JP2007087868A - 固体酸化物形燃料電池用燃料極及び固体酸化物形燃料電池用空気極並びに固体酸化物形燃料電池用セル - Google Patents

Abstract

【解決課題】 電極の電子導電率又はイオン伝導率が高い、すなわち、電極の電子の導電経路又はイオンの伝導経路の切断が少ない固体酸化物形燃料電池用電極を提供すること、又は燃料極物質と電解質物質の含有量の差又は空気極物質と電解質物質の含有量の差を大きくしても、焼成時又は昇降温時に、電極にワレが発生し難い固体酸化物形燃料電池用電極を提供すること。
【解決手段】 分岐鎖を有する物質及び粒状の物質を含有することを特徴とする固体酸化物形燃料電池用電極。分岐鎖を有する物質に、粒状の物質が固定されている複合体を含有することを特徴とする固体酸化物形燃料電池用電極。これらの電極を有することを特徴とする固体酸化物形燃料電池用セル。
【選択図】 図４

Description

本発明は、固体酸化物形燃料電池に用いられる燃料極及び空気極、並びに該燃料極又は該空気極を用いて製造される固体酸化物形燃料電池用セルに関する。

固体酸化物形燃料電池のセルは、電解質を燃料極及び空気極で挟み込むようにして構成され、該電解質、該燃料極及び該空気極ともに金属酸化物又は金属で構成されており、全て固体である。

該固体酸化物形燃料電池において、電極反応は、ガス、イオン、電子のいずれもが反応可能な三相界面で起こる。そのため、電池性能を向上させるためには、該三相界面を増加させることが必要である。

そこで、従来より、電解質物質を電極物質に混合させることにより、該三相界面を、電解質と電極の接触面だけでなく、電極内部にも形成させ、該三相界面を増加させることが行われてきた。具体的には、母粒子に子粒子が固定されており、該母粒子又は該子粒子のいずれか一方を電解質物質とし、他方を燃料極物質又は空気極物質とする粉末状の複合粒子を、電極に成形することにより、電極材料に電解質材料が混合されている電極が製造されてきた（以下、複合粒子を用いて製造される電極を、従来の電極（Ｉ）とも記載する。）。また、電極形成用のスラリー中に、粒状の電解質物質及び粒状の燃料極物質又は粒状の空気極物質を含有する電極形成用スラリーを用いて、製膜及び焼成することにより、電極材料に電解質材料が混合されている電極が製造されてきた（以下、粒状の電解質物質と、粒状の燃料極物質又は粒状の空気極物質とを含有するスラリーを用いて製造される電極を、従来の電極（ＩＩ）とも記載する。）。

なお、本発明において、燃料極物質とは、燃料の水素及び酸化物イオンから水及び電子を生成させ且つ電子を導電する性質を持つ物質を指し、空気極物質とは、酸素及び電子から酸化物イオンを生成させ且つ電子を導電する性質を持つ物質を指し、電解質物質とは、空気極で生成する酸化物イオンを燃料極に伝導する性質を持つ物質を指す。

該従来の電極（Ｉ）としては、例えば、特許文献１の特開平１０−１４４３３７号公報には、酸素イオン導電性を有する酸化物（例えば、イットリア安定化ジルコニア）の表面に、電極活性を有する金属（例えば、酸化ニッケル）が担持されている複合粒子、及び該複合粒子からなる固体電解質形燃料電池用の燃料電極が開示されている。

特開平１０−１４４３３７号公報（実施例１）

該従来の電極（Ｉ）の場合、粉末状の複合粒子を、プレス成形機でプレス成形するか、あるいは、先ず、該複合粒子を含有するスラリーを調製し、次いで、ドクタープレート法等で該スラリー層を形成することにより、電極の形状に成形された成形体を得、該成形体を焼成することにより製造される。この時、電極中の電子又はイオンの導電経路は、母粒子同士が接触すること又は子粒子同士が接触することにより形成される。

例えば、母粒子が燃料極物質であり、子粒子が電解質物質である複合粒子により形成されている燃料極の場合、母粒子が、少なくとも他の２つの母粒子と接触していないと、燃料極中の電子の導電経路が繋がらない。また、同様に、子粒子が、少なくとも他の２つの子粒子と接触していないと、燃料極中のイオンの伝導経路が繋がらない。図１２は、粉末状の複合粒子を成形して得られる燃料極の一部を示す模式図であり、図１２中、燃料極５０は、母粒子（燃料極物質）５１に子粒子（電解質物質）５２が固定されている複合粒子５３により形成されている。もし、図１２に示すように、母粒子５１ａと母粒子５１ｂの間に子粒子５２ａが、母粒子５１ｂと母粒子５１ｃの間に子粒子５２ｂが入り込むような状態で、燃料極が形成された場合、該母粒子５１ｂは、母粒子５１ｄとは直接接触しているものの、該母粒子５１ａや該母粒子５１ｃとは直接接触していない。すなわち、該母粒子５１ｂは、他の１つの母粒子とのみ接触している。そのため、該子粒子５２ａ及び該子粒子５２ｂにより、電子の導電経路５４が切断されることとなる。

該複合粒子を用いて電極を製造する場合、電子の導電経路又はイオンの伝導経路の形成は、全くの偶然に頼らざるを得ず、制御することはできないので、上述したように、電子の導電経路又はイオンの伝導経路が切断されている箇所が電極中に多数存在した。

このような電子の導電経路又はイオンの伝導経路の切断は、電極内部の電子導電率の低下又はイオンの伝導率の低下につながる。従って、該従来の電極（Ｉ）は、電極中の電子の導電経路又はイオンの伝導経路が切断されている箇所が多いために、電極の電子導電率又はイオン伝導率が低いという問題があった。

該従来の電極（ＩＩ）は、粒状の電解質物質と、粒状の燃料極物質又は粒状の空気極物質とを含有するスラリーを、電極の形状に製膜し、次いで、焼成することにより製造される。例えば、粒状の燃料極物質及び粒状の電解質物質を含有するスラリーを用いて燃料極を製造する場合、燃料極物質の間に電解質物質が入り込むような状態で、燃料極が形成されると、該電解質物質により該燃料極物質同士が直接接触することが妨げられるので、電子の導電経路が切断されてしまう。この点は、該従来の電極（Ｉ）と同様である。そして、該従来の電極（ＩＩ）を製造する場合も、該従来の電極（Ｉ）を製造する場合と同様、電子の導電経路又はイオンの伝導経路の形成は、全くの偶然に頼らざるを得ず、制御することはできない。従って、該従来の電極（ＩＩ）は、電極中の電子の導電経路又はイオンの伝導経路が切断されている箇所が多いために、電極の電子導電率又はイオン伝導率が低いという問題があった。

