JPH09161824A - 固体電解質型燃料電池およびその製造方法 - Google Patents

固体電解質型燃料電池およびその製造方法

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JPH09161824A
JPH09161824A JP7316203A JP31620395A JPH09161824A JP H09161824 A JPH09161824 A JP H09161824A JP 7316203 A JP7316203 A JP 7316203A JP 31620395 A JP31620395 A JP 31620395A JP H09161824 A JPH09161824 A JP H09161824A
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JP
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fuel cell
cell
lanthanum
perovskite complex
anode
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JP7316203A
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Tomoo Iwata
友夫 岩田
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】低温で高い酸素イオン伝導度を示すランタンガ
リウムペロブスカイト複酸化物電解質に適合するアノー
ドを形成し、低温領域で優れた発電特性を示す固体電解
質型燃料電池、およびその製造方法を得る。 【解決手段】多孔質NiCr系金属よりなるセル基板24の
一方の主面に、20〜60μm の60重量%NiO −40重量%La
0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3の粉末を大気圧溶射法により溶射
してアノード22を形成し、その表面に20〜60μm のLa
0.9Sr0.1Ga0. 8Mg0.2O3の粉末を大気圧溶射法により溶射
して固体電解質21を形成し、さらにその表面に、20〜
60μm のLa0.9Sr0.1CoO3の粉末をフレーム溶射法により
溶射してカソード23を形成し、三層膜20からなる平
板状単セルを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、固体電解質を用
いて電気化学反応によりそのギブスの自由エネルギーを
電気エネルギーに変換する固体電解質型燃料電池、特
に、そのセル構成およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ジルコニア等の酸化物固体電解質を用い
る固体電解質型燃料電池は、その作動温度が 800〜1000
℃と高温であるため、発電効率が高く、触媒も不要であ
り、改質系の簡素化も期待でき、また電解質が固体であ
るため取扱い容易であるなどの特長を有し、さらにガス
タービン等との複合発電も期待され、次世代型の燃料電
池として有望視されている。
【0003】しかしながら、固体電解質型燃料電池は、
セル本体のみならず、セル本体を収納する容器やセル本
体に接続されるガスパイプライン、あるいは電流リード
線等の周辺の機材と一体に構成されるので、セル本体は
勿論のこと、これらの周辺の機材にも耐熱性が要求され
る。このうちセル本体の主要部分はセラミックス材料で
構成されているが、セル本体の残余の部分や周辺の機材
には金属材料を使用せざるを得ない。したがって、高温
で作動する固体電解質型燃料電池を得るには、これに耐
える金属材料が不可欠となる。しかしながら、金属材料
で1000℃付近の高温で実用できる材料は未だ見出されて
いないのが現状であり、金属材料の実用化がより容易と
なるように、作動温度を、例えば 800〜900 ℃とより低
く抑えた固体電解質型燃料電池の開発が注目されてい
る。
【0004】一方、固体電解質型燃料電池の固体電解質
には、従来よりジルコニアZrO2に8mol%のイットリアY
2O3をドープした部分安定化ジルコニアYSZが用いら
れているが、部分安定化ジルコニアYSZの酸素イオン
伝導の抵抗率は、1000℃でおおよそ 1.0×101[Ωcm] 、
900 ℃で1.95×101[Ωcm] 、800 ℃で4.25×101[Ωcm]
であり、温度が低くなるにつれて酸素イオン伝導度も急
激に低下する。したがって、部分安定化ジルコニアを用
いた固体電解質型燃料電池では、動作温度の低温化は困
難である。
【0005】これに対し、石原等は、ランタンガリウム
ペロブスカイト複酸化物が低温領域においても部分安定
化ジルコニアYSZ より高い酸素イオン伝導度を示すこと
を報告している(Proceeding of the 4th internationa
l symposium on solid oxidefuel cells, p.344 June 1
995 (Japan))。すなわち、ストロンチウムとマグネシ
ウムをドープしたランタンガリウムペロブスカイト複酸
化物 La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3 では、酸素イオン伝導の
比抵抗は、1000℃で凡そ2.27×100[Ωcm] 、900 ℃で3.
