JP5805232B2 - Solid oxide fuel cell - Google Patents

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Description

本発明は、空気極を備える固体酸化物型燃料電池に関する。   The present invention relates to a solid oxide fuel cell including an air electrode.

固体酸化物型燃料電池は、一般的に、燃料極と、空気極と、燃料極と空気極の間に配置される固体電解質層と、を備える。   A solid oxide fuel cell generally includes a fuel electrode, an air electrode, and a solid electrolyte layer disposed between the fuel electrode and the air electrode.

ここで、特許文献1において、一般式ABOで表されるペロブスカイト型複合酸化物によって構成される空気極活性層上に、La(Ni,Cu,Fe)Oによって構成される空気極集電層を形成する手法が提案されている。 Here, in Patent Document 1, an air electrode current collector composed of La (Ni, Cu, Fe) O 3 on an air electrode active layer composed of a perovskite complex oxide represented by the general formula ABO 3. Techniques for forming layers have been proposed.

特開2012−49115号公報JP2012-49115A

しかしながら、特許文献1に記載の固体酸化物型燃料電池では、空気極活性層と空気極集電層の焼結時や固体酸化物型燃料電池の発電時に、空気極活性層と空気極集電層の界面に剥離が生じるおそれがある。   However, in the solid oxide fuel cell described in Patent Document 1, the air electrode active layer and the air electrode current collector are sintered during sintering of the air electrode active layer and the air electrode current collector layer or during power generation of the solid oxide fuel cell. Peeling may occur at the interface of the layers.

本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、空気極活性層と空気極集電層の界面に剥離が生じることを抑制可能な固体酸化物型燃料電池を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described situation, and an object of the present invention is to provide a solid oxide fuel cell capable of suppressing the occurrence of peeling at the interface between the air electrode active layer and the air electrode current collecting layer. To do.

本発明に係る固体酸化物型燃料電池は、燃料極と、空気極と、燃料極と空気極の間に配置される固体電解質層と、を備える。空気極は、空気極は、空気極集電層と、空気極集電層の固体電解質層側に配置される空気極活性層と、を有する。空気極集電層は、一般式ABOで表され、Aサイトに少なくともLaを含み、Bサイトに少なくともNi、Fe及びCuを含むペロブスカイト型複合酸化物を主成分として含有する。空気極活性層は、一般式ABO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複合酸化物を主成分として含有する。空気極集電層は、空気極集電層と空気極活性層との界面から所定距離内の界面領域において、一般式ABOで表され、Aサイトに少なくともLa及びSrを含み、Bサイトに少なくともNi、Fe及びCuを含むペロブスカイト型複合酸化物を含有する。 The solid oxide fuel cell according to the present invention includes a fuel electrode, an air electrode, and a solid electrolyte layer disposed between the fuel electrode and the air electrode. The air electrode has an air electrode current collecting layer and an air electrode active layer disposed on the solid electrolyte layer side of the air electrode current collecting layer. The air electrode current collecting layer is represented by the general formula ABO 3 and contains, as a main component, a perovskite complex oxide containing at least La at the A site and at least Ni, Fe, and Cu at the B site. The air electrode active layer is represented by the general formula ABO 3 and contains a perovskite complex oxide containing at least one of La and Sr at the A site as a main component. The air electrode current collecting layer is represented by the general formula ABO 3 in an interface region within a predetermined distance from the interface between the air electrode current collecting layer and the air electrode active layer, and includes at least La and Sr at the A site, and at the B site. It contains a perovskite complex oxide containing at least Ni, Fe and Cu.

本発明によれば、空気極活性層と空気極集電層の界面に剥離が生じることを抑制可能な固体酸化物型燃料電池を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the solid oxide fuel cell which can suppress that peeling arises in the interface of an air electrode active layer and an air electrode current collection layer can be provided.

固体酸化物型燃料電池の構成を示す拡大断面図Enlarged sectional view showing the structure of a solid oxide fuel cell 空気極の断面を示すSEM画像SEM image showing cross section of air electrode

次に、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なっている場合がある。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, the drawings are schematic, and the ratio of each dimension may be different from the actual one. Accordingly, specific dimensions and the like should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.

(固体酸化物型燃料電池10の構成)
固体酸化物型燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell:SOFC)10の構成について、図面を参照しながら説明する。図1は、固体酸化物型燃料電池10の構成を示す拡大断面図である。
(Configuration of Solid Oxide Fuel Cell 10)
A configuration of a solid oxide fuel cell (SOFC) 10 will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view showing a configuration of a solid oxide fuel cell 10.

固体酸化物型燃料電池10は、縦縞型、横縞型、燃料極支持型、電解質平板型、或いは円筒型の燃料電池である。固体酸化物型燃料電池10は、図1に示すように、燃料極20、固体電解質層30、バリア層40および空気極50を備える。   The solid oxide fuel cell 10 is a vertical, horizontal, fuel electrode support, electrolyte flat plate, or cylindrical fuel cell. As shown in FIG. 1, the solid oxide fuel cell 10 includes a fuel electrode 20, a solid electrolyte layer 30, a barrier layer 40, and an air electrode 50.

燃料極20は、固体酸化物型燃料電池10のアノードとして機能する。燃料極20は、図1に示すように、燃料極集電層21と燃料極活性層22を有する。   The fuel electrode 20 functions as an anode of the solid oxide fuel cell 10. As illustrated in FIG. 1, the fuel electrode 20 includes a fuel electrode current collecting layer 21 and a fuel electrode active layer 22.

燃料極集電層21は、多孔質の板状焼成体である。燃料極集電層21の構成材料としては、従来SOFCの燃料極集電層に用いられてきた材料を用いることができ、例えばNiO/Ni‐Yが挙げられる。燃料極集電層21の厚みは、0.2mm〜5.0mmとすることができる。 The anode current collecting layer 21 is a porous plate-like fired body. As a constituent material of the anode current collecting layer 21, materials conventionally used for SOFC anode current collecting layers can be used, and examples thereof include NiO / Ni—Y 2 O 3 . The thickness of the anode current collecting layer 21 can be set to 0.2 mm to 5.0 mm.

燃料極活性層22は、燃料極集電層21上に配置される。燃料極活性層22は、多孔質の板状焼成体である。燃料極活性層22の構成材料としては、従来SOFCの燃料極活性層に用いられてきた材料を用いることができ、例えばNiO/Ni‐8YSZが挙げられる。燃料極活性層22の厚みは5μm〜30μmとすることができる。   The anode active layer 22 is disposed on the anode current collecting layer 21. The anode active layer 22 is a porous plate-like fired body. As a constituent material of the anode active layer 22, materials conventionally used for SOFC anode active layers can be used, and examples thereof include NiO / Ni-8YSZ. The thickness of the anode active layer 22 can be 5 μm to 30 μm.

