JP5108988B1 - 固体酸化物形燃料電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】SOFC100の燃料側電極110には、緻密なインターコネクタ140が設けられ、インターコネクタ140の表面には、多孔質のN型半導体膜150が形成される。N型半導体膜150の表面には、P型半導体膜160が形成される。N型半導体膜をインターコネクタとP型半導体膜との間に挿入すると、そうでない場合と比べて、SOFCの導電性が向上する。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の実施形態に係るSOFC(のセル)100の構成を示す。SOFC100は、燃料側電極110と、燃料側電極110の上面に積層された電解質膜120と、電解質膜120の上面に積層された空気側電極130を備える。これらの3層からなる平板状の積層体は、SOFC100の発電部を構成している。
(1/2)・O2+2e−→O2− (於:空気側電極130) …(2)
H2+O2−→H2O+2e− (於:燃料側電極110) …(3)
次に、図1に示したSOFC100の製造方法の一例について説明する。
SOFC100では、燃料側電極110に設けられた緻密なインターコネクタ140の表面に多孔質のN型半導体膜150が形成され、このN型半導体膜150の表面に、インターコネクタ140とP型半導体膜160とでN型半導体膜150を挟むようにP型半導体膜160が形成されている。
試験Aでは、N型半導体膜の材質、P型半導体膜の材質、並びに、「N型半導体膜がインターコネクタとP型半導体膜との間に介在するか否か(N型半導体膜の挿入の有無)」の組み合わせが異なる複数のサンプルが作製された。具体的には、表1に示すように、4種類の水準(組み合わせ)が準備された。各水準に対して10個のサンプル(N=10)が作製された。表1において、「N型半導体膜の挿入あり」が図1に示す本実施形態に対応し、「N型半導体膜の挿入なし」が図3に示す従来例に対応する。
以下、N型半導体膜150とP型半導体膜160との界面に着目する。図2は、本発明の実施形態に係るN型半導体膜150とP型半導体膜160とを含む断面(積層方向(膜の厚さ方向)に沿う断面、各要素(各膜)の平面方向に垂直の断面)を電子顕微鏡で1000倍に拡大して観察した様子を示す。
試験Bでは、インターコネクタの材質、N型半導体膜の材質、P型半導体膜の材質、並びに、平均接合幅の組み合わせが異なる複数のサンプルが作製された。具体的には、表2に示すように、15種類の水準(組み合わせ)が準備された。各水準に対して10個のサンプル(N=10)が作製された。表2における全ての水準が、図1に示す本実施形態に対応している。
Claims (8)
- 燃料ガスと接触して前記燃料ガスを反応させる燃料側電極と、前記燃料側電極に設けられた固体電解質からなる電解質膜と、前記酸素を含むガスを反応させる空気側電極であって前記電解質膜を前記燃料側電極と空気側電極とで挟むように前記電解質膜に設けられた空気側電極と、からなる固体酸化物形燃料電池の発電部と、
前記燃料側電極に電気的に接続されるように設けられた緻密なインターコネクタと、
前記インターコネクタに設けられた多孔質のN型半導体膜と、
前記N型半導体膜を前記インターコネクタとP型半導体膜とで挟むように前記N型半導体膜に設けられたP型半導体膜と、
を備えた固体酸化物形燃料電池。 - 請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池において、
前記N型半導体膜と前記P型半導体膜とを含む断面における前記N型半導体膜と前記P型半導体膜との界面に対応する線である境界線上において前記N型半導体膜と前記P型半導体膜とが接触している複数の部分の長さの平均である平均接合幅が0.32〜5.0μmである、固体酸化物形燃料電池。 - 請求項1又は請求項2に記載の固体酸化物形燃料電池において、
前記N型半導体膜は、La(Ni,Fe,Cu)O3からなる固体酸化物形燃料電池。 - 請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の固体酸化物形燃料電池において、
前記P型半導体膜は、LaMnO 3 系、LaFeO 3 系、LaCoO 3 系の何れかである、ペロブスカイト型結晶構造を有する遷移金属複合酸化物からなる、固体酸化物形燃料電池。 - 請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の固体酸化物形燃料電池において、
前記P型半導体膜は、MnCo 2 O 4 、CuMn 2 O 4 の何れかである、スピネル型結晶構造を有する遷移金属複合酸化物からなる、固体酸化物形燃料電池。 - 請求項1乃至請求項5の何れか一項に記載の固体酸化物形燃料電池において、
前記インターコネクタは、
化学式La1−xAxCr1−y−zByO3(ただし、A:Ca,Sr,Baから選択される少なくとも1種類の元素、B:Co,Ni,Mg,Alから選択される少なくとも1種類の元素、xの範囲:0.05〜0.2、yの範囲:0.02〜0.22、zの範囲:0〜0.05)で表わされるランタンクロマイトからなる、固体酸化物形燃料電池。 - 請求項1乃至請求項6の何れか一項に記載の固体酸化物形燃料電池において、
前記N型半導体膜の導電率が、前記P型半導体膜の導電率より大きい、固体酸化物形燃料電池。 - 請求項1乃至請求項7の何れか一項に記載の固体酸化物形燃料電池において、
前記P型半導体膜を構成する粒子の平均粒径が、前記N型半導体膜を構成する粒子の平均粒径より大きい、固体酸化物形燃料電池。
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