JPH08162121A - バリウムセリウム系酸化物固体電解質燃料電池用燃料極およびその製造方法 - Google Patents
バリウムセリウム系酸化物固体電解質燃料電池用燃料極およびその製造方法Info
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- JPH08162121A JPH08162121A JP6303325A JP30332594A JPH08162121A JP H08162121 A JPH08162121 A JP H08162121A JP 6303325 A JP6303325 A JP 6303325A JP 30332594 A JP30332594 A JP 30332594A JP H08162121 A JPH08162121 A JP H08162121A
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- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 原料粉末の粒径、混合比等を最適化すること
により、分極の小さい、高性能なバリウムセリウム系酸
化物固体電解質燃料電池の燃料極を提供する。 【構成】 粒径が０．１〜２μｍである燃料極原料粉末
の焼結体よりなるバリウムセリウム系酸化物固体電解質
燃料電池の燃料極。燃料極原料粉末には、Ｎｉ、ＮｉＯ
およびＣｏよりなる群から選択される少なくとも一種の
粉末とバリウムセリウム系酸化物の粉末との混合物を用
い、空気中において焼結した後、水素雰囲気中で還元処
理して多孔性焼結体電極を得る。バリウムセリウム系酸
化物粉末の混合割合は５〜３０ｗｔ％の範囲であること
が望ましい。
により、分極の小さい、高性能なバリウムセリウム系酸
化物固体電解質燃料電池の燃料極を提供する。 【構成】 粒径が０．１〜２μｍである燃料極原料粉末
の焼結体よりなるバリウムセリウム系酸化物固体電解質
燃料電池の燃料極。燃料極原料粉末には、Ｎｉ、ＮｉＯ
およびＣｏよりなる群から選択される少なくとも一種の
粉末とバリウムセリウム系酸化物の粉末との混合物を用
い、空気中において焼結した後、水素雰囲気中で還元処
理して多孔性焼結体電極を得る。バリウムセリウム系酸
化物粉末の混合割合は５〜３０ｗｔ％の範囲であること
が望ましい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、バリウムセリウム系酸
化物固体電解質燃料電池の燃料極の改良に関するもので
ある。
化物固体電解質燃料電池の燃料極の改良に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】固体電解質燃料電池は、第３世代の燃料
電池として注目されている。この燃料電池の電解質とし
ては、通常イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）など
の酸化物イオン導電体が用いられ、燃料極にはＮｉーＹ
ＳＺサーメット材料を用いるのが一般的である。この場
合電池の作動温度は約１０００℃である。近年、高温に
おける電極材料の劣化や構成部材の選択の制限などの点
から、固体電解質燃料電池を７００℃〜８００℃程度の
低温で作動させるための研究開発が活発化している。バ
リウムセリウム系酸化物固体電解質、例えばＢａＣｅ
0.8Ｇｄ0.2Ｏ3-αは、ＹＳＺに比べ導電率が高いため、
低温作動型燃料電池の固体電解質として期待されてい
る。しかしながら、この電解質を用いた場合の燃料極に
関する材料の検討は詳細には行われておらず、現在のと
ころ高温で安定とされるＰｔが用いられている。また、
価格や電極活性の点で有望なＮｉ材料、あるいはＹＳＺ
と同様にＮｉとこの固体電解質材料を用いるサーメット
材料の検討も行われているが、電極サイズやサーメット
材料の混合比に関する詳細な検討は行われていない。
電池として注目されている。この燃料電池の電解質とし
ては、通常イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）など