固体電解質層30は、燃料極20とバリア層40との間に配置される。固体電解質層30は、空気極50で生成される酸素イオンを透過させる機能を有する。固体電解質層30の材料としては、例えば、3YSZ、8YSZ及び10YSZなどのイットリア安定化ジルコニアやScSZなどのジルコニア系材料を挙げることができる。固体電解質層30の厚みは、3μm〜30μmとすることができる。   The solid electrolyte layer 30 is disposed between the fuel electrode 20 and the barrier layer 40. The solid electrolyte layer 30 has a function of transmitting oxygen ions generated at the air electrode 50. Examples of the material of the solid electrolyte layer 30 include yttria-stabilized zirconia such as 3YSZ, 8YSZ, and 10YSZ, and zirconia-based materials such as ScSZ. The thickness of the solid electrolyte layer 30 can be 3 μm to 30 μm.

バリア層40は、固体電解質層30および空気極50の間に配置される。バリア層40は、固体電解質層30と空気極50の間に高抵抗層が形成されることを抑制する機能を有する。バリア層40の材料としては、セリア(CeO)及びCeOに固溶した希土類金属酸化物を含むセリア系材料が挙げられる。このようなセリア系材料としては、ガドリニウムドープセリア(GDC)やサマリウムドープセリア(SDC)等が挙げられる。バリア層40の厚みは、3μm〜20μmとすることができる。 The barrier layer 40 is disposed between the solid electrolyte layer 30 and the air electrode 50. The barrier layer 40 has a function of suppressing the formation of a high resistance layer between the solid electrolyte layer 30 and the air electrode 50. Examples of the material of the barrier layer 40 include ceria (CeO 2 ) and a ceria-based material containing a rare earth metal oxide dissolved in CeO 2 . Examples of such ceria-based materials include gadolinium-doped ceria (GDC) and samarium-doped ceria (SDC). The thickness of the barrier layer 40 can be 3 μm to 20 μm.

空気極50は、バリア層40上に配置される。空気極50は、固体酸化物型燃料電池10のカソードとして機能する。空気極50は、図1に示すように、空気極集電層51と空気極活性層52を有する。   The air electrode 50 is disposed on the barrier layer 40. The air electrode 50 functions as a cathode of the solid oxide fuel cell 10. As shown in FIG. 1, the air electrode 50 has an air electrode current collecting layer 51 and an air electrode active layer 52.

空気極集電層51は、多孔質の板状焼成体である。空気極集電層51の厚みは、10μm〜500μmとすることができる。   The air electrode current collecting layer 51 is a porous plate-like fired body. The thickness of the air electrode current collecting layer 51 can be 10 μm to 500 μm.

空気極集電層51は、一般式ABOで表され、Aサイトに少なくともLaを含み、Bサイトに少なくともNi、Fe及びCuを含むペロブスカイト型複合酸化物を主成分として含有する。このようなペロブスカイト型複合酸化物は、次の式(1)で表すことができる。ただし、式(1)のAサイトにはLa以外の物質が含まれていてもよく、BサイトにはNi、Fe及びCu以外の物質が含まれていてもよい。 The air electrode current collecting layer 51 is represented by the general formula ABO 3 and contains, as a main component, a perovskite complex oxide containing at least La at the A site and containing at least Ni, Fe, and Cu at the B site. Such a perovskite complex oxide can be represented by the following formula (1). However, substances other than La may be contained in the A site of the formula (1), and substances other than Ni, Fe and Cu may be contained in the B site.

La(Ni1−x−yFeCu3−δ・・・(1)
なお、式(1)において、m及びnは0.95以上1.05以下であり、xは0.03以上0.3以下であり、yは0.05以上0.5以下であり、δは0以上0.8以下である。以下の説明では、式(1)の酸化物をLa(Ni,Fe,Cu)Oと表記する。
La m (Ni 1-x- y Fe x Cu y) n O 3-δ ··· (1)
In the formula (1), m and n are 0.95 or more and 1.05 or less, x is 0.03 or more and 0.3 or less, y is 0.05 or more and 0.5 or less, and δ Is 0 or more and 0.8 or less. In the following description, the oxide of the formula (1) is expressed as La (Ni, Fe, Cu) O 3 .

また、本実施形態において、組成物Xが物質Yを「主成分として含む」とは、組成物X全体のうち、物質Yが好ましくは60重量%以上を占め、より好ましくは70重量%以上を占め、さらに好ましくは90重量%以上を占めることを意味する。   In the present embodiment, the composition X “contains the substance Y as a main component” means that the substance Y preferably accounts for 60% by weight or more, more preferably 70% by weight or more in the entire composition X. Means more preferably 90% by weight or more.

ここで、図2は、空気極50の断面を示すSEM(走査型電子顕微鏡:Scanning Electron Microscope)画像である。図2に示すように、空気極集電層51は、空気極活性層52との界面Pから所定距離Da以内の領域(以下、「界面領域」という。)51aを含んでいる。所定距離Daは、0.1μm〜30μmとすることができる。   Here, FIG. 2 is a SEM (Scanning Electron Microscope) image showing a cross section of the air electrode 50. As shown in FIG. 2, the air electrode current collecting layer 51 includes a region (hereinafter referred to as “interface region”) 51 a within a predetermined distance Da from the interface P with the air electrode active layer 52. The predetermined distance Da can be 0.1 μm to 30 μm.

空気極集電層51は、界面領域51aにおいて、一般式ABOで表され、Aサイトに少なくともLa及びSrを含み、Bサイトに少なくともNi、Fe及びCuを含むペロブスカイト型複合酸化物を含有していてもよい。このようなペロブスカイト型複合酸化物は、次の式(2)で表すことができる。ただし、式(2)のAサイトにはLa及びSr以外の物質が含まれてもよく、BサイトにはNi、Fe及びCu以外の物質が含まれてもよい。 The air electrode current collecting layer 51 is represented by the general formula ABO 3 in the interface region 51a, and contains a perovskite complex oxide containing at least La and Sr at the A site and at least Ni, Fe and Cu at the B site. It may be. Such a perovskite complex oxide can be represented by the following formula (2). However, substances other than La and Sr may be included in the A site of the formula (2), and substances other than Ni, Fe, and Cu may be included in the B site.

