JP6433168B2 - SOLID ELECTROLYTE FUEL CELL AND MATERIAL FOR RESULTING INHIBITION LAYER FORM - Google Patents

SOLID ELECTROLYTE FUEL CELL AND MATERIAL FOR RESULTING INHIBITION LAYER FORM Download PDF

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Description

本発明は、反応抑止層を備えた固体酸化物形燃料電池に関する。詳しくは、該固体酸化物形燃料電池の反応抑止層を形成するために用いられる材料に関する。   The present invention relates to a solid oxide fuel cell including a reaction suppression layer. In detail, it is related with the material used in order to form the reaction suppression layer of this solid oxide fuel cell.

固体酸化物形燃料電池(SOFC:Solid Oxide Fuel Cell、以下「SOFC」ともいう。)は、種々のタイプの燃料電池の中でも発電効率が高く、環境への負荷も低いことから、次世代のエネルギー供給源として期待され、開発が進められている。
SOFCを構成する最小単位のセル(単セル)は、酸素イオン伝導体からなる緻密構造の層状の固体電解質と、該固体電解質層の一方の面に形成された多孔質構造の空気極(カソード)と、該固体電解質層の他方の面に形成された多孔質構造の燃料極(アノード)とから構成されている。そして、単セルのカソード形成側の固体電解質の表面に空気等に代表されるO含有ガスが供給され、アノード形成側の固体電解質の表面にはH等の燃料ガスが供給される。そして電池反応として、空気中のOガスがカソードで還元されて生成された酸素イオンが固体電解質を通過し、アノードにおいてHガス等の燃料ガスを酸化することによって外部負荷に電子を放出する。これに伴い、電気エネルギーを発生させる。
Solid oxide fuel cells (SOFCs) (SOFCs) are the next generation of energy because of their high power generation efficiency and low environmental impact among various types of fuel cells. It is expected to be a supply source and is being developed.
The smallest unit cell (single cell) constituting the SOFC includes a dense layered solid electrolyte made of an oxygen ion conductor, and a porous air electrode (cathode) formed on one surface of the solid electrolyte layer. And a fuel electrode (anode) having a porous structure formed on the other surface of the solid electrolyte layer. Then, an O 2 -containing gas typified by air or the like is supplied to the surface of the solid electrolyte on the cathode formation side of the single cell, and a fuel gas such as H 2 is supplied to the surface of the solid electrolyte on the anode formation side. As a battery reaction, oxygen ions generated by reducing O 2 gas in the air at the cathode pass through the solid electrolyte, and oxidize fuel gas such as H 2 gas at the anode to release electrons to an external load. . Along with this, electric energy is generated.

SOFCの固体電解質を構成する材料としては、イオン伝導性や安定性の観点からイットリア、スカンジア等がドープされた安定化ジルコニア(YSZ、ScSZ等)が広く用いられている。かかる固体電解質の層は薄くなるほどSOFC(単セル)の性能が向上するため、近年、アノードを構成する多孔質基材上に固体電解質を薄膜として形成するいわゆるアノード支持型SOFCの開発が進んでいる。
典型的には、酸化ニッケル(NiO)およびYSZの混合物に、造孔剤、溶剤、ビヒクル(樹脂)等を添加し混合して得たスラリー状(ペースト状)の材料をドクターブレード法等によってシート状に成形し、さらに当該シートを所望数だけ積層してアノード支持体層を形成する。そして形成したアノード支持体層上に固体電解質層、反応抑止層、カソード層を順次積層(形成)し、得られた積層体を焼成(即ち共焼成)することによって、アノード支持型SOFC(単セル)を製造する。例えば、以下の特許文献1には、従来のアノード支持型SOFCの一例が記載されている。
As a material constituting the SOFC solid electrolyte, stabilized zirconia doped with yttria, scandia, etc. (YSZ, ScSZ, etc.) is widely used from the viewpoint of ion conductivity and stability. As the solid electrolyte layer becomes thinner, the SOFC (single cell) performance improves. Therefore, in recent years, development of a so-called anode-supported SOFC in which the solid electrolyte is formed as a thin film on the porous substrate constituting the anode has been advanced. .
Typically, a slurry-like (paste-like) material obtained by adding a pore-forming agent, a solvent, a vehicle (resin), etc. to a mixture of nickel oxide (NiO) and YSZ is mixed by a doctor blade method or the like. Then, a desired number of the sheets are laminated to form an anode support layer. Then, a solid electrolyte layer, a reaction inhibition layer, and a cathode layer are sequentially laminated (formed) on the formed anode support layer, and the obtained laminate is fired (that is, co-fired), thereby obtaining an anode supported SOFC (single cell). ). For example, Patent Document 1 below describes an example of a conventional anode-supported SOFC.

従来、SOFCは、700℃以上、典型的には800℃〜1000℃程度の高温域で作動させていたが、耐久性の向上や低コスト化の観点から、近年ではかかる作動温度をより低温化することが望まれている。例えば、SOFCの作動温度を600℃程度にまで低減することが検討されている。
低温作動化を効果的に実現する一助としてカソード材料が検討されている。例えば、電子導電性と酸素イオン導電性とを示すいわゆる電子−酸素イオン混合導電体材料を用いてカソードを構成することによって、電極/電解質/気相の接する三相界面だけでなく、カソード表面においても電極反応を進行させ、電極活性を高めることが期待されている。かかるカソード材料として、ペロブスカイト型酸化物材料であるランタンコバルタイト系材料(例えばLaSrCoO3−δ系材料)やランタンストロンチウムコバルトフェライト(LSCF)系材料が挙げられる。例えば、以下の特許文献2には、低温作動タイプのSOFCで使用され得るカソード材料の一例が記載されている。
Conventionally, SOFC has been operated in a high temperature range of 700 ° C. or higher, typically about 800 ° C. to 1000 ° C. However, in recent years, from the viewpoint of improving durability and reducing costs, the operating temperature has been lowered. It is hoped to do. For example, it has been studied to reduce the operating temperature of SOFC to about 600 ° C.
Cathode materials are being studied as an aid to effectively achieve low temperature operation. For example, by constructing a cathode using a so-called electron-oxygen ion mixed conductor material exhibiting electronic conductivity and oxygen ion conductivity, not only at the three-phase interface where the electrode / electrolyte / gas phase contacts but also at the cathode surface Is also expected to promote electrode reaction and increase electrode activity. Examples of such a cathode material include lanthanum cobaltite materials (for example, LaSrCoO 3 -δ materials) and lanthanum strontium cobalt ferrite (LSCF) materials that are perovskite oxide materials. For example, Patent Document 2 below describes an example of a cathode material that can be used in a low-temperature operation type SOFC.

特開2008−258064号公報JP 2008-258064 A 特開2008−010325号公報JP 2008-010325 A

上記のようなペロブスカイト型酸化物材料からなるカソードは、YSZのような安定化ジルコニアからなる固体電解質との反応性が高く、比較的容易に固体電解質層とカソードとの間に固相反応による高抵抗相が形成され得る。このため、典型的にはセリア系材料(例えば、ガドリニウムがドープされたGDC)から構成される反応抑止層を固体電解質層とカソードとの間に配置することが行われている。
しかしながら、かかるセリア系材料は、焼結性が低く、例えば一般的な構成のSOFCの焼結温度である1300〜1400℃の温度域では緻密化が充分とはいえない場合があった。また、焼結時の収縮率が固体電解質と比較して低いため、固体電解質ならびに反応抑止層を共焼成する場合や予め固体電解質を焼成した後に反応抑止層を焼成する場合において、固体電解質層と反応抑止層との間の界面で剥離が発生する虞があった。
A cathode made of the perovskite type oxide material as described above has high reactivity with a solid electrolyte made of stabilized zirconia such as YSZ, and it is relatively easy to obtain a high reaction rate between the solid electrolyte layer and the cathode by a solid-phase reaction. A resistive phase may be formed. For this reason, a reaction suppression layer typically made of a ceria-based material (for example, GDC doped with gadolinium) is disposed between the solid electrolyte layer and the cathode.
However, such a ceria-based material has low sinterability and, for example, may not be sufficiently densified in a temperature range of 1300 to 1400 ° C. that is a sintering temperature of SOFC having a general configuration. In addition, since the shrinkage rate during sintering is lower than that of the solid electrolyte, in the case of co-firing the solid electrolyte and the reaction inhibiting layer, or when firing the reaction inhibiting layer after firing the solid electrolyte in advance, There was a possibility that peeling occurred at the interface with the reaction inhibiting layer.

本発明はかかる従来の課題を解決すべく創出されたものであり、固体酸化物形燃料電池における反応抑止層と固体電解質層との間の剥離を防ぎ、かかる2つの層の界面の接着性(界面の接合性)を向上させたSOFC(例えば上述した低温で作動させるアノード支持型SOFC)の提供を目的とする。また、本発明の他の目的は、そのようなSOFCを実現するための反応抑止層形成用材料を提供することである。   The present invention has been created to solve such conventional problems, and prevents separation between the reaction-suppressing layer and the solid electrolyte layer in the solid oxide fuel cell, and the adhesion at the interface between the two layers ( An object of the present invention is to provide an SOFC having improved interface bondability (for example, the above-described anode-supported SOFC operated at a low temperature). Another object of the present invention is to provide a reaction inhibiting layer forming material for realizing such SOFC.

