JP2007087747A - Solid oxide fuel cell - Google Patents

Solid oxide fuel cell Download PDF

Info

Publication number
JP2007087747A
JP2007087747A JP2005274581A JP2005274581A JP2007087747A JP 2007087747 A JP2007087747 A JP 2007087747A JP 2005274581 A JP2005274581 A JP 2005274581A JP 2005274581 A JP2005274581 A JP 2005274581A JP 2007087747 A JP2007087747 A JP 2007087747A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
intermediate layer
electrode layer
electrolyte layer
fuel cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2005274581A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5041195B2 (en
Inventor
Kuniaki Yoshikata
邦聡 芳片
Hiroyuki Kobori
裕之 小堀
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.)
Dai Nippon Printing Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co 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 Dai Nippon Printing Co Ltd filed Critical Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority to JP2005274581A priority Critical patent/JP5041195B2/en
Publication of JP2007087747A publication Critical patent/JP2007087747A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5041195B2 publication Critical patent/JP5041195B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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 oxide fuel cell capable of preventing the generation of a pin hole in an electrolyte layer. <P>SOLUTION: The solid oxide fuel cell (10) includes an electrolyte layer (11), a pair of porous electrode layers (12, 13) pinching the electrolyte layer (11), and an interlayer (14) arranged between one of the porous electrode layers (12) and the electrolyte layer (11). The interlayer (14) includes a component material of the one of the porous electrodes (12), and pores (14a) in the interlayer (14) have an average particle size of 1μm or less. With this, the electrolyte layer (11) of a uniform film thickness can be formed on the interlayer (14), so that the generation of pin holes in the electrolyte layer (11) can be prevented. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電解質層と、電解質層を挟持する一対の多孔質電極層とを含む固体酸化物形燃料電池に関する。   The present invention relates to a solid oxide fuel cell including an electrolyte layer and a pair of porous electrode layers sandwiching the electrolyte layer.

固体酸化物形燃料電池(SOFC)は、現在、第三世代の発電用燃料電池として開発が進んでおり、円筒型、モノリス型及び平板積層型の3種類が提案されている。そのいずれもが、酸化物イオン伝導体からなる固体電解質(電解質層)を空気極層(カソード)と燃料極層(アノード)との間に挟んだ積層体を有する。通常、この積層体からなる単セルがセパレータと交互に積層されて、燃料電池スタックが構成されている(例えば特許文献1参照)。   Solid oxide fuel cells (SOFCs) are currently being developed as third-generation power generation fuel cells, and three types are proposed: cylindrical, monolith, and flat plate stack. Each of them has a laminate in which a solid electrolyte (electrolyte layer) made of an oxide ion conductor is sandwiched between an air electrode layer (cathode) and a fuel electrode layer (anode). Usually, the single cell which consists of this laminated body is laminated | stacked alternately with a separator, and the fuel cell stack is comprised (for example, refer patent document 1).

固体酸化物形燃料電池では、空気極層側に酸素(空気)が、燃料極層側に燃料ガス(H2、CO、CH4等)が供給される。空気極層及び燃料極層は、ガスが電解質層との界面に到達することができるように、いずれも多孔質の層からなる。空気極層側に供給された酸素は、空気極層内の気孔を通って電解質層との界面近傍に到達し、この部分で空気極層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、燃料極層の方向に向かって電解質層内を移動(拡散)する。そして、燃料極層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(H2O、CO2等)となり、同時に電子を放出する。この電子は、外部電気回路を通って電気的な仕事をした後、空気極層に到達する。 In the solid oxide fuel cell, oxygen (air) is supplied to the air electrode layer side, and fuel gas (H 2 , CO, CH 4, etc.) is supplied to the fuel electrode layer side. The air electrode layer and the fuel electrode layer are both porous layers so that the gas can reach the interface with the electrolyte layer. Oxygen supplied to the air electrode layer passes through the pores in the air electrode layer and reaches the vicinity of the interface with the electrolyte layer, and receives electrons from the air electrode layer at this portion to form oxide ions (O 2− ). Ionized. The oxide ions move (diffuse) in the electrolyte layer toward the fuel electrode layer. The oxide ions that reach the vicinity of the interface with the fuel electrode layer react with the fuel gas at this portion to become reaction products (H 2 O, CO 2, etc.), and simultaneously release electrons. The electrons reach the air electrode layer after performing electrical work through an external electric circuit.

空気極層側で起こる電極反応、即ち酸素分子から酸化物イオンへのイオン化反応(1/2O2+2e-→O2-)は、酸素分子、電子及び酸化物イオンの三者が関与することから、酸化物イオンを運ぶ電解質層と、電子を運ぶ空気極層と、酸素分子を供給する気相(空気)との三相の界面で起こる。燃料極層側でも同様に、電解質層と、燃料極層と、気相(燃料ガス)との三相の界面で電極反応が起こる。従って、この三相の界面を増大させることが電極反応の円滑な進行に有利であると考えられている。 The electrode reaction that occurs on the air electrode layer side, that is, the ionization reaction from oxygen molecules to oxide ions (1 / 2O 2 + 2e → O 2− ), involves the three components of oxygen molecules, electrons, and oxide ions. It occurs at a three-phase interface between an electrolyte layer that carries oxide ions, an air electrode layer that carries electrons, and a gas phase (air) that supplies oxygen molecules. Similarly, on the fuel electrode layer side, an electrode reaction occurs at the three-phase interface of the electrolyte layer, the fuel electrode layer, and the gas phase (fuel gas). Therefore, it is considered that increasing the three-phase interface is advantageous for smooth progress of the electrode reaction.

電解質層は、酸化物イオンの移動媒体であると同時に、燃料ガスと空気と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。この電解質層は、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、かつ、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、イットリアを添加した安定化ジルコニア(以下、「YSZ」と略称する)、スカンジア安定化ジルコニア(以下、「ScSZ」と略称する)、サマリアドープドセリア(以下、「SDC」と略称する)、ガドリニウムドープドセリア(以下、「GDC」と略称する)、ランタン・ガレード等からなる金属酸化物膜が一般的に使用されている。   The electrolyte layer is a moving medium for oxide ions and also functions as a partition wall for preventing the fuel gas and air from coming into direct contact with each other. Therefore, the electrolyte layer has a dense structure that is impermeable to gas. This electrolyte layer is composed of a material that has high oxide ion conductivity, is chemically stable under conditions from the oxidizing atmosphere on the air electrode layer side to the reducing atmosphere on the fuel electrode layer side, and is resistant to thermal shock. As materials satisfying these requirements, stabilized zirconia (hereinafter abbreviated as “YSZ”) added with yttria, scandia stabilized zirconia (hereinafter abbreviated as “ScSZ”), samaria doped ceria ( Hereinafter, a metal oxide film made of gadolinium-doped ceria (hereinafter abbreviated as “GDC”), lanthanum garade, or the like is generally used.

一方、空気極層及び燃料極層は、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。空気極層の材料は、1000℃前後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、金属は不適当であり、例えば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やLaCoO3、又は、これらの材料における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、燃料極層の材料としては、Ni等の金属や、Ni−YSZ等のサーメットが一般に使用されている。尚、Ni等の金属は、燃料極層の形成時には、通常、酸化ニッケル等の酸化物の状態であるが、燃料電池の運転時(発電時)には金属(Ni等)に還元される。 On the other hand, both the air electrode layer and the fuel electrode layer need to be made of a material having high electron conductivity. Since the material of the air electrode layer must be chemically stable in an oxidizing atmosphere at around 1000 ° C., metals are inappropriate. For example, perovskite type oxide materials having electron conductivity, specifically LaMnO 3 or LaCoO 3 or a solid solution in which a part of La in these materials is substituted with Sr, Ca or the like is generally used. Further, as a material for the fuel electrode layer, a metal such as Ni or a cermet such as Ni—YSZ is generally used. The metal such as Ni is usually in an oxide state such as nickel oxide when the fuel electrode layer is formed, but is reduced to metal (Ni or the like) during operation of the fuel cell (during power generation).

この種の固体酸化物形燃料電池としては、例えば一方の電極層(燃料極層又は空気極層)を兼ねる多孔質支持基板上に、薄膜状の電解質層と他方の電極層(燃料極層又は空気極層)とを順次形成したものがある(例えば特許文献2参照)。電解質層がガスの隔壁としての機能を果たすには、緻密に形成されていることが望ましく、また、電解質層がイオン伝導膜としての機能を果たすには、その膜厚をより薄くすることが望ましい。   As this type of solid oxide fuel cell, for example, on a porous support substrate that also serves as one electrode layer (fuel electrode layer or air electrode layer), a thin-film electrolyte layer and the other electrode layer (fuel electrode layer or And an air electrode layer) are formed sequentially (see, for example, Patent Document 2). In order for the electrolyte layer to function as a gas partition, it is desirable that the electrolyte layer be densely formed. In addition, in order for the electrolyte layer to function as an ion conductive film, it is desirable to make the film thickness thinner. .

