JPH07114924A

JPH07114924A - 固体電解質型燃料電池セル

Info

Publication number: JPH07114924A
Application number: JP6116991A
Authority: JP
Inventors: Masahide Akiyama; 雅英秋山
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1993-08-27
Filing date: 1994-05-30
Publication date: 1995-05-02
Anticipated expiration: 2017-11-11
Also published as: JP3342571B2

Abstract

(57)【要約】【構成】固体電解質の片面に空気極、他面に燃料極が形
成された固体電解質燃料電池セルにおいて、前記空気極
が少なくともＬａおよびＭｎを含むペロブスカイト型複
合酸化物からなる主結晶相１１と、Ｙ、希土類元素、ア
ルカリ土類元素、Ｚｒ、Ｔｉ、ＮｉおよびＣｒの群から
選択される少なくとも１種の元素の酸化物からなる第２
結晶相１０とからなり、該第２結晶相が０．０１〜２０
重量％の割合で存在するとともに、主結晶相の平均粒径
が３〜２０μｍであり、さらには、前記ペロブスカイト
型複合酸化物が、ＹおよびＬａ以外の希土類元素および
／またはＢａ、ＣａおよびＳｒの群から選ばれる少なく
とも１種を含むことを特徴とする。【効果】セル作製時の空気極の粒成長および焼成変形に
伴うセルの破損あるいはこれによる発電時のセル間の接
続不良を防ぎ、長期安定性のあるセルを提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体電解質型燃料電池
セルに関し、詳細には、導電性を有する空気極材料の改
良に関する。

【０００２】

【従来技術】固体電解質型燃料電池においては、円筒型
と平板型の２種類の燃料電池について研究開発が行われ
ている。平板型燃料電池セルは、発電の単位体積当り出
力密度が高いという特長を有するが、実用化に関しては
ガスシ−ル不完全性やセル内の温度分布の不均一性など
の問題がある。それに対して、円筒型燃料電池セルで
は、出力密度は低いものの、セルの機械的強度が高く、
またセル内の温度の均一性が保てるという特長がある。
両形状の固体電解質燃料電池セルとも、それぞれの特長
を生かして積極的に研究開発が進められている。

【０００３】円筒型燃料電池の単セルは、図１に示した
ように開気孔率４０％程度のＣａＯ安定化ＺｒＯ₂を支
持管１とし、その上にスラリ−ディップ法により多孔性
の空気極としてＬａＭｎＯ₃系材料２を塗布し、その表
面に気相合成法（ＥＶＤ）や、あるいは溶射法により固
体電解質３であるＹ₂Ｏ₃安定化ＺｒＯ₂膜を被覆し、
さらにこの表面に多孔性のＮｉ−ジルコニアの燃料極４
を設けられている。燃料電池のモジュ−ルにおいては、
各単セルはＬａＣｒＯ₃系のインタ−コネクタ５を介し
て接続される。発電は、支持管１内部に空気（酸素）
を、外部に燃料（水素）を流し、１０００〜１０５０℃
の温度で行われる。近年、このセル作製の工程において
プロセスを単純化するため、空気極材料であるＬａＭｎ
Ｏ₃系材料を直接多孔性の支持管として使用する試みが
なされている。空気極としての機能を合せ持つ支持管材
料としては、ＬａをＣａで２０原子％またはＳｒで１０
〜１５原子％置換したＬａＭｎＯ₃固溶体材料が用いら
れている。

