JPH09147876A - 固体電解質型電気化学セルの燃料極材料 - Google Patents
固体電解質型電気化学セルの燃料極材料Info
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- JPH09147876A JPH09147876A JP7308773A JP30877395A JPH09147876A JP H09147876 A JPH09147876 A JP H09147876A JP 7308773 A JP7308773 A JP 7308773A JP 30877395 A JP30877395 A JP 30877395A JP H09147876 A JPH09147876 A JP H09147876A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
(57)【要約】
【課題】 固体電解質型燃料電池や高温固体電解質型水
蒸気電解装置のような固体電解質型電気化学セルの燃料
極に関する。 【解決手段】 Ｎｉ金属にＴａ2 Ｏ5 、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｚ
ｒＳｉＯ4 、ＨｆＴｉＯ 4 、Ｔａ2 ＴｉＯ7 、Ｔａ2 Ｗ
Ｏ8 及びＮｂ2 ＴｉＯ7 のうちの１種を混合したサーメ
ット組成を有してなる固体電解質型電気化学セルの燃料
極。
蒸気電解装置のような固体電解質型電気化学セルの燃料
極に関する。 【解決手段】 Ｎｉ金属にＴａ2 Ｏ5 、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｚ
ｒＳｉＯ4 、ＨｆＴｉＯ 4 、Ｔａ2 ＴｉＯ7 、Ｔａ2 Ｗ
Ｏ8 及びＮｂ2 ＴｉＯ7 のうちの１種を混合したサーメ
ット組成を有してなる固体電解質型電気化学セルの燃料
極。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は固体電解質型燃料電
池（以下、ＳＯＦＣと略記する）や高温固体電解質型水
蒸気電解装置（以下、ＳＯＳＥと略記する）のような固
体電解質型電気化学セルの燃料極材料に関する。
池（以下、ＳＯＦＣと略記する）や高温固体電解質型水
蒸気電解装置（以下、ＳＯＳＥと略記する）のような固
体電解質型電気化学セルの燃料極材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】以下、固体電気化学セルとしてＳＯＦＣ
を例に採って説明する。ＳＯＦＣは図９に示したよう
に、固体電解質材料２をはさんで空気極１と燃料極４が
取り付けられる。なお、３は中間接続子（インターコネ
クタ）、５は多孔性の板または管状の基体である。固体
電解質材料２は酸素イオン導電性を有する８モル％のＹ
2Ｏ3 が固溶した完全安定化ジルコニア（以下、ＹＳＺ
と略す）が多用されている。空気極１は高温の酸化雰囲
気においても安定で高い導電性を有するペロブスカイト
型複合酸化物が、また燃料極４にはニッケルあるいはＹ
ＳＺとの熱的整合性を図る上でニッケルとＹＳＺを混合
したサーメットが使用されている。更に中間接続子３に
はＬａ−Ｃｒ系ペロブスカイト型酸化物が代表的であ
る。この電池は約１０００℃で運転され、供給ガスとし
て空気電極側に空気または酸素を、燃料極側に水素を使
用している。
を例に採って説明する。ＳＯＦＣは図９に示したよう
に、固体電解質材料２をはさんで空気極１と燃料極４が
取り付けられる。なお、３は中間接続子（インターコネ
クタ）、５は多孔性の板または管状の基体である。固体
電解質材料２は酸素イオン導電性を有する８モル％のＹ
2Ｏ3 が固溶した完全安定化ジルコニア（以下、ＹＳＺ
と略す）が多用されている。空気極１は高温の酸化雰囲
気においても安定で高い導電性を有するペロブスカイト
型複合酸化物が、また燃料極４にはニッケルあるいはＹ
ＳＺとの熱的整合性を図る上でニッケルとＹＳＺを混合
したサーメットが使用されている。更に中間接続子３に
はＬａ−Ｃｒ系ペロブスカイト型酸化物が代表的であ
る。この電池は約１０００℃で運転され、供給ガスとし