電解質層を形成する方法としては、例えば、多孔質電極層上にスクリーン印刷法等により電解質材料粉体を含むスラリーを塗布し、これらを焼結して電解質層を形成する方法がある。この方法では、一般的に1200〜1700℃で焼結を行うことにより緻密な電解質層を形成している。この際、多孔質電極層と電解質層との熱収縮率の差を考慮して、多孔質電極層の破損を防止し、かつ電解質層を緻密に形成することが重要である。例えば、特許文献3には、比表面積(平均粒径)の異なる複数種の粉体を含むスラリーを塗布することにより、電解質層を形成する方法が提案されている。この方法によれば、経済性や量産性が向上し、かつ電解質層の大面積化が容易となる。また、特許文献4には、均質で緻密な電解質層を形成することができるスラリーが提案されている。
特開2004−79332号公報 特開2004−158313号公報 特開2001−23653号公報 特開2002−15757号公報
As a method for forming the electrolyte layer, for example, there is a method in which a slurry containing electrolyte material powder is applied on a porous electrode layer by a screen printing method or the like, and these are sintered to form an electrolyte layer. In this method, a dense electrolyte layer is generally formed by sintering at 1200 to 1700 ° C. At this time, in consideration of the difference in thermal shrinkage between the porous electrode layer and the electrolyte layer, it is important to prevent the porous electrode layer from being damaged and to form the electrolyte layer densely. For example, Patent Document 3 proposes a method of forming an electrolyte layer by applying a slurry containing a plurality of types of powders having different specific surface areas (average particle diameters). According to this method, economic efficiency and mass productivity are improved, and it is easy to increase the area of the electrolyte layer. Patent Document 4 proposes a slurry capable of forming a homogeneous and dense electrolyte layer.
JP 2004-79332 A JP 2004-158313 A JP 2001-23653 A JP 2002-15757 A

しかし、多孔質電極層上に電解質層を形成する際に、電解質層のイオン伝導性を向上させることを目的として電解質層の厚みを薄く形成すると、上記多孔質電極層の気孔径の大きさによっては、得られる電解質層にピンホールが発生する可能性がある。電解質層にピンホールが発生すると、電解質層がガスの隔壁としての機能を果たせなくなるおそれがある。   However, when forming the electrolyte layer on the porous electrode layer, if the thickness of the electrolyte layer is reduced for the purpose of improving the ionic conductivity of the electrolyte layer, depending on the pore size of the porous electrode layer, May cause pinholes in the resulting electrolyte layer. If pinholes are generated in the electrolyte layer, the electrolyte layer may not function as a gas partition.

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、電解質層におけるピンホールの発生を防止できる固体酸化物形燃料電池を提供する。   The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a solid oxide fuel cell capable of preventing the occurrence of pinholes in an electrolyte layer.

本発明の固体酸化物形燃料電池は、電解質層と、前記電解質層を挟持する一対の多孔質電極層とを含む固体酸化物形燃料電池であって、
一方の前記多孔質電極層と前記電解質層との間に配置された中間層を含み、
前記中間層は、前記一方の多孔質電極層の構成材料を含み、
前記中間層内の気孔は、平均径が1μm以下であることを特徴とする。
The solid oxide fuel cell of the present invention is a solid oxide fuel cell comprising an electrolyte layer and a pair of porous electrode layers sandwiching the electrolyte layer,
Including an intermediate layer disposed between the one porous electrode layer and the electrolyte layer;
The intermediate layer includes a constituent material of the one porous electrode layer,
The pores in the intermediate layer have an average diameter of 1 μm or less.

本発明の固体酸化物形燃料電池は、一方の多孔質電極層と電解質層との間に配置された中間層を含み、この中間層内の気孔の平均径が1μm以下であるため、この中間層上に均一な膜厚の電解質層を形成できる。これにより、電解質層におけるピンホールの発生を防止できる。   The solid oxide fuel cell of the present invention includes an intermediate layer disposed between one porous electrode layer and the electrolyte layer, and the average diameter of pores in the intermediate layer is 1 μm or less. An electrolyte layer having a uniform film thickness can be formed on the layer. Thereby, generation | occurrence | production of the pinhole in an electrolyte layer can be prevented.

本発明の固体酸化物形燃料電池は、電解質層と、この電解質層を挟持する一対の多孔質電極層と、一方の上記多孔質電極層と上記電解質層との間に配置された中間層とを含み、上記中間層が、上記一方の多孔質電極層の構成材料を含む。また、上記中間層内の気孔は、平均径が1μm以下(好ましくは、0.5μm以下)である。上記構成を有することにより、上記中間層上に均一な膜厚の上記電解質層を形成できる。これにより、例えば電解質層を形成する際、電解質層におけるピンホールの発生を防止できる。よって、例えば電解質層を薄く形成した場合でも、電解質層のガス不透過性を維持することができる。上記平均径は、例えば走査型電子顕微鏡(SEM)による断面観察、ガス吸着測定法、水銀圧入法、小角エックス線散乱法等により測定することができる。なお、上記中間層が酸化物イオン伝導体を含む場合は、上記中間層が緻密な膜であってもよい。上記中間層が電解質層と同様の役割を果たすことができるからである。勿論、上記中間層が多孔質層である場合は、上記中間層が多孔質電極層と同様の役割を果たすことができる。   The solid oxide fuel cell of the present invention includes an electrolyte layer, a pair of porous electrode layers sandwiching the electrolyte layer, and an intermediate layer disposed between the one porous electrode layer and the electrolyte layer. The intermediate layer contains a constituent material of the one porous electrode layer. The pores in the intermediate layer have an average diameter of 1 μm or less (preferably 0.5 μm or less). By having the said structure, the said electrolyte layer of a uniform film thickness can be formed on the said intermediate | middle layer. Thereby, when forming an electrolyte layer, for example, generation of pinholes in the electrolyte layer can be prevented. Therefore, for example, even when the electrolyte layer is formed thin, the gas impermeability of the electrolyte layer can be maintained. The average diameter can be measured by, for example, cross-sectional observation with a scanning electron microscope (SEM), gas adsorption measurement, mercury intrusion, small-angle X-ray scattering, and the like. When the intermediate layer includes an oxide ion conductor, the intermediate layer may be a dense film. This is because the intermediate layer can play the same role as the electrolyte layer. Of course, when the intermediate layer is a porous layer, the intermediate layer can play the same role as the porous electrode layer.

上記電解質層を構成する材料としては、例えば、固体酸化物形燃料電池用の電解質材料として広く知られている酸化ジルコニウム、酸化セリウム及び酸化ランタンから選ばれる少なくとも一つを含む複合金属酸化物を使用できる。このような複合金属酸化物の具体例としては、YSZ、ScSZ、SDC、GDC、ランタン・ガレード等が挙げられる。また、上記複合金属酸化物は、酸化物イオン伝導性の観点から、蛍石型又はペロブスカイト型の結晶構造を有することが好ましい。   As the material constituting the electrolyte layer, for example, a composite metal oxide containing at least one selected from zirconium oxide, cerium oxide and lanthanum oxide, which is widely known as an electrolyte material for a solid oxide fuel cell, is used. it can. Specific examples of such composite metal oxides include YSZ, ScSZ, SDC, GDC, lanthanum garade, and the like. The composite metal oxide preferably has a fluorite-type or perovskite-type crystal structure from the viewpoint of oxide ion conductivity.

上記電解質層の厚みは、通常10nm以上50μm以下であり、好ましくは10nm以上10μm以下であり、さらに好ましくは100nm以上5μm以下であり、最も好ましくは、100nm以上1μm以下である。上記厚みが10nm未満の場合、上記一対の多孔質電極層同士が接触するおそれがある。一方、上記厚みが50μmを超えると、上記電解質層の酸化物イオン伝導性が低下するおそれがある。   The thickness of the electrolyte layer is usually 10 nm to 50 μm, preferably 10 nm to 10 μm, more preferably 100 nm to 5 μm, and most preferably 100 nm to 1 μm. When the thickness is less than 10 nm, the pair of porous electrode layers may come into contact with each other. On the other hand, if the thickness exceeds 50 μm, the oxide ion conductivity of the electrolyte layer may be reduced.

上記一対の多孔質電極層としては、燃料極層及び空気極層を使用することができる。この場合、上記中間層は、上記燃料極層と上記電解質層との間、及び上記空気極層と上記電解質層との間の少なくとも一方に配置されていればよい。   As the pair of porous electrode layers, a fuel electrode layer and an air electrode layer can be used. In this case, the intermediate layer may be disposed between at least one of the fuel electrode layer and the electrolyte layer and between the air electrode layer and the electrolyte layer.

上記燃料極層の材料には、例えば、セラミックス粉末材料等の酸化物イオン伝導体と金属触媒との混合物を用いることができる。酸化物イオン伝導体としては、蛍石型又はペロブスカイト型の結晶構造を有するものを好ましく用いることができる。蛍石型の結晶構造を有するものとしては、例えばSDC、GDC、ScSZ、YSZ等を挙げることができる。また、ペロブスカイト型の結晶構造を有するものとしては、ストロンチウムやマグネシウムをドープしたランタン・ガレード系酸化物等を挙げることができる。金属触媒を構成する金属としては、還元性雰囲気中で安定であり、かつ、水素酸化活性を有する材料を用いることができ、例えば、ニッケル、鉄、コバルト等や、貴金属(白金、ルテニウム、パラジウム等)等が使用できる。上記金属の中では、水素酸化の活性が高いニッケルが好ましい。また、ニッケルは、メタン等の燃料ガスの改質性能が他の金属に比べて高い上、過電圧(抵抗)が他の金属に比べて小さい。よって、酸化物イオン伝導体と酸化ニッケルとの混合物で燃料極層を形成することが好ましい。なお、酸化物イオン伝導体と酸化ニッケルとの混合物は、両者を単に混ぜ合わせただけのものであってもよいし、酸化物イオン伝導体を酸化ニッケルへ修飾させたものであってもよい。また、上述した酸化物イオン伝導体は、1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を混合して使用してもよい。なお、上記燃料極層の気孔率は、通常20〜50%程度であり、上記燃料極層内の気孔の平均径は、通常3〜100μm程度である。また、上記燃料極層の厚みは、通常5〜50μm程度である。   As the material for the fuel electrode layer, for example, a mixture of an oxide ion conductor such as a ceramic powder material and a metal catalyst can be used. As the oxide ion conductor, one having a fluorite-type or perovskite-type crystal structure can be preferably used. Examples of those having a fluorite-type crystal structure include SDC, GDC, ScSZ, and YSZ. Examples of those having a perovskite type crystal structure include lanthanum galide oxides doped with strontium and magnesium. As a metal constituting the metal catalyst, a material that is stable in a reducing atmosphere and has a hydrogen oxidation activity can be used. For example, nickel, iron, cobalt, or the like, or a noble metal (platinum, ruthenium, palladium, or the like) ) Etc. can be used. Among the above metals, nickel having high hydrogen oxidation activity is preferable. Nickel has higher reforming performance of fuel gas such as methane than other metals, and has a lower overvoltage (resistance) than other metals. Therefore, it is preferable to form the fuel electrode layer with a mixture of an oxide ion conductor and nickel oxide. Note that the mixture of the oxide ion conductor and nickel oxide may be a mixture of both, or a modification of the oxide ion conductor to nickel oxide. Moreover, the oxide ion conductor mentioned above may be used individually by 1 type, and may mix and use 2 or more types. The porosity of the fuel electrode layer is usually about 20 to 50%, and the average diameter of the pores in the fuel electrode layer is usually about 3 to 100 μm. The thickness of the fuel electrode layer is usually about 5 to 50 μm.