【０００４】また、平板型燃料電池の単セルは、円筒型
と同じ材料系を用いて、図２に示したように電解質６の
一方に多孔性の空気極７を、他方に多孔性の燃料極８を
設けられている。単セル間の接続には、セパレ−タ９と
呼ばれる緻密質のＭｇＯやＣａＯを添加した緻密質のＬ
ａＣｒＯ₃固溶体材料が用いられる。発電はセルの空気
極側に空気（酸素）、燃料極側に燃料（水素）を供給し
て１０００〜１０５０℃の温度で行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、前記
のＣａＯ安定化ＺｒＯ₂を支持管とし、これにＳｒＯを
固溶したＬａＭｎＯ₃材料を空気極として設けた構造の
セル、および空気極を直接支持管として使用する構造の
円筒型燃料電池セルの作製において、空気極の作製は通
常１２００〜１５００℃で行われる。このため、上述の
ＥＶＤ法では１３００℃の高温に、また溶射においても
それに近い温度に空気極が保持される。そのため、この
間に空気極の変形が生じ、これがセル作製の歩留まりを
悪くしている。また、１０００〜１０５０℃で長時間の
発電を行う場合においても空気極が徐々に変形しセル間
の接続が悪くなり出力が徐々に低下するという問題もあ
る。平板型燃料電池においても、同様に空気極が変形し
剥離したり、あるいは電解質が破損したりする。

【０００６】本発明は、円筒型燃料電池および平板型燃
料電池においては、セル作製時や長時間運転時の空気極
の変形によるセルの破損や空気極の剥離を生じない出力
の安定した長寿命の固体電解質型燃料電池セルを提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【問題点を解決するための手段】本発明者は、上記目的
を達成するために空気極を構成する材料の特性について
種々検討を行った結果、結晶相としてＬａＭｎＯ₃（ラ
ンタンマンガナイト）系のペロブスカイト型主結晶相以
外に、Ｙ、Ｌａ以外の希土類元素、アルカリ土類元素、
Ｚｒ、Ｔｉ、ＮｉおよびＣｒの群から選択される少なく
とも１種の元素を含む酸化物からなる結晶を第２結晶相
として焼結体中に存在させたところ、上記の目的が達成
されることを見いだし本発明に至った。

【０００８】即ち、本発明の固体電解質型燃料電池セル
は、固体電解質の片面に空気極、他面に燃料極が形成さ
れた固体電解質燃料電池セルにおいて、前記空気極が少
なくともＬａおよびＭｎを含むペロブスカイト型複合酸
化物からなる主結晶相と、Ｙ、Ｌａ以外の希土類元素、
アルカリ土類元素、Ｚｒ、Ｔｉ、ＮｉおよびＣｒの群か
ら選択される少なくとも１種の元素を含む酸化物からな
る第２結晶相とからなり、該第２結晶相が０．０１〜２
０重量％の割合で存在するとともに、主結晶相の平均粒
径が３〜２０μｍであり、さらには、前記ペロブスカイ
ト型複合酸化物が、ＬａとＭｎ以外に、Ｙおよび希土類
元素および／またはＢａ、ＣａおよびＳｒの群から選ば
れる少なくとも１種を含むことを特徴とするものであ
る。

【０００９】以下、本発明を詳述する。本発明の固体電
解質型燃料電池セルは、図１に示されるような円筒状、
あるいは図２に示されるような平板型のいずれの形態に
も適用することができる。また、空気極は通常、導電性
の多孔質体により構成され、場合によっては、空気極は
支持管としても利用される。

【００１０】本発明の燃料電池セルにおける空気極は、
ＬａＭｎＯ₃系ペロブスカイト型結晶を主結晶相として
含むものであるが、本発明における大きな特徴は、前記
主結晶相以外に、Ｙ、Ｌａ以外の希土類元素、アルカリ
土類元素、Ｚｒ、Ｔｉ、ＮｉおよびＣｒの群から選択さ
れる少なくとも１種の元素を含有する酸化物を第２結晶
相として含む点にあり、かかる構成により空気極の高温
での変形を抑制できる。

