bi
It was found that the solid solution of 2 O 3 improves the sinterability, which is preferable. It is easily assumed that even if 5 mol% or less of other rare earth oxides such as Gd 2 O 3 and Yb 2 O 3 are dissolved in solid solution, either the output performance or the sinterability is improved. Therefore, it was considered preferable.

【0197】電解質材料について (実施例34)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。
Electrolyte Material (Example 34) The electrolyte material was YSZ, and the composition was 92 mol% ZrO 2.
Same as Example 1 except that it was 2 -8 mol% Y 2 O 3 .

【0198】実施例1、34、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
Using the test cells of Examples 1 and 34 and Comparative Example 1 (fuel electrode effective area: 150 cm 2 ), the following power generation test was conducted. The operating conditions at this time were as follows. Fuel: (H 2 + 11% H 2 O): N 2 = 1: 2 Oxidizing agent: Air Power generation temperature: 700 to 1000 ° C. Current density: 0.3 Acm -2

【0199】図4に発電温度における発電電位の結果を
示す。実施例34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。
FIG. 4 shows the result of the power generation potential at the power generation temperature. In Example 34, the potential is almost the same at 1000 ° C., but the potential decreases at 900 ° C. or lower, and it is understood that the potential difference is considerably large at about 700 ° C. as in Example 1. However, it can be seen that there is a large difference from Comparative Example 1. From the above results, it was confirmed that SSZ is preferable as the electrolyte at the power generation temperature of 900 ° C. or lower, but it is almost the same at 900 ° C. or higher, and it is confirmed that there is no problem even if the electrolyte is YSZ.

【0200】燃料極におけるNiO重量比率について (実施例35)燃料極の材料はNiO/YSZとし、組成およびそ
の重量比率はNiO/90 mol%ZrO2-10mol%Y2O3 =50/50と
したこと以外は実施例1と同様にした。
Regarding NiO Weight Ratio in Fuel Electrode (Example 35) The material of the fuel electrode was NiO / YSZ, and the composition and its weight ratio were NiO / 90 mol% ZrO 2 -10 mol% Y 2 O 3 = 50/50. Except for the above, the same procedure as in Example 1 was performed.

【0201】(実施例36)燃料極の材料はNiO/YSZとし、
組成およびその重量比率はNiO/90 mol%ZrO2-10mol%Y2
O3 =90/10としたこと以外は実施例1と同様にした。
(Example 36) The material of the fuel electrode was NiO / YSZ,
Composition and weight ratio are NiO / 90 mol% ZrO 2 -10 mol% Y 2
Same as Example 1 except that O 3 = 90/10.

【0202】(実施例37)燃料極の材料はNiO/YSZとし、
組成およびその重量比率はNiO/90 mol%ZrO2-10mol%Y2
O3 =45/55としたこと以外は実施例1と同様にした。
(Example 37) The material of the fuel electrode was NiO / YSZ,
Composition and weight ratio are NiO / 90 mol% ZrO 2 -10 mol% Y 2
Same as Example 1 except that O 3 = 45/55.

【0203】(実施例38)燃料極の材料はNiO/YSZとし、
組成およびその重量比率はNiO/90 mol%ZrO2-10mol%Y2
O3 =95/5としたこと以外は実施例1と同様にした。
(Example 38) The material of the fuel electrode was NiO / YSZ,
Composition and weight ratio are NiO / 90 mol% ZrO 2 -10 mol% Y 2
Same as Example 1 except that O 3 = 95/5.

【0204】実施例1、実施例35〜38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
Regarding the batteries of Example 1 and Examples 35 to 38,
A power generation test was conducted under the power generation conditions shown below. Fuel: (H 2 + 11% H 2 O): N 2 = 1: 2 Oxidizing agent: Air Power generation temperature: 800 ° C. Current density: 0.3Acm -2

【0205】[0205]

【表9】 [Table 9]

【0206】表9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35、36は高い電
位であるのに対し、実施例37、38においては電位が低く
なっていることがわかる。しかし、実施例37、38におい
ても表1に示す比較例1と比べると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。以上の結果から、燃料極NiO/YSZにおけるNiOの重量
比率は50〜90重量部であることがより好ましいことが確
認できた。
Table 9 shows the results of the power generation potential at 800 ° C. and a current density of 0.3 Acm −2 . It can be seen that in Examples 1 and 35 and 36, the potential is high, whereas in Examples 37 and 38, the potential is low. However, in Examples 37 and 38 as well, since the potential was higher than that of Comparative Example 1 shown in Table 1, it was found that there is no problem at this level of decrease. From the above results, it was confirmed that the weight ratio of NiO in the fuel electrode NiO / YSZ is more preferably 50 to 90 parts by weight.