て空気電極側に空気または酸素を、燃料極側に水素を使
用している。
【０００３】ところで、燃料流路となる燃料極の電極基
材には、これまで電解質であるＹＳＺとの熱膨張率の整
合性を図る上で、ＹＳＺ粒子とＮｉ粒子を混合し焼結し
たサーメットを用いるのが主流である。そのＮｉ含有量
は一般に３０〜５０ｖｏｌ％の範囲とされている。また
燃料極基材としてＮｉとＹＳＺの組合せ以外の実用例は
これまでになく、僅かにＮｉ＋３Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ
2 なる燃料極基材が提案されているにすぎない。（特願
平３−４１８５５号参照）
材には、これまで電解質であるＹＳＺとの熱膨張率の整
合性を図る上で、ＹＳＺ粒子とＮｉ粒子を混合し焼結し
たサーメットを用いるのが主流である。そのＮｉ含有量
は一般に３０〜５０ｖｏｌ％の範囲とされている。また
燃料極基材としてＮｉとＹＳＺの組合せ以外の実用例は
これまでになく、僅かにＮｉ＋３Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ
2 なる燃料極基材が提案されているにすぎない。（特願
平３−４１８５５号参照）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の燃料極材はＹＳ
Ｚ基材との整合性の観点からＹＳＺを骨材として導入し
ているが、ＹＳＺの抵抗はもともと１０Ω・ｃｍ（１０
００℃）で熱膨張の整合性の面から単にＹＳＺの混合量
を増やしていくと、電極抵抗の増大もしくは電池内部抵
抗の増大を招き、電池性能は低下していく。すなわち、
現状のＮｉ−ＹＳＺサーメット電極では高導電性保持の
観点からはＮｉ／ＹＳＺの組成比を高くすることが必要
である。一方、熱膨張率の整合性の観点からはＮｉ／Ｙ
ＳＺ比を極力小さくすることが必要であり、両者の物性
条件を満たす配合組成は相反する傾向となる。特に高い
エネルギ密度が得られるセル形状として期待されている
平板型ＳＯＦＣ等ではセルのスケールアップ（大面積
化）にともなって電極とＹＳＺ電解質基板との熱膨張率
を厳密に合わせ、セルの製作焼成時や運転時にかかる熱
応力をできるだけ緩和し、セル損傷を防ぐ必要がある。
このため、燃料電極に起因する電池内部抵抗の増大また
は電池出力の低下は今のところ回避できない状況にあ
る。
Ｚ基材との整合性の観点からＹＳＺを骨材として導入し
ているが、ＹＳＺの抵抗はもともと１０Ω・ｃｍ（１０
００℃）で熱膨張の整合性の面から単にＹＳＺの混合量
を増やしていくと、電極抵抗の増大もしくは電池内部抵
抗の増大を招き、電池性能は低下していく。すなわち、
現状のＮｉ−ＹＳＺサーメット電極では高導電性保持の
観点からはＮｉ／ＹＳＺの組成比を高くすることが必要
である。一方、熱膨張率の整合性の観点からはＮｉ／Ｙ
ＳＺ比を極力小さくすることが必要であり、両者の物性
条件を満たす配合組成は相反する傾向となる。特に高い
エネルギ密度が得られるセル形状として期待されている
平板型ＳＯＦＣ等ではセルのスケールアップ（大面積
化）にともなって電極とＹＳＺ電解質基板との熱膨張率
を厳密に合わせ、セルの製作焼成時や運転時にかかる熱
応力をできるだけ緩和し、セル損傷を防ぐ必要がある。
このため、燃料電極に起因する電池内部抵抗の増大また
は電池出力の低下は今のところ回避できない状況にあ
る。
【０００５】また、前記提案（特願平３−４１８５５
号）において、Ｎｉ−ムライト系、Ｎｉ−ＭｇＡｌ2 Ｏ
4 系、Ｎｉ−ＣａＡｌ2 Ｏ4 系電極でＹＳＺ基材の熱膨
張係数との整合性と導電性の向上を試みたが、導電率は
数百Ｓ／ｃｍにとゞまっている。セル性能をさらに向上
させるためには熱膨張係数を整合させ、１０００Ｓ／ｃ
ｍ以上の導電率を有する燃料極の開発が必要である。
号）において、Ｎｉ−ムライト系、Ｎｉ−ＭｇＡｌ2 Ｏ
4 系、Ｎｉ−ＣａＡｌ2 Ｏ4 系電極でＹＳＺ基材の熱膨
張係数との整合性と導電性の向上を試みたが、導電率は
数百Ｓ／ｃｍにとゞまっている。セル性能をさらに向上
させるためには熱膨張係数を整合させ、１０００Ｓ／ｃ