58×100[Ωcm] 、800 ℃で5.85×100[Ωcm] であり、酸
素イオン伝導度は部分安定化ジルコニアYSZ より高い。
そこで石原等は、ストロンチウムをドープしたランタン
コバルトペロブスカイト複酸化物 La0.9Sr0.1CoO3 をカ
ソードに用い、また Pt 、Ni、Ru、Coのいずれかをアノ
ードに用いて、 La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3 を電解質とし
たセルを作製し、その低温領域での発電特性が、これま
で知られている LaMnO3 のカソードとYSZ の電解質と N
i-YSZ のアノードで構成される方式のセルよりも優れて
いることを報告している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、石原等
により La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3 が低温領域で作動させ
る固体電解質型燃料電池の電解質として優れた特性を持
つことが報告され、これを用いたセルが試作されている
が、アノードには Pt 、Ni、Ru、Coが等が特性評価用と
して用いられており、実用化できるアノードは得られて
いない。
【0007】この発明は上記のごとき状況を踏まえてな
されたもので、本発明の目的は、低温領域で高い酸素イ
オン伝導度を示す La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3 を電解質と
して用いる固体電解質型燃料電池において、本電解質に
適合したアノードを提供し、低温領域で優れた発電特性
を有する固体電解質型燃料電池およびその製造方法を提
供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、 (1) 固体電解質型燃料電池を構成するアノードをニッケ
ルとランタンガリウムペロブスカイト複酸化物からなる
ニッケル−ランタンガリウムペロブスカイト複酸化物サ
ーメットで形成し、電解質をランタンガリウムペロブス
カイト複酸化物で形成し、カソードをランタンコバルト
ペロブスカイト複酸化物で形成することとする。
【0009】(2) さらに、上記(1) の固体電解質型燃料
電池において、アノードを形成するニッケル−ランタン
ガリウムペロブスカイト複酸化物サーメットのランタン
ガリウムペロブスカイト複酸化物のAサイトに、カルシ
ウムまたはストロンチウムのいずれかをドープすること
とする。 (3) さらに、上記(1) または(2) の固体電解質型燃料電
池において、アノードを形成するニッケル−ランタンガ
リウムペロブスカイト複酸化物サーメットのランタンガ
リウムペロブスカイト複酸化物のBサイトに、マグネシ
ウムをドープすることとする。
【0010】(4) さらに、上記(1) 〜(3) の固体電解質
型燃料電池において、電解質を形成するランタンガリウ
ムペロブスカイト複酸化物のAサイトに、カルシウムま
たはストロンチウムのいずれかをドープすることとす
る。 (5) さらに、上記(1) 〜(4) の固体電解質型燃料電池に
おいて、電解質を形成するランタンガリウムペロブスカ
イト複酸化物のBサイトに、マグネシウムをドープする
こととする。
【0011】(6) さらに、上記(1) 〜(5) の固体電解質
型燃料電池において、カソードを形成するランタンコバ
ルトペロブスカイト複酸化物のAサイトに、ストロンチ
ウムをドープすることとする。 (7) また、機械的強度が高く延性に富む多孔質の基板上
に、ニッケル−ランタンガリウムペロブスカイト複酸化
物サーメットと、ランタンガリウムペロブスカイト複酸
化物と、ランタンコバルトペロブスカイト複酸化物を、
上記の順序、あるいは上記と逆の順序により、順次、溶
射法によって形成する方法により、上記(1) 〜(6) の固
体電解質型燃料電池を製造することとする (8) あるいは、シート状のランタンガリウムペロブスカ
イト複酸化物の一方の主面にニッケル−ランタンガリウ
ムペロブスカイト複酸化物サーメットを、他方の主面に
ランタンコバルトペロブスカイト複酸化物を、焼結法に
よって形成する方法により、上記(1) 〜(6) の固体電解
質型燃料電池を製造することとする。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の固体電解質型燃料
電池およびその製造方法を実施例を挙げて説明する。 <実施例1>20〜60μmの NiO粉末と20〜60μmのLa
0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3粉末をそれぞれ60重量%と40重量
%の割合でボールミルにて十分に混合し、バインダーと