上記目的を実現するべく、本発明が提供する材料は、固体酸化物形燃料電池の反応抑止層を形成するための材料であって、希土類元素がドープされたセリウム酸化物粒子成分として、相互に粒度分布および平均粒子径が異なる大粒径セリウム酸化物粒子成分と小粒径セリウム酸化物粒子成分とを含む材料である。好ましくは、該大粒径セリウム酸化物粒子成分の平均粒子径は2μm以下であり、該小粒径セリウム酸化物粒子成分の平均粒子径は0.5μm以下である。また、好ましくは、かかる大粒径セリウム酸化物粒子成分の平均粒子径は、小粒径セリウム酸化物粒子成分の平均粒子径の3倍以上30倍以下である。かかる平均粒子径の差は、4倍以上であって10倍以下であることがより好ましい。   In order to achieve the above object, the material provided by the present invention is a material for forming a reaction suppression layer of a solid oxide fuel cell, and is used as a cerium oxide particle component doped with rare earth elements. It is a material containing a large particle size cerium oxide particle component and a small particle size cerium oxide particle component having different particle size distribution and average particle size. Preferably, the average particle size of the large particle size cerium oxide particle component is 2 μm or less, and the average particle size of the small particle size cerium oxide particle component is 0.5 μm or less. Preferably, the average particle size of the large particle size cerium oxide particle component is 3 to 30 times the average particle size of the small particle size cerium oxide particle component. The difference in average particle diameter is more preferably 4 times or more and 10 times or less.

かかる構成の反応抑止層形成用材料では、反応抑止層の主体をなすセリウム酸化物の粒子成分が、相互に異なる2種類の粉粒体、即ち上記条件を具備する大粒径セリウム酸化物粒子成分と小粒径セリウム酸化物成分とから構成される。このことによって、固体電解質上に形成される反応抑止層の焼結性を向上させることができる。結果、形成(焼成)された反応抑止層と固体電解質層との間の界面の接着性(界面接着率)を高め、両者間の剥離を防止することができる。   In the material for forming a reaction suppression layer having such a structure, the particle component of the cerium oxide forming the main component of the reaction suppression layer is two different types of powder, that is, a large particle size cerium oxide particle component having the above-described conditions. And a small particle size cerium oxide component. As a result, the sinterability of the reaction suppression layer formed on the solid electrolyte can be improved. As a result, the adhesion (interface adhesion rate) at the interface between the formed (baked) reaction-suppressing layer and the solid electrolyte layer can be increased, and peeling between the two can be prevented.

また、ここで開示される反応抑止層形成用材料として好適な一態様は、さらにチタン化合物を含む。好ましくは、チタン化合物がチタンを構成元素とする有機金属化合物であることを特徴とする。
酸化チタンのような無機チタン化合物、好ましくはチタンアルコキシド類やチタンキレート類等の有機チタン化合物を含むことにより、反応抑止層と固体電解質層との間の界面の接着性(界面接着率)をより向上させることができる。このため、本態様の反応抑止層形成用材料によると、例えばカソード(空気極)材料としてYSZ等の固体電解質層と反応性の高いペロブスカイト型酸化物材料を採用した場合においても、当該固体電解質層とカソードとの間に良好な反応抑止層を形成することができる。しかも、反応抑止層と固体電解質層との間の接着性(界面接着率)が高いため、発電性能に優れる固体酸化物形燃料電池(特には低温作動タイプのSOFC)を製造することができる。
特に好ましくは、前記チタン化合物の含有量が全体の0.001質量%〜10質量%であることを特徴とする。この程度の含有量でチタン化合物を含むことにより、反応抑止層と固体電解質層との間の高い接着性(界面接着率)が実現することができる。
Moreover, one aspect suitable as a material for forming a reaction suppression layer disclosed herein further contains a titanium compound. Preferably, the titanium compound is an organometallic compound having titanium as a constituent element.
By including an inorganic titanium compound such as titanium oxide, preferably an organic titanium compound such as titanium alkoxides or titanium chelates, the adhesiveness (interface adhesion rate) at the interface between the reaction inhibition layer and the solid electrolyte layer is further increased. Can be improved. For this reason, according to the material for forming a reaction suppression layer of this embodiment, even when a perovskite oxide material that is highly reactive with a solid electrolyte layer such as YSZ is used as a cathode (air electrode) material, for example, the solid electrolyte layer A good reaction inhibiting layer can be formed between the cathode and the cathode. Moreover, since the adhesion (interfacial adhesion rate) between the reaction suppression layer and the solid electrolyte layer is high, a solid oxide fuel cell (particularly, a low-temperature operation type SOFC) having excellent power generation performance can be manufactured.
Particularly preferably, the content of the titanium compound is 0.001% by mass to 10% by mass of the whole. By including the titanium compound with such a content, high adhesion (interfacial adhesion rate) between the reaction inhibition layer and the solid electrolyte layer can be realized.

また、好ましくは、ここで開示される反応抑止層形成用材料は、さらに有機溶媒およびバインダを含み、ペースト状(スラリー状、インク状を包含する。以下同じ。)に調製されたことを特徴とする。
このようなペースト状反応抑止層形成用材料(以下、「反応抑止層形成用ペースト」ともいう。)によると、当該反応抑止層形成用ペーストを対象とする固体電解質層(或いは該固体電解質層を焼成により形成するためのグリーンシート)上に塗布等によって付与することにより、容易に所定厚さの反応抑止層を形成することができる。
かかる反応抑止層形成用ペーストの好適な一態様は、上記チタン化合物が分散または溶解して含まれるペースト材料である。特にチタンアルコキシド類やチタンキレート類等の有機チタン化合物が有機系溶媒に溶解した状態で存在する(即ちTiレジネートを含む)ペースト材料によると、高い接着性(界面接着率)を有し、剥離し難い固体電解質層と反応抑止層の積層構造を備えた固体酸化物形燃料電池を製造することができる。
Preferably, the reaction inhibiting layer forming material disclosed herein further comprises an organic solvent and a binder, and is prepared in a paste form (including a slurry form and an ink form; the same applies hereinafter). To do.
According to such a paste-like reaction inhibiting layer forming material (hereinafter also referred to as “reaction inhibiting layer forming paste”), a solid electrolyte layer (or the solid electrolyte layer) targeted for the reaction inhibiting layer forming paste is used. A reaction inhibiting layer having a predetermined thickness can be easily formed by applying it onto a green sheet for forming by firing).
A preferred embodiment of such a reaction inhibiting layer forming paste is a paste material in which the titanium compound is dispersed or dissolved. In particular, according to the paste material in which organic titanium compounds such as titanium alkoxides and titanium chelates are dissolved in an organic solvent (that is, including Ti resinate), it has high adhesiveness (interfacial adhesion rate) and peels off. A solid oxide fuel cell having a laminated structure of a difficult solid electrolyte layer and a reaction inhibiting layer can be manufactured.

また、本発明は、上記目的を実現するべく固体酸化物形燃料電池を提供する。即ち、本発明によって提供される固体酸化物形燃料電池は、ジルコニア(酸化ジルコニウム)を主体とする固体電解質層と空気極(カソード)との間に反応抑止層が配置された固体酸化物形燃料電池であって、上記反応抑止層は、希土類元素がドープされたセリウム酸化物粒子を焼成して形成されたものである。典型的には、上記反応抑止層は、ここで開示されるいずれかの反応抑止層形成用材料から形成されたものである。
そして、固体酸化物形燃料電池の断面を電子顕微鏡観察(典型的にはSEM観察)することによって導き出される反応抑止層と該反応抑止層に隣接する固体電解質層との間の界面全体の長さに占める該界面の接着部分の長さの割合を百分率で示す界面接着率(%)が、60%以上であることを特徴とする。ここで「接着部分」とは電顕観察によって当該界面における剥離の認められない部分(換言すれば電顕観察下で反応抑止層と固体電解質層の固相同士が密着している部分)をいう。
ここで開示されるSOFCでは、ジルコニア(典型的にはYSZ等の安定化ジルコニア)を主体とする固体電解質層と、セリウム酸化物からなる反応抑止層との間の上記界面接着率が60%以上の高値である。従って、例えばペロブスカイト型酸化物材料から成る空気極(カソード)を備えた低温作動タイプのSOFCであって、耐久性が高く良好な発電性能を奏するSOFCを提供することができる。
The present invention also provides a solid oxide fuel cell to achieve the above object. That is, the solid oxide fuel cell provided by the present invention is a solid oxide fuel in which a reaction inhibiting layer is disposed between a solid electrolyte layer mainly composed of zirconia (zirconium oxide) and an air electrode (cathode). In the battery, the reaction suppression layer is formed by firing cerium oxide particles doped with a rare earth element. Typically, the reaction inhibition layer is formed from any of the reaction inhibition layer forming materials disclosed herein.
The length of the entire interface between the reaction inhibition layer and the solid electrolyte layer adjacent to the reaction inhibition layer, which is derived by observing the cross section of the solid oxide fuel cell with an electron microscope (typically, SEM observation). The interfacial adhesion rate (%), which represents the percentage of the length of the bonded portion of the interface in the percentage, is 60% or more. Here, the “adhesion portion” refers to a portion where peeling at the interface is not observed by electron microscope observation (in other words, a portion where the solid phase of the reaction suppression layer and the solid electrolyte layer are in close contact with each other under electron microscope observation). .
In the SOFC disclosed here, the interfacial adhesion ratio between the solid electrolyte layer mainly composed of zirconia (typically stabilized zirconia such as YSZ) and the reaction inhibition layer made of cerium oxide is 60% or more. High price. Therefore, it is possible to provide a low temperature operation type SOFC having an air electrode (cathode) made of, for example, a perovskite-type oxide material and having high durability and good power generation performance.