ｍ以上の導電率を有する燃料極の開発が必要である。
【０００６】従って、大面積、大容量化ＳＯＦＣの燃料
電極材料に要求される条件として、高導電性／熱膨張の
整合性（ＹＳＺの熱膨張率：１０×１０-6／℃）の両立
が不可欠である。
電極材料に要求される条件として、高導電性／熱膨張の
整合性（ＹＳＺの熱膨張率：１０×１０-6／℃）の両立
が不可欠である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明はＮｉ金属にＴａ
2 Ｏ5 、Ｎｂ2 Ｏ5 、ＺｒＳｉＯ4 、ＨｆＴｉＯ4 、Ｔ
ａ2 ＴｉＯ7 、Ｔａ2 ＷＯ8 及びＮｂ2 ＴｉＯ7 のうち
の少なくとも１種以上を混合したサーメット組成を有し
てなることを特徴とするＹ2 Ｏ3 で完全に安定化された
ＺｒＯ2 を固体電解質とする電気化学セルの燃料極材料
である。
2 Ｏ5 、Ｎｂ2 Ｏ5 、ＺｒＳｉＯ4 、ＨｆＴｉＯ4 、Ｔ
ａ2 ＴｉＯ7 、Ｔａ2 ＷＯ8 及びＮｂ2 ＴｉＯ7 のうち
の少なくとも１種以上を混合したサーメット組成を有し
てなることを特徴とするＹ2 Ｏ3 で完全に安定化された
ＺｒＯ2 を固体電解質とする電気化学セルの燃料極材料
である。
【０００８】本発明は、まず燃料極の高導電性と熱膨張
率の整合性を両立させるために、Ｎｉサーメットの骨材
として、ＹＳＺよりも低熱膨張でしかも耐熱性の高い酸
化物としてＴａ2 Ｏ5 、Ｎｂ2 Ｏ5 、ＺｒＳｉＯ4 、Ｈ
ｆＴｉＯ4 、Ｔａ2 ＴｉＯ7、Ｔａ2 ＷＯ8 及びＮｂ2
ＴｉＯ7 を選択した。これらのものは還元雰囲気でも安
定して存在する。それぞれの熱膨張係数を表１に示す
が、これより、これらの酸化物の熱膨張係数は−２×〜
４、２×１０-6／℃の範囲であり、ＹＳＺに比べてかな
り低いことがわかる。
率の整合性を両立させるために、Ｎｉサーメットの骨材
として、ＹＳＺよりも低熱膨張でしかも耐熱性の高い酸
化物としてＴａ2 Ｏ5 、Ｎｂ2 Ｏ5 、ＺｒＳｉＯ4 、Ｈ
ｆＴｉＯ4 、Ｔａ2 ＴｉＯ7、Ｔａ2 ＷＯ8 及びＮｂ2
ＴｉＯ7 を選択した。これらのものは還元雰囲気でも安
定して存在する。それぞれの熱膨張係数を表１に示す
が、これより、これらの酸化物の熱膨張係数は−２×〜
４、２×１０-6／℃の範囲であり、ＹＳＺに比べてかな
り低いことがわかる。
【０００９】
【表１】
【００１０】平板型ＳＯＦＣの製造方法はスタックの構
造により多少異なるが、電極の製法は一般に、ＹＳＺの
焼結またはグリーン基板に燃料電極のグリーンシートを
積層もしくはスラリを塗布し、大気中１３００〜１４０
０℃で焼成して焼き付ける。従って、焼成時は酸化雰囲
気によりニッケルは酸化ニッケルとして存在し、熱膨張
係数はこの酸化ニッケル（ＮｉＯ）と骨材との混合材が
重要となる。ＮｉＯの熱膨張係数は１３．９×１０-6／
℃であってＹＳＺよりも高く、従来のＮｉ−ＹＳＺ系電
極ではＮｉを導入することで必然的に固体電解質となる
ＹＳＺとの熱膨張差を生じる。一方、上記した７種の低
熱膨張骨材をＹＳＺの代わりに用いると、ＹＳＺとの熱
膨張係数を合わせることが逆に従来よりも多量のＮｉを
導入する結果となり、導電性もＮｉ単身に近い金属的な
導電率が得られる。
造により多少異なるが、電極の製法は一般に、ＹＳＺの
焼結またはグリーン基板に燃料電極のグリーンシートを
積層もしくはスラリを塗布し、大気中１３００〜１４０
０℃で焼成して焼き付ける。従って、焼成時は酸化雰囲
気によりニッケルは酸化ニッケルとして存在し、熱膨張
係数はこの酸化ニッケル（ＮｉＯ）と骨材との混合材が
重要となる。ＮｉＯの熱膨張係数は１３．９×１０-6／
℃であってＹＳＺよりも高く、従来のＮｉ−ＹＳＺ系電
極ではＮｉを導入することで必然的に固体電解質となる
ＹＳＺとの熱膨張差を生じる。一方、上記した７種の低
熱膨張骨材をＹＳＺの代わりに用いると、ＹＳＺとの熱
膨張係数を合わせることが逆に従来よりも多量のＮｉを
導入する結果となり、導電性もＮｉ単身に近い金属的な
導電率が得られる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の具体的な燃料極の具体例をあ