また、該従来の電極（Ｉ）又は該従来の電極（ＩＩ）を製造する場合、例えば、燃料極中の電子の導電経路を増やすために、燃料極物質の含有量を増やして、電子の導電経路が形成される確立を高くすることが考えられる。しかし、燃料極物質の含有量を増やすと、燃料極物質と電解質物質との熱膨張率の差によるひずみのために、焼成時又は昇降温時に、電池にワレが生じることがあった。そのため、燃料極物質と電解質物質の含有量は、概ね５０：５０程度に設定しなければならなかったので、燃料極物質の含有量を増やして、電極の電子導電率を高くすることが困難であるという問題もあった。

従って、本発明の課題は、電極の電子導電率又はイオン伝導率が高い、すなわち、電極の電子の導電経路又はイオンの伝導経路の切断が少ない固体酸化物形燃料電池用電極を提供することにある。また、本発明の課題は、燃料極物質と電解質物質の含有量の差又は空気極物質と電解質物質の含有量の差を大きくしても、焼成時又は昇降温時に、電池にワレが発生し難い固体酸化物形燃料電池用電極を提供することにある。

本発明者らは、上記従来技術における課題を解決すべく、鋭意研究を重ねた結果、電極を形成する燃料極物質、空気極物質及び電解質物質のいずれかを、分岐鎖を有する物質にすることにより、（１）電極の電子導電率又はイオン伝導率が高くなること、（２）燃料極物質と電解質物質の含有量の差又は空気極物質と電解質物質の含有量の差を大きくしても、焼成時又は昇降温時に電池にワレが発生し難くなること等を見出し本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明（１）は、分岐鎖を有する燃料極物質及び粒状の電解質物質を含有する固体酸化物形燃料電池用燃料極を提供することにある。

また、本発明（２）は、分岐鎖を有する電解質物質及び粒状の燃料極物質を含有する固体酸化物形燃料電池用燃料極を提供することにある。

また、本発明（３）は、分岐鎖を有する空気極物質及び粒状の電解質物質を含有する固体酸化物形燃料電池用空気極を提供することにある。

また、本発明（４）は、分岐鎖を有する電解質物質及び粒状の空気極物質を含有する固体酸化物形燃料電池用空気極を提供することにある。

また、本発明（５）は、分岐鎖を有する燃料極物質に、粒状の電解質物質が固定されている複合体を含有する固体酸化物形燃料電池用燃料極を提供することにある。

また、本発明（６）は、分岐鎖を有する電解質物質に、粒状の燃料極物質が固定されている複合体を含有する固体酸化物形燃料電池用燃料極を提供することにある。

また、本発明（７）は、分岐鎖を有する空気極物質に、粒状の電解質物質が固定されている複合体を含有する固体酸化物形燃料電池用空気極を提供することにある。

また、本発明（８）は、分岐鎖を有する電解質物質に、粒状の空気極物質が固定されている複合体を含有する固体酸化物形燃料電池用空気極を提供することにある。

また、本発明（９）は、燃料極が、前記本発明（１）、（２）、（５）及び（６）のいずれか記載の固体酸化物形燃料電池用燃料極である固体酸化物形燃料電池用セルを提供することにある。

また、本発明（１０）は、空気極が、前記本発明（３）、（４）、（７）及び（８）のいずれか記載の固体酸化物形燃料電池用空気極である固体酸化物形燃料電池用セルを提供するものである。

本発明によれば、電極の電子導電率又はイオン伝導率が高い、すなわち、電極の電子の導電経路又はイオンの伝導経路の切断が少ない固体酸化物形燃料電池用電極を提供することができる。また、本発明によれば、燃料極物質と電解質物質の含有量の差又は空気極物質と電解質物質の含有量の差を大きくしても、焼成時又は昇降温時に、電池にワレが発生しない固体酸化物形燃料電池用電極を提供することができる。

本発明の第一の形態の固体酸化物形燃料電池用電極は、分岐鎖を有する物質及び粒状の物質を含有する。そして、該電極が燃料極の場合は、該分岐鎖を有する物質及び該粒状の物質のいずれか一方が燃料極物質であり、他方が電解質物質である。また、該電極が空気極の場合は、該分岐鎖を有する物質及び該粒状の物質のいずれか一方が空気極物質であり、他方が電解質物質である。

すなわち、本発明の第一の形態の固体酸化物形燃料電池用電極は、
（１）分岐鎖を有する燃料極物質及び粒状の電解質物質を含有する固体酸化物形燃料電池用燃料極（以下、固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ａ）とも記載する。）、
（２）分岐鎖を有する電解質物質及び粒状の燃料極物質を含有する固体酸化物形燃料電池用燃料極（以下、固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｂ）とも記載する。）、
（３）分岐鎖を有する空気極物質及び粒状の電解質物質を含有する固体酸化物形燃料電池用空気極（以下、固体酸化物形燃料電池用空気極（Ａ）とも記載する。）、
（４）分岐鎖を有する電解質物質及び粒状の空気極物質を含有する固体酸化物形燃料電池用空気極（以下、固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｂ）とも記載する。）、
のいずれかである。

本発明の第一の形態の固体酸化物形燃料電池用電極に係る分岐鎖を有する物質は、分岐鎖を有する燃料極物質、分岐鎖を有する空気極物質及び分岐鎖を有する電解質物質のうちのいずれかであり、該分岐鎖を有する燃料極物質は、燃料極物質の凝集体であり、該分岐鎖を有する空気極物質は、空気極物質の凝集体であり、該分岐鎖を有する電解質物質は、電解質物質の凝集体である。

該分岐鎖を有する物質の形状について、図１を参照して説明する。図１は、本発明の第一の形態の固体酸化物形燃料電池用電極に係る分岐鎖を有する物質の模式図である。図１中、分岐鎖を有する物質１は、主鎖部２（図１中、点線で囲んだ部分。）から分岐鎖３（図１中、点線で囲んだ部分。）が分岐している形状を有する。該主鎖部２の形状、長さ及び径は、特に制限されない。また、該分岐鎖３の形状、長さ及び径、並びに該主鎖部２から該分岐鎖３が分岐する場所及び分岐する角度は、特に制限されない。また、１つの該分岐鎖を有する物質当りの該分岐鎖の数は、１以上であればよく、特に制限されない。

このように、燃料極物質、空気極物質及び電解質物質のうちのいずれかの物質が、例えば、図１に示す分岐鎖を有する物質１の形状に凝集して、該分岐鎖を有する物質を形成している。

該分岐鎖を有する物質の平均径は、特に制限されないが、好ましくは１〜３０μｍ、特に好ましくは５〜２０μｍ、更に好ましくは１０〜１５μｍである。なお、本発明において、該分岐鎖を有する物質の平均径とは、該分岐鎖を有する物質で最も長い径、例えば、図１に示す該分岐鎖を有する物質１の場合であれば、径４の値の平均値である。また、該分岐鎖を有する物質の平均径の測定は、レーザー回折・散乱法を用いて行われる。

