JP5220437B2 - 横縞型固体酸化物形燃料電池スタック及びその作製方法 - Google Patents
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Description
ランタンクロマイトまたはランタンクロマイトを主成分とするインターコネクタ材料を焼成温度1550℃以下、特に1450℃〜1500℃の範囲で形成でき、燃料ガス漏れ、発電効率の低下、また燃焼による温度上昇による破壊、劣化、電圧損失を改善することができる。
(1)La0.6Sr0.4Mn1.0O3などの(La,Sr)MnO3系材料。
(2)La0.6Sr0.4Co1.0O3などの(La,Sr)CoO3系材料。
(3)La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3、La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3などの(La,Sr)CoFeO3系材料。
(4)La0.9Ca0.1MnO3などの(La,Ca)MnO3系材料。
本発明(2)である横縞型固体酸化物形燃料電池スタックの作製方法の態様については、以下のとおりである。本発明(2)である横縞型固体酸化物形燃料電池スタックの作製方法により本発明(1)の横縞型固体酸化物形燃料電池スタックを作製するものである。
(b)′前記アノード層の構成材料のうち、前記ジルコニアを含む材料としては、前記ジルコニアを含む材料(前記0036段落参照)から適当な材料を選んで使用して横縞型固体酸化物形燃料電池スタックの完成時においてアノード層となるものを形成する。
アノード層の構成材料はジルコニアを含まない材料とジルコニアを含む材料の2種類を使用することになる。このうち、ジルコニアを含まない材料は、横縞型固体酸化物形燃料電池スタックの完成時において多孔質の支持基板1となるものの面のうち、横縞型固体酸化物形燃料電池スタックの完成時において燃料流路側となるところの面とは相対する面に配置し、ジルコニアを含む材料は、前記ジルコニアを含まない材料の面のうち、多孔質の支持基板1となるものの面と相対する面に配置する。
ランタンクロマイトの原料粉に(1)何も添加しない、(2)ジルコニア粉末を1質量%(原料粉と添加物の合計量中の割合、以下同じ)添加する、(3)Y2O3粉末を1質量%添加する、(4)NiOを1質量%添加する、の4種をプレス成型によりペレット化し、1500℃で焼成した。このペレットサンプルにエタノールを滴下し、エタノールが含浸するか否かを試験した。
本実験2では、Niを40容量%(Y2O3とNiOの合計量中の割合)添加したジルコニアを含まない組成のアノード層(第1のアノード層)を配したものの断面を観察した。図6はその電子顕微鏡写真である。図6のとおり、ジルコニアを含まない組成のアノード層(第1のアノード層)を配した部分及びその両側の層には大きな孔はなく、良好な緻密性を有していることがわかる。
本実験3では、(1)インターコネクタを構成するランタンクロマイトの厚さを変え、(2)ランタンクロマイトと電池反応に関わる部分のジルコニアを含む組成のアノード層(第2のアノード層。ここでは「活性層」と指称する)との距離を変えたサンプルを作製し、ランタンクロマイトの厚さaと活性層との距離bとの関係での緻密性如何について試験した。図7にそれら厚さa、距離bの該当箇所を示し、表1にその試験結果を記載している。
2’ アノード層〔ジルコニアを含まない組成のアノード層(第1のアノード層)〕
2 アノード層〔ジルコニアを含む組成のアノード層(第2のアノード層)〕
3 電解質層
4 カソード層
5 セル
6 インターコネクタ
7 集電体(インターコネクタ)
8 燃料流路
a ランタンクロマイトの厚さ
b ランタンクロマイトと活性層との距離
Claims (4)
- 内部に燃料流路を有する多孔質の支持基板の表面に、アノード層、電解質層及びカソード層からなる複数個のセルを間隔を置いて配置するとともに、隣接するセル間をランタンクロマイトまたはランタンクロマイトを主成分とする材料からなるインターコネクタを介して電気的に直列に接続してなり、且つ、前記アノード層のうち、(a)前記インターコネクタが配置される部分は、ジルコニアを含まない組成のアノード層とし、(b)電池反応に関わる部分は、前記インターコネクタが配置される部分と共通のジルコニアを含まない組成のアノード層と、その上に積層されるジルコニアを含む組成のアノード層としてなる横縞型固体酸化物形燃料電池スタックにおいて、前記インターコネクタが配置される部分におけるジルコニアを含まない組成のアノード層がNiを含むY 2 O 3 層からなることを特徴とする横縞型固体酸化物形燃料電池スタック。
- 請求項1に記載の横縞型固体酸化物形燃料電池スタックにおいて、前記Niを含むY2O3層におけるNiの含有量が40〜70容量%の範囲であることを特徴とする横縞型固体酸化物形燃料電池スタック。
- 請求項1または2に記載の横縞型固体酸化物形燃料電池スタックにおいて、前記インターコネクタの厚さが20μm以上で且つ前記インターコネクタと前記電池反応に関わる部分のジルコニアを含む組成のアノード層との間に隙間を有することを特徴とする横縞型固体酸化物形燃料電池スタック。
- 請求項1または2に記載の横縞型固体酸化物形燃料電池スタックにおいて、前記インターコネクタの厚さが10μm以上で、且つ、前記インターコネクタと前記電池反応に関わる部分のジルコニアを含む組成のアノード層との間の距離が2mm以上であることを特徴とする横縞型固体酸化物形燃料電池スタック。
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