げ、本発明の燃料極の効果を明らかにする。
げ、本発明の燃料極の効果を明らかにする。
【００１２】（例１）Ｔａ2 Ｏ5 を低熱膨張性骨材とし
たときのＮｉ含有量に対する熱膨張係数と導電率を測定
した。比較材としてＹＳＺを骨材として用いたものにつ
いても測定を行った。試料の調整は以下の方法によっ
た。Ｎｉの出発原料にはＮｉＯ粉末を用いた。これとＴ
ａ2 Ｏ5 、ＹＳＺの各々の原料粉末を所定量湿式混合
し、乾燥後、１５０μｍ以下に分級した。この粉体を一
軸成形後、１４００℃４時間焼成して焼結体を得た。熱
膨張係数はその焼結体から３×４×２０ｍｍの試験片を
加工し、大気中で室温から１１００℃まで測定し、２５
℃から１０００℃までの熱膨張率から算出した。導電率
は直流四端子法により、１０００℃、Ｈ2 還元雰囲気中
に数時間保持し、導電率が定常になった時点で測定し
た。図１にＮｉ−ＹＳＺ系燃料電極の、図２にＮｉ−Ｔ
ａ2 Ｏ5 系燃料電極におけるＮｉ含有量と熱膨張係数、
導電率の関係を示す。
たときのＮｉ含有量に対する熱膨張係数と導電率を測定
した。比較材としてＹＳＺを骨材として用いたものにつ
いても測定を行った。試料の調整は以下の方法によっ
た。Ｎｉの出発原料にはＮｉＯ粉末を用いた。これとＴ
ａ2 Ｏ5 、ＹＳＺの各々の原料粉末を所定量湿式混合
し、乾燥後、１５０μｍ以下に分級した。この粉体を一
軸成形後、１４００℃４時間焼成して焼結体を得た。熱
膨張係数はその焼結体から３×４×２０ｍｍの試験片を
加工し、大気中で室温から１１００℃まで測定し、２５
℃から１０００℃までの熱膨張率から算出した。導電率
は直流四端子法により、１０００℃、Ｈ2 還元雰囲気中
に数時間保持し、導電率が定常になった時点で測定し
た。図１にＮｉ−ＹＳＺ系燃料電極の、図２にＮｉ−Ｔ
ａ2 Ｏ5 系燃料電極におけるＮｉ含有量と熱膨張係数、
導電率の関係を示す。
【００１３】図１は比較例として示したＮｉ−ＹＳＺ系
燃料電極の結果である。導電率はＮｉ含有量２０ｖｏｌ
％以上の範囲で増加し始める。これはＮｉ含有量が少な
い範囲ではＮｉ粒子同士のつながりがないためにほとん
ど導電性はないが、Ｎｉ含有量が増えるにしたがって、
Ｎｉ粒子のつながりができはじめ、導電性が向上するも
のである。一方、熱膨張係数はＮｉ含有量に対してほぼ
直線的に増大し、ＹＳＺとの熱膨張差は拡大していく方
向にある。大面積化平板型ＳＯＦＣにおける熱膨張係数
の許容範囲を９．５〜１１．０×１０-6／℃に制約した
場合、Ｎｉ−ＹＳＺ系燃料電極の導電率は、０．１〜１
０Ｓ／ｃｍと非常に低い値となる。この結果からも平板
型ＳＯＦＣの大面積化にともない、セル製作上燃料電極
部の内部抵抗の増大は避けられず、電極の薄膜化等幾何
学的な対策を講じていく必要がある。
燃料電極の結果である。導電率はＮｉ含有量２０ｖｏｌ
％以上の範囲で増加し始める。これはＮｉ含有量が少な
い範囲ではＮｉ粒子同士のつながりがないためにほとん
ど導電性はないが、Ｎｉ含有量が増えるにしたがって、
Ｎｉ粒子のつながりができはじめ、導電性が向上するも
のである。一方、熱膨張係数はＮｉ含有量に対してほぼ
直線的に増大し、ＹＳＺとの熱膨張差は拡大していく方
向にある。大面積化平板型ＳＯＦＣにおける熱膨張係数
の許容範囲を９．５〜１１．０×１０-6／℃に制約した
場合、Ｎｉ−ＹＳＺ系燃料電極の導電率は、０．１〜１
０Ｓ／ｃｍと非常に低い値となる。この結果からも平板
型ＳＯＦＣの大面積化にともない、セル製作上燃料電極
部の内部抵抗の増大は避けられず、電極の薄膜化等幾何
学的な対策を講じていく必要がある。
【００１４】これに対して、Ｔａ2 Ｏ5 を骨材とした場
合の図２の結果から、熱膨張係数はＮｉ含有量を６５ｖ
ｏｌ％まで増加させても１１．０×１０-6／℃以下に抑
えられている。すなわち、ＹＳＺの熱膨張係数（１０．
０×１０-6／℃）の付近に熱膨張を近づけても３０００
Ｓ／ｃｍ程度の高導電性を確保し、従来にない熱膨張の
整合と高導電性の両立が可能である。電池の大きさ、形
状にもよるが、例えば熱膨張係数の許容範囲として９．
５〜１１．０×１０-6／℃を設定すれば、Ｎｉ含有量は
５０〜７０ｖｏｌ％の範囲で使用でき、このときの導電