(La1−aSr(Ni1−x−yFeCu3−δ・・・(2)
式(2)において、aは0.01以上0.5以下であり、m及びnは0.95以上1.05以下である。また、式(2)において、xは0.03以上0.3以下であり、yは0.05以上0.5以下であり、δは0以上0.8以下である。以下の説明では、式(2)の化合物を(La,Sr)(Ni,Fe,Cu)Oと表記する。
(La 1-a Sr a) m (Ni 1-x-y Fe x Cu y) n O 3-δ ··· (2)
In Formula (2), a is 0.01 or more and 0.5 or less, and m and n are 0.95 or more and 1.05 or less. In the formula (2), x is 0.03 or more and 0.3 or less, y is 0.05 or more and 0.5 or less, and δ is 0 or more and 0.8 or less. In the following description, the compound of the formula (2) is expressed as (La, Sr) (Ni, Fe, Cu) O 3 .

なお、式(2)の化合物は、界面領域51aを構成する全粒子のうち一部の粒子に含まれていればよい。また、一粒子の一部分だけが式(2)の化合物によって構成されていてもよいし、一粒子全体が上記の式(2)の化合物によって構成されていてもよい。   In addition, the compound of Formula (2) should just be contained in one part particle | grains among all the particles which comprise the interface area | region 51a. Moreover, only one part of one particle may be comprised with the compound of Formula (2), and the whole one particle may be comprised with the compound of said Formula (2).

界面領域51aの任意の断面における(La,Sr)(Ni,Fe,Cu)Oの面積占有率は、0.1%以上であることが好ましい。界面領域51aにおける(La,Sr)(Ni,Fe,Cu)Oの面積占有率は、界面Pから離れるほど低くなっていてもよいし、全体的に均一であってもよい。 The area occupancy of (La, Sr) (Ni, Fe, Cu) O 3 in an arbitrary cross section of the interface region 51a is preferably 0.1% or more. The area occupancy ratio of (La, Sr) (Ni, Fe, Cu) O 3 in the interface region 51a may decrease as the distance from the interface P increases, or may be uniform as a whole.

界面領域51aにおける(La,Sr)(Ni,Fe,Cu)Oの面積占有率は、SEM−EDS(エネルギー分散型X線分析装置:Energy Dispersion Spectroscopy)またはEPMA(電子プローブマイクロアナライザー:Electron Probe Micro Analyzer)により各構成元素の原子濃度分布をマッピングすることによって取得することができる。すなわち、(La,Sr)(Ni,Fe,Cu)Oの面積占有率は、原子濃度の測定対象領域の全面積に対する、La、Sr、Ni、Fe、Cu及びOが重畳して検出される領域の合計面積の割合である。測定対象領域とは、例えばSEM−EDSによって測定した範囲全体であってもよいが、実際に測定した範囲の一部分であってもよい。測定対象領域には、La、Sr、Ni、Fe、Cu及びOが重畳検出された領域が複数箇所含まれていることが好ましい。 The area occupancy of (La, Sr) (Ni, Fe, Cu) O 3 in the interface region 51a is determined by SEM-EDS (energy dispersive X-ray analyzer: Energy Dispersion Spectroscopy) or EPMA (Electron Probe Microanalyzer: Electron Probe). It can be obtained by mapping the atomic concentration distribution of each constituent element by Micro Analyzer). That is, the area occupancy of (La, Sr) (Ni, Fe, Cu) O 3 is detected by superimposing La, Sr, Ni, Fe, Cu, and O with respect to the entire area of the measurement area of the atomic concentration. It is the ratio of the total area of the area. The measurement target region may be, for example, the entire range measured by SEM-EDS, or may be a part of the actually measured range. The measurement target region preferably includes a plurality of regions where La, Sr, Ni, Fe, Cu, and O are detected in an overlapping manner.

空気極集電層51が界面領域51aに(La,Sr)(Ni,Fe,Cu)Oを含む場合、界面領域51aの厚みを示す所定距離Daは、空気極集電層51の全体厚みDbの0.42%以上であることが好ましい。 When the air electrode current collecting layer 51 includes (La, Sr) (Ni, Fe, Cu) O 3 in the interface region 51a, the predetermined distance Da indicating the thickness of the interface region 51a is the total thickness of the air electrode current collecting layer 51. It is preferable that it is 0.42% or more of Db.

また、空気極集電層51は、界面領域51aにおいて、一般式ABOで表され、Aサイトに少なくともLaを含み、Bサイトに少なくともNi、Fe、Cu及びCoを含むペロブスカイト型複合酸化物を含有していてもよい。このようなペロブスカイト型複合酸化物は、次の式(3)で表すことができる。ただし、式(3)のAサイトにはLa以外の物質が含まれてもよく、BサイトにはNi、Fe、Cu及びCo以外の物質が含まれてもよい。 The air electrode current collecting layer 51 is represented by the general formula ABO 3 in the interface region 51a, and a perovskite type complex oxide containing at least La at the A site and at least Ni, Fe, Cu, and Co at the B site. You may contain. Such a perovskite complex oxide can be represented by the following formula (3). However, substances other than La may be included in the A site of the formula (3), and substances other than Ni, Fe, Cu, and Co may be included in the B site.

La(Ni1−x−y−zFeCuCo3−δ・・・(3)
式(3)において、m及びnは0.95以上1.05以下であり、xは0.02以上0.2以下であり、yは0.05以上0.5以下であり、zは0以上0.01以下であり、δは0以上0.8以下である。以下の説明では、式(3)の化合物をLa(Ni,Fe,Cu,Co)Oと表記する。
La m (Ni 1-x- y-z Fe x Cu y Co z) n O 3-δ ··· (3)
In Formula (3), m and n are 0.95 or more and 1.05 or less, x is 0.02 or more and 0.2 or less, y is 0.05 or more and 0.5 or less, and z is 0. It is 0.01 or more and δ is 0 or more and 0.8 or less. In the following description, the compound of the formula (3) is expressed as La (Ni, Fe, Cu, Co) O 3 .

なお、式(3)の化合物は、界面領域51aを構成する全粒子のうち一部の粒子に含まれていればよい。また、一粒子の一部分だけが式(3)の化合物によって構成されていてもよいし、一粒子全体が上記の式(3)の化合物によって構成されていてもよい。   In addition, the compound of Formula (3) should just be contained in one part particle | grains among all the particles which comprise the interface area | region 51a. Moreover, only one part of one particle may be comprised with the compound of Formula (3), and one whole particle may be comprised with the compound of said Formula (3).

界面領域51aにおけるLa(Ni,Fe,Cu,Co)Oの面積占有率は、0.03%以上であることが好ましい。界面領域51aにおけるLa(Ni,Fe,Cu,Co)Oの面積占有率は、界面Pから離れるほど低くなっていてもよいし、全体的に均一であってもよい。 The area occupation ratio of La (Ni, Fe, Cu, Co) O 3 in the interface region 51a is preferably 0.03% or more. The area occupancy of La (Ni, Fe, Cu, Co) O 3 in the interface region 51a may decrease as the distance from the interface P increases, or may be uniform as a whole.