上記空気極層の材料には、例えば、ペロブスカイト型の結晶構造を有する金属酸化物を用いることができる。具体的には(Sm,Sr)CoO3、(La,Sr)MnO3、(La,Sr)CoO3、(La,Sr)(Fe,Co)O3、(La,Sr)(Fe,Co,Ni)O3等の金属酸化物が挙げられ、酸化性雰囲気下の安定性の観点から(La,Sr)MnO3を使用することが好ましい。上述した金属酸化物は、1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を混合して使用してもよい。また、空気極層を形成する材料として、白金、ルテニウム、パラジウム等の貴金属を使用することもできる。なお、上記空気極層の気孔率は、通常20〜50%程度であり、上記空気極層内の気孔の平均径は、通常3〜100μm程度である。また、上記空気極層の厚みは、通常5〜50μm程度である。 As the material of the air electrode layer, for example, a metal oxide having a perovskite crystal structure can be used. Specifically, (Sm, Sr) CoO 3 , (La, Sr) MnO 3 , (La, Sr) CoO 3 , (La, Sr) (Fe, Co) O 3 , (La, Sr) (Fe, Co , Ni) O 3 and the like, and (La, Sr) MnO 3 is preferably used from the viewpoint of stability in an oxidizing atmosphere. One kind of the metal oxides described above may be used alone, or two or more kinds may be mixed and used. Moreover, noble metals, such as platinum, ruthenium, and palladium, can also be used as a material for forming the air electrode layer. The porosity of the air electrode layer is usually about 20 to 50%, and the average diameter of the pores in the air electrode layer is usually about 3 to 100 μm. The thickness of the air electrode layer is usually about 5 to 50 μm.

本発明において、上記中間層の厚みは、0.05〜10μmであることが好ましく、0.1〜5μmであることがより好ましい。上記範囲内であれば、上記中間層内におけるガス又は酸化物イオンの拡散性を低下させずに、上記電解質層におけるピンホールの発生を防止できる。   In this invention, it is preferable that the thickness of the said intermediate | middle layer is 0.05-10 micrometers, and it is more preferable that it is 0.1-5 micrometers. If it is in the said range, generation | occurrence | production of the pinhole in the said electrolyte layer can be prevented, without reducing the diffusibility of the gas or oxide ion in the said intermediate | middle layer.

本発明において、上記中間層と接触する上記一方の多孔質電極層が、酸化ニッケルを含む燃料極層である場合は、上記中間層が、酸化ニッケルと、上記電解質層を構成する金属酸化物とを含むことが好ましい。上記燃料極層と上記中間層との間、及び上記中間層と上記電解質層との間の密着性が高まるからである。また、この場合、上記中間層は、上記燃料極層に接触する第1中間層と、上記電解質層に接触する第2中間層とを含み、上記第1中間層内における酸化ニッケルの質量含有率が上記燃料極層内における酸化ニッケルの質量含有率以下であり、上記第2中間層内における酸化ニッケルの質量含有率が上記第1中間層内における酸化ニッケルの質量含有率未満である中間層であってもよい。上記中間層が、上記一方の多孔質電極層と上記電解質層との間の熱膨張係数の差に起因する熱的歪を解消する緩衝層となり、例えば固体酸化物形燃料電池の変形を防止できるからである。上記効果を確実に発揮させるには、上記第1及び第2中間層の厚みが、いずれも0.025〜9.975μmの範囲であることが好ましい。   In the present invention, when the one porous electrode layer in contact with the intermediate layer is a fuel electrode layer containing nickel oxide, the intermediate layer comprises nickel oxide and a metal oxide constituting the electrolyte layer. It is preferable to contain. This is because adhesion between the fuel electrode layer and the intermediate layer and between the intermediate layer and the electrolyte layer is enhanced. In this case, the intermediate layer includes a first intermediate layer in contact with the fuel electrode layer and a second intermediate layer in contact with the electrolyte layer, and the mass content of nickel oxide in the first intermediate layer. Is an intermediate layer in which the mass content of nickel oxide in the fuel electrode layer is less than or equal to the mass content of nickel oxide in the second intermediate layer is less than the mass content of nickel oxide in the first intermediate layer. There may be. The intermediate layer serves as a buffer layer that eliminates thermal distortion caused by the difference in thermal expansion coefficient between the one porous electrode layer and the electrolyte layer, and can prevent deformation of the solid oxide fuel cell, for example. Because. In order to ensure the above effects, the first and second intermediate layers preferably have a thickness in the range of 0.025 to 9.975 μm.

次に、上述した本発明の固体酸化物形燃料電池の好適な製造方法の一例について説明する。   Next, an example of a preferred method for producing the above-described solid oxide fuel cell of the present invention will be described.

本方法では、金属源を含む中間層形成用溶液又は中間層形成用ゾルを、加熱した多孔質電極層基板上に接触させることにより中間層を形成する(以下、この形成方法を「接触法」という場合がある)。上記多孔質電極層基板は、燃料極層基板であってもよく、空気極層基板であってもよい。この方法によれば、気孔の平均径が1μm以下である上記中間層を形成できる。なお、上記多孔質電極層基板の製造方法については、特に限定されず、例えば上記特許文献2に開示された方法等を使用できる。また、接触法により上記中間層を形成する前に、上記多孔質電極層基板における上記中間層と接触する主面を機械研磨等により研摩してもよい。この場合、例えば上記主面の算術平均粗さRa(JIS B0601に準拠)が10μm以下となるまで研摩すると、後述する電解質層を形成する際に、電解質層におけるピンホールの発生をより確実に防止できる。   In this method, the intermediate layer is formed by bringing the intermediate layer forming solution containing the metal source or the intermediate layer forming sol into contact with the heated porous electrode layer substrate (hereinafter, this forming method is referred to as “contact method”). Sometimes). The porous electrode layer substrate may be a fuel electrode layer substrate or an air electrode layer substrate. According to this method, the intermediate layer having an average pore diameter of 1 μm or less can be formed. In addition, it does not specifically limit about the manufacturing method of the said porous electrode layer board | substrate, For example, the method etc. which were disclosed by the said patent document 2 can be used. In addition, before forming the intermediate layer by a contact method, the main surface of the porous electrode layer substrate that contacts the intermediate layer may be polished by mechanical polishing or the like. In this case, for example, when the arithmetic average roughness Ra (based on JIS B0601) of the main surface is polished to 10 μm or less, the formation of the electrolyte layer described later more reliably prevents the occurrence of pinholes in the electrolyte layer. it can.

上記金属源としては、上記多孔質電極層基板を構成する金属を含むものであればよい。例えば、金属塩、金属イオンに対して無機物又は有機物が配位した金属錯体、分子中に金属−炭素結合を有する有機金属化合物等を使用することができる。上記金属源は、1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を混合して使用してもよい。   The metal source only needs to include a metal constituting the porous electrode layer substrate. For example, a metal salt, a metal complex in which an inorganic substance or an organic substance is coordinated with a metal ion, an organometallic compound having a metal-carbon bond in the molecule, or the like can be used. The said metal source may be used individually by 1 type, and may mix and use 2 or more types.

上記金属塩としては、上記金属元素を含む塩化物、硝酸塩、硫酸塩、過塩素酸塩、酢酸塩、リン酸塩、臭素酸塩等を挙げることができる。中でも、本方法においては、塩化物、硝酸塩、酢酸塩を使用することが好ましい。これらの化合物は汎用品として入手が容易だからである。   Examples of the metal salt include chlorides, nitrates, sulfates, perchlorates, acetates, phosphates, bromates and the like containing the above metal elements. Among these, in this method, it is preferable to use chloride, nitrate, and acetate. This is because these compounds are easily available as general-purpose products.

また、上記金属錯体や上記有機金属化合物としては、金属アセチルアセトナート化合物、金属キレート化合物、金属アルコキシド等を挙げることができる。   Examples of the metal complex and the organometallic compound include a metal acetylacetonate compound, a metal chelate compound, and a metal alkoxide.

上記中間層形成用溶液に用いられる溶媒は、上述した金属源を溶解することができるものであれば、特に限定されるものではない。例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、ブタノール等の総炭素数が5以下の低級アルコール、水、トルエン、これらの混合溶媒等を使用することができる。   The solvent used for the intermediate layer forming solution is not particularly limited as long as it can dissolve the metal source described above. For example, lower alcohols having a total carbon number of 5 or less, such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, and butanol, water, toluene, a mixed solvent thereof and the like can be used.

上記中間層形成用溶液における上記金属源の濃度としては、通常0.001〜10モル/リットルであり、中でも0.01〜1モル/リットルであることが好ましい。濃度が0.001モル/リットル未満であると、中間層の形成反応が起こり難く、所望の中間層を得ることができない可能性があり、濃度が10モル/リットルを超えると、沈殿物が生成する可能性があるからである。   The concentration of the metal source in the intermediate layer forming solution is usually 0.001 to 10 mol / liter, and preferably 0.01 to 1 mol / liter. When the concentration is less than 0.001 mol / liter, the formation reaction of the intermediate layer is difficult to occur and the desired intermediate layer may not be obtained. When the concentration exceeds 10 mol / liter, a precipitate is formed. Because there is a possibility of doing.

上記中間層形成用ゾルの溶媒としては、金属源を加水分解できる溶媒が好ましく、例えばエタノール等のアルコールを含む溶媒が好ましい。上記中間層形成用ゾルのその他の条件(例えば金属源の濃度等)については、上記中間層形成用溶液と同様である。なお、加水分解される金属源としては、上記多孔質電極層基板を構成する金属を含む金属アルコキシドが好ましい。   As the solvent for the intermediate layer forming sol, a solvent capable of hydrolyzing a metal source is preferable. For example, a solvent containing an alcohol such as ethanol is preferable. The other conditions (for example, the concentration of the metal source) of the intermediate layer forming sol are the same as those of the intermediate layer forming solution. In addition, as a metal source hydrolyzed, the metal alkoxide containing the metal which comprises the said porous electrode layer board | substrate is preferable.