ここで開示されるSOFCのうち、より好ましいものでは、上記界面接着率が70%以上であることを特徴とする。また、ここで開示されるSOFCのうち、特に好ましいものでは、反応抑止層はチタンを構成金属元素として有する酸化物を含むことを特徴とする。
例えば、上記チタン化合物を含む反応抑止層形成用材料から形成された反応抑止層は適当量のチタン酸化物を含み、結果、反応抑止層と固体電解質層との間の剥離を防止し、熱耐久性と発電性能の高いSOFCが提供される。
Of the SOFCs disclosed herein, a more preferable one is characterized in that the interfacial adhesion rate is 70% or more. Further, among the SOFCs disclosed herein, a particularly preferable one is characterized in that the reaction suppression layer includes an oxide having titanium as a constituent metal element.
For example, the reaction inhibition layer formed from the reaction inhibiting layer forming material containing the above titanium compound contains an appropriate amount of titanium oxide, and as a result, peeling between the reaction inhibition layer and the solid electrolyte layer is prevented, and heat durability SOFC with high performance and power generation performance is provided.

ここで開示されるSOFC(単セル)の積層構造を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the laminated structure of SOFC (single cell) disclosed here. 一実施例に係るSOFC(単セル)における反応抑止層と固体電解質層との間の界面の接着状態を示す電顕写真(SEM像)である。It is an electron micrograph (SEM image) which shows the adhesion state of the interface between the reaction suppression layer and solid electrolyte layer in SOFC (single cell) which concerns on one Example.

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄(例えば、本発明を特徴付けないSOFCの一般的事項、製造プロセス、SOFCの作動方法等)は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術知識とに基づいて実施することができる。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. In addition, matters other than matters specifically mentioned in the present specification and matters necessary for the implementation of the present invention (for example, general items of SOFC not characterizing the present invention, manufacturing process, operation method of SOFC, etc.) Can be understood as a design matter of those skilled in the art based on the prior art in the field. The present invention can be implemented based on the contents disclosed in the present specification and technical knowledge in the field.

<セリウム酸化物粒子成分>
ここで開示される反応抑止層形成用材料は、主成分として粒径分布と平均粒子径が相互に異なる2種類のセリウム酸化物粒子成分を含む。即ち、上述した構成の大粒径セリウム酸化物粒子成分と小粒径セリウム酸化物粒子成分とを含む。ここで「平均粒子径」は、レーザ回折・散乱法に基づく粒度分布測定装置により測定された粒度分布における積算値50%での粒径(50%累積体積平均粒子径(メジアン径);D50)を意味する。
希土類元素がドープされたセリウム酸化物としては、サマリアがドープされたセリア (SDC)、イットリアがドープされたセリア(YDC)、ガドリニアがドープされたセリア(GDC)等が挙げられる。なかでもGDCが好適である。また、好適な希土類元素のドープ量は、5〜20モル%(好ましくは5〜15モル%)程度である。このようなセリウム酸化物成分から成る反応抑止層を形成することにより、YSZ等のジルコニアを主体とする固体電解質層とペロブスカイト型酸化物材料から成る空気極(カソード)との反応を抑止することができる。
<Cerium oxide particle component>
The material for forming a reaction inhibition layer disclosed herein contains two kinds of cerium oxide particle components having different particle size distributions and average particle sizes as main components. That is, it includes a large particle size cerium oxide particle component and a small particle size cerium oxide particle component having the above-described configuration. Here, the “average particle size” is a particle size at an integrated value of 50% (50% cumulative volume average particle size (median diameter); D50) in a particle size distribution measured by a particle size distribution measuring apparatus based on a laser diffraction / scattering method. Means.
Examples of the cerium oxide doped with rare earth elements include ceria doped with samaria (SDC), ceria doped with yttria (YDC), and ceria doped with gadolinia (GDC). Of these, GDC is preferred. Moreover, the suitable doping amount of rare earth elements is about 5 to 20 mol% (preferably 5 to 15 mol%). By forming such a reaction inhibiting layer composed of a cerium oxide component, it is possible to inhibit the reaction between a solid electrolyte layer mainly composed of zirconia such as YSZ and an air electrode (cathode) composed of a perovskite oxide material. it can.

<平均粒子径>
大粒径セリウム酸化物粒子成分としては、平均粒子径(D50)が2μm以下であるものが好ましく、特には1μm以下のものが好ましい。取扱性や反応抑止層と固体電解質層との間の界面接着性を高める観点から、大粒径セリウム酸化物粒子成分として、平均粒子径が0.8μm以下のセリウム酸化物粒子を好ましく採用することができる。例えば、平均粒子径が0.1μm以上2μm以下の大粒径セリウム酸化物粒子成分が好ましく、0.3μm以上1μm以下のものがより好ましく、0.5μm以上0.8μm以下のものが特に好ましい。
<Average particle size>
As the large-diameter cerium oxide particle component, those having an average particle diameter (D50) of 2 μm or less are preferable, and those having a particle diameter of 1 μm or less are particularly preferable. From the viewpoint of improving handling properties and interfacial adhesion between the reaction inhibiting layer and the solid electrolyte layer, cerium oxide particles having an average particle size of 0.8 μm or less are preferably adopted as the large particle size cerium oxide particle component. Can do. For example, a large-diameter cerium oxide particle component having an average particle size of 0.1 μm or more and 2 μm or less is preferable, 0.3 μm or more and 1 μm or less is more preferable, and 0.5 μm or more and 0.8 μm or less is particularly preferable.

一方、小粒径セリウム酸化物粒子成分としては、平均粒子径が大粒径セリウム酸化物粒子成分よりも少なくとも1/3倍小さければよく、特に限定されない。通常は、小粒径セリウム酸化物粒子成分の平均粒子径が0.5μm以下であることが好ましい。取扱性や反応抑止層と固体電解質層との間の界面接着性を高める観点から、小粒径セリウム酸化物粒子成分の平均粒子径は、好ましくは0.4μm以下、より好ましくは0.3μm以下、特に好ましくは0.2μm以下である。例えば、平均粒子径が0.005μm以上0.5μm以下の小粒径セリウム酸化物粒子成分が好ましく、0.01μm以上0.4μm以下のものがより好ましく、0.05μm以上0.2μm以下のものが特に好ましい。   On the other hand, the small particle size cerium oxide particle component is not particularly limited as long as the average particle size is at least 1/3 times smaller than the large particle size cerium oxide particle component. Usually, the average particle size of the small particle size cerium oxide particle component is preferably 0.5 μm or less. From the viewpoint of improving handling properties and interfacial adhesion between the reaction inhibiting layer and the solid electrolyte layer, the average particle size of the small particle size cerium oxide particle component is preferably 0.4 μm or less, more preferably 0.3 μm or less. Particularly preferably, it is 0.2 μm or less. For example, a small particle size cerium oxide particle component having an average particle size of 0.005 μm or more and 0.5 μm or less is preferable, 0.01 μm or more and 0.4 μm or less is more preferable, and 0.05 μm or more and 0.2 μm or less. Is particularly preferred.

大粒径セリウム酸化物粒子成分と小粒径セリウム酸化物粒子成分とを併用することによる効果をより良く発揮させる観点から、大粒径セリウム酸化物粒子成分の平均粒子径は、小粒径セリウム酸化物粒子成分の平均粒子径の3倍以上であることが好ましく、3.3倍以上であることがより好ましく、4倍以上であることが特に好ましい。応抑止層と固体電解質層との間の界面接着性を高める観点から、ここに開示される反応抑止層形成用材料は、例えば、大粒径セリウム酸化物粒子成分の平均粒子径が小粒径セリウム酸化物粒子成分の平均粒子径の3倍以上30倍以下、より好ましくは3.3倍以上20倍以下、さらに好ましくは4倍以上10倍以下、特に好ましくは4倍以上5倍以下である態様で好ましく実施され得る。   The average particle size of the large particle size cerium oxide particle component is the small particle size cerium from the viewpoint of better exhibiting the effect of combining the large particle size cerium oxide particle component and the small particle size cerium oxide particle component. The average particle size of the oxide particle component is preferably 3 times or more, more preferably 3.3 times or more, and particularly preferably 4 times or more. From the viewpoint of enhancing the interfacial adhesion between the anti-resistive layer and the solid electrolyte layer, the reaction-suppressing layer-forming material disclosed herein includes, for example, a large particle size cerium oxide particle component having an average particle size of a small particle size The average particle size of the cerium oxide particle component is 3 to 30 times, more preferably 3.3 to 20 times, still more preferably 4 to 10 times, and particularly preferably 4 to 5 times. The embodiment can be preferably implemented.

また、大粒径セリウム酸化物粒子成分の平均粒子径は、小粒径セリウム酸化物粒子成分の平均粒子径よりも0.3μm以上大きいことが好ましく、0.5μm以上大きいことがさらに好ましい。ここに開示される反応抑止層形成用材料は、例えば、大粒径セリウム酸化物粒子成分の平均粒子径が小粒径セリウム酸化物粒子成分の平均粒子径よりも0.6μm以上大きい態様で実施され得る。このことによって、固体電解質層と反応抑止層とのより良好な界面接着性が実現され得る。   The average particle size of the large particle size cerium oxide particle component is preferably 0.3 μm or more, and more preferably 0.5 μm or more larger than the average particle size of the small particle size cerium oxide particle component. The reaction-suppressing layer forming material disclosed herein is implemented, for example, in such a manner that the average particle size of the large particle size cerium oxide particle component is 0.6 μm or more larger than the average particle size of the small particle size cerium oxide particle component Can be done. Thereby, better interfacial adhesion between the solid electrolyte layer and the reaction inhibition layer can be realized.