率は２５００〜４０００Ｓ／ｃｍ程度である。
合の図２の結果から、熱膨張係数はＮｉ含有量を６５ｖ
ｏｌ％まで増加させても１１．０×１０-6／℃以下に抑
えられている。すなわち、ＹＳＺの熱膨張係数（１０．
０×１０-6／℃）の付近に熱膨張を近づけても３０００
Ｓ／ｃｍ程度の高導電性を確保し、従来にない熱膨張の
整合と高導電性の両立が可能である。電池の大きさ、形
状にもよるが、例えば熱膨張係数の許容範囲として９．
５〜１１．０×１０-6／℃を設定すれば、Ｎｉ含有量は
５０〜７０ｖｏｌ％の範囲で使用でき、このときの導電
率は２５００〜４０００Ｓ／ｃｍ程度である。
【００１５】（例２）Ｎｂ2 Ｏ5 を低熱膨張性骨材とし
たときのＮｉ含有量に対する熱膨張係数と導電率を測定
した。試料の作製方法及び熱膨張係数、導電率の測定方
法は例１と同様である。図３にＮｉ−Ｎｂ2 Ｏ5 系燃料
電極におけるＮｉ含有量と熱膨張係数、導電率の関係を
示す。これよりＮｂ2 Ｏ5 系においてもＹＳＺ系よりＮ
ｉを多量に含有することができ、従来にない熱膨張の整
合と高導電性の両立が可能である。熱膨張係数の許容範
囲として９．５〜１１．０×１０-6／℃を設定すれば、
Ｎｉ含有量は４０〜６０ｖｏｌ％の範囲で使用でき、こ
のときの導電率は１５００〜２５００Ｓ／ｃｍ程度であ
る。
たときのＮｉ含有量に対する熱膨張係数と導電率を測定
した。試料の作製方法及び熱膨張係数、導電率の測定方
法は例１と同様である。図３にＮｉ−Ｎｂ2 Ｏ5 系燃料
電極におけるＮｉ含有量と熱膨張係数、導電率の関係を
示す。これよりＮｂ2 Ｏ5 系においてもＹＳＺ系よりＮ
ｉを多量に含有することができ、従来にない熱膨張の整
合と高導電性の両立が可能である。熱膨張係数の許容範
囲として９．５〜１１．０×１０-6／℃を設定すれば、
Ｎｉ含有量は４０〜６０ｖｏｌ％の範囲で使用でき、こ
のときの導電率は１５００〜２５００Ｓ／ｃｍ程度であ
る。
【００１６】（例３）ＺｒＳｉＯ4 を低熱膨張性骨材と
したときのＮｉ含有量に対する熱膨張係数と導電率を測
定した。試料の作製方法及び熱膨張係数、導電率の測定
方法は例１と同様である。図４にＮｉ−ＺｒＳｉＯ4 系
燃料電極におけるＮｉ含有量と熱膨張係数、導電率の関
係を示す。これよりＺｒＳｉＯ4 系においてもＹＳＺ系
よりＮｉを多量に含有することができ、従来にない熱膨
張の整合と高導電性の両立が可能である。熱膨張係数の
許容範囲として９．５〜１１．０×１０-6／℃を設定す
れば、Ｎｉ含有量は５５〜７０ｖｏｌ％の範囲で使用で
き、このときの導電率は４０００〜５５００Ｓ／ｃｍ程
度である。
したときのＮｉ含有量に対する熱膨張係数と導電率を測
定した。試料の作製方法及び熱膨張係数、導電率の測定
方法は例１と同様である。図４にＮｉ−ＺｒＳｉＯ4 系
燃料電極におけるＮｉ含有量と熱膨張係数、導電率の関
係を示す。これよりＺｒＳｉＯ4 系においてもＹＳＺ系
よりＮｉを多量に含有することができ、従来にない熱膨
張の整合と高導電性の両立が可能である。熱膨張係数の
許容範囲として９．５〜１１．０×１０-6／℃を設定す
れば、Ｎｉ含有量は５５〜７０ｖｏｌ％の範囲で使用で
き、このときの導電率は４０００〜５５００Ｓ／ｃｍ程
度である。
【００１７】（例４）ＨｆＴｉＯ4 を低熱膨張性骨材と
したときのＮｉ含有量に対する熱膨張係数と導電率を測
定した。試料の作製方法及び熱膨張係数、導電率の測定
方法は例１と同様である。図５にＮｉ−ＨｆＴｉＯ4 系
燃料電極におけるＮｉ含有量と熱膨張係数、導電率の関
係を示す。これよりＨｆＴｉＯ4 系においてもＹＳＺ系
よりＮｉを多量に含有することができ、従来にない熱膨
張の整合と高導電性の両立が可能である。熱膨張係数の
許容範囲として９．５〜１１．０×１０-6／℃を設定す
れば、Ｎｉ含有量は３５〜７０ｖｏｌ％の範囲で使用で
き、このときの導電率は１５００〜３０００Ｓ／ｃｍ程
度である。
したときのＮｉ含有量に対する熱膨張係数と導電率を測
定した。試料の作製方法及び熱膨張係数、導電率の測定
方法は例１と同様である。図５にＮｉ−ＨｆＴｉＯ4 系
燃料電極におけるＮｉ含有量と熱膨張係数、導電率の関