上記多孔質電極層基板が燃料極層基板である場合、上記金属源として、例えば、セラミックス粉末材料等の酸化物イオン伝導体を構成する金属と、金属触媒を構成する金属とを含むものを用いることができる。   When the porous electrode layer substrate is a fuel electrode layer substrate, for example, a metal source including a metal constituting an oxide ion conductor such as a ceramic powder material and a metal constituting a metal catalyst is used. be able to.

上記酸化物イオン伝導体を構成する金属を含む金属源としては、セリウム(III)アセチルアセトナート、塩化セリウム、酢酸セリウム、硝酸アンモニウムセリウム(III)、硝酸セリウム(III)、硝酸二アンモニウムセリウム(IV)、硫酸セリウム(III)、硫酸セリウム(IV)、塩化サマリウム(III)、サマリウム(III)アセチルアセトナート、硝酸サマリウム(III)、硝酸ガドリニウム、塩化ジルコニウム(IV)、塩化酸化ジルコニウム、硝酸酸化ジルコニウム、ジルコニウム(IV)エトキシド、硫酸ジルコニウム、ジルコニウムノルマルプロピレート、ジルコニウムノルマルブチレート、ジルコニウムテトラアセチルアセトナート、ジルコニウムモノアセチルアセトナート、ジルコニウムアセチルセトネートビスエチルアセトアセテート、ジルコニウムアセテート、ジルコニウムモノステアレート、酢酸スカンジウム、塩化イットリウム、酢酸イットリウム、硝酸イットリウム、フッ化イットリウム、塩化ランタン、酢酸ランタン、硝酸ランタン、ランタンアセチルアセトナート、トリフルオロメタンスルホン酸ガリウム(III)、塩化ストロンチウム、酢酸ストロンチウム、臭化ストロンチウム、硝酸ストロンチウム、硫酸ストロンチウム、塩化マグネシウム、過塩素酸マグネシウム、酢酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、乳酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、リン酸マグネシウム等が挙げられる。   Examples of the metal source containing the metal constituting the oxide ion conductor include cerium (III) acetylacetonate, cerium chloride, cerium acetate, cerium ammonium nitrate (III), cerium nitrate (III), and diammonium cerium nitrate (IV). , Cerium (III) sulfate, cerium (IV) sulfate, samarium (III) chloride, samarium (III) acetylacetonate, samarium (III) nitrate, gadolinium nitrate, zirconium (IV) chloride, zirconium chloride, zirconium oxide, Zirconium (IV) ethoxide, zirconium sulfate, zirconium normal propyrate, zirconium normal butyrate, zirconium tetraacetylacetonate, zirconium monoacetylacetonate, zirconium acetylcetonate bisethylacetoacetate, di Konium acetate, zirconium monostearate, scandium acetate, yttrium chloride, yttrium acetate, yttrium nitrate, yttrium fluoride, lanthanum chloride, lanthanum acetate, lanthanum nitrate, lanthanum acetylacetonate, gallium (III) trifluoromethanesulfonate, strontium chloride Strontium acetate, strontium bromide, strontium nitrate, strontium sulfate, magnesium chloride, magnesium perchlorate, magnesium acetate, magnesium nitrate, magnesium lactate, magnesium sulfate, magnesium phosphate and the like.

上記金属触媒を構成する金属を含む金属源としては、塩化ニッケル、硝酸ニッケル、ニッケル(II)アセチルアセトナート二水和物、酢酸ニッケル(II)、硫化ニッケル(II)、塩化鉄(II)、塩化鉄(III)、過塩素酸鉄(III)、クエン酸鉄(III)、酢酸鉄(II)、硝酸鉄(III)、鉄(II)アセチルアセトナート、鉄(III)アセチルアセトナート、鉄(III)ベンゾイルアセトナート、乳酸鉄(II)、フッ化鉄(II)、硫化鉄(II)、硫酸アンモニウム鉄(II)、硫酸鉄(II)、硫酸鉄(III)、リン酸鉄(II)、塩化コバルト(II)、コバルト(II)アセチルアセトナート、コバルト(III)アセチルアセトナート、酢酸コバルト(II)、硝酸コバルト(II)、ステアリン酸コバルト、塩化コバルト(II)アンモニウム、亜硝酸コバルト(III)ナトリウム、硫酸コバルト(II)、塩化白金酸、塩化白金(IV)、三塩化ルテニウム、ヘキサクロロルテニウム酸(IV)アンモニウム、塩化パラジウム(II)、酢酸パラジウム(II)、硝酸パラジウム(II)、塩化パラジウム(II)ナトリウム等が挙げられる。   As the metal source containing the metal constituting the metal catalyst, nickel chloride, nickel nitrate, nickel (II) acetylacetonate dihydrate, nickel acetate (II), nickel sulfide (II), iron (II) chloride, Iron (III) chloride, iron (III) perchlorate, iron (III) citrate, iron (II) acetate, iron (III) nitrate, iron (II) acetylacetonate, iron (III) acetylacetonate, iron (III) benzoylacetonate, iron (II) lactate, iron (II) fluoride, iron (II) sulfide, iron (II) sulfate, iron (II) sulfate, iron (III) sulfate, iron (II) phosphate , Cobalt chloride (II), cobalt (II) acetylacetonate, cobalt (III) acetylacetonate, cobalt acetate (II), cobalt nitrate (II), cobalt stearate, cobalt chloride (II) ammonium, cobalt nitrite ( III) Sodium, sulfur Cobalt (II), chloroplatinic acid, platinum (IV) chloride, ruthenium trichloride, ammonium hexachlororuthenate (IV), palladium (II) chloride, palladium (II) acetate, palladium (II) nitrate, palladium chloride (II) ) Sodium and the like.

また、上記多孔質電極層基板が空気極層基板である場合、上記金属源として、例えば、塩化鉄(II)、塩化鉄(III)、過塩素酸鉄(III)、クエン酸鉄(III)、酢酸鉄(II)、硝酸鉄(III)、鉄(II)アセチルアセトナート、鉄(III)アセチルアセトナート、鉄(III)ベンゾイルアセトナート、乳酸鉄(II)、フッ化鉄(II)、硫化鉄(II)、硫酸アンモニウム鉄(II)、硫酸鉄(II)、硫酸鉄(III)、リン酸鉄(II)、塩化コバルト(II)、コバルト(II)アセチルアセトナート、コバルト(III)アセチルアセトナート、酢酸コバルト(II)、硝酸コバルト(II)、ステアリン酸コバルト、塩化コバルト(II)アンモニウム、亜硝酸コバルト(III)ナトリウム、硫酸コバルト(II)、マンガン(III)アセチルアセトナート、過マンガン酸カリウム、酢酸マンガン(III)、酢酸マンガン(II)、硝酸マンガン(II)、硫酸マンガン(II)、塩化ランタン、酢酸ランタン、硝酸ランタン、ランタンアセチルアセトナート、塩化ストロンチウム、酢酸ストロンチウム、臭化ストロンチウム、硝酸ストロンチウム、硫酸ストロンチウム等を用いることができる。   When the porous electrode layer substrate is an air electrode layer substrate, examples of the metal source include iron (II) chloride, iron (III) chloride, iron (III) perchlorate, and iron (III) citrate. , Iron (II) acetate, iron (III) nitrate, iron (II) acetylacetonate, iron (III) acetylacetonate, iron (III) benzoylacetonate, iron (II) lactate, iron (II) fluoride, Iron sulfide (II), ammonium iron sulfate (II), iron sulfate (II), iron sulfate (III), iron phosphate (II), cobalt chloride (II), cobalt (II) acetylacetonate, cobalt (III) acetyl Acetonate, cobalt (II) acetate, cobalt (II) nitrate, cobalt stearate, cobalt (II) ammonium chloride, cobalt (III) sodium nitrite, cobalt (II) sulfate, manganese (III) acetylacetonate, permanganese Potassium acid, acetic acid Ngan (III), manganese acetate (II), manganese nitrate (II), manganese sulfate (II), lanthanum chloride, lanthanum acetate, lanthanum nitrate, lanthanum acetylacetonate, strontium chloride, strontium acetate, strontium bromide, strontium nitrate, Strontium sulfate or the like can be used.

次に、本方法における多孔質電極層基板上への中間層形成用溶液又は中間層形成用ゾル(以下、これらを「中間層形成用液」という)の接触方法について説明する。本方法における上記接触方法は、特に限定されるものではないが、中間層形成用液と多孔質電極層基板とが接触した際に、多孔質電極層基板の温度を低下させない方法であることが好ましい。多孔質電極層基板の温度が低下すると中間層の形成反応が起こり難くなり、所望の中間層を得ることができなくなる可能性があるからである。多孔質電極層基板の温度を低下させない方法としては、例えば、中間層形成用液を液滴として多孔質電極層基板上に接触させる方法等が挙げられる。この際、上記液滴は、例えば0.1〜1000μm程度の小さい径を有することが好ましい。上記液滴の径が上記範囲内であれば、中間層形成用液の溶媒が瞬時に蒸発し、多孔質電極層基板の温度の低下を抑制することができる上、液滴の径が小さいことで、均質な中間層を得ることができるからである。   Next, the contact method of the intermediate layer forming solution or the intermediate layer forming sol (hereinafter referred to as “intermediate layer forming solution”) on the porous electrode layer substrate in this method will be described. The contact method in the present method is not particularly limited, but may be a method that does not lower the temperature of the porous electrode layer substrate when the intermediate layer forming liquid and the porous electrode layer substrate are in contact with each other. preferable. This is because when the temperature of the porous electrode layer substrate is lowered, the formation reaction of the intermediate layer is difficult to occur, and a desired intermediate layer may not be obtained. Examples of the method of not lowering the temperature of the porous electrode layer substrate include a method of bringing the intermediate layer forming liquid into contact with the porous electrode layer substrate as droplets. At this time, the droplet preferably has a small diameter of, for example, about 0.1 to 1000 μm. If the diameter of the droplet is within the above range, the solvent of the intermediate layer forming liquid can be instantly evaporated, and the temperature drop of the porous electrode layer substrate can be suppressed, and the droplet diameter is small. This is because a homogeneous intermediate layer can be obtained.