してのポリビニルブチラールを10重量%溶解したエチル
アルコール溶液を、外がけで20重量%添加しボールミル
にて十分に混合してスラリーを形成した後、面圧1〔kg
/cm2〕の1軸プレス成型法によりグリーン体を形成し、
1200℃で2時間焼結させた。得られた焼結体をボールミ
ルにて粉砕し、篩を用いて20〜60μmの60重量%NiO −
40重量%La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3のアノード用セラミッ
クス粉末を形成した。
【0013】また、20〜60μmのLa0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2
O3粉末をボールミルで粉砕し、得られた粉末をさらに乳
鉢で粉砕したのち、前記と同一の方法によりポリビニル
ブチラールをバインダーとしてスラリーを形成し、つづ
いて錠剤成形機を用いて直径20mm、厚さ1.2mm のペレッ
トのグリーン体を形成したのち、1500℃で焼結して、電
解質となる直径16mm、厚さ約0.9mm の焼結体を得た。
【0014】つづいて、図1に示したごとく、得られた
La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3焼結体からなる電解質1の片方
の主面に、前述の20〜60μmのアノード用セラミックス
粉末を大気圧溶射法により溶射し、膜厚 100μmの60重
量%NiO −40重量%La0.9Sr0 .1Ga0.8Mg0.2O3からなるア
ノード作用極2を形成した。次に電解質1の反対側の主
面に白金ペーストを塗布してPt対抗電極3を形成し、さ
らに電解質1の側面に直径 0.3mmの白金線を巻き付け、
かつ白金ペーストを塗布して1000℃に昇温し、白金ペー
ストを焼き付けてPtペースト参照極4を形成してハーフ
セルを構成した。
【0015】図2は、本ハーフセルの試験に用いた装置
の基本構成図である。ハーフセルは、アルミナチューブ
6A、6Bの中にシール7によって気密に保持して配さ
れ、アノード作用極2にPt集電用ネット5を配したのち
各極に測定用リードを取り付け、アノード作用極2の側
に水素を、Pt対抗電極3の側に空気を流して特性を調べ
るものである。
【0016】図3は、前述のハーフセルの図2の試験装
置による特性測定結果のうち、各試験温度におけるアノ
ードの分極特性を示したものである。併記した従来例
は、アノードを従来より用いられている60重量%NiO −
40重量%YSZ により構成し、他は前述のハーフセルと同
一の構成よりなるハーフセルの特性である。なお分極特
性はカレントインターラプト法で測定した抵抗成分を補
正したものである。本実施例のアノードでは、特に低温
側のアノード分極特性が大幅に改善されていることが、
図より明らかである。 <実施例2>直径20cm、厚さ 3mmの多孔質NiCr系金属セ
ル基板の片方の主面に、実施例1において用いたものと
同様の、20〜60μmの60重量%NiO −40重量%La0.9Sr
0.1Ga 0.8Mg0.2O3のアノード用セラミックス粉末を、大
気圧溶射法により溶射し、膜厚100μmの60重量%NiO
−40重量%La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3からなるアノードを
形成した。次に、その表面に、20〜60μmのLa0.9Sr0.1
Ga0.8Mg0.2O3粉末を大気圧溶射法により溶射し、膜厚 1
00μmのLa0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3電解質を形成した。さ
らに、その表面に、20〜60μmのLa0.9Sr0.1CoO3粉末を
フレーム溶射法により溶射し、膜厚 100μmのLa0.9Sr
0.1CoO3カソードを形成した。
【0017】図4に見られるように、上述のごとくセル
基板24の上にアノード22、固体電解質21、カソー
ド23からなる三層膜20を溶射法により形成してセル
を構成し、その両主面に、燃料通流溝を備えたセパレー
タと空気通流溝を備えたセパレータ25を配し、その側
面に燃料あるいは空気の、供給口あるいは排出口を備え
たマニホールドを組み込んで、燃料と空気を通流させ、
900℃においてセル特性を測定した。
【0018】図5は、本実施例の特性の測定結果を図示
したものである。併記した従来例は、アノードにNi−YS
Z 、電解質に YSZ、カソードにLaMnO3を用いて構成され
たセルの特性であり、また、石原等のセルを模倣すべく
20〜60μmの NiO粉末を用いて大気圧溶射法により膜厚
100μmの NiOアノードを形成した石原型のセルの特性
も併せて示した。図のように、 900℃の低温運転におけ
る特性が、本実施例により大幅に改善されていることが