空気極集電層51が界面領域51aにLa(Ni,Fe,Cu,Co)Oを含む場合、界面領域51aの厚みを示す所定距離Daは、空気極集電層51の全体厚みDbの0.60%以上であることが好ましい。 When the air electrode current collecting layer 51 includes La (Ni, Fe, Cu, Co) O 3 in the interface region 51a, the predetermined distance Da indicating the thickness of the interface region 51a is equal to the total thickness Db of the air electrode current collecting layer 51. It is preferable that it is 0.60% or more.

空気極活性層52は、多孔質の板状焼成体である。空気極活性層52は、空気極集電層51の固体電解質層30側に配置される。空気極活性層52は、空気極集電層51との間に界面Pを形成している。空気極活性層52の厚みは、10μm〜100μmとすることができる。   The air electrode active layer 52 is a porous plate-like fired body. The air electrode active layer 52 is disposed on the solid electrolyte layer 30 side of the air electrode current collecting layer 51. The air electrode active layer 52 forms an interface P with the air electrode current collecting layer 51. The thickness of the air electrode active layer 52 can be 10 μm to 100 μm.

また、空気極活性層52は、一般式ABO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複合酸化物を主成分として含有する。このようなペロブスカイト型複合酸化物としては、LSCFつまり(La,Sr)(Co,Fe)O、LSFつまり(La,Sr)FeO、LSCつまり(La,Sr)CoO、LSMつまり(La,Sr)MnO等の材料が挙げられる。 The air electrode active layer 52 is represented by the general formula ABO 3 and contains a perovskite complex oxide containing at least one of La and Sr at the A site as a main component. Such perovskite complex oxides include LSCF, that is, (La, Sr) (Co, Fe) O 3 , LSF, that is, (La, Sr) FeO 3 , LSC, that is, (La, Sr) CoO 3 , LSM, that is, La , Sr) MnO 3 and the like.

また、空気極活性層52は、酸素イオン伝導度を向上させるために、3YSZ、8YSZ及び10YSZ等のイットリア安定化ジルコニアやScSZ等のスカンジア安定化ジルコニアを含むジルコニア系材料またはセリア系材料を含有していてもよい。   The air electrode active layer 52 contains a zirconia material or a ceria material including yttria stabilized zirconia such as 3YSZ, 8YSZ and 10YSZ and scandia stabilized zirconia such as ScSZ in order to improve oxygen ion conductivity. It may be.

(固体酸化物型燃料電池10の製造方法)
次に、固体酸化物型燃料電池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。
(Method for Manufacturing Solid Oxide Fuel Cell 10)
Next, an example of a method for manufacturing the solid oxide fuel cell 10 will be described. However, various conditions such as the material, particle size, temperature, and coating method described below can be changed as appropriate.

まず、金型プレス成形法で燃料極集電層用粉末を成形することによって、燃料極集電層21の成形体を形成する。   First, a molded body of the anode current collecting layer 21 is formed by molding an anode current collecting layer powder by a die press molding method.

次に、燃料極活性層用粉末と造孔剤(例えばPMMA(ポリメタクリル酸メチル))との混合物にバインダーとしてPVA(ポリビニルブチラール)を添加してスラリーを作製する。そして、印刷法などを用いてスラリーを燃料極集電層21の成形体上に印刷することによって、燃料極活性層22の成形体を形成する。以上によって、燃料極20の成形体が形成される。   Next, a slurry is prepared by adding PVA (polyvinyl butyral) as a binder to a mixture of the fuel electrode active layer powder and a pore-forming agent (for example, PMMA (polymethyl methacrylate)). Then, the molded body of the anode active layer 22 is formed by printing the slurry on the molded body of the anode current collecting layer 21 using a printing method or the like. Thus, a molded body of the fuel electrode 20 is formed.

次に、固体電解質層用粉末に水とバインダーを混合してスラリーを作製する。そして、塗布法などを用いてスラリーを燃料極20の成形体上に塗布することによって、固体電解質層30の成形体を形成する。   Next, water and a binder are mixed with the solid electrolyte layer powder to prepare a slurry. Then, the molded body of the solid electrolyte layer 30 is formed by applying the slurry onto the molded body of the fuel electrode 20 using a coating method or the like.

次に、バリア層用粉末に水とバインダーを混合してスラリーを作製する。そして、塗布法などを用いてスラリーを固体電解質層30の成形体上に塗布することによって、バリア層40の成形体を形成する。   Next, water and a binder are mixed with the barrier layer powder to prepare a slurry. And the molded object of the barrier layer 40 is formed by apply | coating a slurry on the molded object of the solid electrolyte layer 30 using the apply | coating method.

以上により作製された各成形体の積層体を1300〜1600℃で2〜20時間共焼結することによって、燃料極20、緻密な固体電解質層30および緻密なバリア層40の共焼成体を形成する。   By co-sintering the laminate of each molded body produced as described above at 1300 to 1600 ° C. for 2 to 20 hours, a co-fired body of the fuel electrode 20, the dense solid electrolyte layer 30, and the dense barrier layer 40 is formed. To do.

次に、空気極活性層用粉末(例えば、LSCF、LSF、LSC及びLSM-8YSZなど)に水とバインダーを混合してスラリーを作製する。そして、塗布法などを用いてスラリーをバリア層40上に塗布することによって、空気極活性層52の成形体を形成する。   Next, water and a binder are mixed with air electrode active layer powder (for example, LSCF, LSF, LSC, and LSM-8YSZ) to prepare a slurry. And the molded object of the air electrode active layer 52 is formed by apply | coating a slurry on the barrier layer 40 using the apply | coating method.

次に、(La,Sr)(Ni,Fe,Cu)Oの粉末に水とバインダーを混合してスラリーを作製する。そして、塗布法などを用いてスラリーを空気極活性層52の成形体上に塗布することによって、空気極集電層51のうち界面領域51aの成形体を形成する。 Next, a slurry is prepared by mixing water and a binder with (La, Sr) (Ni, Fe, Cu) O 3 powder. Then, by applying the slurry onto the molded body of the air electrode active layer 52 using a coating method or the like, a molded body of the interface region 51 a in the air electrode current collecting layer 51 is formed.