中間層形成用液の液滴を多孔質電極層基板上に接触させる方法は、特に限定されるものではないが、例えば、中間層形成用液を噴霧することにより多孔質電極層基板上に上記中間層形成用液を接触させる方法や、中間層形成用液をミスト状にした空間の中に多孔質電極層基板を通過させることにより多孔質電極層基板上に上記中間層形成用液を接触させる方法等が挙げられる。なお、本方法における多孔質電極層基板上への中間層形成用液の接触方法は、中間層形成用液を液滴として多孔質電極層基板上に接触させる方法以外の方法であってもよい。例えば中間層形成用液の液面に、多孔質電極層基板表面を直に接触させてもよい。   The method of bringing the droplet of the intermediate layer forming liquid into contact with the porous electrode layer substrate is not particularly limited. For example, the method described above is performed on the porous electrode layer substrate by spraying the intermediate layer forming liquid. The method for contacting the intermediate layer forming liquid or the method for contacting the intermediate layer forming liquid on the porous electrode layer substrate by passing the porous electrode layer substrate through a space in which the liquid for forming the intermediate layer is mist-shaped. And the like. The method of contacting the intermediate layer forming liquid onto the porous electrode layer substrate in this method may be a method other than the method of bringing the intermediate layer forming liquid into contact with the porous electrode layer substrate as droplets. . For example, the surface of the porous electrode layer substrate may be brought into direct contact with the liquid surface of the intermediate layer forming liquid.

中間層形成用液を多孔質電極層基板上に噴霧する方法は、例えばスプレー装置等を用いて噴霧する方法等が挙げられる。上記スプレー装置等を用いて噴霧する場合、液滴の径は、通常0.1〜1000μmであり、中でも0.5〜300μmであることが好ましい。液滴の径が上記範囲内にあれば、多孔質電極層基板の温度の低下を抑制することができ、均質な中間層を得ることができるからである。   Examples of the method of spraying the intermediate layer forming liquid onto the porous electrode layer substrate include a method of spraying using a spray device or the like. When spraying using the said spray apparatus etc., the diameter of a droplet is 0.1-1000 micrometers normally, and it is preferable that it is 0.5-300 micrometers especially. This is because if the diameter of the droplet is within the above range, a decrease in the temperature of the porous electrode layer substrate can be suppressed, and a homogeneous intermediate layer can be obtained.

また、上記スプレー装置の噴霧ガスとしては、中間層の形成を阻害しない限り特に限定されるものではないが、例えば、空気、窒素、アルゴン、ヘリウム、酸素等を挙げることができ、中でも不活性な気体である窒素、アルゴン、ヘリウムが好ましい。また、中間層形成用液の噴霧量としては、通常0.001〜1リットル/分であり、より均質な中間層を得るためには、0.001〜0.05リットル/分であることが好ましい。この際、形成される中間層の厚みは、繰り返し噴霧することによって任意に調整できる。また、上記スプレー装置は、固定されているもの、可動式のもの、回転によって上記液を噴霧するもの、圧力によって上記液を噴霧するもの等であってもよい。このようなスプレー装置としては、一般的に用いられるスプレー装置を用いることができ、例えばハンドスプレー(アズワン社製)等を用いることができる。また、スプレーガン、エアースプレー、エアレススプレー、超音波噴霧装置、静電スプレー、回転霧化スプレー、スプレーバイアル、ネプライザ等を用いて噴霧してもよい。   Further, the spray gas of the spray device is not particularly limited as long as it does not inhibit the formation of the intermediate layer, and examples thereof include air, nitrogen, argon, helium, oxygen, etc. Gases such as nitrogen, argon, and helium are preferable. Further, the spray amount of the intermediate layer forming liquid is usually 0.001 to 1 liter / minute, and in order to obtain a more uniform intermediate layer, it is 0.001 to 0.05 liter / minute. preferable. Under the present circumstances, the thickness of the intermediate | middle layer formed can be arbitrarily adjusted by spraying repeatedly. The spray device may be a fixed device, a movable device, a device that sprays the liquid by rotation, a device that sprays the liquid by pressure, and the like. As such a spray device, a commonly used spray device can be used, and for example, hand spray (manufactured by ASONE) or the like can be used. Moreover, you may spray using a spray gun, an air spray, an airless spray, an ultrasonic spray apparatus, an electrostatic spray, a rotary atomization spray, a spray vial, a nebulizer, etc.

中間層形成用液をミスト状にした空間の中に多孔質電極層基板を通過させる方法を用いる場合、液滴の径は、通常0.01〜300μmであり、中でも1〜100μmであることが好ましい。液滴の径が上記範囲内にあれば、多孔質電極層基板の温度の低下を抑制することができ、均質な中間層を得ることができるからである。この際、形成される中間層の厚みは、多孔質電極層基板を通過させる時間や、繰り返し通過させることによって任意に調整できる。   When using a method in which the porous electrode layer substrate is passed through a space in which the liquid for forming the intermediate layer is made into a mist, the diameter of the droplet is usually 0.01 to 300 μm, and in particular, 1 to 100 μm. preferable. This is because if the diameter of the droplet is within the above range, a decrease in the temperature of the porous electrode layer substrate can be suppressed, and a homogeneous intermediate layer can be obtained. At this time, the thickness of the intermediate layer to be formed can be arbitrarily adjusted by allowing the porous electrode layer substrate to pass through or repeatedly passing it.

本方法では、中間層の形成反応を促進させるために、中間層形成用液を多孔質電極層基板上に接触させる際、上記多孔質電極層基板を加熱する。例えば、上記多孔質電極層基板を中間層形成温度以上に加熱すればよい。ここで、「中間層形成温度」とは、上述した金属源を構成する金属元素が酸素と結合して上記多孔質電極層基板上に中間層が形成される最低温度のことである。上記中間層形成温度は、金属源の種類や溶媒等の中間層形成用液の組成によって大きく異なり、通常150〜800℃の範囲内である。特に、生産性の観点から、400〜550℃の範囲内となるように、金属源の種類や溶媒等を選択するのが好ましい。   In this method, in order to promote the formation reaction of the intermediate layer, the porous electrode layer substrate is heated when the intermediate layer forming liquid is brought into contact with the porous electrode layer substrate. For example, the porous electrode layer substrate may be heated to an intermediate layer formation temperature or higher. Here, the “intermediate layer forming temperature” is the lowest temperature at which the metal element constituting the metal source is combined with oxygen to form an intermediate layer on the porous electrode layer substrate. The intermediate layer forming temperature varies greatly depending on the type of the metal source and the composition of the intermediate layer forming liquid such as a solvent, and is usually in the range of 150 to 800 ° C. In particular, from the viewpoint of productivity, it is preferable to select the type of metal source, the solvent, and the like so that the temperature is within a range of 400 to 550 ° C.

上記中間層形成温度は、以下の方法により測定することができる。まず、所望の金属源を含む中間層形成用液を調製する。次に、多孔質電極層基板を加熱することによって多孔質電極層基板の表面温度を変化させながら、上記多孔質電極層基板上に上記中間層形成用液を接触させることにより、中間層を形成することができる多孔質電極層基板の表面温度のうち、最低の表面温度を測定する。この最低の表面温度を本明細書における「中間層形成温度」とすることができる。この際、中間層が形成したか否かは、得られる中間層が結晶性を有する場合、例えばX線回折装置(リガク製、RINT−1500)により得られた結果から判断し、得られる中間層がアモルファス膜の場合、例えば光電子分光分析装置(V.G.Scientific社製、ESCALAB 200i−XL)により得られた結果から判断することができる。   The intermediate layer forming temperature can be measured by the following method. First, an intermediate layer forming liquid containing a desired metal source is prepared. Next, an intermediate layer is formed by bringing the intermediate layer forming liquid into contact with the porous electrode layer substrate while changing the surface temperature of the porous electrode layer substrate by heating the porous electrode layer substrate. Among the surface temperatures of the porous electrode layer substrate that can be measured, the lowest surface temperature is measured. This minimum surface temperature can be used as the “intermediate layer forming temperature” in the present specification. At this time, whether or not the intermediate layer has been formed is determined from the result obtained by, for example, an X-ray diffraction apparatus (RINT-1500, manufactured by Rigaku) when the obtained intermediate layer has crystallinity. Is an amorphous film, for example, it can be determined from a result obtained by a photoelectron spectroscopic analyzer (manufactured by VG Scientific, ESCALAB 200i-XL).

また、多孔質電極層基板の加熱方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、ホットプレート、オーブン、焼成炉、赤外線ランプ、熱風送風機等による加熱方法を挙げることができ、中でも、ホットプレートを使用すると、多孔質電極層基板の温度を所望の温度に確実に保持できるため好ましい。   Further, the heating method of the porous electrode layer substrate is not particularly limited, and examples thereof include a heating method using a hot plate, oven, firing furnace, infrared lamp, hot air blower, etc. Use of a plate is preferable because the temperature of the porous electrode layer substrate can be reliably maintained at a desired temperature.

本方法においては、酸化性ガス雰囲気下で多孔質電極層基板上に中間層形成用液を接触させてもよい。上記金属源が溶解してなる金属イオン等の酸化が速やかに行われるため、中間層の形成反応が促進するからである。このような酸化性ガスとしては、上記金属源が溶解してなる金属イオン等を酸化することができるものであれば特に限定されず、例えば、酸素、オゾン、亜硝酸ガス、二酸化窒素、二酸化塩素、ハロゲンガス等が挙げられ、中でも酸素、オゾンを使用することが好ましく、特にオゾンを使用することが好ましい。工業的に入手が容易であり、低コスト化が実現できるからである。   In this method, the intermediate layer forming liquid may be brought into contact with the porous electrode layer substrate in an oxidizing gas atmosphere. This is because the formation reaction of the intermediate layer is promoted because oxidation of the metal ion or the like formed by dissolving the metal source is rapidly performed. Such an oxidizing gas is not particularly limited as long as it can oxidize metal ions and the like obtained by dissolving the metal source. For example, oxygen, ozone, nitrous acid gas, nitrogen dioxide, chlorine dioxide In particular, oxygen and ozone are preferably used, and ozone is particularly preferably used. This is because it is easy to obtain industrially and can realize cost reduction.