わかる。
【0019】なお、本実施例では、セル基板24の上に
アノード22、固体電解質21、カソード23を順次溶
射してセルを形成しているが、セル基板24の上に、ま
ずカソード23を溶射して形成し、ついで固体電解質2
1を、最後にアノード22を溶射してセルを形成する方
法としてもよい。 <実施例3>実施例2においてアノードの形成に用いた
20〜60μmのLa0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3の粉末に替わって
20〜60μmのLa0.9Ca0.1Ga0.8Mg0.2O3の粉末を用い、他
は実施例2と同一材料とし、同一方法でセルを形成し、
同一の構成でセル特性を測定した。 900℃で測定した特
性は図6の如くであり、図5と対比して判るように、実
施例2と同等の性能を示し、従来例に比較して大幅な改
善が見られる。 <実施例4>実施例2においてセル基板として用いた多
孔質NiCr系金属セル基板に替わって、直径20cm、厚さ 3
mmのカソードを兼ねた多孔質La0.9Sr0.1CoO3セラミック
スセル基板を用い、他は実施例2と同一の材料によりセ
ルを構成した。すなわち、カソードを兼ねた多孔質La
0.9Sr0.1CoO3セラミックスセル基板の片方の主面に20〜
60μmのLa0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3粉末を大気圧溶射法に
より溶射し、膜厚 100μmのLa0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3
解質を形成し、さらにその表面に、20〜60μmの60重量
%NiO −40重量%La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3のアノード用
セラミックス粉末を、大気圧溶射法により溶射し、膜厚
100μmの60重量%NiO −40重量%La0.9Sr0.1Ga0.8Mg
0.2O3からなるアノードを形成した。
【0020】実施例2、3と同一の構成で測定した 900
℃におけるセル特性は図7のとおりである。図5あるい
は図6と対比して明らかなように、本実施例の特性は実
施例2、3の特性よりもさらに優れており、低温でのセ
ル特性がより改善されることがわかる。 <実施例5>直径2cm、肉厚2mmの多孔質NiCr系金属セ
ル基体管を用い、実施例4の材料と製法で円筒型セルを
構成し、そのセル特性を調べた。
【0021】図8は製作した円筒型セルの基本構成図で
ある。直径2cm、肉厚2mmの多孔質NiCr系金属よりなる
セル基体管34の外表面に、実施例4の材料を用い溶射
法によりカソード33、固体電解質31、アノード32
を形成して三層膜30を構成し、セル基体管34の内面
にPtネットからなる集電極35を、またアノード32の
外面にNiフェルトからなる集電極36を配して円筒型セ
ルが構成されている。図9は、この円筒型セルの特性を
試験するための構成を示す断面概念図である。集電極3
5にカソード電流リード線39とカソード電圧リード線
41を接続し、集電極36にアノード電流リード線38
とアノード電圧リード線40を接続した円筒型セルを石
英管37の内部に配置して加熱し、内部に空気を、また
外周に水素を通流してセル特性を測定した。
【0022】図10は、本円筒型セルの 900℃における
セル特性を示したものである。図5、図6あるいは図7
の平板型のセルの特性に比べるとやや悪いが、従来の平
板型のセルより明らかに性能が向上しており、本構成に
より低温でのセル特性が改善されることがわかる。 <実施例6>本実施例は、シート状のランタンガリウム
ペロブスカイト複酸化物からなる電解質の両主面に、ニ
ッケル−ランタンガリウムペロブスカイト複酸化物から
なるアノードとランタンコバルトペロブスカイト複酸化
物からなるカソードを焼結法により形成して、セルを構
成した実施例である。
【0023】まず、20〜60μmの NiO粉末と20〜60μm
のLa0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3粉末をそれぞれ60重量%と40
重量%の割合でボールミルにて十分に混合し、それを60
体積%トルエン−40体積%イソプロピルアルコールに混
合した。混合量は60体積%トルエン−40体積%イソプロ
ピルアルコールに対して外がけで10重量%とした。得ら
れたスラリーを超音波ホモジナイザーで超音波処理した
後、ポリビニルブチラールを20〜60μmの60重量% NiO
粉末と20〜60μmの40重量%La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3
末の混合物に対して外がけで10重量%添加し、同様にポ