本発明の第一の形態の固体酸化物形燃料電池用電極に係る粒状の物質は、粒状の燃料極物質、粒状の空気極物質及び粒状の空気極物質のうちのいずれかであり、金属酸化物（一次粒子）が凝集した凝集体（二次粒子）である。該粒状の物質について、図２を参照に説明する。図２は、本発明の第一の形態の固体酸化物形燃料電池用電極に係る粒状の物質の模式図である。図２に示すように、粒状の物質５（二次粒子）は、金属酸化物６（一次粒子）が凝集して形成されている。

該粒状の物質の平均粒径は、０．１〜３μｍ、好ましくは０．１〜２μｍ、特に好ましくは０．１〜０．５μｍである。

該粒状の物質の平均粒径に対する該分岐鎖を有する物質の平均径の比（分岐鎖を有する物質の平均径／粒状の物質の平均粒径）は、特に制限されないが、好ましくは５以上、特に好ましくは１０〜２００、更に好ましくは１０〜１００である。該粒状の物質の平均粒径に対する該分岐鎖を有する物質の平均径の比が、上記範囲にあることにより、電極の電子導電率又はイオン導電率が高くなるという効果が高まる。

本発明の第一の形態の固体酸化物形燃料電池用電極に係る電解質物質としては、通常、固体酸化物形燃料電池の製造に用いられる電解質物質であれば、特に制限されず、例えば、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、スカンジウム（Ｓｃ）、セリウム（Ｃｅ）、サマリウム（Ｓｍ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ランタン（Ｌａ）、ガリウム（Ｇａ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、ケイ素（Ｓｉ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）及びニッケル（Ｎｉ）から選ばれる１種又は２種以上の金属の酸化物が挙げられる。該電解質物質を構成する金属酸化物のうち、金属種が２種以上である金属酸化物としては、例えば、スカンジア安定化ジルコニア（ＳｃＳＺ；Ｓｃ_２Ｏ_３−ＺｒＯ_２）、スカンジアセリア安定化ジルコニア（１０Ｓｃ１ＣｅＳＺ；（１０Ｓｃ_２Ｏ_３・ＣｅＯ_２）−ＺｒＯ_２）、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ；Ｙ_２Ｏ_３−ＺｒＯ_２）、ランタンストロンチウムマグネシウムガレート（ＬＳＧＭ；Ｌａ_０．８Ｓｒ_０．２Ｇａ_０．８Ｍｇ_０．２Ｏ_３）等のランタンガレート、ガドリニア安定化ジルコニア（Ｇｄ_２Ｏ_３−ＺｒＯ_２）、サマリアドープセリア（Ｓｍ_２Ｏ_３−ＣｅＯ_２）、ガドリニアドープセリア（Ｇｄ_２Ｏ_３−ＣｅＯ_２）、酸化イットリウム固溶酸化ビスマス（Ｙ_２Ｏ_３−Ｂｉ_２Ｏ_３）等が挙げられ、これらの金属酸化物のうち、酸素イオン導電性が良好であり、また、動作温度においても熱的に安定な点で、スカンジア安定化ジルコニア、スカンジアセリア安定化ジルコニア、イットリア安定化ジルコニア、ランタンストロンチウムマグネシウムガレート等のランタンガレートが好ましい。なお、サマリアドープセリア、ガドリニアドープセリアは、イオン導電性及び電子伝導性の両方を有しているので、電解質物質の金属酸化物として用いることも、酸化ニッケルと混合物して、後述する燃料極物質の金属酸化物として用いることもできる。

本発明の第一の形態の固体酸化物形燃料電池用電極に係る燃料極物質としては、通常、固体酸化物形燃料電池の製造に用いられる燃料極物質であれば、特に制限されず、例えば、イットリウム、ジルコニウム、スカンジウム、セリウム、サマリウム、アルミニウム、チタン、マグネシウム、ランタン、ガリウム、ニオブ、タンタル、シリコン、ガドリニウム、ストロンチウム、イッテルビウム、鉄、コバルト、ニッケル及びカルシウム（Ｃａ）から選ばれる１種又は２種以上の金属の酸化物である。該燃料極物質を構成する金属酸化物のうち、金属種が２種以上である金属酸化物としては、例えば、酸化ニッケル（ＮｉＯ）とサマリアドープセリア（Ｓｍ_２Ｏ_３−ＣｅＯ_２）の混合物の凝集体、酸化ニッケルとイットリア安定化ジルコニアの混合物（ＮｉＯ−ＹＳＺ）の凝集体、酸化ニッケルとスカンジア安定化ジルコニアの混合物（ＮｉＯ−ＳｃＳＺ）の凝集体、酸化ニッケルとイットリア安定化ジルコニアとサマリアドープセリアの混合物の凝集体、酸化ニッケルとスカンジア安定化ジルコニアとサマリアドープセリアの混合物の凝集体、酸化ニッケルとイットリア安定化ジルコニアと酸化セリア（ＣｅＯ_２）の混合物の凝集体、酸化ニッケルとスカンジア安定化ジルコニアと酸化セリアの混合物の凝集体、酸化コバルト（Ｃｏ_３Ｏ_４）とイットリア安定化ジルコニアの混合物の凝集体、酸化コバルトとスカンジア安定化ジルコニアの混合物の凝集体、酸化ルテニウム（ＲｕＯ_２）とイットリア安定化ジルコニアの混合物の凝集体、酸化ルテニウムとスカンジア安定化ジルコニアの混合物の凝集体、酸化ニッケルとガドリニアドープセリア（Ｇｄ_２Ｏ_３−ＣｅＯ_２）の混合物の凝集体等が挙げられる。これらのうち、酸化ニッケルとサマリアドープセリアの混合物の凝集体、酸化ニッケルとイットリア安定化ジルコニアの混合物の凝集体及び酸化ニッケルとスカンジア安定化ジルコニアの混合物の凝集体が、電解質物質と反応せず、また、電解質物質と熱膨張率が近いので接合が良好である点で好ましい。

本発明の第一の形態の固体酸化物形燃料電池用電極に係る空気極物質としては、通常、固体酸化物形燃料電池の製造に用いられる空気極物質であれば、特に制限されず、例えば、イットリウム、ジルコニウム、スカンジウム、セリウム、サマリウム、アルミニウム、チタン、マグネシウム、ランタン、ガリウム、ニオブ、タンタル、シリコン、ガドリニウム、ストロンチウム、イッテルビウム、鉄、コバルト、ニッケル、カルシウム及びマンガン（Ｍｎ）から選ばれる１種又は２種以上の金属の酸化物である。該空気極物質を構成する金属酸化物のうち、金属種が２種以上である金属酸化物としては、例えば、ランタンストロンチウムマンガネート（Ｌａ_０．８Ｓｒ_０．２ＭｎＯ_３）、ランタンカルシウムコバルテート（Ｌａ_０．９Ｃａ_０．１ＣｏＯ_３）、ランタンストロンチウムコバルテート（Ｌａ_０．９Ｓｒ_０．１ＣｏＯ_３）、ランタンコバルテート（ＬａＣｏＯ_３）、ランタンカルシウムマンガネート（Ｌａ_０．９Ｃａ_０．１ＭｎＯ_３）等が挙げられ、これらの金属酸化物のうち、ランタンストロンチウムマンガネートが、電解質物質と反応せず、また、電解質物質と熱膨張率が近いので接合が良好である点で好ましい。

該分岐鎖を有する物質は、例えば、図１中の分岐鎖を有する物質１の形状を有する金属又は金属塩の凝集体を製造し、次いで、該金属又は金属塩の凝集体を焼成し、金属酸化物の凝集体に変換することによって製造される。該分岐鎖を有する物質１の形状に成形された金属又は金属塩の凝集体として、市販のものを用いることができる。

該粒状の物質は、公知の方法を用いて得られ、また、市販の金属酸化物を粉砕及び分級することによっても得られる。

該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ａ）中の該分岐鎖を有する燃料極物質の含有量は、好ましくは４０〜８０質量％、特に好ましくは５５〜８０質量％、更に好ましくは７０〜８０質量％である。また、該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｂ）中の該粒状の燃料極物質の含有量は、好ましくは４０〜８０質量％、特に好ましくは５５〜８０質量％、更に好ましくは７０〜８０質量％である。また、該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ａ）中の該分岐鎖を有する空気極物質の含有量は、好ましくは５０〜９０質量％、特に好ましくは６０〜９０質量％、更に好ましくは７０〜９０質量％である。また、該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｂ）中の該粒状の空気極物質の含有量は、好ましくは５０〜９０質量％、特に好ましくは６０〜９０質量％、更に好ましくは７０〜９０質量％である。該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ａ）において、該分岐鎖を有する燃料極物質の含有量が、該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｂ）において、該粒状の燃料極物質の含有量が、該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ａ）において、該分岐鎖を有する空気極物質の含有量が、該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｂ）において、該粒状の空気極物質の含有量が、上記範囲にあることにより、（ａ）電極の電子導電率若しくはイオン伝導率が高くなる、又は（ｂ）燃料極物質と電解質物質の含有量の差若しくは空気極物質と電解質物質の含有量の差を大きくしても、焼成時若しくは昇降温時に、電池にワレが発生し難いという本発明の効果が高まる。

該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ａ）の場合、燃料極物質としては、酸化ニッケルが好ましく、該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ａ）中、酸化ニッケルの含有量が、４０〜８０質量％であることが特に好ましく、５５〜８０質量％であることが更に好ましく、７０〜８０質量％であることがより好ましい。

本発明の第一の形態の固体酸化物形燃料電池用電極は、公知の方法により製造され、該電極の製造方法は、特に限定されない。本発明の第一の形態の固体酸化物形燃料電池用電極の製造方法としては、例えば、該分岐鎖を有する物質及び該粒状の物質を含有するスラリーを調製し、次いで、該スラリーを用いて、スクリーン印刷法、ドクタープレート法等により電極の形状に成形し、次いで、得られた成形体を焼成する方法や、該分岐鎖を有する物質及び該粒状の物質の混合粉体を、プレス成形することにより、電極の形状に成形し、次いで、得られた成形体を、焼成する方法が挙げられる。そして、該焼成により、該分岐鎖を有する物質同士、該粒状の物質同士、又は該分岐鎖を有する物質と該粒状の物質が、結合する。

本発明の第一の形態の固体酸化物形燃料電池用電極の構造について、図３を参照して説明する。図３は、固体酸化物形燃料電池用電極（Ａ）の一部を表す模式図であり、図３中（３−１）は、固体酸化物形燃料電池用電極（Ａ）の、分岐鎖を有する燃料極物質１単位分の構造を示し、図３中（３−２）は、固体酸化物形燃料電池用電極（Ａ）の、分岐鎖を有する燃料極物質４単位分の構造を示す。なお、図３中（３−２）では、該分岐鎖を有する燃料極物質の表面に結合している粒状の電解質物質の記載を省略している。

図３中（３−１）に示すように、分岐鎖を有する燃料極物質１単位分の燃料極１０は、分岐鎖を有する燃料極物質１１の表面に、多数の粒状の電解質物質１２が結合している。この時、該粒状の電解質物質１２が連結することにより、該分岐鎖を有する燃料極物質１１の表面にイオンの伝導経路が形成されている。

そして、図３中（３−２）に示すように、該分岐鎖を有する燃料極物質１単位分の燃料極１０が多数結合して、燃料極１５が形成されている。この時、該分岐鎖を有する燃料極物質同士が直接接触することにより、電気の導電経路が形成されている。

また、該分岐鎖を有する燃料極物質１単位分の燃料極１０の、分岐鎖同士又は分岐鎖と主鎖部が結合することにより、該燃料極１５中に細孔１３が形成される。従って、該燃料極１５は、多孔質構造を有する。なお、該分岐鎖を有する燃料極物質１単位分の燃料極１０の、分岐鎖又は主鎖部で囲まれた部分が、該燃料極１５の細孔１３である。

なお、該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｂ）、該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ａ）、及び該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｂ）は、該分岐鎖を有する物質及び該粒状の物質を構成する物質の種類が異なるものの、それらの構造は、該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ａ）と同様である。

本発明の第二の形態の固体酸化物形燃料電池用電極は、分岐鎖を有する物質に、粒状の物質が固定されている複合体を含有する。そして、該電極が燃料極の場合は、該分岐鎖を有する物質及び該粒状の物質のいずれか一方が燃料極物質であり、他方が電解質物質である。また、該電極が空気極の場合は、該分岐鎖を有する物質及び該粒状の物質のいずれか一方が空気極物質であり、他方が電解質物質である。

すなわち、本発明の第二の形態の固体酸化物形燃料電池用電極は、
（５）分岐鎖を有する燃料極物質に、粒状の電解質物質が固定されている複合体を含有する固体酸化物形燃料電池用燃料極（以下、固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｃ）とも記載する。）、
（６）分岐鎖を有する電解質物質に、粒状の燃料極物質が固定されている複合体を含有する固体酸化物形燃料電池用燃料極（以下、固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｄ）とも記載する。）、
（７）分岐鎖を有する空気極物質に、粒状の電解質物質が固定されている複合体を含有する固体酸化物形燃料電池用空気極（以下、固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｃ）とも記載する。）、
（８）分岐鎖を有する電解質物質に、粒状の空気極物質が固定されている複合体を含有する固体酸化物形燃料電池用空気極（以下、固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｄ）とも記載する。）、
のいずれかである。

本発明の第二の形態の固体酸化物形燃料電池用電極に係る複合体について、図４を参照して説明する。図４は、本発明の第二の形態の固体酸化物形燃料電池用電極に係る複合体の模式図である。図４中、複合体１６は、分岐鎖を有する物質１７に、粒状の物質１８が固定されている。