また、本方法においては、得られた中間層の洗浄及び乾燥を行ってもよい。上記中間層の洗浄は、中間層の表面等に存在する不純物を取り除くために行われるものである。洗浄方法としては、例えば、中間層形成用液に使用した溶媒を用いて洗浄する方法等を挙げることができる。また、上記中間層の乾燥を行う際は、常温で放置することにより乾燥してもよいが、オーブン等の加熱装置中で乾燥してもよい。   Further, in the present method, the obtained intermediate layer may be washed and dried. The cleaning of the intermediate layer is performed to remove impurities existing on the surface of the intermediate layer. As a washing | cleaning method, the method etc. which wash | clean using the solvent used for the liquid for intermediate | middle layer formation can be mentioned, for example. Moreover, when drying the said intermediate | middle layer, you may dry by leaving at normal temperature, but you may dry in heating apparatuses, such as oven.

次に、上述した方法により得られた中間層上に電解質層を形成する方法について説明する。上記電解質層の形成方法は特に限定されず、例えば、上記中間層上に電解質層の材料を含むペーストをスクリ−ン印刷法、ドクタ−ブレ−ド法等の塗布方法により塗布し、これらを焼結することによって、上記電解質層を形成すればよい。また、上述と同様の接触法で上記電解質層を形成してもよい。接触法で上記電解質層を形成する場合、金属源として電解質層を構成する金属を含むものを用いること以外は、上述した方法と同様の条件で上記電解質層を形成することができる。接触法によれば、例えば1000℃以上の高温での熱処理工程が不要となるため、電解質層の緻密化を容易に行うことができる。また、接触法により多孔質電極層基板上に直に電解質層を形成すると、上述したピンホールが比較的発生しやすいが、上述した方法で中間層を設けることにより、確実に電解質層内におけるピンホールの発生を防止できる。   Next, a method for forming an electrolyte layer on the intermediate layer obtained by the above-described method will be described. The method for forming the electrolyte layer is not particularly limited. For example, a paste containing the material for the electrolyte layer is applied on the intermediate layer by a coating method such as a screen printing method or a doctor blade method, and these are baked. The electrolyte layer may be formed by bonding. Further, the electrolyte layer may be formed by the same contact method as described above. When the electrolyte layer is formed by a contact method, the electrolyte layer can be formed under the same conditions as those described above, except that a metal source containing a metal constituting the electrolyte layer is used. According to the contact method, for example, a heat treatment step at a high temperature of 1000 ° C. or higher is not required, so that the electrolyte layer can be easily densified. Further, when the electrolyte layer is formed directly on the porous electrode layer substrate by the contact method, the above-described pinhole is relatively easily generated. However, by providing the intermediate layer by the above-described method, the pin in the electrolyte layer is surely formed. The generation of holes can be prevented.

次に、上述した方法により得られた電解質層上に他方の多孔質電極層(燃料極層又は空気極層)を形成する方法について説明する。上記他方の多孔質電極層の形成方法については特に限定されず、上述した接触法で形成してもよいし、従来の方法で形成してもよい。従来の方法で形成する場合は、例えば、電極層の材料とバインダーとを溶媒に加えてペーストを調製し、このペーストをスクリーン印刷法、ドクターブレード法等の塗布方法により上記電解質層上に塗布し、これらを例えば1000℃以上の温度で数時間焼結することにより、上記電解質層上に燃料極層又は空気極層を形成すればよい。以上の方法により、本発明の固体酸化物形燃料電池が得られる。   Next, a method for forming the other porous electrode layer (fuel electrode layer or air electrode layer) on the electrolyte layer obtained by the above-described method will be described. The method for forming the other porous electrode layer is not particularly limited, and it may be formed by the contact method described above or by a conventional method. In the case of forming by a conventional method, for example, a paste is prepared by adding the material of the electrode layer and a binder to a solvent, and this paste is applied onto the electrolyte layer by a coating method such as a screen printing method or a doctor blade method. The fuel electrode layer or the air electrode layer may be formed on the electrolyte layer by, for example, sintering these at a temperature of 1000 ° C. or higher for several hours. With the above method, the solid oxide fuel cell of the present invention is obtained.

以上、本発明の固体酸化物形燃料電池の製造方法について説明したが、上記製造方法は、本発明の固体酸化物形燃料電池の好適な製造方法の一例であり、本発明の固体酸化物形燃料電池は、上記製造方法以外の方法で製造してもよい。   The manufacturing method of the solid oxide fuel cell of the present invention has been described above, but the above manufacturing method is an example of a preferable manufacturing method of the solid oxide fuel cell of the present invention, and the solid oxide fuel cell of the present invention. You may manufacture a fuel cell by methods other than the said manufacturing method.

以下、本発明の一実施形態について、適宜図面を参照して説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings as appropriate.

[第1実施形態]
まず、本発明の第1実施形態について図面を参照して説明する。参照する図1は、本発明の第1実施形態に係る固体酸化物形燃料電池を示す模式断面図である。
[First Embodiment]
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 to be referred to is a schematic cross-sectional view showing a solid oxide fuel cell according to a first embodiment of the present invention.

図1に示すように、第1実施形態に係る固体酸化物形燃料電池10は、電解質層11と、電解質層11を挟持する燃料極層12及び空気極層13と、燃料極層12と電解質層11との間に配置された中間層14とを含む。中間層14は、燃料極層12の構成材料を含む。そして、中間層14内の気孔14aは、平均径が1μm以下である。上記構成を有する固体酸化物形燃料電池10によれば、中間層14上に均一な膜厚の電解質層11を形成できるため、電解質層11におけるピンホールの発生を防止できる。   As shown in FIG. 1, the solid oxide fuel cell 10 according to the first embodiment includes an electrolyte layer 11, a fuel electrode layer 12 and an air electrode layer 13 that sandwich the electrolyte layer 11, a fuel electrode layer 12, and an electrolyte. And an intermediate layer 14 disposed between the layers 11. The intermediate layer 14 includes a constituent material of the fuel electrode layer 12. And the pore 14a in the intermediate | middle layer 14 has an average diameter of 1 micrometer or less. According to the solid oxide fuel cell 10 having the above-described configuration, the electrolyte layer 11 having a uniform film thickness can be formed on the intermediate layer 14, so that pinholes can be prevented from being generated in the electrolyte layer 11.

次に、上述した第1実施形態に係る固体酸化物形燃料電池10の製造方法の一例について、図面を参照して説明する。参照する図2A,B及び図3A,Bは、固体酸化物形燃料電池10の製造方法の一例を示す概略工程図である。なお、図2A,B及び図3A,Bにおいて、図1と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。   Next, an example of a method for manufacturing the solid oxide fuel cell 10 according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIGS. 2A and 2B and FIGS. 3A and 3B to be referred to are schematic process diagrams showing an example of a manufacturing method of the solid oxide fuel cell 10. 2A and 2B and FIGS. 3A and 3B, the same components as those in FIG.

まず、燃料極層12の構成金属を含む金属源を溶媒に溶解させて燃料極層形成用溶液1(図2A参照)を調製する。次に、図2Aに示すように、燃料極層12(燃料極層基板)を、例えばホットプレート(図示せず)等により燃料極層形成温度以上に加熱した状態で、スプレー装置2により燃料極層形成用溶液1を燃料極層12上に噴霧する。これにより、図2Bに示すように、燃料極層12上に中間層14が形成される。本方法によれば、中間層14内の気孔14aの平均径が1μm以下となる。   First, a metal source containing a constituent metal of the fuel electrode layer 12 is dissolved in a solvent to prepare a fuel electrode layer forming solution 1 (see FIG. 2A). Next, as shown in FIG. 2A, the fuel electrode layer 12 (fuel electrode layer substrate) is heated to a temperature higher than the fuel electrode layer formation temperature by, for example, a hot plate (not shown), and the fuel electrode layer 12 is sprayed by the spray device 2. The layer forming solution 1 is sprayed on the fuel electrode layer 12. Thereby, as shown in FIG. 2B, the intermediate layer 14 is formed on the fuel electrode layer 12. According to this method, the average diameter of the pores 14a in the intermediate layer 14 is 1 μm or less.

次に、図3Aに示すように、中間層14上に、例えば上述した接触法により電解質層11を形成する。この際、中間層14内の気孔14aの平均径が1μm以下であるため、中間層14上に均一な膜厚の電解質層11を形成できる。これにより、電解質層11におけるピンホールの発生を防止できる。続いて、図3Bに示すように、電解質層11上に、スクリーン印刷法等の手段を用いて空気極層13を形成し、固体酸化物形燃料電池10を得る。   Next, as shown in FIG. 3A, the electrolyte layer 11 is formed on the intermediate layer 14 by, for example, the contact method described above. At this time, since the average diameter of the pores 14 a in the intermediate layer 14 is 1 μm or less, the electrolyte layer 11 having a uniform film thickness can be formed on the intermediate layer 14. Thereby, generation | occurrence | production of the pinhole in the electrolyte layer 11 can be prevented. Subsequently, as shown in FIG. 3B, an air electrode layer 13 is formed on the electrolyte layer 11 by means of a screen printing method or the like to obtain a solid oxide fuel cell 10.

以上、本発明の第1実施形態に係る固体酸化物形燃料電池10及びその製造方法について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されない。例えば、空気極層上に、中間層、電解質層及び燃料極層を順次形成した固体酸化物形燃料電池としてもよい。   The solid oxide fuel cell 10 and the manufacturing method thereof according to the first embodiment of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment. For example, a solid oxide fuel cell in which an intermediate layer, an electrolyte layer, and a fuel electrode layer are sequentially formed on the air electrode layer may be used.

