JP2003263997A - Solid oxide fuel cell - Google Patents

Solid oxide fuel cell

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JP2003263997A
JP2003263997A JP2002065131A JP2002065131A JP2003263997A JP 2003263997 A JP2003263997 A JP 2003263997A JP 2002065131 A JP2002065131 A JP 2002065131A JP 2002065131 A JP2002065131 A JP 2002065131A JP 2003263997 A JP2003263997 A JP 2003263997A
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electrolyte layer
layer
solid
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solid electrolyte
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JP2002065131A
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Japanese (ja)
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Koji Hoshino
孝二 星野
Takashi Hosoi
敬 細井
Takashi Yamada
喬 山田
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Kansai Electric Power Co Inc
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Kansai Electric Power Co Inc
Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve power generation efficiency of a solid oxide fuel cell. <P>SOLUTION: The solid oxide fuel cell includes a power generating cell 1 with a fuel electrode layer 4 disposed on one face of a solid electrolyte layer 3 and with an air electrode layer 2 arranged on the other face of the layer 3, wherein the solid electrolyte layer 3 has a first electrolyte layer 3a comprising a ceria based oxide material and a second electrolyte layer 3b comprising a lanthanum gallate based oxide material forming a two-layer structure. The second electrolyte layer 3b is formed at the side of the air electrode layer 2, by which contact state of the solid electrolyte layer 3 to each electrode layer 2, 4 is improved and internal resistance of each electrode layer at an interface can be reduced, so that the power generating cell 1 of high electromotive force with reduced IR loss can be achieved. <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、固体電解質層の一
方の面に燃料極層を配し、他方の面に空気極層を配して
成る発電セルを備えた固体酸化物型燃料電池に関し、特
に、発電セルの発電性能を向上する固体電解質層の構造
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid oxide fuel cell having a power generating cell in which a fuel electrode layer is arranged on one surface of a solid electrolyte layer and an air electrode layer is arranged on the other surface. In particular, the present invention relates to the structure of a solid electrolyte layer that improves the power generation performance of a power generation cell.

【0002】[0002]

【従来の技術】酸化物イオン伝導体からなる固体電解質
層を空気極層(酸化剤極層)と燃料極層との間に挟んだ
積層構造を持つ固体電解質型燃料電池は、第三世代の発
電用燃料電池として開発が進んでいる。固体電解質型燃
料電池では、空気極側に酸素(空気)が、燃料極側には
燃料ガス(H2 、CO等)が供給される。空気極と燃料
極は、ガスが固体電解質との界面に到達することができ
るように、いずれも多孔質とされている。
2. Description of the Related Art A solid oxide fuel cell having a laminated structure in which a solid electrolyte layer made of an oxide ion conductor is sandwiched between an air electrode layer (oxidant electrode layer) and a fuel electrode layer is a third generation type. Development is progressing as a fuel cell for power generation. In the solid oxide fuel cell, oxygen (air) is supplied to the air electrode side and fuel gas (H 2 , CO, etc.) is supplied to the fuel electrode side. Both the air electrode and the fuel electrode are made porous so that the gas can reach the interface with the solid electrolyte.

【0003】空気極側に供給された酸素は、空気極層内
の気孔を通って固体電解質層との界面近傍に到達し、こ
の部分で、空気極から電子を受け取って酸化物イオン
(O2-)にイオン化される。この酸化物イオンは、燃料
極の方向に向かって固体電解質層内を拡散移動する。燃
料極との界面近傍に到達した酸化物イオンは、この部分
で、燃料ガスと反応して反応生成物(H2 O、CO2
等)を生じ、燃料極に電子を放出する。
Oxygen supplied to the air electrode reaches the vicinity of the interface with the solid electrolyte layer through the pores in the air electrode layer, and at this portion, electrons are received from the air electrode and an oxide ion (O 2 - ) Is ionized. The oxide ions diffuse and move in the solid electrolyte layer toward the fuel electrode. Oxide ions that have reached the vicinity of the interface with the fuel electrode react with the fuel gas and react with the reaction products (H 2 O, CO 2) in this portion.
Etc.) and emit electrons to the fuel electrode.