<含有量>
大粒径セリウム酸化物粒子成分の含有量と小粒径セリウム酸化物粒子成分の含有量との比(質量比)は特に限定されない。大粒径セリウム酸化物粒子成分と小粒径セリウム酸化物粒子成分とを併用することによる効果をより良く発揮させる観点から、大粒径セリウム酸化物粒子成分の含有量が小粒径セリウム酸化物粒子成分の含有量以上であることが好ましい。例えば、固体電解質層に対する界面接着性の観点からは、大粒径セリウム酸化物粒子成分と小粒径セリウム酸化物粒子成分との質量比が10:1〜1:1であることが適当であり、5:1〜1:1であることが好ましく、4:1〜2:1であることがより好ましく、4:1〜3:1であることが特に好ましい。
<Content>
The ratio (mass ratio) between the content of the large particle size cerium oxide particle component and the content of the small particle size cerium oxide particle component is not particularly limited. From the viewpoint of better exerting the effect of combining the large particle size cerium oxide particle component and the small particle size cerium oxide particle component, the content of the large particle size cerium oxide particle component is small particle size cerium oxide. It is preferable that it is more than content of a particle component. For example, from the viewpoint of interfacial adhesion to the solid electrolyte layer, it is appropriate that the mass ratio of the large particle size cerium oxide particle component to the small particle size cerium oxide particle component is 10: 1 to 1: 1. 5: 1 to 1: 1 is preferable, 4: 1 to 2: 1 is more preferable, and 4: 1 to 3: 1 is particularly preferable.

ここに開示される反応抑止層形成用材料は、希土類元素がドープされたセリウム酸化物粒子成分として、相互に粒度分布および平均粒子径が異なる大粒径セリウム酸化物粒子成分と小粒径セリウム酸化物粒子成分とを含む。大粒径セリウム酸化物粒子成分の平均粒子径は2μm以下であり、小粒径セリウム酸化物粒子成分の平均粒子径は0.5μm以下であり、且つ、大粒径セリウム酸化物粒子成分の平均粒子径は、小粒径セリウム酸化物粒子成分の平均粒子径の3倍以上30倍以下である。このように平均粒子径が異なる2種類のセリウム酸化物粒子を特定の平均粒子径比となるように組み合わせて用いることにより、固体電解質上に形成される反応抑止層の焼結性を向上させることができる。結果、形成(焼成)された反応抑止層と固体電解質層との間の界面の接着性(界面接着率)を高め、両者間の剥離を防止することができる。   The material for forming a reaction suppression layer disclosed here is a cerium oxide particle component doped with a rare earth element, a large particle size cerium oxide particle component and a small particle size cerium oxide having mutually different particle size distribution and average particle size. Physical particle component. The average particle size of the large particle size cerium oxide particle component is 2 μm or less, the average particle size of the small particle size cerium oxide particle component is 0.5 μm or less, and the average particle size of the large particle size cerium oxide particle component The particle size is 3 to 30 times the average particle size of the small-diameter cerium oxide particle component. Thus, by using two types of cerium oxide particles having different average particle sizes in combination so as to have a specific average particle size ratio, the sinterability of the reaction suppression layer formed on the solid electrolyte can be improved. Can do. As a result, the adhesion (interface adhesion rate) at the interface between the formed (baked) reaction-suppressing layer and the solid electrolyte layer can be increased, and peeling between the two can be prevented.

大粒径セリウム酸化物粒子成分および小粒径セリウム酸化物粒子成分を含む反応抑止層形成用材料は、例えば、大粒径セリウム酸化物粒子成分と小粒径セリウム酸化物粒子成分と分散媒と必要に応じて用いられる任意成分(後述するチタン化合物やバインダ)とを所望の量比で混合することによりペースト状に調製され得る。   The material for forming a reaction suppression layer containing a large particle size cerium oxide particle component and a small particle size cerium oxide particle component includes, for example, a large particle size cerium oxide particle component, a small particle size cerium oxide particle component, and a dispersion medium. It can be prepared in the form of a paste by mixing an optional component (a titanium compound or a binder described later) used as necessary in a desired quantitative ratio.

<分散媒(溶媒)>
ここで開示される反応抑止層形成用材料は、上述の大粒径セリウム酸化物粒子成分、小粒径セリウム酸化物粒子成分以外の添加物を含んでいてもよい。例えば、上述したように、ここで開示される反応抑止層形成用材料は、ペースト状に調製されていてもよい。当該ペースト状の反応抑止層形成用材料(以下、反応抑止層形成用ペーストともいう。)には、少なくとも1種の分散媒(溶媒)が含まれている。この分散媒としては、上記セリウム酸化物粒子を好適に分散できるもののうち、一種または二種以上を特に限定することなく用いることができる。かかる分散媒は有機系溶媒、無機系溶媒のいずれを用いてもよい。後述するチタン化合物がチタンを構成元素とする有機金属化合物である場合、該有機金属化合物が可溶な有機系溶媒を用いることが好ましい。かかる有機系溶媒としては、例えば、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、ケトン系溶剤、または他の有機溶剤が挙げられる。例えば、テルピネオール、ブチルジグリコールアセテート、イソブチルアルコール、チルセロソルブアセテート、ブチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトール、エチレングリコール、トルエン、キシレン、ミネラルスピリット等が好適に用いられる。また、無機系溶媒としては、水または水を主体とする混合溶媒であることが好ましい。該混合溶媒を構成する水以外の溶媒としては、例えば、水と均一に混合し得る有機系溶剤(低級アルコール、低級ケトン等)の一種または二種以上を適宜選択して用いることができる。かかるペーストにおける分散媒(溶媒)の含有率は、特に限定されないが、ペースト全体の凡そ10質量%〜50質量%(典型的には20質量%〜35質量%)が好ましい。かかる反応抑止層形成用ペーストは、当該反応抑止層形成用ペーストを対象とする固体電解質層(或いは該固体電解質層を焼成により形成するためのグリーンシート)上に付与することが容易であるため好ましい。また、塗布等によって付与することにより、容易に所定厚さの反応抑止層を形成できるため好ましい。
<Dispersion medium (solvent)>
The reaction inhibiting layer forming material disclosed here may contain additives other than the above-described large particle size cerium oxide particle component and small particle size cerium oxide particle component. For example, as described above, the reaction inhibition layer forming material disclosed herein may be prepared in a paste form. The paste-like reaction inhibition layer forming material (hereinafter also referred to as reaction inhibition layer forming paste) contains at least one dispersion medium (solvent). As the dispersion medium, one or two or more of the above-mentioned cerium oxide particles that can be suitably dispersed can be used without any particular limitation. As the dispersion medium, either an organic solvent or an inorganic solvent may be used. When the later-described titanium compound is an organometallic compound containing titanium as a constituent element, it is preferable to use an organic solvent in which the organometallic compound is soluble. Examples of such organic solvents include alcohol solvents, ether solvents, ester solvents, ketone solvents, and other organic solvents. For example, terpineol, butyl diglycol acetate, isobutyl alcohol, tilcellosolve acetate, butyl carbitol acetate, butyl carbitol, ethylene glycol, toluene, xylene, mineral spirit, etc. are preferably used. In addition, the inorganic solvent is preferably water or a mixed solvent mainly composed of water. As the solvent other than water constituting the mixed solvent, for example, one or more organic solvents (lower alcohol, lower ketone, etc.) that can be uniformly mixed with water can be appropriately selected and used. The content of the dispersion medium (solvent) in the paste is not particularly limited, but is preferably about 10% by mass to 50% by mass (typically 20% by mass to 35% by mass) of the entire paste. Such a paste for forming a reaction suppression layer is preferable because it can be easily applied onto a solid electrolyte layer (or a green sheet for forming the solid electrolyte layer by firing) intended for the paste for forming a reaction suppression layer. . Moreover, it is preferable to apply by coating or the like because a reaction inhibiting layer having a predetermined thickness can be easily formed.

<チタン化合物>
ここに開示される反応抑止層形成用材料は、さらにチタン化合物を含有してもよい。チタン化合物としては、酸化チタンのような無機チタン化合物、チタンアルコキシド類やチタンキレート類等の有機チタン化合物が挙げられる。このようなチタン化合物を含むことにより、反応抑止層と固体電解質層との間の界面の接着性(界面接着率)をより向上させることができる。
<Titanium compound>
The material for forming a reaction suppression layer disclosed herein may further contain a titanium compound. Examples of the titanium compound include inorganic titanium compounds such as titanium oxide, and organic titanium compounds such as titanium alkoxides and titanium chelates. By including such a titanium compound, the adhesiveness (interface adhesion rate) at the interface between the reaction inhibition layer and the solid electrolyte layer can be further improved.