係を示す。これよりＨｆＴｉＯ4 系においてもＹＳＺ系
よりＮｉを多量に含有することができ、従来にない熱膨
張の整合と高導電性の両立が可能である。熱膨張係数の
許容範囲として９．５〜１１．０×１０-6／℃を設定す
れば、Ｎｉ含有量は３５〜７０ｖｏｌ％の範囲で使用で
き、このときの導電率は１５００〜３０００Ｓ／ｃｍ程
度である。
【００１８】（例５）Ｔａ2 ＴｉＯ7 を低熱膨張性骨材
としたときのＮｉ含有量に対する熱膨張係数と導電率を
測定した。試料の作製方法及び熱膨張係数、導電率の測
定方法は例１と同様である。図６にＮｉ−Ｔａ2 ＴｉＯ
7 系燃料電極におけるＮｉ含有量と熱膨張係数、導電率
の関係を示す。これよりＴａ2 ＴｉＯ7 系においてもＹ
ＳＺ系よりＮｉを多量に含有することができ、従来にな
い熱膨張の整合と高導電性の両立が可能である。熱膨張
係数の許容範囲として９．５〜１１．０×１０-6／℃を
設定すれば、Ｎｉ含有量は５５〜７５ｖｏｌ％の範囲で
使用でき、このときの導電率は１５００〜４０００Ｓ／
ｃｍ程度である。
としたときのＮｉ含有量に対する熱膨張係数と導電率を
測定した。試料の作製方法及び熱膨張係数、導電率の測
定方法は例１と同様である。図６にＮｉ−Ｔａ2 ＴｉＯ
7 系燃料電極におけるＮｉ含有量と熱膨張係数、導電率
の関係を示す。これよりＴａ2 ＴｉＯ7 系においてもＹ
ＳＺ系よりＮｉを多量に含有することができ、従来にな
い熱膨張の整合と高導電性の両立が可能である。熱膨張
係数の許容範囲として９．５〜１１．０×１０-6／℃を
設定すれば、Ｎｉ含有量は５５〜７５ｖｏｌ％の範囲で
使用でき、このときの導電率は１５００〜４０００Ｓ／
ｃｍ程度である。
【００１９】（例６）Ｔａ2 ＷＯ8 を低熱膨張性骨材と
したときのＮｉ含有量に対する熱膨張係数と導電率を測
定した。試料の作製方法及び熱膨張係数、導電率の測定
方法は例１と同様である。図７にＮｉ−Ｔａ2 ＷＯ8 系
燃料電極におけるＮｉ含有量と熱膨張係数、導電率の関
係を示す。これよりＴａ2 ＷＯ8 系においてもＹＳＺ系
よりＮｉを多量に含有することができ、従来にない熱膨
張の整合と高導電性の両立が可能である。熱膨張係数の
許容範囲として９．５〜１１．０×１０-6／℃を設定す
れば、Ｎｉ含有量は７５〜８５ｖｏｌ％の範囲で使用で
き、このときの導電率は２５００〜４０００Ｓ／ｃｍ程
度である。
したときのＮｉ含有量に対する熱膨張係数と導電率を測
定した。試料の作製方法及び熱膨張係数、導電率の測定
方法は例１と同様である。図７にＮｉ−Ｔａ2 ＷＯ8 系
燃料電極におけるＮｉ含有量と熱膨張係数、導電率の関
係を示す。これよりＴａ2 ＷＯ8 系においてもＹＳＺ系
よりＮｉを多量に含有することができ、従来にない熱膨
張の整合と高導電性の両立が可能である。熱膨張係数の
許容範囲として９．５〜１１．０×１０-6／℃を設定す
れば、Ｎｉ含有量は７５〜８５ｖｏｌ％の範囲で使用で
き、このときの導電率は２５００〜４０００Ｓ／ｃｍ程
度である。
【００２０】（例７）Ｎｂ2 ＴｉＯ7 を低熱膨張性骨材
としたときのＮｉ含有量に対する熱膨張係数と導電率を
測定した。試料の作製方法及び熱膨張係数、導電率の測
定方法は例１と同様である。図８にＮｉ−Ｎｂ2 ＴｉＯ
7 系燃料電極におけるＮｉ含有量と熱膨張係数、導電率
の関係を示す。これよりＮｂ2 ＴｉＯ7 系においてもＹ
ＳＺ系よりＮｉを多量に含有することができ、従来にな
い熱膨張の整合と高導電性の両立が可能である。熱膨張
係数の許容範囲として９．５〜１１．０×１０-6／℃を
設定すれば、Ｎｉ含有量は５０〜７０ｖｏｌ％の範囲で
使用でき、このときの導電率は３０００〜４５００Ｓ／
ｃｍ程度である。
としたときのＮｉ含有量に対する熱膨張係数と導電率を
測定した。試料の作製方法及び熱膨張係数、導電率の測
定方法は例１と同様である。図８にＮｉ−Ｎｂ2 ＴｉＯ
7 系燃料電極におけるＮｉ含有量と熱膨張係数、導電率
の関係を示す。これよりＮｂ2 ＴｉＯ7 系においてもＹ
ＳＺ系よりＮｉを多量に含有することができ、従来にな
い熱膨張の整合と高導電性の両立が可能である。熱膨張
係数の許容範囲として９．５〜１１．０×１０-6／℃を