[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について図面を参照して説明する。参照する図4は、本発明の第2実施形態に係る固体酸化物形燃料電池を示す模式断面図である。なお、図4おいて、図1と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 to be referred to is a schematic cross-sectional view showing a solid oxide fuel cell according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 4, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

第2実施形態に係る固体酸化物形燃料電池20では、燃料極層12が酸化ニッケルを含み、中間層14が、酸化ニッケルと、電解質層11を構成する金属酸化物とを含む。また、図4に示すように、中間層14は、燃料極層12に接触する第1中間層21と、電解質層11に接触する第2中間層22とを含む。そして、第1中間層21内における酸化ニッケルの質量含有率が、燃料極層12内における酸化ニッケルの質量含有率以下であり、第2中間層22内における酸化ニッケルの質量含有率が、第1中間層21内における酸化ニッケルの質量含有率未満である。これにより、中間層14が、燃料極層12と電解質層11との間の熱膨張係数の差に起因する熱的歪を解消する緩衝層となる。なお、本実施形態では、第1中間層21と第2中間層22との間に、更に1層(又は複数層)の中間層が介在していてもよい。この場合、介在する中間層における酸化ニッケルの質量含有率は、第1中間層21内の酸化ニッケルの質量含有率より小さく、第2中間層22内の酸化ニッケルの質量含有率より大きいことが好ましい。上記熱的歪を、より効果的に解消できるからである。   In the solid oxide fuel cell 20 according to the second embodiment, the fuel electrode layer 12 includes nickel oxide, and the intermediate layer 14 includes nickel oxide and a metal oxide constituting the electrolyte layer 11. As shown in FIG. 4, the intermediate layer 14 includes a first intermediate layer 21 that contacts the fuel electrode layer 12 and a second intermediate layer 22 that contacts the electrolyte layer 11. The mass content of nickel oxide in the first intermediate layer 21 is equal to or less than the mass content of nickel oxide in the fuel electrode layer 12, and the mass content of nickel oxide in the second intermediate layer 22 is the first content. It is less than the mass content of nickel oxide in the intermediate layer 21. As a result, the intermediate layer 14 becomes a buffer layer that eliminates thermal strain caused by the difference in thermal expansion coefficient between the fuel electrode layer 12 and the electrolyte layer 11. In the present embodiment, one (or more) intermediate layers may be interposed between the first intermediate layer 21 and the second intermediate layer 22. In this case, the mass content of nickel oxide in the intermediate layer interposed is preferably smaller than the mass content of nickel oxide in the first intermediate layer 21 and larger than the mass content of nickel oxide in the second intermediate layer 22. . This is because the thermal strain can be more effectively eliminated.

また、第1中間層21内の気孔21a及び第2中間層22内の気孔22aは、いずれも平均径が1μm以下である。これにより、中間層14上に均一な膜厚の電解質層11を形成できるため、電解質層11におけるピンホールの発生を防止できる。なお、固体酸化物形燃料電池20の製造方法については、中間層14の形成工程において、第1中間層21と第2中間層22の2回に分けて形成すること以外は、上述した第1実施形態に係る固体酸化物形燃料電池10と同様なので、説明を省略する。   The pores 21a in the first intermediate layer 21 and the pores 22a in the second intermediate layer 22 both have an average diameter of 1 μm or less. Thereby, since the electrolyte layer 11 with a uniform film thickness can be formed on the intermediate layer 14, the occurrence of pinholes in the electrolyte layer 11 can be prevented. Note that the manufacturing method of the solid oxide fuel cell 20 is the same as that described above except that in the step of forming the intermediate layer 14, the first intermediate layer 21 and the second intermediate layer 22 are formed in two steps. Since it is the same as that of the solid oxide fuel cell 10 according to the embodiment, the description thereof is omitted.

以下に実施例を挙げて、本発明を更に詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. In addition, this invention is not limited to a following example.

本実施例では、図1に示すような構造を有する固体酸化物形燃料電池を作製した。まず、酸化ニッケル粉末(平均粒径:1μm)、Ce0.8Sm0.21.9粉末(平均粒径:0.1μm)及びアセチレンブラックを、質量比(酸化ニッケル:Ce0.8Sm0.21.9:アセチレンブラック)が45:50:5となるようにエタノールに加え、これらをエタノール中で粉砕しながら混合した。次に、これらを乾燥して充分にエタノールを揮発させた後、一軸プレス機にて成形し、セラミックスカッターにより所定の寸法に切断(トリミング)した。そして、これを1400℃で5時間焼結して、燃料極層基板(厚み:0.5mm)を作製した。 In this example, a solid oxide fuel cell having a structure as shown in FIG. 1 was produced. First, nickel oxide powder (average particle size: 1 μm), Ce 0.8 Sm 0.2 O 1.9 powder (average particle size: 0.1 μm) and acetylene black are mixed in a mass ratio (nickel oxide: Ce 0.8 Sm 0.2 O 1.9 : acetylene black). Was added to ethanol so as to be 45: 50: 5, and these were mixed while being pulverized in ethanol. Next, these were dried and the ethanol was sufficiently volatilized, then formed with a uniaxial press and cut (trimmed) to a predetermined size with a ceramic cutter. And this was sintered at 1400 degreeC for 5 hours, and the fuel electrode layer board | substrate (thickness: 0.5 mm) was produced.

次に、ジルコニウムテトラアセチルアセトネート(松本製薬工業株式会社製、オルガチックスZC−150)、硝酸イットリウム(関東化学社製)及び塩化ニッケル(関東化学社製)を、それぞれの濃度が0.05モル/リットル、0.004モル/リットル及び0.05モル/リットルとなるように、トルエン:エタノール=70:30の容量比となる混合溶媒に溶解させて中間層形成用溶液を調製した。そして、400℃に加熱した上記燃料極層基板上に、上記中間層形成用溶液(2リットル)をネプライザ(オムロン社製 NE−U17)で噴霧して、上記燃料極層基板上に中間層(厚み:7μm)を形成した。この際の単位時間当たりの噴霧量は、0.003リットル/分であった。また、SEM断面観察により、上記中間層内の気孔の平均径が1μm以下であることを確認した。   Next, zirconium tetraacetylacetonate (manufactured by Matsumoto Pharmaceutical Co., Ltd., ORGATIZ ZC-150), yttrium nitrate (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) and nickel chloride (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) each having a concentration of 0.05 mol The solution for forming an intermediate layer was prepared by dissolving in a mixed solvent having a volume ratio of toluene: ethanol = 70: 30 so as to be / mol, 0.004 mol / liter, and 0.05 mol / liter. Then, the intermediate layer forming solution (2 liters) is sprayed on the fuel electrode layer substrate heated to 400 ° C. with a nebulizer (NE-U17 manufactured by OMRON Corporation), and the intermediate layer ( (Thickness: 7 μm) was formed. The spray amount per unit time at this time was 0.003 liter / min. Moreover, it was confirmed by SEM cross-sectional observation that the average diameter of the pores in the intermediate layer was 1 μm or less.

次に、ジルコニウムテトラアセチルアセトネート(松本製薬工業株式会社製、オルガチックスZC−150)及び硝酸イットリウム(関東化学社製)を、それぞれの濃度が0.1モル/リットル及び0.08モル/リットルとなるように、トルエン:エタノール=70:30の容量比となる混合溶媒に溶解させて電解質層形成用溶液を調製した。そして、500℃に加熱した上記中間層上へ上記電解質層形成用溶液(2リットル)をネプライザ(オムロン社製 NE−U17)で噴霧し、上記中間層上に電解質層(厚み:7μm)を形成した。この際の単位時間当たりの噴霧量は、0.003リットル/分であった。   Next, zirconium tetraacetylacetonate (manufactured by Matsumoto Pharmaceutical Co., Ltd., Orgatics ZC-150) and yttrium nitrate (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) were added at concentrations of 0.1 mol / liter and 0.08 mol / liter, respectively. Thus, an electrolyte layer forming solution was prepared by dissolving in a mixed solvent having a volume ratio of toluene: ethanol = 70: 30. Then, the electrolyte layer forming solution (2 liters) is sprayed on the intermediate layer heated to 500 ° C. with a nebulizer (NE-U17 manufactured by OMRON Corporation) to form an electrolyte layer (thickness: 7 μm) on the intermediate layer. did. The spray amount per unit time at this time was 0.003 liter / min.

続いて、Sm0.5Sr0.5CoO3粉末(平均粒径:3μm)及びセルロース系バインダー樹脂を、質量比(Sm0.5Sr0.5CoO3:バインダー樹脂)が80:20となるようにジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートに加えてペーストを調製した。そして、このペーストをスクリーン印刷法により上記電解質層上に塗布し、これらを1200℃で1時間焼結することにより上記電解質層上に空気極層(厚み:30μm)を形成して、固体酸化物形燃料電池を得た。 Subsequently, Sm 0.5 Sr 0.5 CoO 3 powder (average particle diameter: 3 μm) and cellulose binder resin were mixed with diethylene glycol monobutyl ether acetate so that the mass ratio (Sm 0.5 Sr 0.5 CoO 3 : binder resin) was 80:20. In addition, a paste was prepared. Then, this paste is applied on the electrolyte layer by screen printing, and sintered at 1200 ° C. for 1 hour to form an air electrode layer (thickness: 30 μm) on the electrolyte layer. A fuel cell was obtained.