【0004】燃料に水素を用いた場合の電極反応は次の
ようになる。 空気極: 1/2 O2 + 2e- → O2- 燃料極: H2 + O2- → H2 O+2e- 全体 : H2 + 1/2 O2 → H2
The electrode reaction when hydrogen is used as the fuel is as follows. Air electrode: 1/2 O 2 + 2e → O 2 Fuel electrode: H 2 + O 2 → → H 2 O + 2e Overall: H 2 + 1/2 O 2 → H 2 O

【0005】図2は、従来の固体酸化物型燃料電池にお
ける発電セル1の内部構造を示し、図中、符号2は空気
極(カソード)層、符号3は固体電解質層、符号4は燃
料極(アノード)層であり、固体電解質層3を挟持する
ように両面に前記空気極層2と前記燃料極層4とが配設
されている。
FIG. 2 shows the internal structure of a power generation cell 1 in a conventional solid oxide fuel cell. In the figure, reference numeral 2 is an air electrode (cathode) layer, reference numeral 3 is a solid electrolyte layer, and reference numeral 4 is a fuel electrode. The air electrode layer 2 and the fuel electrode layer 4 are disposed on both sides so as to sandwich the solid electrolyte layer 3 which is an (anode) layer.

【0006】ここで、空気極層2と燃料極層4はいずれ
も電子伝導性の高い材料から構成する必要がある。空気
極材料は、700℃前後の高温の酸化性雰囲気中で化学
的に安定でなければならないために金属は不適当であ
り、電子伝導性を持つペロブスカイト型酸化物材料、具
体的にはLaMnO3 もしくはLaCoO3 、または、
これらのLaの一部をSr、Ca等に置換した固溶体が
一般に使用されている。また、燃料極材料は、Ni、C
oなどの金属、或いはNi−YSZ、Co−YSZなど
のサーメットが一般的に使用されている。
Here, both the air electrode layer 2 and the fuel electrode layer 4 must be made of a material having a high electron conductivity. Since the air electrode material must be chemically stable in an oxidizing atmosphere at a high temperature of about 700 ° C., a metal is not suitable, and a perovskite type oxide material having electronic conductivity, specifically, LaMnO 3 is used. Or LaCoO 3 , or
A solid solution obtained by substituting a part of La for Sr, Ca or the like is generally used. The fuel electrode material is Ni, C
Metals such as o or cermets such as Ni-YSZ and Co-YSZ are generally used.

【0007】一方、固体電解質層3は、酸化物イオンの
移動媒体であると同時に、燃料ガスと空気を直接接触さ
せないための隔壁としても機能するので、ガス不透過性
の緻密な構造となっている。この固体電解質層3は、酸
化物イオン伝導性が高く、空気極層側の酸化性雰囲気か
ら燃料極層側の還元性雰囲気までの条件下で化学的に安
定で熱衝撃に強い材料から構成する必要があり、かかる
要件を満たす材料として、高温で比較的高い酸化物イオ
ン導電性を示すイットリア安定化ジルコニア(YSZ)
が一般的に使用されるが、近年、固体酸化物型燃料電池
の動作温度の低温化傾向に伴い、高温・還元雰囲気には
やや弱いが低温で優れた電気伝導性を示す安価なセリア
系酸化物材料(サマリウム添加セリア)が使用されるよ
うになってきている。また、特開2001−52722
には、固体電解質層として高い酸化物イオン伝導性を示
すランタンガレート酸化物材料を用いた固体酸化物型燃
料電池も開示されている。このように、上記固体電解質
層の素材等については従来より多くの研究や改善が成さ
れながら現在に至っている。
On the other hand, the solid electrolyte layer 3 is a moving medium for oxide ions and at the same time functions as a partition wall for preventing the fuel gas and air from coming into direct contact with each other, so that a gas-impermeable and dense structure is formed. There is. The solid electrolyte layer 3 has a high oxide ion conductivity, and is made of a material that is chemically stable and resistant to thermal shock under the conditions from the oxidizing atmosphere on the air electrode layer side to the reducing atmosphere on the fuel electrode layer side. A yttria-stabilized zirconia (YSZ) that exhibits relatively high oxide ion conductivity at high temperatures is a material that needs to meet such requirements.
Is generally used, but with the recent trend toward lower operating temperatures of solid oxide fuel cells, an inexpensive ceria-based oxide that is slightly weak in high-temperature / reducing atmospheres but exhibits excellent electrical conductivity at low temperatures. Material materials (samarium-added ceria) are being used. Also, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-52722
Discloses a solid oxide fuel cell using a lanthanum gallate oxide material having high oxide ion conductivity as the solid electrolyte layer. As described above, the material and the like of the solid electrolyte layer have reached the present while much research and improvement have been made.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、固体電解質
層としてイットリア安定化ジルコニアやサマリウム添加
セリアを使用している発電セルでは、空気極側の内部抵
抗が大きくなるという欠点があり、特にサマリウム添加
セリアの場合は、既述のように低温で優れた電気特性を
示すが、電子−酸化物混合伝導体であり酸化物イオン伝
導性の割合が低いことが内部抵抗を高くする原因となっ
ている。また、固体電解質層としてランタンガレート系
酸化物材料を使用した発電セルでは、上記の場合とは逆
に燃料極側の内部抵抗が大きくなる傾向にあり、加え
て、ランタンガレート系酸化物材料は比較的高価である
といった欠点が有った。何れにしても、内部抵抗が高い
とIR損が多くなり、効率的な発電が望めない。
By the way, a power generation cell using yttria-stabilized zirconia or samarium-added ceria as a solid electrolyte layer has a drawback that the internal resistance on the air electrode side becomes large, and especially samarium-added ceria is used. In this case, as described above, excellent electrical characteristics are exhibited at low temperatures, but the fact that the electron-oxide mixed conductor is low in the proportion of oxide ion conductivity is a cause of increasing the internal resistance. In addition, in a power generation cell using a lanthanum gallate-based oxide material as the solid electrolyte layer, the internal resistance on the fuel electrode side tends to increase, contrary to the above case. There was a drawback that it was expensive. In any case, if the internal resistance is high, IR loss increases and efficient power generation cannot be expected.