設定すれば、Ｎｉ含有量は５０〜７０ｖｏｌ％の範囲で
使用でき、このときの導電率は３０００〜４５００Ｓ／
ｃｍ程度である。
【００２１】
【発明の効果】本発明においてＮｉ−Ｔａ2 Ｏ5 系、Ｎ
ｉ−Ｎｂ2 Ｏ5 系、Ｎｉ−ＺｒＳｉＯ 4 系、Ｎｉ−Ｈｆ
ＴｉＯ4 系、Ｎｉ−Ｔａ2 ＴｉＯ7 系、Ｎｉ−Ｔａ2 Ｗ
Ｏ8 系及びＮｉ−Ｎｂ2 ＴｉＯ7 系燃料電極は従来のＮ
ｉ−ＹＳＺ系燃料極の課題であったＹＳＺ電解質の熱膨
張係数との整合と高導電性を一挙に解決できる。このた
め、大容量、大面積のスラリ平板型ＳＯＦＣの製作条件
を大幅に緩和でき、しかも電池内部抵抗の低減によって
高出力化が可能である。
ｉ−Ｎｂ2 Ｏ5 系、Ｎｉ−ＺｒＳｉＯ 4 系、Ｎｉ−Ｈｆ
ＴｉＯ4 系、Ｎｉ−Ｔａ2 ＴｉＯ7 系、Ｎｉ−Ｔａ2 Ｗ
Ｏ8 系及びＮｉ−Ｎｂ2 ＴｉＯ7 系燃料電極は従来のＮ
ｉ−ＹＳＺ系燃料極の課題であったＹＳＺ電解質の熱膨
張係数との整合と高導電性を一挙に解決できる。このた
め、大容量、大面積のスラリ平板型ＳＯＦＣの製作条件
を大幅に緩和でき、しかも電池内部抵抗の低減によって
高出力化が可能である。
【図１】本発明の比較材として用いたＮｉ−ＹＳＺ系燃
料極のＮｉ含有量に対する熱膨張係数と導電率の関係を
示す図。
料極のＮｉ含有量に対する熱膨張係数と導電率の関係を
示す図。
【図２】本発明のＮｉ−Ｔａ2 Ｏ5 系燃料電極のＮｉ含
有量に対する熱膨張係数と導電率の関係を示す図。
有量に対する熱膨張係数と導電率の関係を示す図。
【図３】本発明のＮｉ−Ｎｂ2 Ｏ5 系燃料電極のＮｉ含
有量に対する熱膨張係数と導電率の関係を示す図。
有量に対する熱膨張係数と導電率の関係を示す図。
【図４】本発明のＮｉ−ＺｒＳｉＯ4 系燃料電極のＮｉ
含有量に対する熱膨張係数と導電率の関係を示す図。
含有量に対する熱膨張係数と導電率の関係を示す図。
【図５】本発明のＮｉ−ＨｆＴｉＯ4 系燃料電極のＮｉ
含有量に対する熱膨張係数と導電率の関係を示す図。
含有量に対する熱膨張係数と導電率の関係を示す図。
【図６】本発明のＮｉ−Ｔａ2 ＴｉＯ7 系燃料電極のＮ
ｉ含有量に対する熱膨張係数と導電率の関係を示す図。
ｉ含有量に対する熱膨張係数と導電率の関係を示す図。
【図７】本発明のＮｉ−Ｔａ2 ＷＯ8 系燃料電極のＮｉ
含有量に対する熱膨張係数と導電率の関係を示す図。
含有量に対する熱膨張係数と導電率の関係を示す図。
【図８】本発明のＮｉ−Ｎｂ2 ＴｉＯ7 系燃料電極のＮ
ｉ含有量に対する熱膨張係数と導電率の関係を示す図。
ｉ含有量に対する熱膨張係数と導電率の関係を示す図。
【図９】従来の円筒横縞型ＳＯＦＣの一態様の概略図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水流 靖彦 神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱重工業株式会社基盤技術研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｎｉ金属にＴａ2 Ｏ5 、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｚ
ｒＳｉＯ4 、ＨｆＴｉＯ4 、Ｔａ2 ＴｉＯ7 、Ｔａ2 Ｗ
Ｏ8 及びＮｂ2 ＴｉＯ7 のうちの少なくとも１種以上を
混合したサーメット組成を有してなることを特徴とする
Ｙ2 Ｏ3 で完全に安定化されたＺｒＯ2 を固体電解質と
する電気化学セルの燃料極材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7308773A JPH09147876A (ja) | 1995-11-28 | 1995-11-28 | 固体電解質型電気化学セルの燃料極材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7308773A JPH09147876A (ja) | 1995-11-28 | 1995-11-28 | 固体電解質型電気化学セルの燃料極材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09147876A true JPH09147876A (ja) | 1997-06-06 |