ここに開示される反応抑止層形成用材料は、チタン化合物として少なくとも有機チタン化合物(チタン原子と有機成分とを結合させた化合物)を含む態様で特に好ましく実施され得る。常温常圧下で扱えるものであれば、有機成分の種類は特に制限されず、かかる有機成分とチタン元素とから構成される有機チタン化合物を本発明に係るチタン化合物として好ましく用いることができる。上記有機チタン化合物の具体例としては、オクチル酸、2−エチルヘキサン酸、アビエチン酸、オレイン酸、ナフテン酸、リノレン酸、ネオデカン酸等の比較的高炭素数(例えば炭素数8以上)のカルボン酸のTi塩、スルホン酸のTi塩、あるいは、上記Tiを含むアルキルメルカプチド(アルキルチオラート)、アリールメルカプチド(アリールチオラート)、メルカプトカルボン酸エステル等が挙げられる。なかでもオクチル酸のTi塩が好ましい。これらの一種または二種以上を特に限定することなく用いることができる。   The material for forming a reaction inhibition layer disclosed herein can be particularly preferably implemented in an embodiment containing at least an organic titanium compound (a compound in which a titanium atom and an organic component are bonded) as a titanium compound. If it can handle under normal temperature normal pressure, the kind in particular of an organic component will not be restrict | limited, The organic titanium compound comprised from this organic component and a titanium element can be used preferably as a titanium compound which concerns on this invention. Specific examples of the organic titanium compound include carboxylic acids having a relatively high carbon number (for example, 8 or more carbon atoms) such as octylic acid, 2-ethylhexanoic acid, abietic acid, oleic acid, naphthenic acid, linolenic acid, and neodecanoic acid. Ti salt of sulfonic acid, Ti salt of sulfonic acid, or alkyl mercaptide (alkyl thiolate), aryl mercaptide (aryl thiolate), mercaptocarboxylic acid ester and the like containing Ti. Of these, Ti salt of octylic acid is preferable. One or more of these can be used without any particular limitation.

反応抑止層と固体電解質層との間の界面接着性を高める観点から、上記チタン化合物の酸化物(TiO)換算の含有量は、典型的には全体の0.001質量%以上であり、0.01質量%以上であることが好ましく、0.1質量%以上であることがより好ましく、1質量%以上であることがさらに好ましく、5質量%以上であることが特に好ましい。チタン化合物の含有量の増大によって、より良好な反応抑止層と固体電解質層との間の界面接着性が実現され得る。他方、発電性能の観点からは、通常、上記含有量としては、10質量%以下が適当であり、好ましくは8質量%以下、より好ましく5質量%以下、さらに好ましくは1質量%以下である。 From the viewpoint of enhancing the interfacial adhesion between the reaction inhibiting layer and the solid electrolyte layer, the content of the titanium compound in terms of oxide (TiO 2 ) is typically 0.001% by mass or more of the whole, It is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, further preferably 1% by mass or more, and particularly preferably 5% by mass or more. By increasing the content of the titanium compound, better interfacial adhesion between the reaction inhibiting layer and the solid electrolyte layer can be realized. On the other hand, from the viewpoint of power generation performance, the content is usually 10% by mass or less, preferably 8% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and further preferably 1% by mass or less.

<バインダ>
ここに開示される反応抑止層形成用材料は、さらにバインダとして種々の樹脂成分を含むことができる。このような樹脂成分を加えることによって、反応抑止層形成用材料の固体電解質層上への付与が更に容易になる。かかる樹脂成分はペーストを調製するのに良好な粘性および塗膜形成能(例えば、印刷性や付着性等を含む。)を付与し得るものであればよく、従来のこの種のペーストに用いられているものを特に制限なく使用することができる。例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アルキド樹脂、セルロース系高分子、ポリビニルアルコール、ロジン樹脂等を主体とするものが挙げられる。このうち、特にエチルセルロース等のセルロース系高分子が含まれているのが好ましい。
<Binder>
The reaction inhibiting layer forming material disclosed herein can further contain various resin components as a binder. By adding such a resin component, the application of the reaction inhibiting layer forming material onto the solid electrolyte layer is further facilitated. Such a resin component is not particularly limited as long as it can impart a good viscosity and coating film-forming ability (for example, including printability and adhesion) to prepare a paste, and is used for this type of conventional paste. Can be used without particular limitation. Examples thereof include those mainly composed of acrylic resin, epoxy resin, phenol resin, alkyd resin, cellulosic polymer, polyvinyl alcohol, rosin resin and the like. Among these, it is particularly preferable that a cellulosic polymer such as ethyl cellulose is contained.

特に限定されるものではないが、反応抑止層形成用材料全体に占めるセリウム酸化物粒子(大粒径セリウム酸化物粒子成分および小粒径セリウム酸化物粒子成分の合計量)の割合は凡そ40質量%以上(典型的には40〜80質量%)であることが好ましく、凡そ55〜70質量%であることが好ましい。また、バインダを含む組成では、反応抑止層形成用材料全体に占めるバインダの割合を例えば1〜15質量%とすることができ、凡そ3〜10質量%であることが好ましい。   Although not particularly limited, the ratio of the cerium oxide particles (the total amount of the large-diameter cerium oxide particle component and the small-diameter cerium oxide particle component) to the entire reaction-suppressing layer forming material is approximately 40 mass. % Or more (typically 40 to 80% by mass), preferably about 55 to 70% by mass. Moreover, in the composition containing a binder, the ratio of the binder to the whole reaction suppression layer forming material can be 1-15 mass%, for example, and it is preferable that it is about 3-10 mass%.

ここに開示される反応抑止層形成用材料は、本発明の効果が著しく妨げられない範囲で、分散剤や可塑剤等のこの種の反応抑止層形成用材料に用いられ得る公知の添加剤を、必要に応じてさらに含有してもよい。   The reaction-suppressing layer forming material disclosed herein is a known additive that can be used for this kind of reaction-suppressing layer forming material, such as a dispersant and a plasticizer, as long as the effects of the present invention are not significantly hindered. If necessary, it may be further contained.

<SOFC>
以上、ここで開示される反応抑止層形成用材料について説明した。かかる反応抑止層形成用材料は、例えば、固体酸化物形燃料電池(すなわちSOFC)の固体電解質層と空気極(カソード)との反応を抑止する反応抑止層形成用材料として好適に用いることができる。以下、ここに開示される反応抑止層形成用材料を用いて構成されるSOFCの具体的な実施態様を示しながら、本発明が提供するSOFCについて説明する。
<SOFC>
The reaction inhibiting layer forming material disclosed here has been described above. Such a reaction suppression layer forming material can be suitably used as a reaction suppression layer forming material that suppresses the reaction between the solid electrolyte layer of a solid oxide fuel cell (that is, SOFC) and the air electrode (cathode), for example. . Hereinafter, the SOFC provided by the present invention will be described with reference to specific embodiments of the SOFC configured using the reaction-suppressing layer forming material disclosed herein.

かかる実施態様における固体酸化物形燃料電池(SOFC)は、図1に示すように、燃料極支持型のSOFC100を備えている。このSOFC100は、多孔質構造の燃料極(アノード)支持体12および該支持体12上に形成された燃料極(アノード)14の表面(上面)に、順に、ジルコニアを主体とする酸化物イオン伝導体からなる緻密な層状の固体電解質層20、多孔質構造の反応抑止層30および多孔質構造の空気極(カソード)40が形成されることで構成されている。SOFCの作動時には、燃料極14を通じて燃料極14側の固体電解質層20表面に燃料ガス(典型的には水素(H))が、空気極40を通じて空気極40側の固体電解質層20表面に酸素(O)含有ガス(典型的には空気)が、それぞれ供給される。一般的な動作においては、酸素(O)含有ガス中のOガスが空気極40で還元されてO2−アニオンとなり、固体電解質層20を通って燃料極14に移動し、Hガス燃料を酸化する。そしてかかる酸化反応に伴い、電気エネルギーを発生させている。 As shown in FIG. 1, the solid oxide fuel cell (SOFC) in this embodiment includes a fuel electrode support type SOFC 100. In this SOFC 100, oxide ion conduction mainly composed of zirconia is sequentially formed on the surface (upper surface) of the fuel electrode (anode) support 12 having a porous structure and the fuel electrode (anode) 14 formed on the support 12. A dense layered solid electrolyte layer 20 made of a body, a porous structure reaction inhibiting layer 30, and a porous structure air electrode (cathode) 40 are formed. During the operation of the SOFC, the fuel gas (typically hydrogen (H 2 )) passes through the fuel electrode 14 to the surface of the solid electrolyte layer 20 on the fuel electrode 14 side, and passes through the air electrode 40 to the surface of the solid electrolyte layer 20 on the air electrode 40 side. An oxygen (O 2 ) containing gas (typically air) is supplied. In a general operation, the O 2 gas in the oxygen (O 2 ) -containing gas is reduced at the air electrode 40 to become an O 2− anion, moves to the fuel electrode 14 through the solid electrolyte layer 20, and H 2 gas. Oxidizes the fuel. And with this oxidation reaction, electric energy is generated.

本実施形態において、かかる燃料極支持型のSOFC100は、以下のようにして構築され得る。すなわち、燃料極支持体材料として、平均粒子径0.1〜10μmの8族〜10族の金属元素の粒子(例えば酸化ニッケル粉末)と平均粒子径0.1〜10μmのセラミック(例えば8mol%イットリア安定化ジルコニア)粉末とを混合し、混合粉末とする。この混合粉末と、バインダ(例えばポリビニルブチラール)と、造孔材(例えばカーボン粒子)と、可塑剤(例えばフタル酸オクチル)と、溶剤(例えばトルエン:エタノール)とを所定の質量比で配合し、混合することで、ペースト状の燃料極支持体形成用組成物を調製する。次いで、この燃料極支持体形成用組成物をドクターブレード法によりシート状に塗布、乾燥させて、厚みが0.3mm〜1mmの燃料極支持体グリーンシートを形成する。   In the present embodiment, the fuel electrode support type SOFC 100 can be constructed as follows. That is, as a fuel electrode support material, particles of group 8 to group 10 metal elements having an average particle size of 0.1 to 10 μm (for example, nickel oxide powder) and ceramics having an average particle size of 0.1 to 10 μm (for example, 8 mol% yttria). Stabilized zirconia) powder and mixed powder. This mixed powder, a binder (for example, polyvinyl butyral), a pore former (for example, carbon particles), a plasticizer (for example, octyl phthalate), and a solvent (for example, toluene: ethanol) are blended at a predetermined mass ratio, By mixing, a paste-like composition for forming a fuel electrode support is prepared. Subsequently, this composition for forming a fuel electrode support is applied in a sheet form by a doctor blade method and dried to form a fuel electrode support green sheet having a thickness of 0.3 mm to 1 mm.