【００１１】この第２結晶相の存在状態について図３に
示した。図２から明らかなように、第２結晶相１０は、
主結晶粒子１１の粒界のうち、２つの主結晶粒子１１に
より挟まれた、いわゆる２面間領域１２に存在したり、
３個以上の主結晶粒子１１により囲まれた、いわゆる３
重点領域１３に存在する。前記３重点領域１３に存在す
る場合には、第２結晶相は、０．１〜７μｍ、特に０．
１〜２μｍの平均粒径の結晶粒子として存在し、２面間
領域１２に存在する場合には１０ｎｍ〜１０００ｎｍ、
特に５０〜５００ｎｍの平均粒径の結晶粒子として存在
することが望ましい。このような第２結晶相は、２面間
領域、３重点領域の少なくとも一方に存在していれば変
形の抑制作用を有する。

【００１２】この第２結晶相は、全量中０．０１〜２０
重量％の割合、特に０．０１〜１０重量％、さらに望ま
しくは１〜５重量％の割合で存在することが良い。この
量が０．０１重量％より少ないと、空気極の変形抑制効
果が不十分であり、２０重量％を越えると変形抑制効果
があるものの電気伝導度が小さくなり空気極としての機
能を成さなくなる。また、本発明においては、第２結晶
相中に主結晶相の金属成分がごくわずか固溶する場合も
ある。例えば、焼成条件によりＺｒＯ₂、ＣｅＯ₂中へ
のＹあるいはＣａ成分の拡散およびＮｉＯ中へのＣａの
拡散などが見られるが、主結晶相が前記化１を満足する
範囲においては特に問題とならない。

【００１３】また、本発明における主結晶相は、ＬａＭ
ｎＯ₃系ペロブスカイト型結晶であり、具体的にはその
組成式を下記化１

【００１４】

【化１】

【００１５】で、ＡがＹおよび希土類元素から選ばれる
少なくとも１種の元素、ＢがＣａ、ＳｒおよびＢａの群
から選択される少なくとも１種の元素、Ｃが、Ｎｉ、Ｃ
ｏ、Ｆｅ、Ｃｒ、ＣｅおよびＺｒの群から選択される少
なくとも１種の元素からなるとともに、０≦ｘ≦０．４
０、０．１０≦ｙ≦０．６０、０．８５≦ｚ≦１．１
０、０≦ｐ≦０．３０を満足するものであることが重要
である。

【００１６】これは、Ｌａに対するＣａ、Ｓｒなどの置
換比率ｙが０．１０より小さいとＬａＭｎＯ₃固有の８
００℃付近の相変態が抑制されずに体積変化を生じるた
め、空気極が変形しやすくなり、ｙが０．６０より大き
いと、焼結性が低下し所定の開気孔率を有する空気極を
形成するには１６５０℃以上の温度で焼成する必要があ
り不経済となる。

【００１７】また、Ｌａに対するＹあるいは希土類元素
の置換比率ｘが０．４０を越えると焼結抑制効果が著し
く低下する。これはＬａとＹやＹｂなどの希土類元素の
イオンサイズの違いから結晶内の格子歪みが大きくな
り、Ｌａ、Ｍｎの拡散の活性化エネルギーが減少しその
結果焼結速度が大きくなるためと推論される。

【００１８】さらにＡサイトとＢサイトの比率は必ずし
も１：１である必要がなく、その比率を示すｚが０．８
５〜１．１０の範囲でも格子欠陥構造が定比系のそれに
類似しているため同様な結果が得られる。しかしｚが
０．８５より小さくなるとＭｎ₂Ｏ₃が析出し、焼結が
促進される。逆にｚが１．１０を越えるとＬａ₂Ｏ₃が
析出し空気中の水分や炭酸ガスと反応し材料が短時間で
分解する。

【００１９】また、Ｍｎに対するＮｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃ
ｒ、ＣｅおよびＺｒの置換比率ｐが０．３を越えるとＭ
ｎイオンとのイオンサイズの違いから格子歪みが大きく
なり、ＬａおよびＭｎの拡散の活性化エネルギーが減少
しその結果焼結速度が大きくなり空気極の変形を助長す
ることとなる。