本発明の第1実施形態に係る固体酸化物形燃料電池を示す模式断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a solid oxide fuel cell according to a first embodiment of the present invention. A,Bは、本発明の第1実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の製造方法の一例を示す概略工程図である。A and B are schematic process diagrams showing an example of a method for producing a solid oxide fuel cell according to the first embodiment of the present invention. A,Bは、本発明の第1実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の製造方法の一例を示す概略工程図である。A and B are schematic process diagrams showing an example of a method for producing a solid oxide fuel cell according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態に係る固体酸化物形燃料電池を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the solid oxide fuel cell which concerns on 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 燃料極層形成用溶液
2 スプレー装置
10,20 固体酸化物形燃料電池
11 電解質層
12 燃料極層
13 空気極層
14 中間層
14a,21a,22a 気孔
21 第1中間層
22 第2中間層

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel electrode layer forming solution 2 Spray apparatus 10,20 Solid oxide fuel cell 11 Electrolyte layer 12 Fuel electrode layer 13 Air electrode layer 14 Intermediate layers 14a, 21a, 22a Pore 21 First intermediate layer 22 Second intermediate layer

Claims (6)

電解質層と、前記電解質層を挟持する一対の多孔質電極層とを含む固体酸化物形燃料電池であって、
一方の前記多孔質電極層と前記電解質層との間に配置された中間層を含み、
前記中間層は、前記一方の多孔質電極層の構成材料を含み、
前記中間層内の気孔は、平均径が1μm以下であることを特徴とする固体酸化物形燃料電池。
A solid oxide fuel cell comprising an electrolyte layer and a pair of porous electrode layers sandwiching the electrolyte layer,
Including an intermediate layer disposed between the one porous electrode layer and the electrolyte layer;
The intermediate layer includes a constituent material of the one porous electrode layer,
The solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein the pores in the intermediate layer have an average diameter of 1 μm or less.
前記中間層は、厚みが0.05〜10μmである請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池。   The solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein the intermediate layer has a thickness of 0.05 to 10 μm. 前記一方の多孔質電極層は、酸化ニッケルを含む燃料極層であり、
前記中間層は、酸化ニッケルと、前記電解質層を構成する金属酸化物とを含む請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池。
The one porous electrode layer is a fuel electrode layer containing nickel oxide,
The solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein the intermediate layer includes nickel oxide and a metal oxide constituting the electrolyte layer.
前記金属酸化物は、酸化ジルコニウム、酸化セリウム及び酸化ランタンから選ばれる少なくとも一つを含む複合金属酸化物である請求項3に記載の固体酸化物形燃料電池。   The solid oxide fuel cell according to claim 3, wherein the metal oxide is a composite metal oxide containing at least one selected from zirconium oxide, cerium oxide, and lanthanum oxide. 前記中間層は、前記燃料極層に接触する第1中間層と、前記電解質層に接触する第2中間層とを含み、
前記第1中間層内における酸化ニッケルの質量含有率が、前記燃料極層内における酸化ニッケルの質量含有率以下であり、
前記第2中間層内における酸化ニッケルの質量含有率が、前記第1中間層内における酸化ニッケルの質量含有率未満である請求項3に記載の固体酸化物形燃料電池。
The intermediate layer includes a first intermediate layer in contact with the fuel electrode layer, and a second intermediate layer in contact with the electrolyte layer,
The mass content of nickel oxide in the first intermediate layer is less than or equal to the mass content of nickel oxide in the fuel electrode layer;
4. The solid oxide fuel cell according to claim 3, wherein a mass content of nickel oxide in the second intermediate layer is less than a mass content of nickel oxide in the first intermediate layer. 5.
前記第1中間層は、厚みが0.025〜9.975μmであり、
前記第2中間層は、厚みが0.025〜9.975μmである請求項5に記載の固体酸化物形燃料電池。

The first intermediate layer has a thickness of 0.025 to 9.975 μm,
The solid oxide fuel cell according to claim 5, wherein the second intermediate layer has a thickness of 0.025 to 9.975 μm.

JP2005274581A 2005-09-21 2005-09-21 Solid oxide fuel cell Expired - Fee Related JP5041195B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005274581A JP5041195B2 (en) 2005-09-21 2005-09-21 Solid oxide fuel cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005274581A JP5041195B2 (en) 2005-09-21 2005-09-21 Solid oxide fuel cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007087747A true JP2007087747A (en) 2007-04-05
JP5041195B2 JP5041195B2 (en) 2012-10-03

Family

ID=37974520

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005274581A Expired - Fee Related JP5041195B2 (en) 2005-09-21 2005-09-21 Solid oxide fuel cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5041195B2 (en)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009087539A (en) * 2007-09-27 2009-04-23 Kyocera Corp Fuel battery cell and fuel battery cell stack, as well as fuel battery
JP2009134980A (en) * 2007-11-30 2009-06-18 Dainippon Printing Co Ltd Manufacturing method of solid oxide fuel cell
KR100957794B1 (en) 2007-12-12 2010-05-13 한국에너지기술연구원 The manufacturing method of solid oxide fuel cell with CGO coating layer
JP2010533941A (en) * 2007-07-17 2010-10-28 ヴァーサ パワー システムズ リミテッド Cell material variations in SOFC stacks addressing thermal gradients in all planes
WO2011093168A1 (en) * 2010-01-27 2011-08-04 日本碍子株式会社 Fuel cell
WO2014119927A1 (en) * 2013-01-29 2014-08-07 지브이퓨얼셀 주식회사 Fuel-cell cell production method
WO2014119929A1 (en) * 2013-01-29 2014-08-07 지브이퓨얼셀 주식회사 Method for fabricating cell for fuel battery
KR20140146009A (en) * 2013-06-14 2014-12-24 주식회사 엘지화학 Ceramic support body, method for manufacturing the same, membrane electrode assembly and fuel cell comprising the same
JP2015088442A (en) * 2013-12-27 2015-05-07 日本碍子株式会社 Air electrode material
US9876235B2 (en) 2013-07-19 2018-01-23 Ngk Insulators, Ltd. Fuel cell including cathode having main phase including perovskite oxide and sub phase including strontium sulfate
WO2018230248A1 (en) * 2017-06-15 2018-12-20 住友電気工業株式会社 Solid electrolyte member, solid oxide fuel cell, water electrolysis device, hydrogen pump, and method for producing solid electrolyte member
CN110431698A (en) * 2017-03-22 2019-11-08 大阪瓦斯株式会社 The manufacturing method and electrochemical element of electrochemical element

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000030728A (en) * 1998-07-09 2000-01-28 Toto Ltd Making method of dense sintered film and manufacture of solid electrolyte-type fuel cell using the method
JP2004265746A (en) * 2003-03-03 2004-09-24 Toto Ltd Solid oxide fuel cell

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000030728A (en) * 1998-07-09 2000-01-28 Toto Ltd Making method of dense sintered film and manufacture of solid electrolyte-type fuel cell using the method
JP2004265746A (en) * 2003-03-03 2004-09-24 Toto Ltd Solid oxide fuel cell

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010533941A (en) * 2007-07-17 2010-10-28 ヴァーサ パワー システムズ リミテッド Cell material variations in SOFC stacks addressing thermal gradients in all planes
JP2009087539A (en) * 2007-09-27 2009-04-23 Kyocera Corp Fuel battery cell and fuel battery cell stack, as well as fuel battery
JP2009134980A (en) * 2007-11-30 2009-06-18 Dainippon Printing Co Ltd Manufacturing method of solid oxide fuel cell
KR100957794B1 (en) 2007-12-12 2010-05-13 한국에너지기술연구원 The manufacturing method of solid oxide fuel cell with CGO coating layer
US8349522B2 (en) 2010-01-27 2013-01-08 Ngk Insulators, Ltd. Fuel cell
JP4779064B1 (en) * 2010-01-27 2011-09-21 日本碍子株式会社 Fuel cell
WO2011093168A1 (en) * 2010-01-27 2011-08-04 日本碍子株式会社 Fuel cell
WO2014119927A1 (en) * 2013-01-29 2014-08-07 지브이퓨얼셀 주식회사 Fuel-cell cell production method
WO2014119929A1 (en) * 2013-01-29 2014-08-07 지브이퓨얼셀 주식회사 Method for fabricating cell for fuel battery
KR20140146009A (en) * 2013-06-14 2014-12-24 주식회사 엘지화학 Ceramic support body, method for manufacturing the same, membrane electrode assembly and fuel cell comprising the same
KR101644690B1 (en) * 2013-06-14 2016-08-01 주식회사 엘지화학 Ceramic support body, method for manufacturing the same, membrane electrode assembly and fuel cell comprising the same
US9876235B2 (en) 2013-07-19 2018-01-23 Ngk Insulators, Ltd. Fuel cell including cathode having main phase including perovskite oxide and sub phase including strontium sulfate
JP2015088442A (en) * 2013-12-27 2015-05-07 日本碍子株式会社 Air electrode material
CN110431698A (en) * 2017-03-22 2019-11-08 大阪瓦斯株式会社 The manufacturing method and electrochemical element of electrochemical element
WO2018230248A1 (en) * 2017-06-15 2018-12-20 住友電気工業株式会社 Solid electrolyte member, solid oxide fuel cell, water electrolysis device, hydrogen pump, and method for producing solid electrolyte member

Also Published As

Publication number Publication date
JP5041195B2 (en) 2012-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5041195B2 (en) Solid oxide fuel cell
US8383286B2 (en) Method for preparing metal oxide sol, method for preparing metal oxide thin film using said sol, and solid oxide fuel cell comprising said thin film
WO2013015115A1 (en) Solid-oxide fuel cell
JP7360276B2 (en) Solid oxide fuel cell and its manufacturing method
KR20100093957A (en) Fuel electrode material, process for preparing composite and solid oxide fuel cells using composite
JP5135841B2 (en) Method for producing solid oxide fuel cell
JP5218469B2 (en) Electrode layer for solid oxide fuel cell
JP5283500B2 (en) Fuel cell cathode with large surface area
JP4992206B2 (en) Method for producing electrode layer for solid oxide fuel cell
JP4984401B2 (en) Method for producing electrode layer for solid oxide fuel cell
JP5228457B2 (en) Method for producing solid oxide fuel cell
JP5114852B2 (en) Method for producing solid oxide fuel cell
JP2006261101A (en) Manufacturing method of solid oxide fuel cell
JP5041194B2 (en) Solid oxide fuel cell
JP2006286607A (en) Solid oxide type fuel cell
JP4984604B2 (en) Solid oxide fuel cell and method for producing the same
JP5041193B2 (en) Solid oxide fuel cell
JP2006244963A (en) Solid oxide fuel cell
JP2004355814A (en) Solid oxide fuel battery cell and its manufacturing method
JP2018139182A (en) Solid electrolytic member, solid oxide type fuel cell, water electrolysis device, hydrogen pump and method for manufacturing solid electrolytic member
JP2007042574A (en) Manufacturing method of solid oxide fuel cell
WO2013115001A1 (en) Fuel cell electrolyte, solid oxide fuel cell, and method for manufacturing same
JP5532530B2 (en) Method for producing solid oxide fuel cell
KR20150039586A (en) Method for manufacturing powder for cathode functional layer of solid oxide fuel cell
JP4918995B2 (en) Method for producing solid oxide fuel cell

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080728

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110307

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110315

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110513

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120301

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120418

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

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120614

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120627

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150720

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees