JP3595223B2

JP3595223B2 - 固体電解質型燃料電池セル

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Publication number: JP3595223B2
Application number: JP30836099A
Authority: JP
Inventors: 雅人西原
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1999-10-29
Filing date: 1999-10-29
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2019-10-29
Also published as: JP2001126745A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気極表面に、固体電解質と、金属粒子および／または金属酸化物粒子とセラミック粒子を含有する燃料極とを順次積層した固体電解質型燃料電池セルに関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来より、固体電解質型燃料電池はその作動温度が９００〜１０５０℃と高温であるため発電効率が高く、第３世代の発電システムとして期待されている。
【０００３】
一般に固体電解質型燃料電池セルには、円筒型と平板型が知られている。平板型燃料電池セルは、発電の単位体積当たり出力密度は高いという特徴を有するが、実用化に関してはガスシール不完全性やセル内の温度分布の不均一性などの問題がある。それに対して、円筒型燃料電池セルでは、出力密度は低いものの、セルの機械的強度が高く、またセル内の温度の均一性が保てるという特徴がある。両形状の固体電解質型燃料電池セルとも、それぞれの特徴を生かして積極的に研究開発が進められている。
【０００４】
円筒型燃料電池セルは、図３に示すように開気孔率３０〜４０％程度のＬａＭｎＯ_３系材料からなる多孔性の空気極２を形成し、その表面にＹ_２Ｏ_３安定化ＺｒＯ_２からなる固体電解質３を形成し、さらにこの表面に多孔性のＮｉ−ジルコニアの燃料極４を形成している。
【０００５】
燃料電池のモジュールにおいては、各単セルはＬａＣｒＯ_３系の集電体（インターコネクタ）５を介して接続される。発電は、空気極２内部に空気（酸素）６を、外部に燃料（水素）７を流し、１０００〜１０５０℃の温度で行われる。
【０００６】
上記のような燃料電池セルを製造する方法としては、例えば絶縁粉末を押出成形法などにより円筒状に成形後、これを焼成して円筒状支持管を作製し、この支持管の外周面に空気極、固体電解質、燃料極、集電体のスラリーを塗布してこれを順次焼成して積層するか、あるいは円筒状支持管の表面に電気化学的蒸着法（ＥＶＤ法）やプラズマ溶射法などにより空気極、固体電解質、燃料極、集電体を順次形成することも行われている。
【０００７】
近年ではセルの製造工程を簡略化し且つ製造コストを低減するために、各構成材料のうち少なくとも２つを同時焼成する、いわゆる共焼結法が提案されている。この共焼結法は、例えば、円筒状の空気極成形体にシート状固体電解質成形体及びシート状集電体成形体をロール状に巻き付けて同時焼成を行い、その後固体電解質表面に燃料極を形成する方法である。また、燃料極も、空気極成形体、固体電解質成形体、集電体成形体と同時焼成を行い、形成する方法もある。
【０００８】
燃料極は、例えば、ＮｉＯおよび／またはＮｉとＺｒＯ_２（Ｙ_２Ｏ_３含有）の混合粉末をスクリーン印刷により固体電解質表面に塗布するか、混合粉末を含む水溶液中に浸漬し、乾燥した後燃料極として形成されていた。また上記塗布または浸漬したものを、１０００〜１４００℃の温度で大気中熱処理して形成されていた。
【０００９】