リエチレングリコールを上記の NiO粉末とLa0.9Sr0.1Ga
0.8Mg0.2O3粉末の混合物に対して外がけで2重量%添加
し、再度超音波ホモジナイザーで超音波処理した後、ス
クリーン印刷用のスラリーとし、ボールミルにて1日攪
拌した後、真空脱気してスクリーン用のアノードスラリ
ーとした。
【0024】同様に、20〜60μmのLa0.9Sr0.1CoO3粉末
を60体積%トルエン−40体積%イソプロピルアルコール
に混合した。混合量は60体積%トルエン−40体積%イソ
プロピルアルコールに対して外がけで10重量%とした。
得られたスラリーを超音波ホモジナイザーで超音波処理
した後、ポリビニルブチラールをLa0.9Sr0.1Co03粉末に
対して外がけで10重量%添加し、同様にポリエチレング
リコールをLa0.9Sr0.1Co03粉末に対して外がけで2重量
%添加し、再度超音波ホモジナイザーで超音波処理して
スクリーン印刷用のスラリーとし、ボールミルにて1日
攪拌した後、真空脱気してスクリーン用のカソードスラ
リーとした。
【0025】次に、20〜60μmのLa0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2
O3粉末をボールミルで粉砕し、60体積%トルエン−40体
積%イソプロピルアルコールに外がけで10重量%添加し
て超音波ホモジナイザーで超音波処理した後、ポリビニ
ルブチラールをLa0.9Sr0.1Ga 0.8Mg0.2O3粉末に対して外
がけで10重量%添加し、同様にポリエチレングリコール
をLa0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3粉末に対して外がけで2重量
%添加し、再度超音波ホモジナイザーで超音波処理して
ドクターブレード用のスラリーを作製した。得られたス
ラリーをボールミルにて1日攪拌した後、真空脱気して
ドクターブレード膜を形成した。得られたドクターブレ
ード膜を裁断し、1500℃で焼成して直径10cm、厚さ 100
μm のLa0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3電解質シートを得た。
【0026】得られたLa0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3電解質シ
ートの両主面に、それぞれ前述のアノードスラリーとカ
ソードスラリーをスクリーン印刷により印刷した。印刷
されたアノードスラリーとカソードスラリー付きの電解
質シートを1200℃で焼成して、図11に示したように、
直径が10cm、アノード52と固体電解質51とカソード
53の膜厚がそれぞれ 100μm のセルを形成した。
【0027】図12は、本セルのセル特性を測定する際
の電池構成を示したもので、アノード52と固体電解質
51とカソード53の自立型三層膜50からなるセルの
両主面に、燃料通流溝を備えたセパレータ54と空気通
流溝を備えたセパレータ55を配し、その側面に燃料あ
るいは空気の、供給口あるいは排出口を備えたマニホー
ルドを組み込んで、燃料と空気を通流させ、セル特性を
測定した。
【0028】図13は、このようにして測定した 900℃
におけるセル特性である。図で明らかなように、本実施
例においても低温でのセル特性が大幅に改善されている
ことがわかる。
【0029】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、 (1) 請求項1に記載のごとく、固体電解質型燃料電池の
アノードを、低温、例えば 900℃での特性が優れたニッ
ケル−ランタンガリウムペロブスカイト複酸化物サーメ
ットで形成し、電解質ならびにカソードを、それぞれ低
温での特性に定評のあるランタンガリウムペロブスカイ
ト複酸化物、およびランタンコバルトペロブスカイト複
酸化物で形成することとしたので、低温領域において優
れた発電特性を有する固体電解質型燃料電池が得られる
こととなった。
【0030】(2) さらに、上記(1) の固体電解質型燃料
電池において、請求項2〜6に記載のごとく、アノード
を形成するニッケル−ランタンガリウムペロブスカイト
複酸化物サーメット、電解質を形成するランタンガリウ
ムペロブスカイト複酸化物、またはカソードを形成する
ランタンコバルトペロブスカイト複酸化物にドープする
こととすれば、低温領域において優れた発電特性を有す
る固体電解質型燃料電池として好適である。
【0031】(3) また、機械的強度が高く延性に富む多
孔質の基板上に、ニッケル−ランタンガリウムペロブス
カイト複酸化物サーメットと、ランタンガリウムペロブ
スカイト複酸化物と、ランタンコバルトペロブスカイト
複酸化物を、上記の順序、あるいは上記と逆の順序によ