【0009】本発明は、上記した従来の問題点に鑑み、
固体電解質層と各電極との界面の接触抵抗を低減して発
電効率を向上する安価な固体電解質層を備えた固体酸化
物型燃料電池を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems.
It is an object of the present invention to provide a solid oxide fuel cell including an inexpensive solid electrolyte layer that reduces the contact resistance at the interface between the solid electrolyte layer and each electrode and improves power generation efficiency.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】すなわち、請求項1に記
載の本発明は、固体電解質層(3)の一方の面に燃料極
層(4)を配し、他方の面に空気極層(2)を配して成
る発電セル(1)を備えた固体酸化物型燃料電池におい
て、前記固体電解質層(3)は、セリア系酸化物材料で
成る第1電解質層(3a)と、ランタンガレート系酸化
物材料で成る第2電解質層(3b)の2層構造とされ、
当該第2電解質層(3b)が前記空気極層(2)側に形
成されることを特徴としている。
That is, according to the present invention as set forth in claim 1, the fuel electrode layer (4) is arranged on one surface of the solid electrolyte layer (3), and the air electrode layer (4) is arranged on the other surface. In the solid oxide fuel cell provided with the power generation cell (1) in which 2) is arranged, the solid electrolyte layer (3) includes a first electrolyte layer (3a) made of a ceria-based oxide material and a lanthanum gallate. A two-layer structure of a second electrolyte layer (3b) made of a system oxide material,
The second electrolyte layer (3b) is formed on the side of the air electrode layer (2).

【0011】また、請求項2に記載の本発明は、請求項
1に記載の固体酸化物型燃料電池において、前記第1電
解質層(3a)の厚みを前記第2電解質層(3b)より
薄く形成することを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in the solid oxide fuel cell according to the first aspect, the thickness of the first electrolyte layer (3a) is smaller than that of the second electrolyte layer (3b). It is characterized by forming.

【0012】本発明では、第1電解質層(3a)をセリ
ア系酸化物材料とすることで燃料極(4)との界面の接
触抵抗を少なくし、且つ、第2電解質層(3b)を高い
酸化物イオン伝導性を示すランタンガレート系酸化物材
料とすることで空気極(2)との界面の接触抵抗を少な
くする。これにより、発電セルの内部抵抗が低減し、発
電特性が向上する。また、第2電解質層(3b)を薄く
形成し、高価なランタンガレート系酸化物材料を少なく
することにより、発電セルのコスト低減が可能となる。
In the present invention, the contact resistance at the interface with the fuel electrode (4) is reduced by using the ceria-based oxide material for the first electrolyte layer (3a), and the second electrolyte layer (3b) is made high. The contact resistance at the interface with the air electrode (2) is reduced by using a lanthanum gallate-based oxide material exhibiting oxide ion conductivity. As a result, the internal resistance of the power generation cell is reduced and the power generation characteristics are improved. Further, the cost of the power generation cell can be reduced by forming the second electrolyte layer (3b) thin and reducing the amount of expensive lanthanum gallate-based oxide material.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、図1に基づいて本発明の実
施形態を説明する。図1は固体酸化物型燃料電池におけ
る発電セル1(単セル)の内部構造を示す断面図であ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the internal structure of a power generation cell 1 (single cell) in a solid oxide fuel cell.