Family
ID=17985136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7308773A Withdrawn JPH09147876A (ja) | 1995-11-28 | 1995-11-28 | 固体電解質型電気化学セルの燃料極材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09147876A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006351224A (ja) * | 2005-06-13 | 2006-12-28 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 固体電解質型燃料電池の電極用ニッケル粉及びその製造方法 |
| JP2009148706A (ja) * | 2007-12-20 | 2009-07-09 | Showa Denko Kk | 電極触媒およびその用途、ならびに電極触媒の製造方法 |
| WO2012128201A1 (ja) * | 2011-03-18 | 2012-09-27 | 日本碍子株式会社 | 固体酸化物形燃料電池 |
| JP5091346B1 (ja) * | 2011-03-18 | 2012-12-05 | 日本碍子株式会社 | 固体酸化物形燃料電池 |
| JP5090575B1 (ja) * | 2011-03-18 | 2012-12-05 | 日本碍子株式会社 | 固体酸化物形燃料電池 |
| JP2013046913A (ja) * | 2012-11-22 | 2013-03-07 | Showa Denko Kk | 電極触媒およびその用途、ならびに電極触媒の製造方法 |
-
1995
- 1995-11-28 JP JP7308773A patent/JPH09147876A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006351224A (ja) * | 2005-06-13 | 2006-12-28 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 固体電解質型燃料電池の電極用ニッケル粉及びその製造方法 |
| JP4517949B2 (ja) * | 2005-06-13 | 2010-08-04 | 住友金属鉱山株式会社 | 固体電解質型燃料電池の電極用酸化ニッケル粉及びその製造方法 |
| JP2009148706A (ja) * | 2007-12-20 | 2009-07-09 | Showa Denko Kk | 電極触媒およびその用途、ならびに電極触媒の製造方法 |
| WO2012128201A1 (ja) * | 2011-03-18 | 2012-09-27 | 日本碍子株式会社 | 固体酸化物形燃料電池 |
| JP5091346B1 (ja) * | 2011-03-18 | 2012-12-05 | 日本碍子株式会社 | 固体酸化物形燃料電池 |
| JP5090575B1 (ja) * | 2011-03-18 | 2012-12-05 | 日本碍子株式会社 | 固体酸化物形燃料電池 |
| US8945789B2 (en) | 2011-03-18 | 2015-02-03 | Ngk Insulators, Ltd. | Solid oxide fuel cell |
| JP2013046913A (ja) * | 2012-11-22 | 2013-03-07 | Showa Denko Kk | 電極触媒およびその用途、ならびに電極触媒の製造方法 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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