次に、La(Ni,Fe,Cu)O粉末に水とバインダーを混合してスラリーを作製する。そして、塗布法などを用いてスラリーを界面領域51aの成形体上に塗布することによって、空気極集電層51のうち界面領域51a以外の領域の成形体を形成する。以上によって、空気極50の成形体が形成される。 Next, water and a binder are mixed with La (Ni, Fe, Cu) O 3 powder to prepare a slurry. Then, by applying the slurry onto the molded body in the interface region 51a using a coating method or the like, a molded body in a region other than the interface region 51a in the air electrode current collecting layer 51 is formed. Thus, a molded body of the air electrode 50 is formed.

次に、共焼成体上に形成された空気極50の成形体を1000〜1100℃で1〜10時間焼結することによって、固体酸化物型燃料電池が完成する。   Next, the compact of the air electrode 50 formed on the co-fired body is sintered at 1000 to 1100 ° C. for 1 to 10 hours to complete a solid oxide fuel cell.

(他の実施形態)
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。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications or changes can be made without departing from the scope of the present invention.

(A)上記実施形態では特に触れていないが、固体酸化物型燃料電池10は、燃料極20と固体電解質層30との間やバリア層40と空気極50との間に他の層を備えていてもよい。例えば、固体酸化物型燃料電池10は、バリア層40と空気極50との間に、多孔質バリア層を備えていてもよい。また、固体酸化物型燃料電池10は、バリア層40を備えていなくてもよい。   (A) Although not specifically mentioned in the above embodiment, the solid oxide fuel cell 10 includes other layers between the fuel electrode 20 and the solid electrolyte layer 30 and between the barrier layer 40 and the air electrode 50. It may be. For example, the solid oxide fuel cell 10 may include a porous barrier layer between the barrier layer 40 and the air electrode 50. Further, the solid oxide fuel cell 10 may not include the barrier layer 40.

(B)上記実施形態では、空気極集電層51は、界面領域51aにおいて式(2)によって表される(La,Sr)(Ni,Fe,Cu)Oを含んでいてもよいこととしたが、界面領域51a以外の領域においても、(La,Sr)(Ni,Fe,Cu)Oを含んでいてもよい。同様に、空気極集電層51は、界面領域51a以外の領域においても式(3)によって表されるLa(Ni,Fe,Cu,Co)Oを含んでいてもよい。 (B) In the above embodiment, the air electrode current collecting layer 51 may include (La, Sr) (Ni, Fe, Cu) O 3 represented by the formula (2) in the interface region 51a. However, the region other than the interface region 51a may contain (La, Sr) (Ni, Fe, Cu) O 3 . Similarly, the air electrode current collecting layer 51 may include La (Ni, Fe, Cu, Co) O 3 represented by the formula (3) in a region other than the interface region 51a.

以下において本発明に係るセルの実施例について説明する。ただし、本発明は以下に説明する実施例に限定されるものではない。   Examples of the cell according to the present invention will be described below. However, the present invention is not limited to the examples described below.

[サンプルNo.1〜No.38の作製]
(比較例)
以下のようにして、比較例としてサンプルNo.1,8,13,16、19,26,31,35を作製した。
[Sample No. 1-No. Production of 38]
(Comparative example)
As a comparative example, Sample No. 1,8,13,16,19,26,31,35 were produced.

まず、スクリーン印刷法を用いて、表1及び表2に記載されている空気極活性層用粉末によって空気極活性層の成形体を形成した。   First, a molded body of the air electrode active layer was formed from the powder for air electrode active layer described in Tables 1 and 2 using a screen printing method.

次に、La(Ni,Fe,Cu)O粉末に水とバインダーを混合してスラリーを作製した。そして、塗布法を用いてスラリーを界面領域の成形体上に塗布することによって、空気極集電層の成形体を形成した。この際、スラリーの塗布量を変更することによって、表1及び表2に示すように空気極集電層全体の厚みを調整した。 Next, water and a binder were mixed with La (Ni, Fe, Cu) O 3 powder to prepare a slurry. And the molded object of the air electrode current collection layer was formed by apply | coating the slurry on the molded object of an interface area | region using the apply | coating method. Under the present circumstances, the thickness of the whole air cathode current collection layer was adjusted as shown in Table 1 and Table 2 by changing the application quantity of a slurry.

次に、空気極活性層及び空気極集電層それぞれの成形体の積層体を1000〜1100℃で1〜5時間焼成することで、比較例に係る空気極を作製した。   Next, the air electrode which concerns on a comparative example was produced by baking the laminated body of each molded object of an air electrode active layer and an air electrode current collection layer at 1000-1100 degreeC for 1 to 5 hours.

(実施例1)
以下のようにして、実施例1のサンプルNo.2〜7,9〜12,14,15,17,18、20〜25,27〜30,32〜34,36〜38を作製した。
(Example 1)
In the following manner, sample No. 2-7, 9-12, 14, 15, 17, 18, 20-25, 27-30, 32-34, 36-38 were produced.

まず、スクリーン印刷法を用いて、表1及び表2に記載されている空気極活性層用粉末によって空気極活性層の成形体を形成した。   First, a molded body of the air electrode active layer was formed from the powder for air electrode active layer described in Tables 1 and 2 using a screen printing method.

次に、La(Ni,Fe,Cu)Oと(La,Sr)(Ni,Fe,Cu)Oの混合粉末に水とバインダーを混合してスラリーを作製した。そして、塗布法を用いてスラリーを空気極活性層の成形体上に塗布することによって、空気極集電層のうち界面領域の成形体を形成した。この際、La(Ni,Fe,Cu)O粉末に対する(La,Sr)(Ni,Fe,Cu)O粉末の添加量を調整することによって、界面領域における(La,Sr)(Ni,Fe,Cu)Oの面積占有率を表1及び表2に示すようにサンプル毎に調整した。また、スラリーの塗布量を変更することによって、界面領域の厚み(上記実施形態の「所定距離Da」)を、表1及び表2に示すようにサンプル毎に調整した。 Next, a mixed powder of La (Ni, Fe, Cu) O 3 and (La, Sr) (Ni, Fe, Cu) O 3 was mixed with water and a binder to prepare a slurry. And the molded object of the interface area | region was formed among the air electrode current collection layers by apply | coating a slurry on the molded object of an air electrode active layer using the apply | coating method. At this time, La (Ni, Fe, Cu ) O 3 with respect to powder (La, Sr) (Ni, Fe, Cu) O 3 by adjusting the amount of powder, in the interface region (La, Sr) (Ni, The area occupancy of Fe, Cu) O 3 was adjusted for each sample as shown in Tables 1 and 2. Moreover, the thickness of the interface region (“predetermined distance Da” in the above embodiment) was adjusted for each sample as shown in Tables 1 and 2 by changing the amount of slurry applied.