【0014】図1に示すように、本実施形態の発電セル
1は、空気に接する多孔質の空気極層2と、酸化物イオ
ンの移動体媒体である固体電解質層3と、水素ガス等の
燃料に接する燃料極層4とで構成されており、固体電解
質層3を挟み込むように、その両面に空気極層2と燃料
極層4がそれぞれ配設されている。
As shown in FIG. 1, the power generation cell 1 of the present embodiment has a porous air electrode layer 2 which is in contact with air, a solid electrolyte layer 3 which is a medium for transporting oxide ions, and hydrogen gas and the like. The solid electrolyte layer 3 is sandwiched between the air electrode layer 2 and the fuel electrode layer 4 so as to sandwich the solid electrolyte layer 3 therebetween.

【0015】前記空気極層2は、電子伝導性を有するペ
ロブスカイト型酸化物材料、具体的にはLaMnO3
しくはLaCoO3 、または、これらのLaの一部をS
r、Ca等に置換した固溶体等で構成され、前記燃料極
層4は、Ni、Co等の金属、或いはNi−YSZ、C
o−YSZ等のサーメット等で構成されている。また、
前記固体電解質層3は、従来構造と相違し、第1電解質
層3aと第2電解質層3bによる2層電解質構造となっ
ている。燃料極層4と接する第1電解質層3aは、低温
で優れた電気伝導性を示す電子−酸化物イオン混合伝導
体である安価なサマリウム添加セリア(CeSmO2
が使用され、また、空気極層2と接する第2電解質層3
bは、高い酸化物イオン伝導性を有するランタンガレー
ト系酸化物材料が使用されている。
The air electrode layer 2 is a perovskite type oxide material having electron conductivity, specifically LaMnO 3 or LaCoO 3 , or a part of these La is S.
The fuel electrode layer 4 is made of a solid solution substituted with r, Ca or the like, and the fuel electrode layer 4 is made of a metal such as Ni or Co, or Ni-YSZ, C.
It is composed of a cermet or the like such as o-YSZ. Also,
Unlike the conventional structure, the solid electrolyte layer 3 has a two-layer electrolyte structure including a first electrolyte layer 3a and a second electrolyte layer 3b. The first electrolyte layer 3a in contact with the fuel electrode layer 4 is an inexpensive samarium-added ceria (CeSmO 2 ) which is an electron-oxide ion mixed conductor exhibiting excellent electrical conductivity at low temperature.
And a second electrolyte layer 3 in contact with the cathode layer 2
For b, a lanthanum gallate-based oxide material having high oxide ion conductivity is used.

【0016】そして、本実施形態では、図示のように安
価な第1電解質層3aの厚みを厚くし、比較的高価な第
2電解質層3bを薄く形成している。因みに、第1電解
質層3aの厚さ100〜400μmに対して、第2電解
質層3bの厚さは30〜100μm程度とすると好適で
ある。尚、第2電解質層3bの厚さを30μm以下にす
ると電解質層としての役割を果たせなくなる可能性があ
り、100μm以上にすると下記IR損の問題やコスト
の問題が発生する。
In the present embodiment, as shown in the figure, the inexpensive first electrolyte layer 3a is made thick and the relatively expensive second electrolyte layer 3b is made thin. Incidentally, it is preferable that the thickness of the second electrolyte layer 3b is about 30 to 100 μm while the thickness of the first electrolyte layer 3a is 100 to 400 μm. If the thickness of the second electrolyte layer 3b is 30 μm or less, it may not be possible to function as an electrolyte layer, and if it is 100 μm or more, the following IR loss problem and cost problem occur.