【００２０】本発明における空気極材料の主結晶相の好
ましい組成範囲は、０≦ｘ≦０．１０、０．１０≦ｙ≦
０．３０、０．９５≦ｚ≦１．００、０≦ｐ≦０．１０
である。

【００２１】また、本発明のＡサイトが欠損した系にお
いては、焼成条件が異なるとＮｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｒ、
ＣｅおよびＺｒが若干固溶する場合、あるいはＮｉ、Ｃ
ｏ，Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｅ、Ｚｒ、ＮｉおよびＣｒを添加し
た系ではその成分を含む酸化物、例えばＮｉＯ、Ｃｒ₂
Ｏ₃等がごく少量析出する場合もあるが、両者とも特に
問題はなく、焼成に対する十分な抑制効果を示すもので
ある。

【００２２】本発明の燃料電池セルにおける空気極は、
それ自体ガス透過性を有することが必要であり、空気極
を支持管として機能させる場合には支持管の強度が高い
ことが必要である。ガス透過性を高めるためには開気孔
率は大きいほうが良いが、開気孔率が大きいと空気極自
体の強度が低下し、空気極を直接支持管として用いる場
合には、表面に電解質を形成する際の支持管の破損やそ
の他の製造工程における取扱により破損するなどの問題
がある。このため、強度およびガス透過性の関係から、
上記主結晶相は３〜２０μｍ、特に５〜１５μｍの平均
結晶粒子により構成されるものである。これは、主結晶
相の粒径が３μｍより小さいと強度は高いもののガスの
透過性が低く、２０μｍを越えるとガス透過性は高くな
るものの強度が不十分となるためである。なお、空気極
の開気孔率は２０〜４５％、特に３０〜４０％が適当で
ある。また、平均細孔径は、１．０〜５．０μｍの範囲
がガス透過性に優れる。

【００２３】本発明において、上述したような空気極を
製造する方法としては、具体的には、前記化１で示した
ようなＬａＭｎＯ₃系材料の組成物を構成する金属の酸
化物や熱処理によって酸化物を形成できる炭酸塩、硝酸
塩、酢酸塩などを所定の割合で混合しその混合物を１４
００℃〜１６００℃の温度で仮焼処理して固溶体化処理
する。その後、この固溶体物を粉砕処理して固溶体粉末
を得る。次に、この固溶体粉末に対して第２結晶相を構
成する金属酸化物の粉末を所定の割合で混合し、その混
合物を用いて所望の成形手段、例えば、金型プレス，冷
間静水圧プレス，押出し成形等により任意の形状に成形
後、焼成する。焼成は、１１００〜１６００℃の酸化性
雰囲気中で２〜１５時間程度行えばよい。また、第２結
晶相の析出は、あらかじめ目的とする析出物となる酸化
物を固溶体粉末調製時に過剰に加えて調製し、その固溶
体粉末を用いて焼成する段階で過剰分を析出させること
もできる。

【００２４】本発明の固体電解質型燃料電池セルは、図
１に示されるような円筒状の他、平板型のいずれの形態
にも適用され、空気極は通常、導電性の多孔質により構
成され、場合によっては、空気極は支持管としても利用
される。

【００２５】

【作用】従来より用いられているＬａを１０〜２０原子
％のＳｒあるいはＣａで置換したＬａＭｎＯ₃の格子欠
陥構造に着目して研究を進めた結果、固溶体中では大気
中、高温において下記化２

【００２６】

【化２】

【００２７】で示されるように酸素を格子中に取り込
み、系の電気中性を保持するためＬａとＭｎイオンの空
孔がそれぞれ生成することがわかった。

【００２８】この結果から、発電中の空気極の焼結は、
ＬａＭｎＯ₃固溶体中ではＬａ、Ｍｎイオン空孔濃度が
高いため、陽イオンの拡散速度が速く、その結果焼結が
促進されるためと考えられる。燃料電池セルにおいて
は、燃料同士の反応は一部電力に、また一部は熱として
放出される。