本発明の第二の形態の固体酸化物形燃料電池用電極に係る分岐鎖を有する物質及び粒状の物質は、本発明の第一の形態の固体酸化物形燃料電池用電極に係る分岐鎖を有する物質及び粒状の物質と同様である。また、本発明の第二の形態の固体酸化物形燃料電池用電極に係る燃料極物質、空気極物質及び電解質物質は、本発明の第一の形態の固体酸化物形燃料電池用電極に係る燃料極物質、空気極物質及び電解質物質と同様である。

該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｃ）中の該分岐鎖を有する燃料極物質の含有量は、好ましくは４０〜８０質量％、特に好ましくは５５〜８０質量％、更に好ましくは７０〜８０質量％である。また、該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｄ）中の該粒状の燃料極物質の含有量は、好ましくは４０〜８０質量％、特に好ましくは５５〜８０質量％、更に好ましくは７０〜８０質量％である。また、該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｃ）中の該分岐鎖を有する空気極物質の含有量は、好ましくは５０〜９０質量％、特に好ましくは６０〜９０質量％、更に好ましくは７０〜９０質量％である。また、該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｄ）中の該粒状の空気極物質の含有量は、好ましくは５０〜９０質量％、特に好ましくは６０〜９０質量％、更に好ましくは７０〜９０質量％である。

本発明の第二の形態の固体酸化物形燃料電池用電極に係る複合体の平均径は、特に制限されないが、好ましくは１〜３０μｍ、特に好ましくは５〜２０μｍ、更に好ましくは１０〜１５μｍである。なお、本発明において、該複合体の平均径とは、該複合体で最も長い径、例えば、図４に示す該複合体１６の場合であれば、径１９の値の平均値である。また、該複合体の平均径の測定は、レーザー回折・散乱法を用いて行われる。

該粒状の物質の平均粒径に対する該分岐鎖を有する物質の平均径の比（分岐鎖を有する物質／粒状の物質）は、特に制限されないが、好ましくは５以上、特に好ましくは１０〜２００、更に好ましくは１０〜１００である。

該複合体は、該分岐鎖を有する物質及び該粒状の物質の混合物に、機械的エネルギーを加えることにより、製造される。該混合物に該機械的エネルギーを加える方法としては、特に制限されず、固体酸化物形燃料電池用電極の製造用の複合粒子、すなわち、母粒子に子粒子が固定化されている複合粒子の製造に用いられる公知の方法を適宜採用することができ、例えば、（ｉ）該分岐鎖を有する物質及び該粒状の物質の混合物に、加圧力及びせん断力を加える方法、（ｉｉ）該粒状の物質を、該分岐鎖を有する物質に衝突させる方法等が挙げられる。

（ｉ）の方法としては、例えば、図５に示す粉体処理装置を用いて、該混合物に、加圧力及びせん断力を加える方法が挙げられる。該粉体処理装置について、図５及び図６を参照に説明する。図５は、粉体処理装置の模式図であり、図６は、粉体処理装置２０をＸ−Ｘ面で切った断面図である。図５中、粉体処理装置２０は、台座２１に設置された外筒２２、該外筒２２の内部に回転可能なように設置される回転体２３、及びプレスヘッド２５を有する。該回転体２３の壁面には孔２９が設けられており、該回転体２３の外周部には一定間隔で羽根部材３０が取り付けられている。また、該回転体２３及び該プレスヘッド２５は、その間に隙間２７が形成されるように設置されている。

そして、該粉体処理装置２０に、粉体混合物２４（該分岐鎖を有する物質及び該粒状の物質の混合物）を投入し、該回転体２３を回転させることにより、該粉体混合物２４が、該プレスヘッド２５と該回転体２３の受け面２６の間に入り込み、該粉体混合物２４に、加圧力及びせん断力が加えられる。加圧力及びせん断力が加えられた該粉体混合物２４は、該孔２９から該回転体２３の外側に排出され、該羽根部材３０によって、再び該回転体２３の内側に循環される。

該粉体処理装置２０中で、該粉体混合物２４に、加圧力及びせん断力が加えられる様子を、図７を参照して説明する。図７は、粉体混合物２４に、加圧力及びせん断力が加えられる様子を示す模式図であり、図６の粉体処理装置２０中、粉体混合物２４に、加圧力及びせん断力が加えられる部分、すなわち、図６中、該プレスヘッド２５及び該回転体２３が、該粉体混合物２４を挟み込む部分の拡大図である。図７中、（７−１）は粉体混合物２４に、加圧力及びせん断力が加えられる前の状態を示し、（７−２）及び（７−３）は粉体混合物２４に、加圧力及びせん断力が加えられている状態を示す。該回転体２３（移動部材）が、移動方向３２の方向に移動することにより、該粉体混合物２４が該プレスヘッド２５（固定部材）に向かって移動し、該粉体混合物２４が、該プレスヘッド２５と該回転体２３の間に挟みこまれるようにして、該隙間２７に入り込む。この時に該粉体混合物２４に加圧力が加えられる（７−２）。次いで、該回転体２３が、該プレスヘッド２５との間に該粉体混合物２４を挟み込んだ状態で移動することにより、該粉体混合物２４にせん断力が加えられる（７−３）。従って、該（ｉ）の方法では、該加圧力及び該せん断力は、固定部材（プレスヘッド２５）と移動部材（回転体２３）の隙間の幅（（７−１）中の３１）、及び移動部材の移動速度により規定される。該固定部材と移動部材の隙間の幅は、処理する粉体の粒径により適宜調節することができるが、通常０．０１〜５ｍｍ、好ましくは０．１〜２ｍｍである。該移動速度は、通常１０〜１００ｍ／ｓ、好ましくは２０〜８０ｍ／ｓである。なお、図５及び図６に示す粉体処理装置２０では、プレスヘッド２５及び受け面２６は、いずれも曲面であるが、図７では、説明の便宜上いずれも平面で示した。

また、該（ｉ）の方法では、該分岐鎖を有する物質及び該粒状の物質の混合物は、該分岐鎖を有する物質及び該粒状の物質を含有するスラリー又は懸濁液であってもよい。

該（ｉ）の方法では、該粒状の物質が、該分岐鎖を有する物質に強い力で押し付けられながら、該分岐鎖を有する物質の表面を引きずられることにより、該粒状の物質が該分岐鎖を有する物質にめり込み、固定される。

また、（ｉｉ）の方法としては、例えば、特開平０５−１６８８９５号公報に記載されている固体粒子の表面改質方法が挙げられ、具体的には、衝撃板が設けられた回転体を回転させ、該回転体に、該分岐鎖を有する物質及び該粒状の物質の混合物を投入することにより、該混合物と該衝撃板を衝突させ、更に該衝撃板の回転による高速気流により、該混合物を対流させ、繰り返し該衝撃板と衝突させる方法である。該表面改質方法では、該混合物が該衝撃板に衝突する際に、該混合物中の粒状の物質の一粒子が、該衝撃板と該混合物中の分岐鎖を有する物質に挟まれ、分岐鎖を有する物質と粒状の物質の衝突が起こる。従って、該（ｉｉ）の方法では、該混合物を衝突させる力は、該混合物の衝突速度によって規定される。上記表面改質方法では、該衝撃板の方が移動するので、該衝撃板の移動速度が、相対的に該混合物の衝突速度であり、該衝撃板の移動速度は、通常、１０〜１００ｍ／ｓ、好ましくは２０〜８０ｍ／ｓである。