の酸化物イオン導電体が用いられ、燃料極にはＮｉーＹ
ＳＺサーメット材料を用いるのが一般的である。この場
合電池の作動温度は約１０００℃である。近年、高温に
おける電極材料の劣化や構成部材の選択の制限などの点
から、固体電解質燃料電池を７００℃〜８００℃程度の
低温で作動させるための研究開発が活発化している。バ
リウムセリウム系酸化物固体電解質、例えばＢａＣｅ
0.8Ｇｄ0.2Ｏ3-αは、ＹＳＺに比べ導電率が高いため、
低温作動型燃料電池の固体電解質として期待されてい
る。しかしながら、この電解質を用いた場合の燃料極に
関する材料の検討は詳細には行われておらず、現在のと
ころ高温で安定とされるＰｔが用いられている。また、
価格や電極活性の点で有望なＮｉ材料、あるいはＹＳＺ
と同様にＮｉとこの固体電解質材料を用いるサーメット
材料の検討も行われているが、電極サイズやサーメット
材料の混合比に関する詳細な検討は行われていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記のように、低温に
おける作動が期待できるバリウムセリウム系酸化物固体
電解質燃料電池の燃料極として、電極反応がより円滑に
進行し、電解質材料と反応することがなく、長期にわた
り劣化することのない安定な電極材料が望まれている。
なかでも有望視されるＮｉーバリウムセリウム系酸化物
サーメット材料の開発が望まれている。本発明は、以上
の点に鑑み、バリウムセリウム系酸化物固体電解質燃料
電池に最適な燃料極を提供することを目的とするもので
ある。本発明は、高い電子伝導性を有し、かつ電極活性
の優れたバリウムセリウム系酸化物固体電解質燃料電池
用燃料極を得る方法を提供することを目的とする。
おける作動が期待できるバリウムセリウム系酸化物固体
電解質燃料電池の燃料極として、電極反応がより円滑に
進行し、電解質材料と反応することがなく、長期にわた
り劣化することのない安定な電極材料が望まれている。
なかでも有望視されるＮｉーバリウムセリウム系酸化物
サーメット材料の開発が望まれている。本発明は、以上
の点に鑑み、バリウムセリウム系酸化物固体電解質燃料
電池に最適な燃料極を提供することを目的とするもので
ある。本発明は、高い電子伝導性を有し、かつ電極活性
の優れたバリウムセリウム系酸化物固体電解質燃料電池
用燃料極を得る方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明のバリウムセリウ
ム系酸化物固体電解質燃料電池の燃料極は、粒径が０．
１〜２μｍである燃料極原料粉末の焼結体よりなるもの
である。ここで、燃料極原料粉末としては、Ｎｉ、Ｎｉ
ＯおよびＣｏよりなる群から選択される一種の粉末とバ
リウムセリウム系酸化物の粉末との混合物であることが
好ましい。本発明のバリウムセリウム系酸化物固体電解
質燃料電池用燃料極の製造方法は、燃料極原料粉末、殊
にＮｉ、ＮｉＯおよびＣｏよりなる群から選択される少
なくとも一種の粉末とバリウムセリウム系酸化物の粉末
の混合物からなり、かつ粒径が０．１〜２μｍである燃
料極原料粉末を空気中において焼結する工程、および水
素雰囲気中において還元処理する工程により、Ｎｉおよ
びＣｏよりなる群から選択される金属と前記バリウムセ
リウム系酸化物からなる多孔性焼結体の燃料極を得るも
のである。ここに用いるバリウムセリウム系酸化物の粉
末は、粒子の大きさの異なる少なくとも２つのグループ
の材料、殊に０．５μｍ以下の微粒子と５μｍ以上の粗
粒子からなることが好ましい。さらには、バリウムセリ
ウム系酸化物粉末の混合割合は５〜３０ｗｔ％の範囲で
あることが望ましい。
ム系酸化物固体電解質燃料電池の燃料極は、粒径が０．
１〜２μｍである燃料極原料粉末の焼結体よりなるもの
である。ここで、燃料極原料粉末としては、Ｎｉ、Ｎｉ
ＯおよびＣｏよりなる群から選択される一種の粉末とバ
リウムセリウム系酸化物の粉末との混合物であることが
好ましい。本発明のバリウムセリウム系酸化物固体電解
質燃料電池用燃料極の製造方法は、燃料極原料粉末、殊
にＮｉ、ＮｉＯおよびＣｏよりなる群から選択される少