次に、La(Ni,Fe,Cu)O粉末に水とバインダーを混合してスラリーを作製した。そして、塗布法を用いてスラリーを界面領域の成形体上に塗布することによって、空気極集電層のうち界面領域以外の領域の成形体を形成した。この際、スラリーの塗布量を変更することによって、空気極集電層全体の厚みを、表1及び表2に示すようにサンプル毎に調整した。 Next, water and a binder were mixed with La (Ni, Fe, Cu) O 3 powder to prepare a slurry. And the molded object of area | regions other than an interface area | region among air electrode current collection layers was formed by apply | coating a slurry on the molded object of an interface area | region using the apply | coating method. Under the present circumstances, the thickness of the whole air cathode current collection layer was adjusted for every sample as shown in Table 1 and Table 2 by changing the application quantity of a slurry.

次に、空気極活性層及び空気極集電層それぞれの成形体の積層体を1000〜1100℃で1〜5時間焼成することで、実施例1に係る空気極を作製した。   Next, an air electrode according to Example 1 was manufactured by firing a laminate of molded bodies of the air electrode active layer and the air electrode current collecting layer at 1000 to 1100 ° C. for 1 to 5 hours.

(実施例2)
以下のようにして、実施例2のサンプルNo.39〜58を作製した。
(Example 2)
In the following manner, sample No. 39-58 were produced.

まず、スクリーン印刷法を用いて、表3及び表4に記載されている空気極活性層用粉末によって空気極活性層の成形体を形成した。   First, a molded body of an air electrode active layer was formed from the powder for air electrode active layer described in Tables 3 and 4 using a screen printing method.

次に、La(Ni,Fe,Cu)OとLa(Ni,Fe,Cu,Co)Oの混合粉末に水とバインダーを混合してスラリーを作製した。そして、塗布法を用いてスラリーを空気極活性層の成形体上に塗布することによって、空気極集電層のうち界面領域の成形体を形成した。この際、La(Ni,Fe,Cu)O粉末に対するLa(Ni,Fe,Cu,Co)O粉末の添加量を調整することによって、界面領域におけるLa(Ni,Fe,Cu,Co)Oの面積占有率を表3及び表4に示すようにサンプル毎に調整した。また、スラリーの塗布量を変更することによって、界面領域の厚みを、表3及び表4に示すようにサンプル毎に調整した。 Next, a mixed powder of La (Ni, Fe, Cu) O 3 and La (Ni, Fe, Cu, Co) O 3 was mixed with water and a binder to prepare a slurry. And the molded object of the interface area | region was formed among the air electrode current collection layers by apply | coating a slurry on the molded object of an air electrode active layer using the apply | coating method. At this time, by adjusting the amount of La (Ni, Fe, Cu, Co) O 3 powder added to La (Ni, Fe, Cu) O 3 powder, La (Ni, Fe, Cu, Co) in the interface region is adjusted. The area occupancy of O 3 was adjusted for each sample as shown in Tables 3 and 4. Further, the thickness of the interface region was adjusted for each sample as shown in Tables 3 and 4 by changing the amount of slurry applied.

次に、La(Ni,Fe,Cu)O粉末に水とバインダーを混合してスラリーを作製した。そして、塗布法を用いてスラリーを界面領域の成形体上に塗布することによって、空気極集電層のうち界面領域以外の領域の成形体を形成した。この際、スラリーの塗布量を変更することによって、空気極集電層全体の厚みを、表3及び表4に示すようにサンプル毎に調整した。 Next, water and a binder were mixed with La (Ni, Fe, Cu) O 3 powder to prepare a slurry. And the molded object of area | regions other than an interface area | region among air electrode current collection layers was formed by apply | coating a slurry on the molded object of an interface area | region using the apply | coating method. Under the present circumstances, the thickness of the whole air cathode current collection layer was adjusted for every sample as shown in Table 3 and Table 4 by changing the application quantity of a slurry.

次に、空気極活性層及び空気極集電層それぞれの成形体の積層体を1000〜1100℃で1〜5時間焼成することで、実施例2に係る空気極を作製した。   Next, an air electrode according to Example 2 was manufactured by firing a laminate of molded bodies of the air electrode active layer and the air electrode current collecting layer at 1000 to 1100 ° C. for 1 to 5 hours.

[面積占有率]
サンプルNo.1〜No.38について、界面領域の断面における(La,Sr)(Ni,Fe,Cu)Oの面積占有率を算出した。具体的には、まず、空気極集電層の断面において、SEM−EDSによりLa、Sr、Ni、Fe、Cu及びOの濃度分布をマッピングした。そして、測定対象領域の面積に対する、La、Sr、Ni、Fe、Cu及びOが重畳して検出された領域の合計面積の割合を算出した。面積占有率の算出結果を表1及び表2にまとめて示す。
[Area occupancy]
Sample No. 1-No. For 38, the area occupancy of (La, Sr) (Ni, Fe, Cu) O 3 in the cross section of the interface region was calculated. Specifically, first, the concentration distribution of La, Sr, Ni, Fe, Cu, and O was mapped by SEM-EDS in the cross section of the air electrode current collecting layer. And the ratio of the total area of the area | region where La, Sr, Ni, Fe, Cu, and O were detected by overlapping was calculated with respect to the area of a measurement object area | region. The calculation results of area occupancy are summarized in Tables 1 and 2.

また、サンプルNo.39〜No.58について、界面領域の断面におけるLa(Ni,Fe,Cu,Co)Oの面積占有率を算出した。La(Ni,Fe,Cu,Co)Oの面積占有率の算出にあたっては、SEM−EDSによりLa、Ni、Fe、Cu,Co及びOの濃度分布をマッピングし、La、Ni、Fe、Cu、Co及びOが重畳して検出された領域の割合を算出した。面積占有率の算出結果を表3及び表4にまとめて示す。 Sample No. 39-No. For 58, the area occupancy of La (Ni, Fe, Cu, Co) O 3 in the cross section of the interface region was calculated. In calculating the area occupancy of La (Ni, Fe, Cu, Co) O 3 , the concentration distribution of La, Ni, Fe, Cu, Co and O is mapped by SEM-EDS, and La, Ni, Fe, Cu are mapped. The ratio of the area where Co and O were detected in a superimposed manner was calculated. The calculation results of the area occupancy are summarized in Table 3 and Table 4.

[焼成後の剥離の有無]
焼成後のサンプルNo.1〜No.18、No.39〜No.48の断面を顕微鏡で観察することによって、空気極活性層と空気極集電層の界面における剥離の有無を確認した。確認結果を表1及び表3にまとめて示す。
[Presence or absence of peeling after firing]
Sample No. after firing 1-No. 18, no. 39-No. The cross section of 48 was observed with a microscope to confirm the presence or absence of peeling at the interface between the air electrode active layer and the air electrode current collecting layer. The confirmation results are summarized in Tables 1 and 3.