本発明の第二の形態の固体酸化物形燃料電池用電極は、公知の方法により製造され、該電極の製造方法は、特に限定されない。本発明の第二の形態の固体酸化物形燃料電池用電極の製造方法としては、例えば、該複合体を含有するスラリーを調製し、次いで、該スラリーを用いて、スクリーン印刷法、ドクタープレート法等により電極の形状に成形し、次いで、得られた成形体を焼成する方法や、粉末状の該複合体を、プレス成形することにより、電極の形状に成形し、次いで、得られた成形体を、焼成する方法が挙げられる。そして、該焼成により、該複合体同士が結合する。

本発明の第一の形態の固体酸化物形燃料電池用電極及び本発明の第二の形態の固体酸化物形燃料電池用電極（以下、総称して本発明の電極とも記載する。）は、該分岐鎖を有する物質を含有するので、粒状の電解質物質と、粒状の燃料極物質又は粒状の空気極物質とを含有するスラリーを用いて製造される従来の電極（ＩＩ）に比べ、電極の電子伝導率又はイオン伝導率が高い。本発明の電極と、従来の電極（ＩＩ）との、電極の電子導電率又はイオン導電率の違いを、図８及び図１３を参照して説明する。図８は、固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ａ）の一部を拡大した模式図であり、分岐鎖を有する燃料極物質１単位分の模式図である。また、図１３は、従来の燃料極（ＩＩ）の一部を拡大した模式図であり、図８中の分岐鎖を有する燃料極物質１単位分と同程度の大きさ分を取り出した図である。なお、図８においては、説明の都合上、分岐鎖を有する燃料極物質の表面に結合している粒状の電解質物質の記載を省略している。また、図１３においては、説明の都合上、燃料極物質６１ａ、６１ｂの間に入り込んでいる粒状の電解質物質のみ記載し、他の粒状の電解質物質の記載を省略している。

図８中、分岐鎖を有する燃料極物質１単位分の燃料極３５は、分岐鎖を有する燃料極物質３６に表面に、図示しない粒状の電解質物質が結合し、形成されている。該分岐鎖を有する燃料極物質３６は、一端３８ａ及び３８ｂから、他端３９ａ及び３９ｂまで、一体であるので、該分岐鎖を有する燃料極物質１単位分の燃料極３５においては、一端３８ａ及び３８ｂから、他端３９ａ及び３９ｂまでは、確実に電気的に結合されている。従って、該分岐鎖を有する燃料極物質１単位分の燃料極３５においては、確実に、一端３８ａ及び３８ｂから、他端３９ａ及び３９ｂまで、電子の導電経路４０が形成されている。

一方、従来の燃料極（ＩＩ）は、粒状の燃料極物質６１、粒状の電解質物質６２を含有するスラリーを用いて製造されるため、図１３に示すように、粒状の燃料極物質６１ａと６１ｂの間に、粒状の電解質物質６２が入り込むような状態で、該従来の燃料極（ＩＩ）６０が形成されることがある。このような場合、該粒状の電解質物質６２により、該粒状の燃料極物質６１ａと該粒状の燃料極物質６１ｂが直接接触することが妨げられるので、電子の導電経路が、該粒状の電解質物質６２で切断され、一端６３ａ及び６３ｂから他端６４ａ及び６４ｂまで繋がることはない。そして、図１３中、該従来の燃料極（ＩＩ）６０において、一端６３ａ及び６３ｂから他端６４ａ及び６４ｂまで、電子の導電経路が形成されるのは、該粒状の燃料極物質６１全てが、連結した場合のみであるが、従来の燃料極（ＩＩ）の製造方法では、電極を形成する物質の結合は、全くの偶然に頼らざるを得ないので、図８中の分岐鎖を有する燃料極物質１単位の長さ分、該粒状の燃料極物質６１が連結する確立は低い。

また、複合粒子を成形して得られる該従来の電極（Ｉ）の製造においても、図８中の分岐鎖を有する燃料極物質１単位の長さ分、母粒子同士が連結する確立は低い。

以上のように、該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ａ）は、分岐鎖を有する燃料極物質１単位分は確実に電子の導電経路が形成されているので、該従来の燃料極（Ｉ）及び（ＩＩ）に比べ、電極中の電子の導電経路の切断が少ない。よって、該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ａ）は、該従来の燃料極（Ｉ）及び（ＩＩ）に比べ、電極の電子導電率が高い。このことは、分岐鎖を有する燃料極物質を含有している該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｃ）についても同様である。また、同様の理由で、分岐鎖を有する空気極物質を含有している該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ａ）及び該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｃ）は、従来の空気極（Ｉ）及び（ＩＩ）に比べ、電極の電子導電率が高い。また、分岐鎖を有する電解質物質を含有している該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｂ）、該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｄ）、該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｂ）及び該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｄ）は、従来の燃料極（Ｉ）及び（ＩＩ）並びに従来の空気極（Ｉ）及び（ＩＩ）に比べ、電極中のイオンの伝導経路の切断が少ないので、電極のイオン伝導率が高い。

また、本発明の電極は、該分岐鎖を有する物質を含有するので、燃料極物質と電解質物質の含有量の差又は空気極物質と電解質物質の含有量の差を大きくしても、該従来の燃料極（Ｉ）及び（ＩＩ）に比べ、焼成時又は昇降温時に電池にワレが発生し難い。燃料極物質及び電解質物質により形成される燃料極を例に挙げて説明すると、燃料極物質と電解質物質とは、熱膨張率が異なるので、電解質と燃料極の境界面においては、温度変化によって、熱膨張率の差によるひずみが生じ、該ひずみにより、電池にワレが発生する。そして、該熱膨張率の差によるひずみは、燃料極中の燃料極物質の含有量が多い程、大きくなる。そのため、該従来の電極（Ｉ）及び（ＩＩ）では、該熱膨張率の差によるひずみを極力小さくし、且つ燃料極中の電子導電率を確保するために、燃料極物質及び電解質物質の含有量の比（複合粒子の場合は、母粒子と子粒子の質量比）を、５０：５０近辺にせざるを得なかった。これは、該従来の燃料極（Ｉ）及び（ＩＩ）では、燃料極物質及び電解質物質が、いずれもが粒状なので、変形し難いために、燃料極物質及び電解質物質が、熱膨張率の差によるひずみを吸収することができないからである。