【0207】実施例1および実施例18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。
By interposing the electrode reaction layer shown in Example 1 and Example 18, even at a low temperature of about 700 ° C.
It was possible to provide a solid oxide fuel cell having a high potential of 0.6 V or higher.

【0208】[0208]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、電解質
と燃料極の間に燃料ガス成分に含まれる少なくとも水素
ガス(H2) および/または一酸化炭素ガス(CO)と、酸素イ
オン(O2-)と、からH2Oおよび/またはCO2と、電子を生成
する反応を促進させる触媒を含み、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。
As is clear from the above description, at least hydrogen gas (H 2 ) and / or carbon monoxide gas (CO) contained in the fuel gas component and oxygen ions (O 2 ) are contained between the electrolyte and the fuel electrode. 2- ), and H 2 O and / or CO 2 and a catalyst that accelerates the reaction to generate electrons, and by providing an electrode reaction layer having communicating open pores, a solid oxide fuel with excellent output performance A battery can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【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。
FIG. 1 is a view showing a cross section of a cylindrical solid oxide fuel cell.

【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。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing in detail the air electrode, electrolyte and fuel electrode configuration of the solid oxide fuel cell shown in FIG.

【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。
[Figure 3] Power generation temperature (horizontal axis) and power generation potential of test battery (vertical axis)
It is a graph which shows the relationship of.

【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。
[Figure 4] Power generation temperature (horizontal axis) and power generation potential of test battery (vertical axis)
It is a graph which shows the relationship of.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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:空気側電極反応層 6:電極反応層 1: Air electrode support 2: Interconnector 3: Electrolyte 4: Fuel electrode 5: Air side electrode reaction layer 6: Electrode reaction layer

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成14年11月1日(2002.11.
1)
[Submission date] November 1, 2002 (2002.11.
1)

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0051[Correction target item name] 0051

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0051】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 …(6) (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。
The cerium oxide shown here is not particularly limited as long as it is an oxide containing cerium. General formula
(CeO 2 ) 1-2X (B 2 O 3 ) X (6) (However, any one of B = Sm, Gd, Y, 0.05 ≦ X ≦ 0.15) has oxygen ion conductivity. High and preferred.

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0110[Correction target item name] 0110

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【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×d) … (11) (σr:圧環強度、P:破壊荷重、D:試料外径、d:
肉厚、I:試料長さ)
The sample was placed between the compression jigs of the tester, pressed from above and below to be destroyed, and the load value at that time was used to calculate from the following formula. σr = P × (D−d) / (I × d 2 ) ... ( 11 ) (σr: radial crushing strength, P: breaking load, D: outer diameter of sample, d:
Wall thickness, I: sample length)

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0112[Name of item to be corrected] 0112

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0112】本発明における空気極は固体電解質型燃料
電池の空気雰囲気下において電子導電性が高く、酸素ガ
ス透過性が高く、(7)式の反応が効率よく行えるもので
あることが好ましい。この観点から好ましい材料として
LaAMnO 3 (A=CaまたはSrのいずれか)で表されるランタン
マンガナイトを挙げることができる。
It is preferable that the air electrode in the present invention has a high electron conductivity, a high oxygen gas permeability and an efficient reaction of the formula (7) in the air atmosphere of the solid oxide fuel cell. From this viewpoint, as a preferred material
The lanthanum manganites represented by LaAMnO 3 (either A = Ca or Sr) can be mentioned.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0147[Correction target item name] 0147

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0147】(実施例6)電極反応層の組成としてはNiO/
90 mol%ZrO2-10mol%Sc2O3=50/50とし、原料の平均粒
子径は0.1μmからなるものを用いて、1350℃で焼成した
こと以外は実施例1と同様の方法とした。
Example 6 The composition of the electrode reaction layer was NiO /
90 mol% ZrO 2 -10 mol% Sc 2 O 3 = 50/50 was used, and the same method as in Example 1 was used except that the raw material having an average particle diameter of 0.1 μm was used and fired at 1350 ° C. .