次に、燃料極材料として、平均粒子径0.1〜10μmの8族〜10族の金属元素の粒子(例えば酸化ニッケル粉末)と、平均粒子径0.1〜10μmのセラミック(例えば8mol%イットリア安定化ジルコニア)粉末と、バインダ(例えばエチルセルロース)と、溶媒(例えばα−テルピネオール)とを所定の質量比率で混練することにより、ペースト状の燃料極形成用組成物を調製する。これを上記燃料極支持体グリーンシートの上にスクリーン印刷法によってシート状に供給することで、燃料極グリーンシートを形成する。   Next, as fuel electrode materials, particles of group 8 to group 10 metal elements having an average particle size of 0.1 to 10 μm (for example, nickel oxide powder) and ceramics having an average particle size of 0.1 to 10 μm (for example, 8 mol% yttria). A paste-like fuel electrode forming composition is prepared by kneading a stabilized zirconia) powder, a binder (for example, ethyl cellulose), and a solvent (for example, α-terpineol) at a predetermined mass ratio. The fuel electrode green sheet is formed by supplying this on the fuel electrode support green sheet in a sheet form by a screen printing method.

次に、固体電解質材料として、平均粒子径0.1〜10μmのジルコニアを主体とするセラミック(例えば8mol%イットリア安定化ジルコニア)粉末と、バインダ(例えばエチルセルロース)と、溶媒(例えばテルピネ系)とを、所定の質量比率で混練することにより、ペースト状の固体電解質層形成用組成物を調製する。これを上記燃料極グリーンシートの上にスクリーン印刷法によってシート状に供給することで、厚みが約1〜20μmの固体電解質層グリーンシートを形成する。   Next, as a solid electrolyte material, a ceramic (for example, 8 mol% yttria stabilized zirconia) powder mainly composed of zirconia having an average particle size of 0.1 to 10 μm, a binder (for example, ethyl cellulose), and a solvent (for example, terpine) are used. Then, a paste-like composition for forming a solid electrolyte layer is prepared by kneading at a predetermined mass ratio. A solid electrolyte layer green sheet having a thickness of about 1 to 20 μm is formed by supplying this to the fuel electrode green sheet in a sheet form by a screen printing method.

また、反応抑止層形成用材料として、前述した大粒径セリウム酸化物粒子成分と小粒径セリウム酸化物粒子成分とを、所定の質量比で混合し、混合粉末とする。この混合粉末と、バインダ(例えばエチルセルロース)と、溶媒(例えばテルピネオール)とを、所定の質量比率で混練することにより、ペースト状の反応抑止層形成用組成物を調製する。さらに、チタン化合物を添加する。これを上記固体電解質層グリーンシートの上にスクリーン印刷法によってシート状に供給することで、厚みが約1〜10μmの反応抑止層グリーンシートを形成する。   Further, as the reaction inhibiting layer forming material, the aforementioned large particle size cerium oxide particle component and small particle size cerium oxide particle component are mixed at a predetermined mass ratio to obtain a mixed powder. The mixed powder, a binder (for example, ethyl cellulose), and a solvent (for example, terpineol) are kneaded at a predetermined mass ratio to prepare a paste-like composition for forming a reaction inhibition layer. Further, a titanium compound is added. This is supplied on the solid electrolyte layer green sheet in a sheet form by a screen printing method, thereby forming a reaction suppression layer green sheet having a thickness of about 1 to 10 μm.

このようにして用意した積層グリーンシートを、1200℃〜1400℃(好ましくは1300℃〜1400℃)で共焼成することで、SOFCのハーフセルを得る。   The laminated green sheet thus prepared is co-fired at 1200 ° C. to 1400 ° C. (preferably 1300 ° C. to 1400 ° C.) to obtain a SOFC half cell.

次いで、空気極材料として、平均粒子径0.1〜10μmのペロブスカイト型酸化物(例えばランタンコバルタイト系材料、典型的にはランタンストロンチウム鉄コバルタイト(LSCF))粉末と、バインダ(例えばエチルセルロース)と、溶剤(例えばアルコール系)とを、所定の質量比率で混練することにより、ペースト状の空気極形成用組成物を調製する。これを上記ハーフセルの反応抑止層の上にスクリーン印刷法によってシート状に供給することで、空気極グリーンシートを形成する。次いで、これを1000℃〜1200℃(例えば1100℃)で焼成して空気極40を焼成し、SOFCを得る。   Next, as an air electrode material, a perovskite type oxide (for example, lanthanum cobaltite-based material, typically lanthanum strontium iron cobaltite (LSCF)) powder having an average particle size of 0.1 to 10 μm, a binder (for example, ethyl cellulose), A paste-like composition for forming an air electrode is prepared by kneading a solvent (for example, alcohol) at a predetermined mass ratio. An air electrode green sheet is formed by supplying this in a sheet form by a screen printing method on the half-cell reaction inhibition layer. Next, this is fired at 1000 ° C. to 1200 ° C. (for example, 1100 ° C.), and the air electrode 40 is fired to obtain SOFC.

このようにして得られた固体酸化物形燃料電池(SOFC)100は、ジルコニアを主体とする固体電解質層20と空気極(カソード)40との間に反応抑止層30が配置された固体酸化物形燃料電池であって、反応抑止層30は、希土類元素がドープされたセリウム酸化物粒子を焼成して形成されたものである。また典型的には、上記反応抑止層30は、ここで開示される反応抑止層形成用材料から形成されたものである。そのため、得られたSOFC100は、反応抑止層30と固体電解質層20との間の界面の接着性(界面接着率)が良好なものであり得る。例えば、SOFC100の断面を電子顕微鏡観察(典型的にはSEM観察)することによって導き出される反応抑止層30と該反応抑止層30に隣接する固体電解質層20との間の界面全体の長さに占める該界面の接着部分の長さの割合を百分率で示す界面接着率(%)が、概ね60%以上であり、好ましくは65%以上であり、より好ましくは70%以上であり、さらに好ましくは75%以上であり、特に好ましくは80%以上である。例えば、上記界面接着率が85%以上のSOFCが好ましく、90%以上のものがより好ましく、95%以上のものが特に好ましい。このような上記界面接着率の範囲内であると、反応抑止層30と固体電解質層20との間の接着性(界面接着率)が高いため、発電性能に優れる固体酸化物形燃料電池(特には低温作動タイプのSOFC)を構築することができる。   The solid oxide fuel cell (SOFC) 100 thus obtained has a solid oxide in which a reaction inhibiting layer 30 is disposed between a solid electrolyte layer 20 mainly composed of zirconia and an air electrode (cathode) 40. In the fuel cell, the reaction suppression layer 30 is formed by firing cerium oxide particles doped with a rare earth element. Typically, the reaction suppression layer 30 is formed from the reaction suppression layer forming material disclosed herein. Therefore, the obtained SOFC 100 can have good adhesion (interface adhesion rate) at the interface between the reaction inhibition layer 30 and the solid electrolyte layer 20. For example, the total length of the interface between the reaction inhibition layer 30 and the solid electrolyte layer 20 adjacent to the reaction inhibition layer 30 derived by observing the cross section of the SOFC 100 with an electron microscope (typically SEM observation) is occupied. The interfacial adhesion rate (%), which indicates the percentage of the length of the bonded portion of the interface, is generally 60% or more, preferably 65% or more, more preferably 70% or more, and even more preferably 75. % Or more, and particularly preferably 80% or more. For example, the SOFC having an interfacial adhesion rate of 85% or more is preferable, 90% or more is more preferable, and 95% or more is particularly preferable. Within such a range of the interfacial adhesion rate, since the adhesion (interfacial adhesion rate) between the reaction inhibition layer 30 and the solid electrolyte layer 20 is high, a solid oxide fuel cell excellent in power generation performance (particularly, Can construct a low-temperature operation type SOFC).

また、ここで開示されるSOFCのうち、特に好ましいものでは、反応抑止層30はチタンを構成金属元素として有する酸化物を含む。例えば、上記チタン化合物を含む反応抑止層形成用材料から形成された反応抑止層30は適当量のチタン酸化物を含む。その結果、反応抑止層30と固体電解質層20との間の剥離を防止し、熱耐久性と発電性能の高いSOFC100が実現される。   In addition, among the SOFCs disclosed herein, the reaction suppression layer 30 includes an oxide having titanium as a constituent metal element. For example, the reaction inhibition layer 30 formed from the reaction inhibition layer forming material containing the titanium compound contains an appropriate amount of titanium oxide. As a result, separation between the reaction suppression layer 30 and the solid electrolyte layer 20 is prevented, and the SOFC 100 with high thermal durability and high power generation performance is realized.

なお、燃料極14を構成する材料としては、上記例示した遷移金属成分(NiO)と8YSZとの組み合わせからなる混合物以外に、様々な態様を考慮することができる。例えば、具体的には、遷移金属成分としては、コバルト(Co)、酸化コバルト(CoO,Co,Co),銅(Cu),酸化銅(CuO,CuO),銀(Ag),酸化銀(AgO,AgO),タングステン(W),酸化タングステン(WO,W,WO,WO),白金(Pt),白金−パラジウム合金,白金−ロジウム合金等が考慮される。 In addition, as a material which comprises the fuel electrode 14, various aspects can be considered other than the mixture which consists of a combination of the transition metal component (NiO) illustrated above and 8YSZ. For example, specifically, as the transition metal component, cobalt (Co), cobalt oxide (CoO, Co 2 O 3 , Co 3 O 4 ), copper (Cu), copper oxide (CuO, Cu 2 O), silver (Ag), silver oxide (AgO, Ag 2 O), tungsten (W), tungsten oxide (WO, W 2 O 3 , WO 3 , WO 6 ), platinum (Pt), platinum-palladium alloy, platinum-rhodium alloy Etc. are considered.