なくとも一種の粉末とバリウムセリウム系酸化物の粉末
の混合物からなり、かつ粒径が０．１〜２μｍである燃
料極原料粉末を空気中において焼結する工程、および水
素雰囲気中において還元処理する工程により、Ｎｉおよ
びＣｏよりなる群から選択される金属と前記バリウムセ
リウム系酸化物からなる多孔性焼結体の燃料極を得るも
のである。ここに用いるバリウムセリウム系酸化物の粉
末は、粒子の大きさの異なる少なくとも２つのグループ
の材料、殊に０．５μｍ以下の微粒子と５μｍ以上の粗
粒子からなることが好ましい。さらには、バリウムセリ
ウム系酸化物粉末の混合割合は５〜３０ｗｔ％の範囲で
あることが望ましい。
【０００５】
【作用】上記構成の本発明によるバリウムセリウム系酸
化物固体電解質燃料電池の燃料極は、電極活性が高く長
期にわたり劣化することがない。特に、バリウムセリウ
ム系酸化物粉末を含む燃料極原料を空気中において焼結
し、次いで、焼結工程で生じたＮｉ、Ｃｏの酸化物ある
いは原料ＮｉＯを水素雰囲気中において還元処理するこ
とにより、多孔性で電極反応面積が大きく、高い電子伝
導性を有し、電極活性の優れた燃料極を得ることができ
る。また、バリウムセリウム系酸化物粉末を粒子の大き
さの異なる少なくとも２つのグループの材料から構成す
ることにより、電極反応面積をより大きくすることがで
きる。さらに、バリウムセリウム系酸化物の混合割合を
５〜３０ｗｔ％に調整することにより、高い電子伝導性
と電極活性を保有させることができる。このように本発
明によれば、電極活性の優れた燃料極を構成でき、燃料
電池の性能も向上させることができる。
化物固体電解質燃料電池の燃料極は、電極活性が高く長
期にわたり劣化することがない。特に、バリウムセリウ
ム系酸化物粉末を含む燃料極原料を空気中において焼結
し、次いで、焼結工程で生じたＮｉ、Ｃｏの酸化物ある
いは原料ＮｉＯを水素雰囲気中において還元処理するこ
とにより、多孔性で電極反応面積が大きく、高い電子伝
導性を有し、電極活性の優れた燃料極を得ることができ
る。また、バリウムセリウム系酸化物粉末を粒子の大き
さの異なる少なくとも２つのグループの材料から構成す
ることにより、電極反応面積をより大きくすることがで
きる。さらに、バリウムセリウム系酸化物の混合割合を
５〜３０ｗｔ％に調整することにより、高い電子伝導性
と電極活性を保有させることができる。このように本発
明によれば、電極活性の優れた燃料極を構成でき、燃料
電池の性能も向上させることができる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明をその実施例によりさらに詳し
く説明する。 ［実施例１］本実施例では、固体電解質としてＢａＣｅ
0.9Ｇｄ0.1Ｏ3-αの焼結体を用いた。 まず、この酸化
物焼結体を厚さ０．５ｍｍ、直径約１３ｍｍの円盤状に
成型し、表面を研磨した後、一方の面にＰｔペーストを
大きさ約０．５ｃｍ2となるように塗布し、焼き付けて
酸化極を形成した。次に、酸化物焼結体のもう一方の面
に、燃料極の原料粉末のペーストを大きさ約０．５ｃｍ
2となるように塗布し、以下のようにして燃料極を形成
した。燃料極の原料粉末には、ＮｉとＣｏを用い、各々
粒径が０．０５μｍ、０．１μｍ、１μｍ、２μｍ、１
０μｍ、３０μｍのものを用意した。ここで粒径が１０
μｍ、３０μｍのものは比較例である。それぞれの金属
粉末に対して約３ｗｔ％のポリビニルブチラールを結着
剤として加え、エタノール／トルエン混合溶媒に混合し
てペーストとした。このペーストを空気雰囲気中におい
て９００℃で３時間加熱して焼き付けた後、水素雰囲気
中において９００℃で２時間還元処理をした。こうして
固体電解質の他方の面にＮｉまたはＣｏ粉末の焼結体か
らなる燃料極を形成した。
く説明する。 ［実施例１］本実施例では、固体電解質としてＢａＣｅ
0.9Ｇｄ0.1Ｏ3-αの焼結体を用いた。 まず、この酸化
物焼結体を厚さ０．５ｍｍ、直径約１３ｍｍの円盤状に
成型し、表面を研磨した後、一方の面にＰｔペーストを
大きさ約０．５ｃｍ2となるように塗布し、焼き付けて