【手続補正5】[Procedure Amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0188[Name of item to be corrected] 0188

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0188】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1、実施例23〜25は高い電
位であるのに対し、実施例26、27においては幾分電位低
下が低くなっていることがわかる。しかし、実施例26、
27においても表1に示す比較例1と比べると高い電位を呈
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23〜2
5のデータを比較すると実施例23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。
Table 7 shows the results of the power generation potential at a current density of 0.3 Acm -2 at 800 ° C. It can be seen that in Examples 1 and 23 to 25, the potential is high, whereas in Examples 26 and 27 , the potential decrease is somewhat low. However, Example 26,
Also in 27 , a higher potential was exhibited as compared with Comparative Example 1 shown in Table 1, so it was found that there is no problem if the reduction is at this level. Since the potential is high, SS in the electrode reaction layer
It was confirmed that the solid solution amount of scandia in Z is preferably in the range of 3 to 12 mol%. In addition, Example 1, Examples 23-2
When the data of Example 5 are compared, the potential of Example 23 is lower than the others, so that the amount of scandia dissolved is 8 to 12 mol.
It has been confirmed that it is more preferable if it is%.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H018 AA06 AS02 BB01 BB06 BB08 BB12 BB16 CC03 EE13 HH01 HH03 HH05 HH06 HH08 5H026 AA06 BB08 CV02 EE13 HH01 HH03 HH04 HH05 HH06 HH08   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 5H018 AA06 AS02 BB01 BB06 BB08                       BB12 BB16 CC03 EE13 HH01                       HH03 HH05 HH06 HH08                 5H026 AA06 BB08 CV02 EE13 HH01                       HH03 HH04 HH05 HH06 HH08