表1及び表3では、空気極特性に影響を与えうる5μm以上の剥離が確認されたサンプルを“×”と評価し、剥離が確認されなかったサンプルを“◎”と評価した。   In Tables 1 and 3, a sample in which peeling of 5 μm or more that could affect the air electrode characteristics was evaluated as “x”, and a sample in which peeling was not confirmed was evaluated as “◎”.

[熱サイクル試験後の剥離の有無]
サンプルNo.19〜No.38、No.49〜No.58について、還元雰囲気を維持した状態で、常温から800℃まで2時間で昇温し、その後4時間で常温まで降させるサイクルを10回繰り返した。
[Peeling after thermal cycle test]
Sample No. 19-No. 38, no. 49-No. With respect to 58, while maintaining the reducing atmosphere, the cycle of raising the temperature from room temperature to 800 ° C. in 2 hours and then lowering to room temperature in 4 hours was repeated 10 times.

その後、サンプルNo.19〜No.38、No.49〜No.58の断面を顕微鏡で観察することによって、空気極活性層と空気極集電層の界面における剥離の有無を確認した。確認結果を表2及び表4にまとめて示す。   Thereafter, sample No. 19-No. 38, no. 49-No. The presence or absence of peeling at the interface between the air electrode active layer and the air electrode current collecting layer was confirmed by observing the 58 cross section with a microscope. The confirmation results are summarized in Table 2 and Table 4.

表2及び表4では、空気極特性に影響を与えうる5μm以上の剥離が確認されたサンプルを“×”と評価し、5μm以下の剥離のみが確認されたサンプルを“○”と評価し、剥離が確認されなかったサンプルを“◎”と評価した。   In Tables 2 and 4, a sample in which peeling of 5 μm or more that could affect the air electrode characteristics was evaluated as “x”, and a sample in which only peeling of 5 μm or less was confirmed was evaluated as “◯”. Samples for which peeling was not confirmed were evaluated as “◎”.

表1から分かるように、界面領域に(La,Sr)(Ni,Fe,Cu)Oの粒子を含むサンプルNo.2〜7,9〜12,14、15,17,18では、空気極の焼成後において空気極の特性に影響を与えるような剥離が発生することを抑制できた。 As can be seen from Table 1, sample No. 1 containing particles of (La, Sr) (Ni, Fe, Cu) O 3 in the interface region. In 2 to 7, 9 to 12, 14, 15, 17, and 18, it was possible to suppress the occurrence of separation that would affect the characteristics of the air electrode after firing the air electrode.

従って、界面領域に(La,Sr)(Ni,Fe,Cu)Oを含む場合には、(La,Sr)(Ni,Fe,Cu)Oの面積占有率を0.1%以上にすることによって、空気極活性層と空気極集電層の界面剥離を抑制できることが確認された。 Therefore, when (La, Sr) (Ni, Fe, Cu) O 3 is included in the interface region, the area occupation ratio of (La, Sr) (Ni, Fe, Cu) O 3 is set to 0.1% or more. By doing this, it was confirmed that the interface peeling between the air electrode active layer and the air electrode current collecting layer can be suppressed.

また、表2から分かるように、界面領域の厚み(上記実施形態の「所定距離Da」)が空気極集電層の全体の厚みの0.42%以上であるサンプルNo.21〜25,28〜30,33,34,37,38では、熱サイクル試験後においても界面に剥離が確認されなかった。   Further, as can be seen from Table 2, the thickness of the interface region (“predetermined distance Da” in the above embodiment) is 0.42% or more of the total thickness of the air electrode current collecting layer. In 21 to 25, 28 to 30, 33, 34, 37, and 38, no peeling was confirmed at the interface even after the thermal cycle test.

従って、界面領域に(La,Sr)(Ni,Fe,Cu)Oを含む場合には、界面領域の厚みを全体厚みの0.42%以上にすることによって、空気極活性層と空気極集電層の界面剥離をより抑制できることが確認された。 Therefore, when (La, Sr) (Ni, Fe, Cu) O 3 is included in the interface region, the air electrode active layer and the air electrode are formed by setting the thickness of the interface region to 0.42% or more of the total thickness. It was confirmed that the interface peeling of the current collecting layer can be further suppressed.

表3から分かるように、界面領域にLa(Ni,Fe,Cu,Co)Oを含むサンプルNo.40〜44,46〜48では、空気極の焼成後において空気極の特性に影響を与えるような剥離が発生することを抑制できた。 As can be seen from Table 3, sample No. 1 containing La (Ni, Fe, Cu, Co) O 3 in the interface region. In 40 to 44 and 46 to 48, it was possible to suppress the occurrence of peeling that would affect the characteristics of the air electrode after firing the air electrode.

従って、界面領域にLa(Ni,Fe,Cu,Co)Oを含む場合には、La(Ni,Fe,Cu,Co)Oの面積占有率を0.03%以上にすることによって、空気極活性層と空気極集電層の界面剥離を抑制できることが確認された。 Therefore, when La (Ni, Fe, Cu, Co) O 3 is included in the interface region, by making the area occupancy of La (Ni, Fe, Cu, Co) O 3 0.03% or more, It was confirmed that interface peeling between the air electrode active layer and the air electrode current collecting layer can be suppressed.

また、表4から分かるように、界面領域の厚み(上記実施形態の「所定距離Da」)が空気極集電層の全体の厚みの0.60%以上であるサンプルNo.50〜54,56〜5では、熱サイクル試験後においても界面に剥離が確認されなかった。   In addition, as can be seen from Table 4, the thickness of the interface region (“predetermined distance Da” in the above embodiment) is not less than 0.60% of the total thickness of the air electrode current collecting layer. In 50-54 and 56-5, peeling was not confirmed at the interface even after the thermal cycle test.

従って、界面領域にLa(Ni,Fe,Cu,Co)Oを含む場合には、界面領域の厚みを全体厚みの0.60%以上にすることによって、空気極活性層と空気極集電層の界面剥離をより抑制できることが確認された。 Accordingly, when La (Ni, Fe, Cu, Co) O 3 is included in the interface region, the air electrode active layer and the air electrode current collector are obtained by setting the thickness of the interface region to 0.60% or more of the total thickness. It was confirmed that the interfacial peeling of the layer can be further suppressed.