さらに、空気極成形体に、シート状固体電解質成形体及びシート状集電体成形体をロール状に巻き付けた積層成形体の固体電解質成形体の表面に、ＮｉＯおよび／またはＮｉとＺｒＯ_２（Ｙ_２Ｏ_３含有）の混合粉末からなるグリーンシートを積層した後、同時焼成を行い、形成されていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような方法で形成された燃料極は、固体電解質への付着強度が低く、発電中に、燃料極を構成するＮｉＯ粒子および／またはＮｉ粒子が固体電解質表面から剥離し易く、その結果、三相界面としての接触点の減少、即ち、燃料ガス、ＮｉＯ粒子および／またはＮｉ粒子、固体電解質の三相が接触する部分が少なくなり、出力密度が、時間とともに急激に劣化するという問題があった。
【００１１】
本発明は、金属粒子粒子および／または金属酸化物粒子の固体電解質への付着強度を向上することができ、長期的に安定した出力性能を発現維持できる固体電解質型燃料電池セルを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の固体電解質型燃料電池セルは、空気極表面に、固体電解質と、金属粒子および／または該金属の酸化物粒子（以下、金属酸化物粒子という）とセラミック粒子を含有する燃料極とを順次積層してなる固体電解質型燃料電池ルにおいて、前記固体電解質の前記燃料極側表面に複数の凹部を形成し、前記燃料極中の金属粒子および／または該金属の酸化物粒子を前記凹部周辺の前記固体電解質表面に付着させるとともに、前記燃料極中のセラミック粒子を、前記凹部内面および前記金属粒子および／または該金属の酸化物粒子の周辺の前記固体電解質表面に付着せしめ（金属粒子および／または該金属の酸化物粒子が凹部内部に侵入する場合を除く）、該凹部内面と前記固体電解質表面のセラミック粒子を連結したものである。
【００１３】
このような構成を採用することにより、凹部に収容されたセラミック粒子に、金属粒子および／または金属酸化物粒子の周辺の固体電解質表面に付着したセラミック粒子が連結（固着）しており、凹部に収容されたセラミック粒子のアンカー効果により、金属粒子および／または金属酸化物粒子の固体電解質表面からの剥離を防止できる。
【００１４】
ここで、固体電解質表面における凹部の最大幅の平均が０．５〜５μｍであるとともに、燃料極中の金属粒子および／または金属酸化物粒子の平均粒径が５〜１５μｍであり、セラミック粒子の平均粒径が０．５〜２μｍであることが望ましい。
【００１５】
このような構成を採用することにより、凹部内にセラミック粒子が収容され易くなるとともに、金属粒子および／または金属酸化物粒子が凹部に収容されることなく、凹部周辺の固体電解質表面に付着し易くなり、凹部内部と固体電解質表面のセラミック粒子が連結して、金属粒子および／または金属酸化物粒子の固体電解質表面からの剥離をさらに防止できる。
【００１６】
さらに、燃料極は、金属粒子および／または金属酸化物粒子が５０〜８０重量％、セラミック粒子が２０〜５０重量％からなることが望ましい。このような構成を採用することにより、凹部内にセラミック粒子を収容するとともに、セラミック粒子を金属粒子および／または金属酸化物粒子の周辺の固体電解質表面に十分に付着することができ、金属粒子および／または金属酸化物粒子の固体電解質表面からの剥離をさらに防止できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明における固体電解質型燃料電池セルは、図１に示すように円筒状の固体電解質３１の内面に空気極３２、外面に燃料極３３を形成してセル本体３４を形成し、空気極３２には集電体３５（インターコネクタ）が電気的に接続されている。
【００１８】
即ち、固体電解質３１の一部に切欠部３６が形成され、固体電解質３１の内面に形成されている空気極３２の一部が露出しており、この露出面３７及び切欠部３６近傍の固体電解質３１の表面が集電体３５により被覆され、集電体３５が、固体電解質３１の両端部表面及び固体電解質３１の切欠部３６から露出した空気極３２の表面に接合されている。
空気極３２と電気的に接続する集電体３５は、セル本体３４の外面に形成され、ほぼ段差のない連続同一面３９を覆うように形成されており、燃料極３３とは電気的に接続されていない。この集電体３５は、セル同士間を接続する際に他のセルの燃料極にＮｉフェルトを介して電気的に接続され、これにより燃料電池モジュールが構成される。連続同一面３９は、固体電解質の両端部と空気極の一部とが連続したほぼ同一面となるまで、固体電解質の両端部間を研磨することにより形成される。
固体電解質３１は、例えば３〜１５モル％のＹ_２Ｏ_３あるいはＹｂ_２Ｏ_３含有した部分安定化あるいは安定化ＺｒＯ_２が用いられる。空気極３２は、例えばＬａをＣａ及びＹで２０〜５５原子％置換したＬａＭｎＯ_３のペロブスカイト型複合酸化物が用いられ、また集電体３５としては、例えば、主としてＣｒをＭｇで１０〜３０原子％置換したＬａＣｒＯ_３が用いられる。
そして、本発明の固体電解質型燃料電池セルでは、燃料極３３は、図２に示すように、金属粒子４１が５０〜８０重量％、セラミック粒子４３が２０〜５０重量％から構成されている。金属粒子４１としては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｒｕがあり、セラミック粒子４３としては、Ｙ_２Ｏ_３を含有するＺｒＯ_２、他にＹｂ_２Ｏ_３、Ｓｍ_２Ｏ_３等を含有するＺｒＯ_２、ＣｅＯ_２があるが、このうちでも、燃料ガスに対する汎用性と経済的観点から、金属粒子４１としてＮｉ、セラミック粒子４３としてＹ_２Ｏ_３を含有するＺｒＯ_２が望ましい。金属粒子４１の代わりに、金属酸化物粒子、例えばＮｉＯ粒子を用いても良く、金属粒子と金属酸化物粒子の両方を用いても良い。
【００１９】
燃料極中の金属粒子４１を５０〜８０重量％（セラミック粒子４３を２０〜５０重量％）としたのは、この範囲ならば、十分な導電性を有し、固体電解質と燃料極との間に生じる熱膨張率の不整合に伴い応力を緩和することができるからである。一方、金属粒子４１が５０重量％よりも少ない場合には、燃料極の電気伝達性が損なわれ、８０重量％よりも多い場合には金属粒子の粒成長の抑制効果が小さくなるからである。燃料極の金属粒子４１は、上記理由から、５５〜７０重量％含有することが望ましい。
【００２０】
また、本発明の固体電解質型燃料電池セルでは、固体電解質３１の燃料極側表面には複数の凹部４５が形成されており、燃料極３３中の金属粒子４１は凹部４５周辺の固体電解質表面に付着しており、凹部４５の内部には、セラミック粒子４３が収容され凹部４５内面に付着し、また、凹部４５内に収容しきれないセラミック粒子４３が、金属粒子４１の周辺の固体電解質表面に付着している。
【００２１】
固体電解質表面における最大凹部幅Ｂの平均、つまり凹部４５の開口した部分の最大幅Ｂの平均は０．５〜５μｍとされており、燃料極中の金属粒子４１の平均粒径は５〜１５μｍとされ、セラミック粒子４３の平均粒径は０．５〜２μｍとされている。
【００２２】
凹部４５の開口した部分の最大幅Ｂの平均を０．５〜５μｍとしたのは、この範囲内ならば燃料極を構成するセラミック粒子を凹部内に沈降させることが可能であり、このような凹部を作製することが容易だからであり、一方、０．５μｍよりも小さい場合には、セラミック粒子４３が沈降堆積する際に凹部４５の内部にまで侵入できなくなり、金属粒子を強固に支持する役割としての骨格の形成機能を十分に果たせなくなるからであり、５μｍよりも大きい場合には、セラミック粒子４３に加え、金属粒子４１もある確率で凹部４５内部に侵入するため、三相界面での反応に寄与できなくなる傾向があるからである。凹部４５の開口した部分の最大幅Ｂの平均は、セラミック粒子４３のみを選択的に沈降堆積させるという理由から０．５〜３μｍであることが望ましい。
【００２３】
凹部４５は、固体電解質中に深さ１〜５μｍで形成されていることが、セラミック粒子４３を凹部内部に充填し、固体電解質表面に付着しているセラミック粒子４３と連結させるという点から望ましい。
【００２４】
また、燃料極中の金属粒子４１の平均粒径を５〜１５μｍとしたのは、この範囲内ならばセラミック粒子４３による金属粒子４１の固定支持を図ることができ、固体電解質との局部的な熱膨張差を小さくすることができるからであり、一方、５μｍよりも小さい場合には、セラミック粒子４３による金属粒子４１の固定支持が不十分となる傾向があり、１５μｍよりも大きい場合には、金属粒子４１同士が粒子間結合により粒成長した際に固体電解質との局部的な熱膨張差を生じ界面剥離を伴う虞があるからである。金属粒子４１の平均粒径は、上記理由から５〜１０μｍであることが望ましい。
【００２５】
燃料極３３中の金属粒子４１の平均粒径は、出発原料としてＮｉＯ粒子を用いる場合には、還元収縮率をあらかじめ考慮して粒度の調製制御を行うようにする。
【００２６】
セラミック粒子４３の平均粒径を０．５〜２μｍとしたのは、この範囲内ならば凹部内部への沈降堆積が可能であり、固体電解質表面に付着している金属粒子４１の固定支持が可能だからである。
【００２７】
一方、０．５μｍよりも小さい場合には、セラミック粒子４３の殆どが金属粒子４１の隙間を通って固体電解質３１の表面まで沈降し、堆積しやすくなり、燃料極３３の内部においては金属粒子４１とセラミック粒子４３が層分離しやすくなり、結果として配列した金属粒子４１が多大に粒成長を引き起こし界面からの剥離を伴う虞があるからであり、２μｍよりも大きくなると、固体電解質３１表面への粒子の沈降堆積が図れず、金属粒子４１の支持が難しくなるからである。セラミック粒子４３の平均粒径は、上記理由から０．７〜２μｍであることが望ましい。
【００２８】
凹部４５の全容積よりも、セラミック粒子４３の容積が大きくなるように、逆に言えば、セラミック粒子４３が凹部４５から溢れるように、凹部４５の容積（主として最大幅Ｂおよび深さで決定される）を制御する必要がある。
【００２９】
尚、固体電解質３１もセラミック粒子から構成されているが、図２では省略した。また、図２では、セラミック粒子４３は、固体電解質表面および凹部４５内部のみ存在しているが、金属粒子の間にも存在する場合もある。さらに、固体電解質３１、空気極３２、集電体３５としては、上記例に限定されるものではなく、公知材料を用いても良い。
以上のように構成された固体電解質型燃料電池セルは、以下のようにして作製される。まず円筒状の空気極仮焼体の表面に固体電解質シート、集電体シートをそれぞれ貼り付ける。この際、固体電解質シート、集電体シートは、所定粉末にトルエン、バインダー、市販の分散剤を加えてスラリー化したものをドクターブレード等の方法により１００〜１２０μｍの厚さに成形する。このようにして積層した空気極と固体電解質と集電体は、１４００〜１５５０℃の温度で２〜１０時間大気中焼成される。
【００３０】
積層された共焼結体の固体電解質表面は、残留する粒子間ポアの平均サイズが０．５〜５μｍの範囲で調整され、凹部４５のサイズが調整される。ポアサイズの調整は、固体電解質シートを作製する際の粉体粒度、グリーンシート密度の制御により行うか、又は固体電解質シート表面に機械的に凹凸を形成する加工を施すことにより行なう。
【００３１】
凹部４５は、例えば、固体電解質を構成するセラミック粒子の平均粒径を若干大きくすることで、焼結後の焼結密度を低下させ、開気孔を残存することにより形成したり、機械的方法では、例えば、予め固体電解質シートを作製する際に、シート表面にナイロンメッシュ等を当接させ、冷間静水圧成形（ＣＩＰ）加工することにより形成できる。尚、ポアサイズの調整法は、上記例に限らず公知の手法を用いても構わない。
【００３２】
燃料極は、５０〜８０重量％ＮｉとＺｒＯ_２（Ｙ_２Ｏ_３含有）からなる組成を有し、固体電解質表面にシートとして貼り付けるか、あるいはスラリーを塗布するかにより作製する。この際焼成は、大気中１３５０〜１４５０℃の温度で１〜３時間行うが、若しくは上記三層の共焼結を行う際に同時に焼成しても構わない。
【００３３】
尚、上記例では円筒状の固体電解質型燃料電池セルについて説明したが、本発明は積層タイプの異なる他の円筒状の固体電解質型燃料電池セルにおいても、固体電解質の片面に空気極、他面に燃料極が形成されていればよく、その構造は図１に限定されるものではない。
【００３４】
本発明の固体電解質型燃料電池セルでは、図２に示すように燃料極を構成している大粒子径の金属粒子４１表面及び各金属粒子４１間の空隙に存在する小粒子径のセラミック粒子４３を、あらかじめ燃料極シートを固体電解質シートに積層した段階で、燃料極シートの表面にトルエン等の溶剤を塗布することにより、グリーンの段階で固体電解質膜表面へ沈降堆積させる。沈降堆積の際、セラミック粒子４３は固体電解質表面の凹部４５（残留ポア）内部へ侵入し、順次堆積されていく。
【００３５】
一方、金属粒子４１は固体電解質３１を構成する粒子の表層部に堆積されているため、セラミック粒子４３が金属粒子４１の周囲を覆って支持されたような組織になる。凹部４５のサイズはセラミック粒子４３が凹部４５の内部に侵入できる大きさを有し、且つ金属粒子４１は侵入しないように、凹部４５の容積、幅等のサイズ、金属粒子４１、セラミック粒子４３の粒径を制御する必要がある。
【００３６】
その結果、金属粒子４１自体が燃料極と固体電解質との界面に強固に固着されるため、発電の際に金属粒子４１の界面からの剥離を抑制することができる。
【００３７】
以上のことから、セルの発電時において燃料極と固体電解質との界面が強固に形成されるため、初期の高い出力密度を長時間にわたって維持できる。
【００３８】
【実施例】
円筒状固体電解質型燃料電池セルを共焼結法により作製するため、まず円筒状の空気極基体管成形体を以下の手順で作製した。市販の純度９９．９％以上のＬａ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、ＣａＣＯ_３、Ｍｎ_２Ｏ_３を出発原料として、Ｌａ_０．５６Ｙ_０．１４Ｃａ_０．３ＭｎＯ_３の組成になるように調合し、所定の空気極基体管成形体を作製した。空気極基体管成形体の作製は、平均粒径が４μｍの固溶体粉末に有機系バインダーを１８％（重量分率）添加し、押出成形法により行った。
【００３９】
次に、固体電解質シートの作製を次のように行った。まず、共沈法により得られたＹ_２Ｏ_３とＹｂ_２Ｏ_３をそれぞれ８モル％の割合で含有する平均粒径が０．５μｍと２μｍの各ＺｒＯ_２粉末を準備した。次に、固体電解質表面に幅、深さの異なる数種類の凹部を形成するため、微粒と粗粒の配合比率が２：８から８：２の範囲で充填度が異なるものを幾種類か混合調製した。この調整した粉体に、、トルエンとバインダーを添加してスラリーを作製し、さらにドクターブレード法により厚さ１００μｍの固体電解質シートを作製した。
【００４０】
次に、市販の純度９９．９％以上のＬａ_２Ｏ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＭｇＯを出発原料として、これをＬａ（Ｍｇ_０．３Ｃｒ_０．７）_０．９７Ｏ_３の組成になるように秤量混合した後、１５００℃で３時間、仮焼粉砕して、平均粒径が１〜２μｍの固溶体粉末を得た。その後、固体電解質同様、トルエンとバインダーを添加してスラリーを調製し、ドクターブレード法により厚さ１００μｍの集電体シートを作製した。
【００４１】
燃料極シートは、Ｎｉ粉末とＺｒＯ_２（８ｍｏｌ％Ｙ_２Ｏ_３含有）粉末のそれぞれで各粒径の異なるものを準備し、幾種類かの組み合わせで重量比が５５〜７５、２５〜４５になるように混合した。それぞれの混合粉末にトルエンとバインダーを添加してスラリーを調製し、厚さ４０μｍになるように燃料極シートを作製した。
【００４２】
空気極基体管成形体に固体電解質シートを、その両端部が開口するようにロール状に巻き付け仮焼し、次に固体電解質仮焼体の両端部間を空気極仮焼体を露出させるように平坦に研磨し、この部分に集電体シートを巻き付け、さらに固体電解質仮焼体の表面の所定箇所に燃料極シートを巻き付け、その燃料極シートの表面にトルエンを塗布した後、大気中１５００℃で６時間の条件で焼成した。
【００４３】
次に、この焼結体の片端部に封止部材の接合を行った。先ず、Ｙ_２Ｏ_３を８ｍｏｌ％の割合で含有する平均粒径が１μｍのＺｒＯ_２粉末に水を溶媒として加えてスラリーを調製し、このスラリーに焼結体の片端部を浸漬し、厚さ１００μｍになるように片端部外周面に塗布し、１２０℃の温度で１時間乾燥した。
【００４４】
封止部材としてのキャップ形状を有する成形体を、上記スラリー組成と同組成の粉末を用いて静水圧成形（ラバープレス）を行い切削加工し、作製した。その後、スラリーを被覆した焼結体の片端部に封止部材用成形体を外嵌した。
【００４５】
その後、大気中１３００℃の温度で１時間焼成を行うことにより封止部材の接合を行い、本発明の固体電解質型燃料電池セルを作製した。
【００４６】
以上の工程を経て作製したセルを、還元雰囲気下で１０００℃、１０時間曝露し、その後、燃料極と固体電解質との界面状態を観察した。まず、作製した各セルを長さ１０ｍｍ程度に切り出し、燃料極と固体電解質の破断面を作製し、この破断面を走査型電子顕微鏡を用いて、凹部内のセラミック粒子と固体電解質表面のセラミック粒子とが連結しているかを観察した。
【００４７】