酸化極を形成した。次に、酸化物焼結体のもう一方の面
に、燃料極の原料粉末のペーストを大きさ約０．５ｃｍ
2となるように塗布し、以下のようにして燃料極を形成
した。燃料極の原料粉末には、ＮｉとＣｏを用い、各々
粒径が０．０５μｍ、０．１μｍ、１μｍ、２μｍ、１
０μｍ、３０μｍのものを用意した。ここで粒径が１０
μｍ、３０μｍのものは比較例である。それぞれの金属
粉末に対して約３ｗｔ％のポリビニルブチラールを結着
剤として加え、エタノール／トルエン混合溶媒に混合し
てペーストとした。このペーストを空気雰囲気中におい
て９００℃で３時間加熱して焼き付けた後、水素雰囲気
中において９００℃で２時間還元処理をした。こうして
固体電解質の他方の面にＮｉまたはＣｏ粉末の焼結体か
らなる燃料極を形成した。
【０００７】このようにして得られた燃料電池素子を電
気炉中にセットし、８００℃において酸化剤ガスとして
空気を２００ｍｌ／分で、また燃料極ガスとして室温加
湿水素を２００ｍｌ／分でそれぞれ酸化極および燃料極
に供給し、燃料電池を作動させた。図１にＮｉを、また
図２にＣｏをそれぞれ燃料極に用いた燃料電池を放電さ
せたときの燃料極の分極特性を示す。また、表１に電流
密度４００ｍＡ／ｃｍ2における各燃料極の分極特性を
示す。
気炉中にセットし、８００℃において酸化剤ガスとして
空気を２００ｍｌ／分で、また燃料極ガスとして室温加
湿水素を２００ｍｌ／分でそれぞれ酸化極および燃料極
に供給し、燃料電池を作動させた。図１にＮｉを、また
図２にＣｏをそれぞれ燃料極に用いた燃料電池を放電さ
せたときの燃料極の分極特性を示す。また、表１に電流
密度４００ｍＡ／ｃｍ2における各燃料極の分極特性を
示す。
【０００８】
【表１】
【０００９】これらの結果から、Ｎｉ、Ｃｏいずれの金
属を燃料極の原料に用いた場合も、粒径が１０μｍと３
０μｍのものが他に比べ分極値が大きくなっているのに
対して、０．１μｍのものは分極値が一番小さく、粒径
が大きくなるに従って分極値が大きくなっていることが
分かる。また、粒径が０．１μｍより小さいものも分極
値が大きくなっている。つまり、粒径が０．１μｍのも
のは高性能な燃料極を構成できると判断できる。この分
極特性の結果からは、粒径が０．１μｍのものを使用す
ることが最も望ましいが、０．１μｍ〜２μｍの範囲で
あれば、分極値が比較例に比べて小さくなり、より電極
活性の高い燃料極を構成できると判断できる。本実施例
では燃料極の材料にＮｉ、Ｃｏを用いた例を示したが、
例えばより安価なＦｅや高価ではあるが電極活性の高い
Ｐｔなどを用いることもできる。
属を燃料極の原料に用いた場合も、粒径が１０μｍと３
０μｍのものが他に比べ分極値が大きくなっているのに
対して、０．１μｍのものは分極値が一番小さく、粒径
が大きくなるに従って分極値が大きくなっていることが
分かる。また、粒径が０．１μｍより小さいものも分極
値が大きくなっている。つまり、粒径が０．１μｍのも
のは高性能な燃料極を構成できると判断できる。この分
極特性の結果からは、粒径が０．１μｍのものを使用す
ることが最も望ましいが、０．１μｍ〜２μｍの範囲で
あれば、分極値が比較例に比べて小さくなり、より電極
活性の高い燃料極を構成できると判断できる。本実施例
では燃料極の材料にＮｉ、Ｃｏを用いた例を示したが、
例えばより安価なＦｅや高価ではあるが電極活性の高い
Ｐｔなどを用いることもできる。
【００１０】［実施例２］本実施例では、固体電解質に
ＢａＣｅ0.8Ｇｄ0.2Ｏ3-αを用い、燃料極の原料粉末と
して、電解質と同じ組成をもつ酸化物粉末をＮｉに対し
て２０ｗｔ％の割合で混合したものを用いた。前記の混
合粉末を粒径が０．０５μｍ、０．１μｍ、１μｍ、２
μｍ、１０μｍ、３０μｍのものに分級した。これらを
用いて実施例１と同様にして固体電解質の一方の面に燃
料極を形成して燃料電池素子を構成し、実施例１と同一
の条件で燃料電池を作動させた。図３に、上記の燃料電
池を放電させたときの燃料極の分極特性を、表２に電流
密度４００ｍＡ／ｃｍ2における分極値をそれぞれ示
す。
ＢａＣｅ0.8Ｇｄ0.2Ｏ3-αを用い、燃料極の原料粉末と