り、順次、溶射法によって形成する方法により、あるい
は、シート状のランタンガリウムペロブスカイト複酸化
物の一方の主面にニッケル−ランタンガリウムペロブス
カイト複酸化物サーメットを、他方の主面にランタンコ
バルトペロブスカイト複酸化物を、焼結法によって形成
する方法により、上記(1) 、(2) の固体電解質型燃料電
池を製造することとしたので、低温領域において優れた
発電特性を有する固体電解質型燃料電池が容易に、かつ
安定して得られることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1におけるハーフセルの基本構
成図
【図2】本発明の実施例1におけるハーフセルの特性試
験の基本構成図
【図3】本発明の実施例1におけるハーフセルのアノー
ドの分極特性図
【図4】本発明の実施例2における単セルの試験構成図
【図5】本発明の実施例2における単セルのセル特性を
従来例と比較して示したセル特性図
【図6】本発明の実施例3における単セルのセル特性図
【図7】本発明の実施例4における単セルのセル特性図
【図8】本発明の実施例5における円筒型セルの基本構
成図
【図9】本発明の実施例5における円筒型セルの特性試
験の基本構成図
【図10】本発明の実施例5における円筒型セルの特性
【図11】本発明の実施例6における自立膜型セルの基
本構成図
【図12】本発明の実施例6における自立膜型セルの試
験構成図
【図13】本発明の実施例6における自立膜型セルの特
性図
【符号の説明】
1 電解質 2 アノード作用極 3 Pt対抗電極 4 Ptペースト参照極 5 Pt集電用ネット 6A,6B アルミナチューブ 7 シール20 三層膜 21 固体電解質 22 アノード 23 カソード 24 セル基板 25 セパレータ30 三層膜 31 固体電解質 32 アノード 33 カソード 34 セル基体管(多孔質支持管) 35 集電極(Ptネット) 36 集電極(Niフェルト) 37 石英管50 自立型三層膜 51 固体電解質 52 アノード 53 カソード 54 セパレータ 55 セパレータ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アノードをニッケルとランタンガリウムペ
    ロブスカイト複酸化物からなるニッケル−ランタンガリ
    ウムペロブスカイト複酸化物サーメットで形成し、電解
    質をランタンガリウムペロブスカイト複酸化物で形成
    し、カソードをランタンコバルトペロブスカイト複酸化
    物で形成したことを特徴とする固体電解質型燃料電池。
  2. 【請求項2】請求項1記載の固体電解質型燃料電池にお
    いて、アノードを形成するニッケル−ランタンガリウム
    ペロブスカイト複酸化物サーメットのランタンガリウム
    ペロブスカイト複酸化物のAサイトに、カルシウムまた
    はストロンチウムのいずれかがドープされていることを
    特徴とする固体電解質型燃料電池。
  3. 【請求項3】請求項1または2のいずれかに記載の固体
    電解質型燃料電池において、アノードを形成するニッケ
    ル−ランタンガリウムペロブスカイト複酸化物サーメッ
    トのランタンガリウムペロブスカイト複酸化物のBサイ
    トに、マグネシウムがドープされていることを特徴とす
    る固体電解質型燃料電池。
  4. 【請求項4】請求項1乃至3のいずれかに記載の固体電
    解質型燃料電池において、電解質を形成するランタンガ
    リウムペロブスカイト複酸化物のAサイトに、カルシウ
    ムまたはストロンチウムのいずれかがドープされている
    ことを特徴とする固体電解質型燃料電池。
  5. 【請求項5】請求項1乃至4のいずれかに記載の固体電
    解質型燃料電池において、電解質を形成するランタンガ
    リウムペロブスカイト複酸化物のBサイトに、マグネシ
    ウムがドープされていることを特徴とする固体電解質型
    燃料電池。
  6. 【請求項6】請求項1乃至5のいずれかに記載の固体電
    解質型燃料電池において、カソードを形成するランタン
    コバルトペロブスカイト複酸化物のAサイトに、ストロ
    ンチウムがドープされていることを特徴とする固体電解
    質型燃料電池。
  7. 【請求項7】機械的強度が高く延性に富む多孔質の基板
    上に、ニッケル−ランタンガリウムペロブスカイト複酸
    化物サーメットとランタンガリウムペロブスカイト複酸
    化物とランタンコバルトペロブスカイト複酸化物を、上
    記の順序、あるいは上記と逆の順序により、順次、溶射
    法によって形成し、請求項1乃至6のいずれかに記載の
    固体電解質型燃料電池を製造することを特徴とする固体
    電解質型燃料電池の製造方法。