【００２９】セルの変形は、燃料電池セルの温度分布の
不均一性に起因して空気極の焼結促進が均一に起こらな
いためと判断される。これらの推論から本発明者は結晶
内の格子欠陥構造を変化させ、ＬａとＭｎイオン空孔の
生成を抑制すれば空気極の焼結とそれに付随するセルの
変形は抑制できると考えた。

【００３０】本発明では、ペロブスカイト型酸化物系の
格子欠陥構造に注目しさらに詳細に検討した結果、Ｌａ
ＭｎＯ₃系の結晶の粒界にこれとは異なる他の結晶相を
分散させることにより焼結を抑制する作用が生じること
を見いだした。粒界に析出物が存在する場合、経験的の
移動に成長できる粒子の限界の大きさＤは下記数１

【００３１】

【数１】

【００３２】で表される。

【００３３】これより、析出物の効果は析出物が小さい
ほど、また析出物の量が多いほど大きいことが分かる。
本発明では、上記の経験式に基づき析出物の種類とその
量について検討した結果、Ｙ、Ｌａ以外の希土類元素、
アルカリ土類元素、Ｚｒ、Ｔｉ、ＮｉおよびＣｒの群か
ら選択される少なくとも１種の元素を含む酸化物が効果
的に焼結を抑制できることを見いだしたものである。

【００３４】さらに、本発明者は、空気極の焼結抑制効
果についてＬａＭｎＯ₃系主結晶相の組成について検討
を重ねた結果、ＬａをＣａ、Ｓｒ、Ｂａなどのアルカリ
土類元素により置換すると同時に、場合によってはＬａ
をＹや希土類元素により置換することにより、焼結に対
する促進効果が小さく、セルの変形が小さく安定した発
電性能を示すことも見いだした。この理由としては、例
えば、ＬａをＹとＣａで同時置換したＬａＭｎＯ₃は大
気中、高温で主として下記化３

【００３５】

【化３】

【００３６】で示される格子欠陥が生成する。この格子
欠陥を有する材料においては、Ｌａ、Ｍｎイオン空孔の
生成に代わり、酸素イオン空孔が支配的に生成する。そ
のため、ＬａおよびＭｎイオンの拡散速度が抑制され、
焼結速度が遅くなりその結果セルの変形が防止されると
考えられる。また、本発明では、構造中のＡサイトの原
子が不足した不定比系においても、その格子欠陥構造が
定比系に類似しているため定比系と同様な効果が得られ
る。また、Ｍｎの一部をＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、ＣｒＣｅお
よびＺｒで置換した系も同様な格子欠陥を有しておりセ
ルの変形をさらに防止できる。

【００３７】

【実施例】次に、本発明を実施例に基づき説明する。

【００３８】実施例１市販の純度９９．９％以上の表１〜３に示す各種金属酸
化物粉末を出発原料として、表１〜３に示した所定の組
成になるように調合し、ジルコニアボ−ルを用いて１０
時間混合した後、１５００℃で１０時間固相反応させペ
ロブスカイト相からなる酸化物粉末を作製した。この粉
末と表１〜３に示すＹ、希土類元素およびアルカリ土類
元素を含む酸化物粉末を所定の比率になる様に混合し、
この混合粉末をジルコニアボ−ルを用いて１０〜１５時
間混合粉砕した。この後、外径１４ｍｍ、内径１０ｍ
ｍ、長さ６０ｍｍに円筒状に成形して、１４００〜１５
００℃にて焼成し開気孔率が２８〜３５％の円筒状焼結
体を得た。焼結体中の析出物の確認はＸ線回折によっ
た。また、主結晶相の粒子径はＳＥＭにより、第２結晶
相の粒子径はＳＥＭおよびＴＥＭ観察により測定した。