また、任意の凹部を１００個選択し、これらの最大幅の平均を求めた。凹部の深さは１〜５μｍであった。さらに、燃料極中の金属粒子の平均粒径、およびセラミック粒子の平均粒径を、任意の粒子を３０個選択し、これらの平均を求めることにより、それぞれの平均粒径とした。
【００４８】
さらに、１０００℃でセルの内側に空気を、外側に水素を流し出力値が安定した際の初期値の出力密度と、１０００時間保持後の出力密度をそれぞれ測定した。また、１０００時間保持後に、セルを長さ１０ｍｍ程度に切り出し、Ｎｉ粒子の界面での固着度を観察した。その結果を、表１に示した。
【００４９】
【表１】

【００５０】
この表１より、固体電解質膜表面の凹部の最大幅の平均が０．１μｍの試料Ｎｏ．１は、作製したセル２０本のうち１８本が燃料極膜の界面剥離を生じた。これは、ポアサイズが小さいため、Ｎｉ粒子を支持するためのＹＳＺ粒子による凹凸状の骨格構造が形成されず、その結果、セル径方向での界面状態においても直線状がはっきりと確認でき、界面の接合状態が良くないことが確認できた。
【００５１】
次に、ＹＳＺ粒子の平均粒径が２μｍ以上の試料Ｎｏ．５、８は、界面上での粒子の沈降堆積が十分に実現されず、その結果、ＹＳＺ粒子の連結、さらにＮｉ粒子の固着のための支持が図れなかった。
【００５２】
そして、本発明の範囲外の試料Ｎｏ．１、５、８においては、出力値が時間とともに劣化していくことが判る。これらの発電後の試料を観察すると、燃料極と固体電解質間の界面がほぼ完全に剥離しており、反応に寄与しているＮｉ粒子が存在しないことが十分に伺えた。
【００５３】
一方、本発明の試料では、界面部に局所的な剥離を伴うこともなく、一方還元後においてもＮｉ粒子が十分にＹＳＺ粒子に支持されて優れた組織を有していることを確認できた。出力密度についても、初期値から０．３０Ｗ／ｃｍ^２を上回り、１０００時間保持後においても劣化を伴うこともなく、安定した界面構造を維持していることが示唆できた。以上のことから、本発明の試料では発電時に界面の剥離を伴うことが無く、長時間安定した出力性能の維持が期待できることが判る。
【００５４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の固体電解質型燃料電池セルでは、凹部に収容されたセラミック粒子に、金属粒子周辺の固体電解質表面に付着したセラミック粒子が連続（固着）しており、凹部に収容されたセラミック粒子のアンカー効果により、金属粒子の固体電解質表面からの剥離を防止でき、長時間安定した発電性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の固体電解質型燃料電池セルを示す断面図である。
【図２】本発明の固体電解質型燃料電池セルの燃料極およびその近傍を示す概念図である。
【図３】従来の固体電解質型燃料電池セルを示す斜視図である。
【符号の説明】
３１・・・固体電解質
３２・・・空気極
３３・・・燃料極
４１・・・金属粒子
４３・・・セラミック粒子
４５・・・凹部
Ｂ・・・固体電解質表面の凹部の最大幅

Claims

空気極表面に、固体電解質と、金属粒子および／または該金属の酸化物粒子とセラミック粒子を含有する燃料極とを順次積層してなる固体電解質型燃料電池ルにおいて、前記固体電解質の前記燃料極側表面に複数の凹部を形成し、前記燃料極中の金属粒子および／または該金属の酸化物粒子を前記凹部周辺の前記固体電解質表面に付着させるとともに、前記燃料極中のセラミック粒子を、前記凹部内面および前記金属粒子および／または該金属の酸化物粒子の周辺の前記固体電解質表面に付着せしめ（金属粒子および／または該金属の酸化物粒子が凹部内部に侵入する場合を除く）、該凹部内面と前記固体電解質表面のセラミック粒子を連結したことを特徴とする固体電解質型燃料電池セル。
固体電解質表面における凹部の最大幅の平均が０．５〜５μｍであるとともに、燃料極中の金属粒子および／または該金属の酸化物粒子の平均粒径が５〜１５μｍであり、セラミック粒子の平均粒径が０．５〜２μｍであることを特徴とする請求項１記載の固体電解質型燃料電池セル。
燃料極は、金属粒子および／または該金属の酸化物粒子が５０〜８０重量％、セラミック粒子が２０〜５０重量％からなることを特徴とする請求項１または２記載の固体電解質型燃料電池セル。