  8. 【請求項8】シート状のランタンガリウムペロブスカイ
    ト複酸化物の一方の主面にニッケル−ランタンガリウム
    ペロブスカイト複酸化物サーメットを、他方の主面にラ
    ンタンコバルトペロブスカイト複酸化物を、焼結法によ
    り形成し、請求項1乃至6のいずれかに記載の固体電解
    質型燃料電池を製造することを特徴とする固体電解質型
    燃料電池の製造方法。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001351646A (ja) * 2000-06-07 2001-12-21 Tokyo Gas Co Ltd LaGaO3系固体電解質型燃料電池
US6337006B1 (en) 1999-02-08 2002-01-08 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Lanthanum gallate sintered body
KR100462950B1 (ko) * 2002-03-27 2004-12-23 요업기술원 고체산화물 연료전지
US6849354B2 (en) 2000-07-04 2005-02-01 Nissan Motor Co., Ltd. Solid oxide fuel cell having perovskite solid electrolytes
JP2006521666A (ja) * 2003-03-07 2006-09-21 フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング 金属製担体およびアノード官能性層を含む層系の製造方法
JP2007073272A (ja) * 2005-09-05 2007-03-22 Noritake Co Ltd 非電子伝導性組成傾斜型固体電解質膜
DE102005059708A1 (de) * 2005-12-12 2007-06-14 Forschungszentrum Jülich GmbH Reoxidationsstabile Hochtemperatur-Brennstoffzelle
JP2011060747A (ja) * 2009-09-14 2011-03-24 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd 固体酸化物燃料電池

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6337006B1 (en) 1999-02-08 2002-01-08 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Lanthanum gallate sintered body
JP2001351646A (ja) * 2000-06-07 2001-12-21 Tokyo Gas Co Ltd LaGaO3系固体電解質型燃料電池
US6849354B2 (en) 2000-07-04 2005-02-01 Nissan Motor Co., Ltd. Solid oxide fuel cell having perovskite solid electrolytes
KR100462950B1 (ko) * 2002-03-27 2004-12-23 요업기술원 고체산화물 연료전지
JP2006521666A (ja) * 2003-03-07 2006-09-21 フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング 金属製担体およびアノード官能性層を含む層系の製造方法
JP2007073272A (ja) * 2005-09-05 2007-03-22 Noritake Co Ltd 非電子伝導性組成傾斜型固体電解質膜
DE102005059708A1 (de) * 2005-12-12 2007-06-14 Forschungszentrum Jülich GmbH Reoxidationsstabile Hochtemperatur-Brennstoffzelle
WO2007068510A1 (de) * 2005-12-12 2007-06-21 Forschungszentrum Jülich GmbH Reoxidationsstabile hochtemperatur-brennstoffzelle
JP2011060747A (ja) * 2009-09-14 2011-03-24 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd 固体酸化物燃料電池

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