一方、該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ａ）では、図９に示すように、該分岐鎖を有する燃料極物質１は、自らが変形することにより、具体的には、該主鎖部２又は該分岐鎖３が変形すること（図９中、（９−１）又は（９−２））、あるいは、該主鎖部２に対する該分岐鎖３角度が変わること（図９中、（９−３））により、該熱膨張率の差によるひずみを吸収することができる。図９中、（９−１）、（９−２）及び（９−３）は、いずれも、矢印の右側が、変形後の該分岐鎖を有する物質１を示し、それらは、変形箇所４１、４２又は４３において、変形している。このことにより、該粒状の電解質物質の含有量に対する該分岐鎖を有する燃料極物質の含有量の割合を大きくすることにより、該分岐鎖を有する燃料極物質と該粒状の電解質物質との熱膨張率の差が生じても、該分岐鎖を有する燃料極物質が変形することによりひずみが吸収されるため、該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ａ）は、従来の燃料極（Ｉ）及び（ＩＩ）に比べ、焼成時又は昇降温時に、電池にワレが発生し難い。そのため、該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ａ）は、電極中の燃料極物質の含有量を多くすることができるので、電極の電子導電率を高くすることができる。また、該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ａ）は、燃料極物質と電解質物質の含有比率を大きく変えることができるので、燃料極の電子導電率及びイオン伝導率を調整し易く、柔軟な設計変更を可能とする。

また、分岐鎖を有する物質が熱膨張率の差によるひずみを吸収するという点は、該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｂ）、該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｃ）、該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｄ）、該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ａ）、該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｂ）、該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｃ）及び該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｄ）についても同様である。

また、本発明の電極は、分岐鎖を有する物質を含有するので、電極中に隙間、すなわち、細孔が形成され易い。一方、該従来の電極（Ｉ）及び（ＩＩ）は、電極を形成する物質がいずれも球に近い形状なので、細密充填されるため、隙間、すなわち、細孔が形成され難い。従って、本発明の電極は、該従来の電極（Ｉ）及び（ＩＩ）に比べ、空孔率が高い。

本発明の第一の形態の固体酸化物形燃料電池セルは、燃料極が、該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ａ）、該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｂ）、該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｃ）及び該固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ｄ）のいずれかである。

本発明の第二の形態の固体酸化物形燃料電池セルは、空気極が、該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ａ）、該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｂ）、該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｃ）及び該固体酸化物形燃料電池用空気極（Ｄ）のいずれかである。

本発明の第一の形態の固体酸化物形燃料電池セル及び本発明の第二の形態の固体酸化物形燃料電池セルを製造する方法は、特に制限されず、先に電極を製造し、次いで、該電極を電解質基板に合わせ、焼成することにより接合させる方法、あるいは、電解質基板に、該分岐鎖を有する物質及び該粒状の物質を含有するスラリーを塗布し、焼成することにより、電極を形成させる方法等が挙げられる。

次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。

（実施例１）
（分岐鎖を有する物質の製造）
分岐鎖を有する金属ニッケルを、６００℃、５時間焼成し、分岐鎖を有する酸化ニッケルＡを得た。
・分岐鎖を有する金属ニッケル：ＩＮＣＯ Ｔｙｐｅ ２５５（インコ社製）、樹枝状金属ニッケル、平均径（フィッシャー値）２．２〜２．８μｍ、見かけ密度０．５〜０．６５ｇ／ｍｌ

（燃料極形成用スラリーの調製）
該分岐鎖を有する酸化ニッケルＡ ４０．０ｇ、粒状のスカンジアセリア安定化ジルコニア（１０Ｓｃ１ＣｅＳＺ）１０．０ｇ、フタル酸ジ−ｎ−ブチル１０ｍｌ、オクチルフェニルエーテル２ｍｌ、分散剤（ノニオンＯＰ−８３ＲＡＴ、日本油脂社製）２ｍｌ、ポリビニルブチラール樹脂（和光純薬社製）５．０ｇ、イソプロパノール８０ｍｌ、アセトン８０ｍｌをボールミルに加え、室温で２４時間混合した。得られたスラリーを、エバポレーターで減圧しながら溶媒を蒸発させ、該スラリーの粘度が、１５０００ｍＰａ秒になるように調製し、燃料極形成用スラリーＢを得た。
・粒状のスカンジアセリア安定化ジルコニア；ジルコニア中のスカンジアの含有量１０ｍｏｌ％、セリアの含有量１ｍｏｌ％、平均粒径０．５５μｍ

（燃料極形成用グリーンシートの作成）
次いで、該燃料極形成用スラリーＢを用い、ドクタープレート法にて、膜厚が８００μｍの燃料極形成用スラリー層を形成させ、自然乾燥して、燃料極形成用グリーンシートＣを得た。

（電解質形成用スラリーの調製）
燃料極形成用スラリーの調製で用いた粒状のスカンジアセリア安定化ジルコニア（１０Ｓｃ１ＣｅＳＺ）５０．０ｇ、フタル酸ジ−ｎ−ブチル１０ｍｌ、オクチルフェニルエーテル２ｍｌ、燃料極形成用スラリーの調製で用いた分散剤２ｍｌ、燃料極形成用スラリーの調製で用いたポリビニルブチラール樹脂１０ｇ、イソプロパノール８０ｍｌ、アセトン８０ｍｌをボールミルに加え、室温で２４時間混合した。得られたスラリーを、エバポレーターで減圧しながら溶媒を蒸発させ、該スラリーの粘度が、１５０００ｍＰａ秒になるように調製し、電解質形成用スラリーＤを得た。

（電解質形成用スラリーの塗布及び焼成）
該燃料極形成用グリーンシートＣの一方の表面に、該電解質形成用スラリーＤを、スクリーン印刷法にて、膜厚が１０μｍとなるように塗布し、乾燥させた後、電解質形成用スラリーが塗布された燃料極形成用グリーンシートＣを、１４００℃で、５時間焼成し、電解質が形成されているハーフセル基板Ｅ（以下、単にハーフセル基板Ｅと記載する。）を得た。

（空気極形成用スラリーの調製）
ランタンストロンチウムマンガネート（Ｌｎ_０．８Ｓｒ_０．２Ｍｎ_１．０Ｏ_３）４０ｇ、燃料極形成用スラリーの調製で用いた粒状のスカンジアセリア安定化ジルコニア（１０Ｓｃ１ＣｅＳＺ）１０ｇ、フタル酸ジ−ｎ−ブチル１０ｍｌ、オクチルフェニルエーテル２ｍｌ、燃料極形成用スラリーの調製に用いた分散剤２ｍｌ、燃料極形成用スラリーの調製に用いたポリビニルブチラール樹脂５．０ｇ、イソプロパノール８０ｍｌ、アセトン８０ｍｌをボールミルに加え、室温で２４時間混合した。得られたスラリーを、エバポレーターで減圧しながら溶媒を蒸発させ、該スラリーの粘度が、１５０００ｍＰａ秒になるように調製し、空気極形成用スラリーＦを得た。
・ランタンストロンチウムマンガネート；平均粒径０．４９μｍ