【００３９】この円筒状焼結体を電気炉を用いて、大気
中１２００℃で４００時間保持した後、円筒状焼結体の
外径の寸法測定を行い、熱処理前のそれと比較して数２

【００４０】

【数２】

【００４１】に従い変形率を算出した。

【００４２】また、上記の円筒状焼結体より長さ５０ｍ
ｍの円筒を切り出し１０００℃大気中で４端子法により
抵抗Ｒを測定し下記数３

【００４３】

【数３】

【００４４】によりシ−ト抵抗Ｒｓを測定した。各測定
結果はそれぞれ表１〜３に示した。

【００４５】また、比較のために市販の純度９９．９％
のＬａ_0.85Ｓｒ_0.15ＭｎＯ₃とＬａ_0.85Ｃａ_0.15ＭｎＯ
₃を用いて、上記と同様な方法により円筒状焼結体を作
製し、粒子径、変形率、シート抵抗を測定した。

【００４６】

【表１】

【００４７】

【表２】

【００４８】

【表３】

【００４９】表１〜３によれば、ペロブスカイト型結晶
の単一相からなる従来の試料Ｎo.１、２は変形率が大き
いのに対して、第２の結晶相を含有させることにより変
形率を小さくすることができる。しかし、表１、２よ
り、第２結晶相の量が０．０１重量％より少ない試料Ｎ
o.１１、５８は変形が大きく、２０重量％を越える試料
Ｎo.１７、６２ではシ−ト抵抗が大きくなることがわか
る。この結果から、第２結晶相の量としては０．０１〜
２０重量％が優れることがわかる。

【００５０】また、表１より、Ｌａに対するＣａ、Ｓｒ
等の置換比率、ｙが０．１より小さい試料Ｎo.３、２５
では８００℃付近のＬａＭｎＯ₃固有の相変態が抑制で
きずに変形が大きく、抵抗が高いものであった。また、
このｙが０．６を越える試料Ｎo.１０では焼結性が悪く
所定の開気孔率を有する焼結体が得られなかった。

【００５１】表２より、Ｙ等のＬａに対する置換比率ｘ
が０．４を越える試料Ｎo.４３は変形が大きくなった。
不定性ｚについて、ｚが０．８８より小さい試料Ｎo.４
８ではＭｎ₂Ｏ₃が析出して、変形が大きかった。ま
た、ｚが１．１０を越える試料Ｎo.４４ではＬａ₂Ｏ₃
が析出して試料が短時間に分解した。また、Ｍｎに対す
るＣｒ、Ｃｅ等の置換に関して、その比率ｐが０．３を
越える試料Ｎo.６６では変形率が大きくなった。

【００５２】これに対して本発明品はいずれも変形率が
１．０％以下、シート抵抗０．０８Ω以下の優れた特性
を示した。なお、第２結晶相の析出について観察した結
果、第２結晶相は、主結晶相の３重点粒界および２面間
粒界の両方に存在しており、３重点粒界では０．１〜７
μｍ以上の粒子として、また２面間粒界では１０〜１０
００ｎｍの微粒として存在していることを確認した。

【００５３】実施例２実施例１で作製したＮo.６、６３組成の粉末を外径１５
ｍｍ、内径１１ｍｍ、長さ１００ｍｍの円筒管に成形し
て、１４００℃〜１５８０℃で焼成し開気孔率が３０〜
４０％の円筒状焼結体を得た。この後、この円筒状焼結
体を１０ｍｍと５０ｍｍの長さに切断し、前者について
は室温（２０〜２２℃）でＮ₂ガスを用いてガス透過係
数を、また後者については圧環試験装置により圧環強度
を求めた。また、焼結体の結晶粒子径をＳＥＭ観察によ
り求め、結果を表４に示した。

【００５４】

【表４】

【００５５】表４によれば、結晶粒子径が大きくなるほ
ど、ガスの透過係数が大きくなるが、強度が小さくなる
傾向にあることがわかる。従って、製造プロセスにおけ
るハンドリング性を考慮すると、結晶粒子径としては３
〜２０μｍの範囲が優れる。