また、空気極40を構成する材料としては、上記例示したLSCFに変えて、例えば、以下の導電性ペロブスカイト型酸化物を用いることができる。すなわち、具体的には、(LaSr)MnO、(LaCa)MnOに代表されるランタンマンガネート(LaMnO)系ペロブスカイト型酸化物や、LaCoO、(LaSr)CoO、(LaSr)(CoFe)O等に代表される、ランタンコバルタイト(LaCoO)系のペロブスカイト型酸化物、さらには、(LaSr)(TiFe)O等に代表される、ランタンチタネート(LaTiO)系のペロブスカイト型酸化物からなるものが例示される。なお、ここに列挙した一般式は、当業者において慣用的に使用されているように、かかる酸化物を構成する主元素の組み合わせを簡略的に示すものであって、実際の電極材料の組成を示すものではない。また、上記に示した主元素以外の元素をドープするようにしても良い。 Further, as a material constituting the air electrode 40, for example, the following conductive perovskite oxide can be used instead of the LSCF exemplified above. Specifically, lanthanum manganate (LaMnO 3 ) -based perovskite oxides represented by (LaSr) MnO 3 and (LaCa) MnO 3 , LaCoO 3 , (LaSr) CoO 3 , (LaSr) (CoFe ) O 3 or the like typified by, lanthanum cobaltite (LaCoO 3) perovskite type oxide, furthermore, (LaSr) (TiFe) O 3 or the like typified by, lanthanum titanate (LaTiO 3) perovskite of What consists of an oxide is illustrated. It should be noted that the general formulas listed here simply indicate combinations of main elements constituting such oxides, as are commonly used by those skilled in the art, and represent the actual composition of the electrode material. It is not shown. Moreover, you may make it dope elements other than the main element shown above.

以下、本発明に関する幾つかの試験例を説明するが、本発明をかかる試験例に示すものに限定することを意図したものではない。ここでは燃料極φ20mm−空気極φ10mm程度の円形の燃料極支持型のSOFCを以下の手順で作製した。   Hereinafter, some test examples relating to the present invention will be described, but the present invention is not intended to be limited to those shown in the test examples. Here, a circular fuel electrode-supported SOFC having a fuel electrode diameter of 20 mm and an air electrode diameter of about 10 mm was manufactured by the following procedure.

<実施例1>
燃料極支持体材料として、平均粒子径0.5μmの酸化ニッケル(NiO)粉末と平均粒子径0.5μmの8mol%イットリア安定化ジルコニア(8mol%Y2O3‐ZrO2;以下、8YSZ)粉末とを、NiO:8YSZ=60:40の質量比で混合し、混合粉末とした。この混合粉末と、バインダ(ポリビニルブチラール;PVB)と、造孔材(カーボン粒子、平均粒子径:約5μm)と、可塑剤(フタル酸オクチル)と、溶剤(トルエン:エタノール=1:3)とを、58:8.5:5:4.5:24の質量比で配合し、混合することで、ペースト状の燃料極支持体形成用組成物を調製した。次いで、この燃料極支持体形成用組成物をドクターブレード法によりシート状に塗布、乾燥させて、厚みが0.5mm〜1mmの燃料極支持体グリーンシートを形成した。
<Example 1>
As a fuel electrode support material, nickel oxide (NiO) powder having an average particle diameter of 0.5 μm and 8 mol% yttria-stabilized zirconia (8 mol% Y 2 O 3 —ZrO 2; hereinafter referred to as 8YSZ) powder having an average particle diameter of 0.5 μm are used. : 8YSZ = 60: 40 was mixed at a mass ratio to obtain a mixed powder. This mixed powder, a binder (polyvinyl butyral; PVB), a pore former (carbon particles, average particle diameter: about 5 μm), a plasticizer (octyl phthalate), and a solvent (toluene: ethanol = 1: 3) Were mixed at a mass ratio of 58: 8.5: 5: 4.5: 24 and mixed to prepare a paste-like composition for forming a fuel electrode support. Subsequently, this composition for forming a fuel electrode support was applied to a sheet by a doctor blade method and dried to form a fuel electrode support green sheet having a thickness of 0.5 mm to 1 mm.

次に、燃料極材料として、平均粒子径0.4μmの酸化ニッケル(NiO)粉末と、平均粒子径0.3μmの8YSZ粉末と、バインダ(エチルセルロース;EC)と、溶媒(α−テルピネオール;TE)とを、48:32:2:18の質量比率で混練することにより、ペースト状の燃料極形成用組成物を調製した。これを上記燃料極支持体グリーンシートの上にスクリーン印刷法によってシート状に供給することで、燃料極グリーンシートを形成した。   Next, as an anode material, nickel oxide (NiO) powder having an average particle size of 0.4 μm, 8YSZ powder having an average particle size of 0.3 μm, binder (ethyl cellulose; EC), and solvent (α-terpineol; TE) Were mixed at a mass ratio of 48: 32: 2: 18 to prepare a paste-like composition for forming a fuel electrode. This was supplied in the form of a sheet by screen printing on the fuel electrode support green sheet to form a fuel electrode green sheet.

次に、固体電解質材料として、平均粒子径0.5μmの8YSZ粉末と、バインダ(エチルセルロース;EC)と、溶媒(テルピネ系)とを、65:4:31の質量比率で混練することにより、ペースト状の固体電解質層形成用組成物を調製した。これを上記燃料極グリーンシートの上にスクリーン印刷法によってシート状に供給することで、厚みが約10μmの固体電解質層グリーンシートを形成した。   Next, as a solid electrolyte material, an 8YSZ powder having an average particle diameter of 0.5 μm, a binder (ethyl cellulose; EC), and a solvent (terpine) are kneaded at a mass ratio of 65: 4: 31 to obtain a paste. A solid electrolyte layer forming composition was prepared. A solid electrolyte layer green sheet having a thickness of about 10 μm was formed by supplying the sheet on the fuel electrode green sheet by a screen printing method.

また、反応抑止層形成用材料として、大粒径セリウム酸化物粒子成分(以下、「大粒径Ce粒子A」とも表記する。)としての平均粒子径2.0μmの10mol%ガドリニアドープセリア(10GDC)と、小粒径セリウム酸化物粒子成分(以下、「小粒径Ce粒子B」とも表記する。)としての平均粒子径0.4μmの10GDCとを、大粒径Ce粒子A:小粒径Ce粒子B=3:1の質量比で混合し、混合粉末とした。この混合粉末と、バインダ(エチルセルロース)と、溶媒(テルピネオール)とを、65:4:31の質量比率で混練することにより、ペースト状の反応抑止層形成用組成物を調製した。さらに、有機チタン化合物としてのオクチル酸のTi塩を添加して前記溶媒中に溶解した(即ちTiレジネートを含む)。チタン化合物の酸化物(TiO)換算の含有量は全体(すなわち組成物全体を100質量%とした場合)の0.001質量%とした。これを上記固体電解質層グリーンシートの上にスクリーン印刷法によってシート状に供給することで、厚みが約5μmの反応抑止層グリーンシートを形成した。このようにして用意した積層グリーンシートを、1350℃で共焼成することで、SOFCのハーフセルを得た。 Further, as a material for forming a reaction suppression layer, 10 mol% gadolinia doped ceria (10GDC) having an average particle size of 2.0 μm as a large particle size cerium oxide particle component (hereinafter also referred to as “large particle size Ce particles A”). ) And 10 GDC having an average particle size of 0.4 μm as a small particle size cerium oxide particle component (hereinafter also referred to as “small particle size Ce particle B”), a large particle size Ce particle A: a small particle size Ce particles B were mixed at a mass ratio of 3: 1 to obtain a mixed powder. This mixed powder, binder (ethylcellulose), and solvent (terpineol) were kneaded at a mass ratio of 65: 4: 31 to prepare a paste-like reaction-inhibiting layer forming composition. Further, Ti salt of octylic acid as an organic titanium compound was added and dissolved in the solvent (that is, Ti resinate was included). The content of the titanium compound in terms of oxide (TiO 2 ) was 0.001% by mass of the whole (ie, when the entire composition was 100% by mass). This was supplied on the solid electrolyte layer green sheet in a sheet form by a screen printing method to form a reaction suppression layer green sheet having a thickness of about 5 μm. The laminated green sheet thus prepared was cofired at 1350 ° C. to obtain a SOFC half cell.

次いで、空気極材料として、平均粒子径1.0μmのランタンストロンチウム鉄コバルタイト(La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8;LSCF)粉末と、バインダ(エチルセルロース)と、溶剤(アルコール系)とを、80:3:17の質量比率で混練することにより、ペースト状の空気極形成用組成物を調製した。これを上記ハーフセルの反応抑止層の上にスクリーン印刷法によってシート状に供給することで、空気極グリーンシートを形成した。次いで、これを1100℃で焼成して空気極を焼成し、SOFCを得た。 Next, as an air electrode material, an lanthanum strontium iron cobaltite (La 0.6 Sr 0.4 Co 0.2 Fe 0.8 O 3 ; LSCF) powder having an average particle diameter of 1.0 μm, a binder (ethyl cellulose), and a solvent (Alcohol-based) was kneaded at a mass ratio of 80: 3: 17 to prepare a paste-like composition for forming an air electrode. An air electrode green sheet was formed by supplying this in a sheet form by a screen printing method on the half-cell reaction inhibition layer. Subsequently, this was baked at 1100 degreeC and the air electrode was baked, and SOFC was obtained.