10 燃料電池
20 燃料極
21 燃料極集電層
22 燃料極活性層
30 固体電解質層
40 バリア層
50 空気極
51 空気極集電層
52 空気極活性層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel cell 20 Fuel electrode 21 Fuel electrode current collection layer 22 Fuel electrode active layer 30 Solid electrolyte layer 40 Barrier layer 50 Air electrode 51 Air electrode current collection layer 52 Air electrode active layer

Claims (6)

燃料極と、
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、空気極集電層と、前記空気極集電層の前記固体電解質層側に配置される空気極活性層と、を有し、
前記空気極集電層は、一般式ABOで表され、Aサイトに少なくともLaを含み、Bサイトに少なくともNi、Fe及びCuを含むペロブスカイト型複合酸化物を主成分として含有し、
前記空気極活性層は、一般式ABO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複合酸化物を主成分として含有しており、
前記空気極集電層は、前記空気極集電層と前記空気極活性層との界面から所定距離以内の領域であって、一般式ABOで表され、Aサイトに少なくともLa及びSrを含み、Bサイトに少なくともNi、Fe及びCuを含むペロブスカイト型複合酸化物を副成分として含有する領域である界面領域を有し、
前記界面領域の断面において、一般式ABOで表され、Aサイトに少なくともLa及びSrを含み、Bサイトに少なくともNi、Fe及びCuを含むペロブスカイト型複合酸化物の面積占有率は、0.1%以上かつ5.0%以下である、
固体酸化物型燃料電池。
An anode,
The air electrode,
A solid electrolyte layer disposed between the fuel electrode and the air electrode;
With
The air electrode includes an air electrode current collecting layer, and an air electrode active layer disposed on the solid electrolyte layer side of the air electrode current collecting layer,
The air electrode current collecting layer is represented by the general formula ABO 3 and contains, as a main component, a perovskite type complex oxide containing at least La at the A site and at least Ni, Fe and Cu at the B site,
The air electrode active layer is represented by the general formula ABO 3 and contains, as a main component, a perovskite complex oxide containing at least one of La and Sr at the A site.
The air electrode current collecting layer is a region within a predetermined distance from the interface between the air electrode current collecting layer and the air electrode active layer, and is represented by the general formula ABO 3 and includes at least La and Sr at the A site. , Having an interface region which is a region containing a perovskite complex oxide containing at least Ni, Fe and Cu at the B site as an auxiliary component,
In the cross section of the interface region, the area occupancy of the perovskite complex oxide represented by the general formula ABO 3 and containing at least La and Sr at the A site and at least Ni, Fe and Cu at the B site is 0.1. % Or more and 5.0% or less,
Solid oxide fuel cell.
前記所定距離は、前記空気極集電層の厚みの0.42%以上である、
請求項1に記載の固体酸化物型燃料電池。
The predetermined distance is 0.42% or more of the thickness of the air electrode current collecting layer.
The solid oxide fuel cell according to claim 1.
前記所定距離は、前記空気極集電層の厚みの27.3%以下である、
請求項1又は2に記載の固体酸化物型燃料電池。
The predetermined distance is 27.3% or less of the thickness of the air electrode current collecting layer.
The solid oxide fuel cell according to claim 1 or 2.
燃料極と、
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、空気極集電層と、前記空気極集電層の前記固体電解質層側に配置される空気極活性層と、を有し、
前記空気極集電層は、一般式ABOで表され、Aサイトに少なくともLaを含み、Bサイトに少なくともNi、Fe及びCuを含むペロブスカイト型複合酸化物を主成分として含有し、
前記空気極活性層は、一般式ABO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複合酸化物を主成分として含有しており、
前記空気極集電層は、前記空気極集電層と前記空気極活性層との界面から所定距離以内の領域であって、一般式ABOで表され、Aサイトに少なくともLaを含み、Bサイトに少なくともNi、Fe、Cu及びCoを含むペロブスカイト型複合酸化物を副成分として含有する領域である界面領域を有し、
前記界面領域の断面において、一般式ABOで表され、Aサイトに少なくともLaを含み、Bサイトに少なくともNi、Fe、Cu及びCoを含むペロブスカイト型複合酸化物の面積占有率は、0.03%以上かつ4.5%以下である、
固体酸化物型燃料電池。
An anode,
The air electrode,
A solid electrolyte layer disposed between the fuel electrode and the air electrode;
With
The air electrode includes an air electrode current collecting layer, and an air electrode active layer disposed on the solid electrolyte layer side of the air electrode current collecting layer,
The air electrode current collecting layer is represented by the general formula ABO 3 and contains, as a main component, a perovskite type complex oxide containing at least La at the A site and at least Ni, Fe and Cu at the B site,
The air electrode active layer is represented by the general formula ABO 3 and contains, as a main component, a perovskite complex oxide containing at least one of La and Sr at the A site.
The air electrode current collecting layer is a region within a predetermined distance from the interface between the air electrode current collecting layer and the air electrode active layer, and is represented by the general formula ABO 3. The A site includes at least La, and B Having an interface region that is a region containing a perovskite complex oxide containing at least Ni, Fe, Cu, and Co as a subcomponent at the site;
In the cross section of the interface region, the area occupancy of the perovskite complex oxide represented by the general formula ABO 3 and containing at least La at the A site and at least Ni, Fe, Cu, and Co at the B site is 0.03. % Or more and 4.5% or less,
Solid oxide fuel cell.
前記所定距離は、前記空気極集電層の厚みの0.60%以上である、
請求項4に記載の固体酸化物型燃料電池。
The predetermined distance is 0.60% or more of the thickness of the air electrode current collecting layer.
The solid oxide fuel cell according to claim 4.
前記所定距離は、前記空気極集電層の厚みの8.9%以下である、
請求項4又は5に記載の固体酸化物型燃料電池。
The predetermined distance is 8.9% or less of the thickness of the air electrode current collecting layer.
The solid oxide fuel cell according to claim 4 or 5.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP6234628B1 (en) 2016-07-27 2017-11-22 日本碍子株式会社 Fuel cell
JP6993162B2 (en) * 2017-10-12 2022-02-04 森村Sofcテクノロジー株式会社 Electrochemical reaction single cell and electrochemical reaction cell stack

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5637652B2 (en) * 2008-02-13 2014-12-10 株式会社東芝 ELECTROCHEMICAL CELL AND ITS MANUFACTURING METHOD AND OPERATION METHOD
JP5418975B2 (en) * 2008-10-16 2014-02-19 Toto株式会社 Solid oxide fuel cell and fuel cell module including the same
JP4995328B1 (en) * 2010-03-25 2012-08-08 日本碍子株式会社 Electrode material and fuel cell including the same
JP4995327B1 (en) * 2010-03-25 2012-08-08 日本碍子株式会社 Electrode material, fuel battery cell including the same, and method for manufacturing the same
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