して、電解質と同じ組成をもつ酸化物粉末をＮｉに対し
て２０ｗｔ％の割合で混合したものを用いた。前記の混
合粉末を粒径が０．０５μｍ、０．１μｍ、１μｍ、２
μｍ、１０μｍ、３０μｍのものに分級した。これらを
用いて実施例１と同様にして固体電解質の一方の面に燃
料極を形成して燃料電池素子を構成し、実施例１と同一
の条件で燃料電池を作動させた。図３に、上記の燃料電
池を放電させたときの燃料極の分極特性を、表２に電流
密度４００ｍＡ／ｃｍ2における分極値をそれぞれ示
す。
【００１１】
【表２】
【００１２】これらの結果から、実施例１の場合と同様
に粒径が１０μｍと３０μｍのものは、他に比べて分極
値が大きくなっているのに対して、０．１μｍのものは
分極値が一番小さく、粒径が大きくなるに従って分極値
が大きくなっていることが分かる。また、粒径が０．１
μｍより小さいものも分極値が大きくなっている。この
分極特性の結果から、粒径が０．１μｍのものを使用す
ることが望ましいが、０．１μｍ〜２μｍの範囲であれ
ば分極値が他に比べて小さくなり、より電極活性の高い
燃料極を構成できると判断できる。
に粒径が１０μｍと３０μｍのものは、他に比べて分極
値が大きくなっているのに対して、０．１μｍのものは
分極値が一番小さく、粒径が大きくなるに従って分極値
が大きくなっていることが分かる。また、粒径が０．１
μｍより小さいものも分極値が大きくなっている。この
分極特性の結果から、粒径が０．１μｍのものを使用す
ることが望ましいが、０．１μｍ〜２μｍの範囲であれ
ば分極値が他に比べて小さくなり、より電極活性の高い
燃料極を構成できると判断できる。
【００１３】［実施例３］本実施例では、実施例２のＮ
ｉの代りにＮｉＯを用いた。つまり燃料極の原料粉末と
して、電解質と同じ組成をもつ酸化物粉末をＮｉＯに対
して２０ｗｔ％の割合で混合したものを用意した。さら
に、実施例２と同様にこの混合粉末を粒径が０．０５μ
ｍ、０．１μｍ、１μｍ、２μｍ、１０μｍ、３０μｍ
のものに分級した。これらの材料を燃料極に用いた燃料
電池を前記と同様にして作動させた。図４に、各燃料極
の分極特性を、また表３に電流密度４００ｍＡ／ｃｍ2
における分極値をそれぞれ示す。
ｉの代りにＮｉＯを用いた。つまり燃料極の原料粉末と
して、電解質と同じ組成をもつ酸化物粉末をＮｉＯに対
して２０ｗｔ％の割合で混合したものを用意した。さら
に、実施例２と同様にこの混合粉末を粒径が０．０５μ
ｍ、０．１μｍ、１μｍ、２μｍ、１０μｍ、３０μｍ
のものに分級した。これらの材料を燃料極に用いた燃料
電池を前記と同様にして作動させた。図４に、各燃料極
の分極特性を、また表３に電流密度４００ｍＡ／ｃｍ2
における分極値をそれぞれ示す。
【００１４】
【表３】
【００１５】これらの結果から、ＮｉＯを用いた場合も
Ｎｉを用いた場合と同様な傾向を示すことが分かる。Ｎ
ｉＯを用いることにより電解質一燃料極間の接触が改善
され、全体的に少し分極値が小さくなっている。しかし
ながら、この場合も粒径についてみてみると、粒径が１
μｍ〜２μｍの範囲であれば分極値が他に比べて小さく
なっており、より電極活性の高い燃料極が構成できると
判断できる。
Ｎｉを用いた場合と同様な傾向を示すことが分かる。Ｎ
ｉＯを用いることにより電解質一燃料極間の接触が改善
され、全体的に少し分極値が小さくなっている。しかし
ながら、この場合も粒径についてみてみると、粒径が１
μｍ〜２μｍの範囲であれば分極値が他に比べて小さく
なっており、より電極活性の高い燃料極が構成できると
判断できる。
【００１６】［実施例４］本実施例では、固体電解質に
ＢａＣｅ0.85Ｇｄ0.15Ｏ3-αを用いた。燃料極の原料粉
末には、粒径０．５μｍのＮｉ粉末に、電解質と同じ組
成を持つ酸化物粉末の粒径が０．５μｍ、５μｍ、およ
び０．５μｍと５μｍのものとを重量比で３：１の割合
で混合したもの３種類をそれぞれ２０ｗｔ％の割合で混
合した材料を用いた。これらの材料を燃料極に用いた燃
料電池を前記と同様にして作動させた。図５に、各燃料
極の分極特性を示す。この結果から、粒径が０．５μ、