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 空気極と、電解質と、燃料極とを備え、
前記電解質と燃料極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、前記電極反応層は燃
料ガス成分に含まれる少なくとも水素ガス(H2) および/
または一酸化炭素ガス(CO)と、酸素イオン(O2-)と、か
らH2Oおよび/またはCO2と、電子を生成する反応を促進
させる触媒を含み、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。
1. An air electrode, an electrolyte, and a fuel electrode are provided,
A solid oxide fuel cell in which an electrode reaction layer is interposed between the electrolyte and the fuel electrode, wherein the electrode reaction layer is at least hydrogen gas (H 2 ) and / or contained in a fuel gas component.
Alternatively, carbon monoxide gas (CO), oxygen ions (O 2- ), from H 2 O and / or CO 2, and a catalyst that promotes a reaction to generate electrons, and has a continuous open pores. A characteristic solid oxide fuel cell.
【請求項2】 前記電極反応層が有する細孔径は、0.1
〜5μm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。
2. The pore size of the electrode reaction layer is 0.1.
The solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein the solid oxide fuel cell has a thickness of 5 μm.
【請求項3】 前記電極反応層が有する細孔径は、前記
燃料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。
3. The solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein the electrode reaction layer has a pore size smaller than that of the fuel electrode.
【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。
4. The porosity of the electrode reaction layer is 3 to 40%.
The solid oxide fuel cell according to any one of claims 1 to 3, wherein
【請求項5】 前記電極反応層が有する空隙率は、前記
燃料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。
5. The solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein a porosity of the electrode reaction layer is equal to or lower than a porosity of the fuel electrode.
【請求項6】 前記電極反応層における粒径が0.3〜5μ
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。
6. The particle size in the electrode reaction layer is 0.3-5 μm.
The solid oxide fuel cell according to any one of claims 1 to 5, wherein m is m.
【請求項7】 前記電極反応層における粒径は、前記燃
料極における粒径より小さいことを特徴とする請求項1
〜6のいずれか一項に記載の固体電解質型燃料電池。
7. The particle size in the electrode reaction layer is smaller than the particle size in the fuel electrode.
7. The solid oxide fuel cell according to any one of items 6 to 6.
【請求項8】 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1〜7のいずれか一項に
記載の固体電解質型燃料電池。
8. The thickness of the electrode reaction layer is 3 to 50 μm.
The solid oxide fuel cell according to any one of claims 1 to 7, wherein m is m.
【請求項9】 前記電極反応層における厚みは、前記燃
料極における厚みより小さい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。
9. The thickness of the electrode reaction layer is smaller than the thickness of the fuel electrode.
9. The solid oxide fuel cell according to any one of items 8 to 8.
【請求項10】 前記電極反応層には、少なくとも酸素
イオン導電率が1000℃で0.1Scm-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。
10. The electrode reaction layer contains at least a material having an oxygen ion conductivity of 0.1 Scm −1 or more at 1000 ° C., according to any one of claims 1 to 9. The solid oxide fuel cell described.
【請求項11】 前記電極反応層には、少なくともNiが
含まれていることを特徴とする請求項1〜10のいずれか
一項に記載の固体電解質型燃料電池。
11. The solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein the electrode reaction layer contains at least Ni.
【請求項12】 前記電極反応層は、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に均一に混合さ
れた層、NiO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、およびNiO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
された層のいずれか1種であることを特徴とする請求項1
〜11のいずれか一項に記載の固体電解質型燃料電池。
12. The electrode reaction layer is a layer in which NiO and zirconia in which scandia is dissolved as a solid solution are uniformly mixed in a predetermined weight ratio, and a layer in which NiO and cerium oxide are uniformly mixed in a predetermined weight ratio. , And NiO and scandia solid solution zirconia and cerium oxide are any one of the layers uniformly mixed at a predetermined weight ratio, 1.
The solid oxide fuel cell according to any one of items 1 to 11.
【請求項13】 前記電極反応層におけるNiOの比率が1
00重量部に対して10〜50重量部であることを特徴とする
請求項12に記載の固体電解質型燃料電池。
13. The ratio of NiO in the electrode reaction layer is 1
13. The solid oxide fuel cell according to claim 12, wherein the amount is 10 to 50 parts by weight with respect to 00 parts by weight.
【請求項14】 前記電極反応層におけるスカンジアを
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12に記載の固
体電解質型燃料電池。
14. In the zirconia in which scandia is dissolved in the electrode reaction layer, the amount of scandia dissolved is
The solid oxide fuel cell according to claim 12, wherein the content is 3 to 12 mol%.
【請求項15】 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%以下固溶されていることを特
徴とする請求項12または14に記載の固体電解質型燃料電
池。
15. The scandium solid solution zirconia further comprises one or two of rare earth oxides such as CeO 2 , Gd 2 O 3 , Y 2 O 3 and Yb 2 O 3 and Bi 2 O 3. 15. The solid oxide fuel cell according to claim 12 or 14, wherein the above oxides are solid-solved, and the total amount of the oxides is 5 mol% or less.
【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。
16. The solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein the electrolyte is zirconia in which yttria or scandia is dissolved.
【請求項17】 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
からなり、該NiOの比率が100重量部に対して50〜90重量
部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。
17. The fuel electrode comprises a layer in which zirconia in which NiO and yttria are solid-dissolved is uniformly mixed at a predetermined weight ratio, and the NiO ratio is 50 to 90 parts by weight with respect to 100 parts by weight. The solid oxide fuel cell according to any one of claims 1 to 16, characterized in that it is present.
【請求項18】 前記空気極は、LaAMnO3(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1〜17のいずれか一項に記載の
固体電解質型燃料電池。
18. The air electrode is formed of LaAMnO 3 (A = Ca or Sr).
The solid oxide fuel cell according to any one of claims 1 to 17, wherein the solid oxide fuel cell comprises a lanthanum manganite represented by any one of (1) to (17).
【請求項19】 空気極と電解質の間にはLaAMnO3(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空気側電極反応層が介在し
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。
19. LaAMnO 3 (A = Ca) between the air electrode and the electrolyte.
Lanthanum manganite represented by either Sr) and zirconia in which scandia is solid-dissolved in a predetermined weight ratio are characterized by interposing an air-side electrode reaction layer. The solid oxide fuel cell according to any one of claims 1 to 18.
【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。
20. The solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein the interconnector in the solid oxide fuel cell is lanthanum chromite containing Ca as a solid solution.
JP2002267806A 2001-11-13 2002-09-13 Solid electrolyte type fuel cell Pending JP2003217597A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002267806A JP2003217597A (en) 2001-11-13 2002-09-13 Solid electrolyte type fuel cell

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001-347434 2001-11-13
JP2001347434 2001-11-13
JP2002267806A JP2003217597A (en) 2001-11-13 2002-09-13 Solid electrolyte type fuel cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003217597A true JP2003217597A (en) 2003-07-31

Family

ID=27667154

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002267806A Pending JP2003217597A (en) 2001-11-13 2002-09-13 Solid electrolyte type fuel cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003217597A (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004109827A1 (en) * 2003-06-03 2004-12-16 Ngk Insulator5S Ltd. Substrate for electrochemical cell and electrochemical cell
JP2006252796A (en) * 2005-03-08 2006-09-21 Tokyo Electric Power Co Inc:The Fuel electrode for solid oxide fuel cell
JP2007165143A (en) * 2005-12-14 2007-06-28 Ngk Spark Plug Co Ltd Solid electrolyte fuel cell, solid electrolyte fuel cell stack, and manufacturing method of the solid electrolyte fuel cell
JP2007172846A (en) * 2005-12-19 2007-07-05 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Tube type electrochemical reactor cell and electrochemical reaction system composed by it
JP2007299690A (en) * 2006-05-02 2007-11-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Solid oxide fuel cell and its manufacturing method
JP2009224295A (en) * 2008-03-19 2009-10-01 Ngk Insulators Ltd Electrochemical cell
JP2009245897A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Dainippon Printing Co Ltd Solid oxide fuel cell and method of manufacturing the same
JP2012099497A (en) * 2012-01-16 2012-05-24 Ngk Spark Plug Co Ltd Solid oxide fuel cell and solid oxide fuel cell stack
JP2012520553A (en) * 2009-03-16 2012-09-06 コリア・インスティテュート・オブ・サイエンス・アンド・テクノロジー A fuel electrode-supported solid oxide fuel cell including a nanoporous layer having an inclined pore structure and a method for manufacturing the same