【0017】いわゆる、燃料電池の放電反応は不可逆的
に進み、外部に取り出す電流が大きくなればなるほど不
可逆性が増し、電池電圧は低下する。実際の燃料電池で
得られる最大電圧は、平衡起電力で不可逆性が増すほど
電圧は低下する。このような電圧低下は燃料極層および
空気極層における電子の拡散移動抵抗、換言すれば、酸
化物イオンのイオン化反応速度に起因するものであり、
空気極層および燃料極層の各電極電位の平衡電位からの
ズレを過電圧(分極)と呼んでいる。また、各電極に電
子が流れ、電解質にイオンが流れ外部に電流が流れる。
この時、電池内を流れる電流と固体電解質層と各極層と
の接触抵抗や電極材および固体電解質層自体の電気抵抗
等の積に相当する電圧損(IR損)が生じ、このIR損
は外部に取り出す電流に比例して大きくなる。燃料の燃
焼によって得られる熱エネルギーから換算される電位と
発電セルから取り出せる電位との差のエネルギーは、全
て熱エネルギーとして燃料電池の発電セルから無駄に放
出される。従って、前記した各電極の過電圧や発電セル
内部のIR損の大小が燃料電池の発電効率を大きく左右
することになる。
The so-called discharge reaction of the fuel cell proceeds irreversibly, and as the current drawn to the outside increases, the irreversibility increases and the cell voltage decreases. The maximum voltage obtained in an actual fuel cell decreases as the irreversibility increases with equilibrium electromotive force. Such a voltage drop is due to the diffusion transfer resistance of electrons in the fuel electrode layer and the air electrode layer, in other words, due to the ionization reaction rate of oxide ions,
The deviation of the electrode potentials of the air electrode layer and the fuel electrode layer from the equilibrium potential is called overvoltage (polarization). Also, electrons flow to each electrode, ions flow to the electrolyte, and current flows to the outside.
At this time, a voltage loss (IR loss) corresponding to the product of the current flowing in the battery, the contact resistance between the solid electrolyte layer and each electrode layer, the electrical resistance of the electrode material and the solid electrolyte layer itself, etc. occurs, and this IR loss is It increases in proportion to the current drawn to the outside. All the energy of the difference between the potential converted from the thermal energy obtained by burning the fuel and the potential that can be taken out from the power generation cell is wastefully released from the power generation cell of the fuel cell as thermal energy. Therefore, the above-mentioned overvoltage of each electrode and the magnitude of IR loss inside the power generation cell greatly influence the power generation efficiency of the fuel cell.

【0018】本発明では、第1電解質層3aをセリア系
酸化物材料とすることで燃料極4との界面の接触抵抗を
少なくし、且つ、第2電解質層3bを高い酸化物イオン
伝導性を示すランタンガレート系酸化物材料とすること
で空気極2との界面の接触抵抗を少なくした。これは、
各電極層2、4とこれに接触する前記固体電解質層材料
の相性が良く、各々の接触性が向上するためと考えられ
る。係る電解質構造によって発電セル1の内部抵抗が低
減し、その分IR損による起電力の低下が抑制されて高
い起電力が得られるようになるため、発電特性の向上が
望める。
In the present invention, the first electrolyte layer 3a is made of a ceria-based oxide material to reduce the contact resistance at the interface with the fuel electrode 4, and the second electrolyte layer 3b has a high oxide ion conductivity. By using the lanthanum gallate-based oxide material shown, the contact resistance at the interface with the air electrode 2 was reduced. this is,
It is considered that the compatibility of the electrode layers 2 and 4 and the material of the solid electrolyte layer in contact with the electrode layers is good, and the respective contact properties are improved. With such an electrolyte structure, the internal resistance of the power generation cell 1 is reduced, and a decrease in electromotive force due to IR loss is suppressed by that amount, and a high electromotive force can be obtained. Therefore, improvement in power generation characteristics can be expected.

【0019】また、第2電解質層3bの厚みを薄くして
高価なランタンガレート系酸化物材料を少なくすること
により、発電セル1のコスト低減が可能となる。従っ
て、第2電解質層3bの厚さは性能に影響しない範囲で
薄く形成した方がコスト的なメリットが生じる。その
分、安価な第1電解質層3aを厚くして、固体電解質層
3の所定厚みを保持するように2層を構成する。
Further, the cost of the power generation cell 1 can be reduced by reducing the thickness of the second electrolyte layer 3b to reduce the amount of expensive lanthanum gallate-based oxide material. Therefore, it is more cost effective to form the second electrolyte layer 3b as thin as possible without affecting the performance. Accordingly, the inexpensive first electrolyte layer 3a is thickened to form two layers so that the solid electrolyte layer 3 maintains a predetermined thickness.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1に記載の
本発明によれば、固体電解質層3をセリア系酸化物材料
で成る第1電解質層と、ランタンガレート系酸化物材料
で成る第2電解質層の2層構造とし、第2電解質層を空
気極層側に形成したので、固体電解質層と各電極層との
接触性が向上し、界面における各電極層の内部抵抗を低
減できる。これにより、IR損を低減した高起電力の発
電セルを実現できる。
As described above, according to the present invention as set forth in claim 1, the solid electrolyte layer 3 comprises the first electrolyte layer made of the ceria-based oxide material and the solid electrolyte layer 3 made of the lanthanum gallate-based oxide material. Since the two-electrolyte layer has a two-layer structure and the second electrolyte layer is formed on the air electrode layer side, the contact between the solid electrolyte layer and each electrode layer is improved, and the internal resistance of each electrode layer at the interface can be reduced. This makes it possible to realize a high-electromotive force power generation cell with reduced IR loss.