５μｍのものを単独でＮｉに混合するよりも粒径の異な
る２種類の酸化物粉末を混合する方が、分極値が小さく
なっている。これは、１種類の酸化物粉末を混合する場
合よりも、粒径の異なる２種類の粉末を混合した方が電
極反応面積を大きくすることができ、これによってより
優れた分極特性を示したものと考えられる。ここでは、
粒径の異なる２種類の粉末を用いたが、もちろんこれ以
上の種類の粉末を混合しても良いし、粒径の大きさもこ
こで示したものには限らない。
ＢａＣｅ0.85Ｇｄ0.15Ｏ3-αを用いた。燃料極の原料粉
末には、粒径０．５μｍのＮｉ粉末に、電解質と同じ組
成を持つ酸化物粉末の粒径が０．５μｍ、５μｍ、およ
び０．５μｍと５μｍのものとを重量比で３：１の割合
で混合したもの３種類をそれぞれ２０ｗｔ％の割合で混
合した材料を用いた。これらの材料を燃料極に用いた燃
料電池を前記と同様にして作動させた。図５に、各燃料
極の分極特性を示す。この結果から、粒径が０．５μ、
５μｍのものを単独でＮｉに混合するよりも粒径の異な
る２種類の酸化物粉末を混合する方が、分極値が小さく
なっている。これは、１種類の酸化物粉末を混合する場
合よりも、粒径の異なる２種類の粉末を混合した方が電
極反応面積を大きくすることができ、これによってより
優れた分極特性を示したものと考えられる。ここでは、
粒径の異なる２種類の粉末を用いたが、もちろんこれ以
上の種類の粉末を混合しても良いし、粒径の大きさもこ
こで示したものには限らない。
【００１７】［実施例５］本実施例では、燃料極の原料
粉末に、Ｎｉ粉末および電解質と同じ組成をもつ酸化物
粉末は粒径が各々２μｍのものを用意し、酸化物をＮｉ
に対して１、５、２０、３０、５０ｗｔ％の割合で混合
したものを用いた。これらの材料を用いた燃料電池を前
記と同様にして作動させた。図６は各燃料極の分極特性
を、表４は電流密度３００ｍＡ／ｃｍ2における各燃料
極の分極値を、図７は電流密度１００ｍＡ／ｃｍ2で連
続放電したときの各電池の電圧変化をそれぞれ示す。
粉末に、Ｎｉ粉末および電解質と同じ組成をもつ酸化物
粉末は粒径が各々２μｍのものを用意し、酸化物をＮｉ
に対して１、５、２０、３０、５０ｗｔ％の割合で混合
したものを用いた。これらの材料を用いた燃料電池を前
記と同様にして作動させた。図６は各燃料極の分極特性
を、表４は電流密度３００ｍＡ／ｃｍ2における各燃料
極の分極値を、図７は電流密度１００ｍＡ／ｃｍ2で連
続放電したときの各電池の電圧変化をそれぞれ示す。
【００１８】
【表４】
【００１９】図６、表４より酸化物粉末を２０ｗｔ％混
合したものが一番小さい分極を示し、３０ｗｔ％、５０
ｗｔ％と混合割合が大きくなるに従って分極値が大きく
なっている。また逆に、５ｗｔ％、１ｗｔ％と混合割合
が小さくなるに従っても分極値は大きくなっている。こ
れはあまり多くの酸化物粉末を加えると電極自身の抵抗
が増大し、電極として充分な電子伝導性を示すことがで
きなくなるためと推定される。また、逆に酸化物粉末が
少なすぎても電極として充分な性能が得られないと推定
される。また、図７の連続放電特性においても、酸化物
粉末を２０ｗｔ％混合したものは１０００時間経過して
もほとんど劣化は見られないのに対し、１ｗｔ％と５０
ｗｔ％のものはかなり他に比べ劣化が大きくなってい
る。これは、酸化物粉末の混合比が少ないと経時的にＮ
ｉがシンタリングしたり剥がれたりするためと考えられ
る。また、酸化物粉末が多いと放電初期から充分な電子
伝導性が得られず、経時的に分極が増大したためと考え
られる。以上から、酸化物粉末の混合割合を２０ｗｔ％
にすることがより望ましいが、酸化物粉末を５〜３０ｗ
ｔ％混合したものであれば高い電子伝導性を保ったまま
電極反応面積を大きくできるため分極を小さくすること
ができ、経時的にも劣化の小さい燃料極を構成できると
推定される。
合したものが一番小さい分極を示し、３０ｗｔ％、５０
ｗｔ％と混合割合が大きくなるに従って分極値が大きく
なっている。また逆に、５ｗｔ％、１ｗｔ％と混合割合
が小さくなるに従っても分極値は大きくなっている。こ