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004109827A1 (en) * 2003-06-03 2004-12-16 Ngk Insulator5S Ltd. Substrate for electrochemical cell and electrochemical cell
JP2006252796A (en) * 2005-03-08 2006-09-21 Tokyo Electric Power Co Inc:The Fuel electrode for solid oxide fuel cell
JP2007165143A (en) * 2005-12-14 2007-06-28 Ngk Spark Plug Co Ltd Solid electrolyte fuel cell, solid electrolyte fuel cell stack, and manufacturing method of the solid electrolyte fuel cell
JP2007172846A (en) * 2005-12-19 2007-07-05 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Tube type electrochemical reactor cell and electrochemical reaction system composed by it
JP2007299690A (en) * 2006-05-02 2007-11-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Solid oxide fuel cell and its manufacturing method
JP2009224295A (en) * 2008-03-19 2009-10-01 Ngk Insulators Ltd Electrochemical cell
JP2009245897A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Dainippon Printing Co Ltd Solid oxide fuel cell and method of manufacturing the same
JP2012520553A (en) * 2009-03-16 2012-09-06 コリア・インスティテュート・オブ・サイエンス・アンド・テクノロジー A fuel electrode-supported solid oxide fuel cell including a nanoporous layer having an inclined pore structure and a method for manufacturing the same
US9209473B2 (en) 2009-03-16 2015-12-08 Korea Institute Of Science And Technology Anode-supported solid oxide fuel cell comprising a nanoporous layer having a pore gradient structure, and a production method therefor
JP2012099497A (en) * 2012-01-16 2012-05-24 Ngk Spark Plug Co Ltd Solid oxide fuel cell and solid oxide fuel cell stack

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5689107B2 (en) Manufacturing method of NiO-ceramic composite powder and NiO-ceramic composite fuel electrode
CN101847725B (en) Cathode material of solid oxide fuel cell in A omission type perovskite structure
US20040166380A1 (en) Porous electrode, solid oxide fuel cell, and method of producing the same
KR20130099704A (en) Functional layer material for solid oxide fuel cell, functional layer manufactured using the material and solid oxide fuel cell including the functional layer
KR101892909B1 (en) A method for manufacturing protonic ceramic fuel cells
KR101521420B1 (en) Nickel Oxide Powder Material for Solid Oxide Fuel Cell, Process for Producing the Nickel Oxide Powder Material, and Fuel Electrode Material, Fuel Electrode, and Solid Oxide Fuel Cell Using the Nickel Oxide Powder Material
JP2009037874A (en) Manufacturing method of air electrode support type single cell for intermediate temperature actuating solid oxide fuel cell
JP4596158B2 (en) Solid oxide fuel cell
JP3661676B2 (en) Solid oxide fuel cell
JP4524791B2 (en) Solid oxide fuel cell
JP2004265746A (en) Solid oxide fuel cell
JP2007200664A (en) Method of manufacturing solid oxide fuel cell
JP2003217597A (en) Solid electrolyte type fuel cell
JP3729194B2 (en) Solid oxide fuel cell
JP4719940B2 (en) Interconnector material and solid oxide fuel cell having the same
JP4192733B2 (en) Solid oxide fuel cell
KR101702217B1 (en) Low-temperature Solid Oxide Fuel Cell
JP2006059611A (en) Ceria based solid electrolyte fuel cell and its manufacturing method
JP2003323903A (en) Zirconia material containing scandia in form of solid solution, and solid electrolyte fuel cell using the same
JP7107875B2 (en) Manufacturing method of fuel electrode-solid electrolyte layer composite
JP2006059610A (en) Solid electrolyte fuel cell and its manufacturing method
JP2005174663A (en) Single chamber fuel cell
JP2005139024A (en) Mixed conductive ceramic material and solid oxide type fuel cell using this material
JP2004303713A (en) Solid oxide fuel cell
JP2003243001A (en) Solid electrolyte fuel cell

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040226

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040330

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040810