<実施例2〜9および比較例1〜6>
実施例2〜9および比較例1〜6は、反応抑止層形成用材料における大粒径Ce粒子Aの平均粒子径、小粒径Ce粒子Bの平均粒子径、およびチタン化合物の含有量が実施例1とは異なる。それ以外は実施例1と同様の手順でSOFCを作製した。各例の構成を表1に纏めて示す。
<Examples 2-9 and Comparative Examples 1-6>
In Examples 2 to 9 and Comparative Examples 1 to 6, the average particle size of the large particle size Ce particles A, the average particle size of the small particle size Ce particles B, and the content of the titanium compound in the material for forming a reaction suppression layer were implemented. Different from Example 1. Other than that, SOFC was produced in the same procedure as Example 1. The configuration of each example is summarized in Table 1.

<界面接着率>
上記作製した実施例1〜9および比較例1〜6のSOFCの断面を10視野とり、図2に示すように、SEM観察することによって、反応抑止層と固体電解質層との間の界面全体の長さに占める該界面の接着部分の長さの割合を界面接着率として百分率で算出した。ここで「接着部分」はSEM観察によって当該界面における剥離の認められない部分(換言すればSEM観察下で反応抑止層と固体電解質層の固相同士が密着している部分)と定義した。結果を表1の該当欄に示す。
<Interfacial adhesion rate>
Taking 10 views of the cross sections of the SOFCs of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 6 described above, and observing the SEM as shown in FIG. 2, the entire interface between the reaction inhibition layer and the solid electrolyte layer is observed. The ratio of the length of the bonded portion of the interface in the length was calculated as a percentage as the interface adhesion rate. Here, the “adhesion portion” was defined as a portion where peeling at the interface was not observed by SEM observation (in other words, a portion where the solid phase of the reaction inhibition layer and the solid electrolyte layer were in close contact under SEM observation). The results are shown in the corresponding column of Table 1.

<発電性能>
上記作製した実施例1〜9および比較例1〜6のSOFCを下記の条件で運転させた際の出力密度を測定し、電圧0.8Vにおける出力(W/cm)を発電性能として、表1に示した。
運転温度:700℃
燃料極供給ガス:Hガス(50ml/min)
空気極供給ガス:Air(100ml/min)
<Power generation performance>
The power density when the SOFCs of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 6 produced above were operated under the following conditions was measured, and the output (W / cm 2 ) at a voltage of 0.8 V was used as the power generation performance. It was shown in 1.
Operating temperature: 700 ° C
Fuel electrode supply gas: H 2 gas (50 ml / min)
Air electrode supply gas: Air (100 ml / min)

表1に示すように、実施例1〜9は、大粒径Ce粒子の平均粒子径は2μm以下であり、小粒径Ce粒子の平均粒子径は0.5μm以下であり、且つ、大粒径Ce粒子の平均粒子径は小粒径Ce粒子の平均粒子径の3倍以上30倍以下である。かかる実施例1〜9は、界面接着率が何れも60%以上であり、比較例1〜6に比べて、反応抑止層と固体電解質層との間の界面接着性が良好であった。また、発電性能も0.6W/cmを超えており、SOFCとして好適であった。この結果から、平均粒子径が異なる2種類のセリウム酸化物粒子を特定の平均粒子径比となるように組み合わせて用いることにより、反応抑止層と固体電解質層間の界面接着性を高め、両者間の剥離を防止し得ることが確認された。 As shown in Table 1, in Examples 1 to 9, the average particle size of the large particle size Ce particles is 2 μm or less, the average particle size of the small particle size Ce particles is 0.5 μm or less, and the large particles The average particle size of the Ce particles is 3 to 30 times the average particle size of the small Ce particles. In all of Examples 1 to 9, the interfacial adhesion rate was 60% or more, and the interfacial adhesion between the reaction inhibition layer and the solid electrolyte layer was better than those of Comparative Examples 1 to 6. Further, the power generation performance exceeded 0.6 W / cm 2 , which was suitable as SOFC. From this result, by using two kinds of cerium oxide particles having different average particle diameters in combination so as to have a specific average particle diameter ratio, the interfacial adhesion between the reaction inhibiting layer and the solid electrolyte layer is improved, It was confirmed that peeling can be prevented.

なお、実施例3〜7および比較例4は、いずれも大粒径Ce粒子の平均粒子径が0.8μmであり、かつ小粒径Ce粒子の平均粒子径が0.2μmである。かかる実施例3〜7および比較例4を比較すると、チタン化合物を用いなかった比較例4は、チタン化合物を用いた実施例3〜7ほどは性能向上効果が認められなかった。この結果から、平均粒子径が異なる2種類のセリウム酸化物粒子を組み合わせて用いる場合、チタン化合物を含有させる方がより高い性能向上効果が発揮されることが確認された。   In Examples 3 to 7 and Comparative Example 4, the average particle size of the large particle size Ce particles is 0.8 μm, and the average particle size of the small particle size Ce particles is 0.2 μm. When Examples 3 to 7 and Comparative Example 4 were compared, Comparative Example 4 in which the titanium compound was not used was not as effective as Examples 3 to 7 in which the titanium compound was used. From this result, it was confirmed that when two types of cerium oxide particles having different average particle diameters are used in combination, a higher performance improvement effect is exhibited when the titanium compound is contained.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。   Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.

12 燃料極支持体
14 燃料極
20 固体電解質層
30 反応抑止層
40 空気極
100 固体酸化物形燃料電池(SOFC)
12 Fuel Electrode Support 14 Fuel Electrode 20 Solid Electrolyte Layer 30 Reaction Suppression Layer 40 Air Electrode 100 Solid Oxide Fuel Cell (SOFC)

Claims (4)

固体酸化物形燃料電池の反応抑止層を形成するためのペースト状の材料であって、
有機溶媒と、
バインダと、
チタンを構成元素とする有機金属化合物であるチタン化合物であって、前記有機溶媒中に溶解された状態のチタン化合物と、
希土類元素がドープされたセリウム酸化物粒子成分として、相互に粒度分布および平均粒子径が異なる大粒径セリウム酸化物粒子成分と小粒径セリウム酸化物粒子成分と、
を含み、
ここで、前記大粒径セリウム酸化物粒子成分の平均粒子径は2μm以下であり、前記小粒径セリウム酸化物粒子成分の平均粒子径は0.5μm以下であり、且つ、
前記大粒径セリウム酸化物粒子成分の平均粒子径は、前記小粒径セリウム酸化物粒子成分の平均粒子径の3倍以上30倍以下であることを特徴とする、ペースト状の反応抑止層形成用材料。
A paste-like material for forming a reaction suppression layer of a solid oxide fuel cell,
An organic solvent,
A binder,
A titanium compound which is an organometallic compound containing titanium as a constituent element, and is a titanium compound dissolved in the organic solvent;
As a cerium oxide particle component doped with a rare earth element, a large particle size cerium oxide particle component and a small particle size cerium oxide particle component having different particle size distribution and average particle size,
Including
Here, the average particle size of the large particle size cerium oxide particle component is 2 μm or less, the average particle size of the small particle size cerium oxide particle component is 0.5 μm or less, and
The average particle diameter of the large particle size of cerium oxide particle component, characterized in that said small particle size of cerium oxide having an average particle diameter of the particle component is 3 times or more 30 times or less, pasty reaction preventing layer formed Materials.
前記チタン化合物の含有量が全体の0.001質量%〜10質量%であることを特徴とする、請求項1に記載の反応抑止層形成用材料。 The material for forming a reaction suppression layer according to claim 1 , wherein the content of the titanium compound is 0.001% by mass to 10% by mass of the whole. 固体電解質層と空気極との間に反応抑止層が配置された固体酸化物形燃料電池であって、
前記反応抑止層は、請求項1または2に記載の反応抑止層形成用材料の焼成体から形成されたものであり、希土類元素がドープされたセリウム酸化物粒子と、チタンを構成金属元素として有するチタン酸化物とを含んでおり、
ここで、固体酸化物形燃料電池の断面を電子顕微鏡観察することによって導き出される前記反応抑止層と該反応抑止層に隣接する前記固体電解質層との間の界面全体の長さに占める該界面の接着部分の長さの割合を百分率で示す界面接着率(%)が、60%以上であることを特徴とする、固体酸化物形燃料電池。
A solid oxide fuel cell in which a reaction suppression layer is disposed between a solid electrolyte layer and an air electrode,
The said reaction inhibition layer is formed from the sintered body of the reaction inhibition layer forming material of Claim 1 or 2 , and has cerium oxide particles doped with rare earth elements and titanium as constituent metal elements. Containing titanium oxide,
Here, the interface occupies the total length of the interface between the reaction suppression layer and the solid electrolyte layer adjacent to the reaction suppression layer, which are derived by observing a cross section of the solid oxide fuel cell with an electron microscope. A solid oxide fuel cell, characterized in that the interfacial adhesion rate (%), which indicates the percentage of the length of the bonded portion, is 60% or more.
前記界面接着率が70%以上であることを特徴とする、請求項3に記載の固体酸化物形燃料電池。 The solid oxide fuel cell according to claim 3 , wherein the interfacial adhesion rate is 70% or more.
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