れはあまり多くの酸化物粉末を加えると電極自身の抵抗
が増大し、電極として充分な電子伝導性を示すことがで
きなくなるためと推定される。また、逆に酸化物粉末が
少なすぎても電極として充分な性能が得られないと推定
される。また、図７の連続放電特性においても、酸化物
粉末を２０ｗｔ％混合したものは１０００時間経過して
もほとんど劣化は見られないのに対し、１ｗｔ％と５０
ｗｔ％のものはかなり他に比べ劣化が大きくなってい
る。これは、酸化物粉末の混合比が少ないと経時的にＮ
ｉがシンタリングしたり剥がれたりするためと考えられ
る。また、酸化物粉末が多いと放電初期から充分な電子
伝導性が得られず、経時的に分極が増大したためと考え
られる。以上から、酸化物粉末の混合割合を２０ｗｔ％
にすることがより望ましいが、酸化物粉末を５〜３０ｗ
ｔ％混合したものであれば高い電子伝導性を保ったまま
電極反応面積を大きくできるため分極を小さくすること
ができ、経時的にも劣化の小さい燃料極を構成できると
推定される。
【００２０】実施例では、固体電解質としてＢａＣｅ
0.8Ｇｄ0.2Ｏ3-αを用いて説明したが、Ｇｄの代りにＹ
やＳｍをドープしたＢａＣｅ0.9Ｙａ0.1Ｏ3-α、ＢａＣ
ｅ0.8Ｓｍ0.2Ｏ3-αなどを用いることもできる。
0.8Ｇｄ0.2Ｏ3-αを用いて説明したが、Ｇｄの代りにＹ
やＳｍをドープしたＢａＣｅ0.9Ｙａ0.1Ｏ3-α、ＢａＣ
ｅ0.8Ｓｍ0.2Ｏ3-αなどを用いることもできる。
【００２１】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、原料粉
末の粒径、混合比等を最適化することにより、分極の小
さい、高性能なバリウムセリウム系酸化物固体電解質燃
料電池の燃料極を提供することができる。
末の粒径、混合比等を最適化することにより、分極の小
さい、高性能なバリウムセリウム系酸化物固体電解質燃
料電池の燃料極を提供することができる。
【図１】本発明の実施例１におけるバリウムセリウム系
酸化物固体電解質燃料電池の燃料極の分極特性を示す図
である。
酸化物固体電解質燃料電池の燃料極の分極特性を示す図
である。
【図２】同じく実施例１におけるバリウムセリウム系酸
化物固体電解質燃料電池の他の燃料極の分極特性を示す
図である。
化物固体電解質燃料電池の他の燃料極の分極特性を示す
図である。
【図３】本発明の実施例２におけるバリウムセリウム系
酸化物固体電解質燃料電池の燃料極の分極特性を示す図
である。
酸化物固体電解質燃料電池の燃料極の分極特性を示す図
である。
【図４】本発明の実施例３におけるバリウムセリウム系
酸化物固体電解質燃料電池の燃料極の分極特性を示す図
である。
酸化物固体電解質燃料電池の燃料極の分極特性を示す図
である。
【図５】本発明の実施例４におけるバリウムセリウム系
酸化物固体電解質燃料電池の連続放電特性を示す図であ
る。
酸化物固体電解質燃料電池の連続放電特性を示す図であ
る。
【図６】本発明の実施例５におけるバリウムセリウム系
酸化物固体電解質燃料電池の燃料極の分極特性を示す図
である。
酸化物固体電解質燃料電池の燃料極の分極特性を示す図
である。
【図７】同じく実施例５における他のバリウムセリウム
系酸化物固体電解質燃料電池の連続放電特性を示す図で
ある。
系酸化物固体電解質燃料電池の連続放電特性を示す図で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 羽藤 一仁 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 粒径が０．１〜２μｍである燃料極原料
粉末の焼結体よりなるバリウムセリウム系酸化物固体電
解質燃料電池用燃料極。 - 【請求項２】 燃料極原料粉末が、Ｎｉ、ＮｉＯおよび
Ｃｏよりなる群から選択される少なくとも一種の粉末と
バリウムセリウム系酸化物の粉末との混合物である請求
項１記載のバリウムセリウム系酸化物固体電解質燃料電
池用燃料極。 - 【請求項３】 Ｎｉ、ＮｉＯおよびＣｏよりなる群から
選択される少なくとも一種の粉末とバリウムセリウム系