（空気極形成用スラリーの塗布及び焼成）
該ハーフセル基板Ｅに形成されている電解質の表面に、該空気極形成用スラリーＦを、スクリーン印刷法にて、塗布後の膜厚が２０μｍとなるように塗布し、乾燥した。次いで、空気極形成用スラリーＦが塗布されたハーフセル基板Ｅを、１２００℃で、３時間焼成し、固体酸化物形燃料電池用セルＧを得た。

（性能評価）
該固体酸化物形燃料電池用セルＧの発電試験を行ったところ、最大出力密度は約２．０Ｗ／ｃｍ^２であった。また、発電試験終了後の燃料極のＳＥＭ写真を図１０に示す。

（比較例１）
分岐鎖を有する酸化ニッケルＡ ４０．０ｇに代えて、粒状の酸化ニッケル４０．０ｇとする以外は実施例１と同様の方法で行い、固体酸化物形燃料電池用セルＨを得た。該固体酸化物形燃料電池用セルＨの最大出力密度は、約０．６Ｗ／ｃｍ^２であった。また、発電試験終了後の燃料極のＳＥＭ写真を図１４に示す。
・粒状の酸化ニッケル：平均粒径７μｍ

（実施例２）
分岐鎖を有する酸化ニッケルＡ ４０．０ｇに代えて、分岐鎖を有する酸化ニッケルＡ ２０．０ｇとし、粒状のスカンジアセリア安定化ジルコニア１０．０ｇに代えて、粒状のスカンジアセリア安定化ジルコニア３０．０ｇとする以外は、実施例１と同様の方法で行い、固体酸化物形燃料電池用セルＪを得た。該固体酸化物形燃料電池用セルＪの最大出力密度は、約０．９Ｗ／ｃｍ^２であった。また、発電試験終了後の燃料極のＳＥＭ写真を図１１に示す。

（比較例２）
分岐鎖を有する酸化ニッケルＡ ４０．０ｇに代えて、粒状の酸化ニッケルＡ ２５．０ｇとし、粒状のスカンジアセリア安定化ジルコニア１０．０ｇに代えて、粒状のスカンジアセリア安定化ジルコニア２５．０ｇとする以外は、実施例１と同様の方法で行い、固体酸化物形燃料電池用セルＫを得た。該固体酸化物形燃料電池用セルＫの最大出力密度は、約０．３Ｗ／ｃｍ^２であった。また、発電試験終了後の燃料極のＳＥＭ写真を図１５に示す。

本発明の第一の形態の固体酸化物形燃料電池用電極に係る分岐鎖を有する物質の模式図である。 本発明の第一の形態の固体酸化物形燃料電池用電極に係る粒状の物質の模式図である。 固体酸化物形燃料電池用電極（Ａ）の一部を表す模式図である。 本発明の第二の形態の固体酸化物形燃料電池用電極に係る複合体の模式図である。 粉体処理装置の模式図である。 粉体処理装置２０をＸ−Ｘ面で切った断面図である。 粉体混合物２４に、加圧力及びせん断力が加えられる様子を示す模式図である。 固体酸化物形燃料電池用燃料極（Ａ）の一部を拡大した模式図である。 分岐鎖を有する物質が変形する様子を示す模式図である。 発電試験終了後の実施例１に係る燃料極の断面ＳＥＭ写真である。 発電試験終了後の実施例２に係る燃料極の断面ＳＥＭ写真である。 粉末状の複合粒子を成形して得られる燃料極の一部を示す模式図である。 従来の燃料極（ＩＩ）の一部を拡大した模式図である。 発電試験終了後の比較例１に係る燃料極の断面ＳＥＭ写真である。 発電試験終了後の比較例２に係る燃料極の断面ＳＥＭ写真である。

符号の説明

１、１７ 分岐鎖を有する物質
２ 主鎖部
３ 分岐鎖
４ 径
５、１８ 粒状の物質
６ 金属酸化物
１０、３５ 分岐鎖を有する燃料極物質１単位分の燃料極
１１、３６ 分岐鎖を有する燃料極物質
１２、６２ 粒状の電解質物質
１３ 細孔
１５、５０、６０ 燃料極
１６ 複合体
２０ 粉体処理装置
２１ 台座
２２ 外筒
２３ 回転体
２４ 粉体混合物
２５ プレスヘッド
２６ 受け面
２７ 隙間
２９ 孔
３０ 羽根部材
３１ クリアランス
３２ 移動方向
３３ 加圧力及びせん断力が加えられる部分
３５
３８ａ、３８ｂ、６３ａ、６３ｂ 一端
３９ａ、３９ｂ、６４ａ、６４ｂ 他端
４０、５４、６３ 電子の導電経路
４１、４２、４３ 変形箇所
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ 母粒子
５２ａ、５２ｂ 子粒子
５３ 複合粒子
６１ａ、６１ｂ 粒状の燃料極物質

Claims (12)

1. 分岐鎖を有する燃料極物質及び粒状の電解質物質を含有することを特徴とする固体酸化物形燃料電池用燃料極。
2. 前記燃料極物質が酸化ニッケルであることを特徴とする請求項１記載の固体酸化物形燃料電池用燃料極。
3. 固体酸化物形燃料電池用燃料極中、前記酸化ニッケルの含有量が４０〜８０質量％であることを特徴とする請求項２記載の固体酸化物形燃料電池用燃料極。
4. 分岐鎖を有する電解質物質及び粒状の燃料極物質を含有することを特徴とする固体酸化物形燃料電池用燃料極。
5. 分岐鎖を有する空気極物質及び粒状の電解質物質を含有することを特徴とする固体酸化物形燃料電池用空気極。
6. 分岐鎖を有する電解質物質及び粒状の空気極物質を含有することを特徴とする固体酸化物形燃料電池用空気極。
7. 分岐鎖を有する燃料極物質に、粒状の電解質物質が固定されている複合体を含有することを特徴とする固体酸化物形燃料電池用燃料極。
8. 分岐鎖を有する電解質物質に、粒状の燃料極物質が固定されている複合体を含有することを特徴とする固体酸化物形燃料電池用燃料極。
9. 分岐鎖を有する空気極物質に、粒状の電解質物質が固定されている複合体を含有することを特徴とする固体酸化物形燃料電池用空気極。
10. 分岐鎖を有する電解質物質に、粒状の空気極物質が固定されている複合体を含有することを特徴とする固体酸化物形燃料電池用空気極。
11. 燃料極が、請求項１〜４、７及び８のいずれか１項記載の固体酸化物形燃料電池用燃料極であることを特徴とする固体酸化物形燃料電池用セル。
12. 空気極が、請求項５、６、９及び１０のいずれか１項記載の固体酸化物形燃料電池用空気極であることを特徴とする固体酸化物形燃料電池用セル。

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