【００５６】この範囲でガス透過係数０．０５（ｌ・ｃ
ｍ²／ｇ・ｍｉｎ・（ｃｍＨｇ））以上、圧環強度８
（ｋｇ／ｃｍ²）以上が達成できる。

【００５７】実施例３実施例１中のＮo.１、２、５、４６、６７の組成を用い
て気孔率が３４〜３８％で、長さ２００ｍｍ、外径１６
ｍｍ、内径１２ｍｍの一端が封じた円筒状焼結体を作製
し、空気極としての機能を有するセルの支持管とした。
この後、気相合成法により１３００℃で円筒状焼結体表
面に厚さ約５０μｍの電解質（１０ｍｏｌ％Ｙ₂Ｏ₃−
９０ｍｏｌ％ＺｒＯ₂）を被覆し、さらにこの上にスラ
リ−ディップ法により５０μｍの厚みに７０重量％のＮ
ｉを含有したジルコニア（８ｍｏｌ％Ｙ₂Ｏ₃含有）の
燃料極を被覆し単セルとした。このセルを電気炉中に保
持し、セルの内側に酸素ガスを、外側に水素ガスを流
し、１０００℃で３０００時間発電を行った。

【００５８】図３にその結果を示した。本発明のＮo.
５、４６、６７については、出力密度はほとんど変化し
なかった。それに対して、従来品であるＮo.１は出力密
度が時間とともに低下した。また、Ｎo.２は徐々に変形
し約１６００時間後にセルが破壊した。これより、本発
明の優れた性能が認められた。

【００５９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
円筒型固体電解質燃料電池セルの空気極として用いた場
合、セル作製時の空気極の粒成長および焼成変形に伴う
セルの破損あるいはこれによる発電時のセル間の接続不
良を防ぎ、長期安定性のあるセルを提供できる。また、
平板型燃料電池セルにおいても、空気極の変形による剥
離を防ぎ、出力低下などの問題を解決し、長期的に出力
が安定性した燃料電池セルを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】円筒型燃料電池セルの構造を示す図である。

【図２】平板型燃料電池セルの構造を示す図である。

【図３】本発明における空気極材料中の第２結晶相の存
在状態を説明するための図である。

【図４】実施例３の各試料の発電時間と出力密度との関
係を示した図である。

【符号の説明】

１支持管２７空気極３，６固体電解質４８燃料極５インタ−コネクタ９セパレータ１０第２結晶相１１主結晶粒子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固体電解質の片面に空気極、他面に燃料極
が形成された固体電解質燃料電池セルにおいて、前記空
気極が少なくともＬａおよびＭｎを含むペロブスカイト
型複合酸化物からなる主結晶相と、Ｙ、Ｌａ以外の希土
類元素、アルカリ土類元素、Ｚｒ、Ｔｉ、ＮｉおよびＣ
ｒの群から選択される少なくとも１種の元素を含む酸化
物からなる第２結晶相とからなり、該第２結晶相が０．
０１〜２０重量％の割合で存在するとともに、主結晶相
の平均粒径が３〜２０μｍであり、且つ前記ペロブスカ
イト型複合酸化物の組成式が下記化１【化１】で表され、化１中、ＡがＹおよびＬａ以外の希土類元素
から選ばれる少なくとも１種の元素、ＢがＣａ、Ｓｒお
よびＢａの群から選択される少なくとも１種の元素、Ｃ
が、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｒ、ＣｅおよびＺｒの群から
選択される少なくとも１種の元素からなるとともに、前
記ｘ、ｙ、ｚおよびｐが０≦ｘ≦０．４０、０．１０≦
ｙ≦０．６０、０．８５≦ｚ≦１．１０、０≦ｐ≦０．
３０を満足するものであることを特徴とする固体電解質
型燃料電池セル。