酸化物の粉末の混合物からなり、かつ粒径が０．１〜２
μｍである燃料極原料粉末を空気中において焼結する工
程、および水素雰囲気中において還元処理する工程によ
り、ＮｉおよびＣｏよりなる群から選択される金属と前
記バリウムセリウム系酸化物からなる多孔性焼結体を得
ることを特徴とするバリウムセリウム系酸化物固体電解
質燃料電池用燃料極の製造方法。 - 【請求項４】 バリウムセリウム系酸化物粉末が０．５
μｍ以下の微粒子と５μｍ以上の粗粒子からなる請求項
３記載のバリウムセリウム系酸化物固体電解質燃料電池
用燃料極の製造方法。 - 【請求項５】 バリウムセリウム系酸化物の混合割合が
５〜３０ｗｔ％の範囲である請求項３または４記載のバ
リウムセリウム系酸化物固体電解質燃料電池用燃料極の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6303325A JPH08162121A (ja) | 1994-12-07 | 1994-12-07 | バリウムセリウム系酸化物固体電解質燃料電池用燃料極およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6303325A JPH08162121A (ja) | 1994-12-07 | 1994-12-07 | バリウムセリウム系酸化物固体電解質燃料電池用燃料極およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08162121A true JPH08162121A (ja) | 1996-06-21 |
Family
ID=17919619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6303325A Pending JPH08162121A (ja) | 1994-12-07 | 1994-12-07 | バリウムセリウム系酸化物固体電解質燃料電池用燃料極およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08162121A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6528195B1 (en) | 1999-02-17 | 2003-03-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Mixed ionic conductor and device using the same |
| JP2007059257A (ja) * | 2005-08-25 | 2007-03-08 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 固体酸化物形燃料電池用燃料極および固体酸化物形燃料電池 |
-
1994
- 1994-12-07 JP JP6303325A patent/JPH08162121A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6528195B1 (en) | 1999-02-17 | 2003-03-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Mixed ionic conductor and device using the same |
| US7491461B2 (en) | 1999-02-17 | 2009-02-17 | Panasonic Corporation | Mixed ionic conductor and device using the same |
| JP2007059257A (ja) * | 2005-08-25 | 2007-03-08 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 固体酸化物形燃料電池用燃料極および固体酸化物形燃料電池 |
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