JP5636520B1 - 燃料電池セル - Google Patents
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Abstract
Description
《燃料電池セル10の構成》
燃料電池セル(以下、「セル」と略称する。)10の構成について、図面を参照しながら説明する。図1は、セル10の構成を示す断面図である。
次に、図2〜図4を参照しながら、第2相の面積占有率の算出方法について説明する。
図2は、インレンズ二次電子検出器を用いたFE−SEM(Field Emission Scanning Electron Microscope:電界放射型走査型電子顕微鏡)によって倍率10000倍に拡大された空気極14の断面を示すSEM画像である。図2では、LSCF((La0.6Sr0.4)(Co0.2Fe0.8)O3)を主成分として含有する空気極14の断面が示されている。なお、空気極14の断面には、精密機械研磨後に株式会社日立ハイテクノロジーズのIM4000によってイオンミリング加工処理が予め施されている。また、図2のSEM画像は、加速電圧:1kV、ワーキングディスタンス:3mmに設定されたZeiss社(ドイツ)製のFE−SEM(型式:ULTRA55)によって得られたものである。
図4は、図2に示すSEM画像をMVTec社(ドイツ)製の画像解析ソフトHALCONによって画像解析した結果を示す図である。図4では、第2相が白色の実線で囲まれている。図4に示す解析画像に基づいて、主相と第2相の面積占有率を算出することができる。
空気極14を構成する空気極材料としては、一般式ABO3で表されるペロブスカイト型酸化物と(Co,Fe)3O4の混合材料を好適に用いることができる。
次に、セル10の製造方法の一例について説明する。ただし、以下に述べる材料、粒径、温度、及び塗布方法等の各種条件は、適宜変更することができる。以下、「成形体」とは、焼成前の部材を指すものとする。
《燃料電池セル20の構成》
次に、第2実施形態に係る燃料電池セル20の構成について、図面を参照しながら説明する。図5は、セル20の構成を示す断面図である。第1実施形態に係るセル10と第2実施形態に係るセル20との相違点は、空気極14のうち固体電解質層側の領域においてのみ第2相の面積占有率が管理されている点である。以下においては、当該相違点について主に説明する。
次に、第2実施形態に係る燃料電池セル20の製造方法について説明する。燃料極11、固体電解質層12及びバリア層13の作製方法は、上記第1実施形態において説明した通りであるため、以下においては空気極14’の作製方法について主に説明する。
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない範囲で種々の変形又は変更が可能である。
以下のようにして、燃料極集電層を支持基板とする燃料極支持型セルのサンプルNo.1〜No.22を作製した。
まず、サンプルNo.1〜No.22の空気極を精密機械研磨した後に、株式会社日立ハイテクノロジーズのIM4000によってイオンミリング加工処理を施した。
サンプルNo.1〜No.22について第2相の成分分析を行い、各サンプルの第2相の構成物質を同定した。
サンプルNo.1〜No.22について、燃料極側に窒素ガス、空気極側に空気を供給しながら750℃まで昇温し、750℃に達した時点で燃料極に水素ガスを供給しながら還元処理を3時間行った。
以下のようにして、サンプルNo.23〜No.44を作製した。
まず、サンプルNo.23〜No.44の第1領域を精密機械研磨した後に、株式会社日立ハイテクノロジーズのIM4000によってイオンミリング加工処理を施した。
サンプルNo.23〜No.44の第1領域における第2相の成分分析を行い、各サンプルの第2相の構成物質を同定した。
各サンプルの燃料極側に窒素ガスを供給するとともに空気極側に空気を供給しながら、常温から750℃まで2時間で昇温し、その後4時間で常温まで降温するサイクルを10回繰り返した。
11 燃料極
111 燃料極集電層
112 燃料極活性層
12 固体電解質層
13 バリア層
14、14’ 空気極
141 第1領域
142 第2領域
Claims (4)
- 燃料極と、
一般式ABO3で表され、AサイトにLa及びSrの少なくとも一方を含むペロブスカイト型酸化物を含有する空気極と、
前記燃料極と前記空気極の間に配置される固体電解質層と、
を備え、
前記空気極は、前記固体電解質層側の表面から3μm以内の固体電解質層側領域を含み、
前記固体電解質層側領域は、前記ペロブスカイト型酸化物によって構成される主相と、(Co,Fe)3O4によって構成される第2相とを含有し、
前記固体電解質層側領域の断面における前記第2相の面積占有率は、9.5%以下である、
燃料電池セル。 - 前記固体電解質層側領域の断面における前記第2相の面積占有率は、0.25%以上である、
請求項1に記載の燃料電池セル。 - 前記第2相の密度は、前記主相の密度よりも小さい、
請求項1又は2に記載の燃料電池セル。 - 前記ペロブスカイト型酸化物は、LSCFである、
請求項1乃至3のいずれかに記載の燃料電池セル。
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