【0021】また、請求項2に記載の本発明によれば、
第1電解質層の厚みを第2電解質層より薄く形成したの
で、高価なランタンガレート系酸化物材料を少なくして
発電セルのコスト低減が図れる。
According to the present invention as defined in claim 2,
Since the thickness of the first electrolyte layer is formed thinner than that of the second electrolyte layer, the cost of the power generation cell can be reduced by reducing the expensive lanthanum gallate-based oxide material.

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

【図1】本発明が適用された発電セルの内部構造を示す
断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing an internal structure of a power generation cell to which the present invention is applied.

【図2】従来の発電セルの内部構造を示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the internal structure of a conventional power generation cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 発電セル 2 空気極層 3 固体電解質層 3a 第1電解質層 3b 第2電解質層 4 燃料極層 1 power generation cell 2 Air electrode layer 3 Solid electrolyte layer 3a First electrolyte layer 3b Second electrolyte layer 4 Fuel pole layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細井 敬 茨城県那珂郡那珂町向山1002−14 三菱マ テリアル株式会社総合研究所那珂研究セン ター内 (72)発明者 山田 喬 茨城県那珂郡那珂町向山1002−14 三菱マ テリアル株式会社総合研究所那珂研究セン ター内 Fターム(参考) 5H026 AA06 EE13 HH03    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Kei Hosoi             1002-14 Mukoyama, Naka-machi, Naka-gun, Ibaraki Prefecture             Terari Co., Ltd.             Inside (72) Inventor Takashi Yamada             1002-14 Mukoyama, Naka-machi, Naka-gun, Ibaraki Prefecture             Terari Co., Ltd.             Inside F term (reference) 5H026 AA06 EE13 HH03

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固体電解質層(3)の一方の面に燃料極
層(4)を配し、他方の面に空気極層(2)を配して成
る発電セル(1)を備えた固体酸化物型燃料電池におい
て、 前記固体電解質層(3)は、セリア系酸化物材料で成る
第1電解質層(3a)と、ランタンガレート系酸化物材
料で成る第2電解質層(3b)の2層構造とされ、当該
第2電解質層(3b)が前記空気極層(2)側に形成さ
れていることを特徴とする固体酸化物型燃料電池。
1. A solid having a power generation cell (1) comprising a fuel electrode layer (4) on one surface of a solid electrolyte layer (3) and an air electrode layer (2) on the other surface. In the oxide fuel cell, the solid electrolyte layer (3) comprises two layers, a first electrolyte layer (3a) made of a ceria-based oxide material and a second electrolyte layer (3b) made of a lanthanum gallate-based oxide material. A solid oxide fuel cell having a structure, wherein the second electrolyte layer (3b) is formed on the air electrode layer (2) side.
【請求項2】 前記第1電解質層(3a)の厚みを前記
第2電解質層(3b)より薄く形成することを特徴とす
る請求項1に記載の固体酸化物型燃料電池。
2. The solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein the first electrolyte layer (3a) is formed thinner than the second electrolyte layer (3b).
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005108719A (en) * 2003-09-30 2005-04-21 Toto Ltd Solid oxide fuel cell
JP2006059703A (en) * 2004-08-20 2006-03-02 Mitsubishi Materials Corp Electrochemical cell
JP2006073231A (en) * 2004-08-31 2006-03-16 Kyocera Corp Fuel cell
JP2007073272A (en) * 2005-09-05 2007-03-22 Noritake Co Ltd Electron non-conductive composition inclination solid electrolyte membrane

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005108719A (en) * 2003-09-30 2005-04-21 Toto Ltd Solid oxide fuel cell
JP4496749B2 (en) * 2003-09-30 2010-07-07 Toto株式会社 Solid oxide fuel cell
JP2006059703A (en) * 2004-08-20 2006-03-02 Mitsubishi Materials Corp Electrochemical cell
JP2006073231A (en) * 2004-08-31 2006-03-16 Kyocera Corp Fuel cell
JP2007073272A (en) * 2005-09-05 2007-03-22 Noritake Co Ltd Electron non-conductive composition inclination solid electrolyte membrane

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