WO2018021490A1 - 電気化学セル - Google Patents

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WO2018021490A1
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air electrode
layer
active layer
electrode active
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PCT/JP2017/027293
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Inventor
真司 藤崎
崇 龍
誠 大森
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日本碍子株式会社
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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to an electrochemical cell.
  • a fuel cell generally includes a fuel electrode, an air electrode active layer, and a solid electrolyte layer disposed between the fuel electrode and the air electrode active layer.
  • a ZrO 2 (zirconia) -based material such as YSZ (yttria stabilized zirconia) is generally used.
  • YSZ yttria stabilized zirconia
  • a perovskite oxide such as (La, Sr) (Co, Fe) O 3 (lanthanum strontium cobalt ferrite) is generally used (see, for example, Patent Document 1).
  • the thermal expansion coefficient of the air electrode active layer material is larger than the thermal expansion coefficient of the solid electrolyte layer material, there is a problem that the air electrode active layer easily peels off when the air electrode active layer molded body is fired. .
  • the present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to provide an electrochemical cell capable of suppressing the separation of the air electrode active layer.
  • the electrochemical cell according to the present invention includes a fuel electrode, an air electrode active layer, and a solid electrolyte layer disposed between the fuel electrode and the air electrode active layer.
  • the air electrode active layer is represented by the general formula ABO 3 and contains a perovskite oxide containing at least Sr at the A site as a main component.
  • the air electrode active layer has a first region provided on the solid electrolyte layer side and a second region provided on the first region. The Sr concentration in the first region is lower than the Sr concentration in the second region.
  • an electrochemical cell capable of suppressing separation of the air electrode active layer can be provided.
  • the configuration of the fuel cell 10 will be described with reference to the drawings.
  • the fuel cell 10 is a so-called solid oxide fuel cell (SOFC: Solid Oxide Fuel Cell).
  • SOFC Solid Oxide Fuel Cell
  • the fuel cell 10 may take the form of a vertical stripe type, a horizontal stripe type, a fuel electrode support type, an electrolyte flat plate type, or a cylindrical type.
  • the fuel cell 10 includes a fuel electrode 20, a solid electrolyte layer 30, a barrier layer 40, an air electrode active layer 50, and an air electrode current collecting layer 60.
  • the fuel electrode 20 functions as an anode of the fuel cell 10. As shown in FIG. 1, the fuel electrode 20 includes a fuel electrode current collecting layer 21 and a fuel electrode active layer 22.
  • the anode current collecting layer 21 is a porous body excellent in gas permeability.
  • materials conventionally used for SOFC anode current collecting layers can be used.
  • NiO nickel oxide
  • -8YSZ 8 mol% yttria is stabilized).
  • Zirconia and NiO—Y 2 O 3 (yttria).
  • NiO nickel oxide
  • Y 2 O 3 yttria
  • the thickness of the anode current collecting layer 21 can be set to 0.1 mm to 5.0 mm, for example.
  • the anode active layer 22 is disposed on the anode current collecting layer 21.
  • the anode active layer 22 is a denser porous body than the anode current collecting layer 21.
  • materials conventionally used for the anode active layer of SOFC can be used, for example, NiO-8YSZ.
  • NiO-8YSZ materials conventionally used for the anode active layer of SOFC
  • the thickness of the anode active layer 22 can be set to, for example, 5.0 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • the solid electrolyte layer 30 is disposed between the fuel electrode 20 and the air electrode active layer 50. In the present embodiment, the solid electrolyte layer 30 is sandwiched between the fuel electrode 20 and the barrier layer 40. The solid electrolyte layer 30 has a function of transmitting oxide ions generated in the air electrode active layer 50. The solid electrolyte layer 30 is denser than the fuel electrode 20 and the air electrode active layer 50.
  • the solid electrolyte layer 30 may contain ZrO 2 (zirconia) as a main component.
  • the solid electrolyte layer 30 may contain additives such as Y 2 O 3 (yttria) and / or Sc 2 O 3 (scandium oxide) in addition to zirconia. These additives function as stabilizers.
  • the molar composition ratio of the stabilizer to zirconia can be about 3:97 to 20:80. Therefore, examples of the material of the solid electrolyte layer 30 include 3YSZ, 8YSZ, 10YSZ, or ScSZ (scandia-stabilized zirconia).
  • the thickness of the solid electrolyte layer 30 can be set to 3 ⁇ m to 30 ⁇ m, for example.
  • the composition X containing the substance Y as the main component means that the substance Y accounts for 70% by weight or more, more preferably 90% by weight or more in the entire composition X. To do.
  • the barrier layer 40 is disposed between the solid electrolyte layer 30 and the air electrode active layer 50.
  • the barrier layer 40 suppresses the formation of a high resistance layer between the solid electrolyte layer 30 and the air electrode active layer 50.
  • the barrier layer 40 is denser than the fuel electrode 20 and the air electrode active layer 50.
  • the barrier layer 40 can contain a ceria-based material such as GDC (gadolinium doped ceria) or SDC (samarium doped ceria) as a main component.
  • the thickness of the barrier layer 40 can be set to 3 ⁇ m to 20 ⁇ m, for example.
  • the air electrode active layer 50 is disposed on the barrier layer 40.
  • the air electrode active layer 50 functions as a cathode of the fuel cell 10.
  • the air electrode active layer 50 is a porous body.
  • the thickness of the air electrode active layer 50 is not particularly limited, but can be 2 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the air electrode current collecting layer 60 is disposed on the air electrode active layer 50.
  • the air electrode current collecting layer 60 is a porous body.
  • the porosity of the air electrode current collecting layer 60 can be 25% to 50%.
  • the thickness of the air electrode current collecting layer 60 is not particularly limited, but may be, for example, 10 ⁇ m to 500 ⁇ m.
  • the air electrode current collecting layer 60 is represented by the general formula ABO 3 and contains as a main component a material containing as a main component a perovskite complex oxide containing at least one of La and Sr at the A site.
  • Examples of the material containing a perovskite complex oxide which is represented by the general formula ABO 3 and contains at least one of La and Sr at the A site, include (La, Sr) CoO 3 and La (Ni, Fe, Examples thereof include Cu) O 3, and perovskite complex oxides represented by the following formula (1) are particularly suitable.
  • x is 0.03 or more and 0.3 or less
  • y is 0.05 or more and 0.5 or less
  • ⁇ is 0 or more and 0.8 or less.
  • the composition of Ni 1-xy Fe x Cu y at the B site is not affected by the x and y values.
  • the air electrode active layer 50 includes a first region 51 and a second region 52.
  • the first region 51 is a region provided on the solid electrolyte layer side of the air electrode active layer 50.
  • the thickness in particular of the 1st field 51 is not restricted, For example, it can be 1 micrometer or more and 30 micrometers or less.
  • the first region 51 is in contact with the barrier layer 40 on the solid electrolyte layer side surface 50S.
  • the solid electrolyte layer side surface 50 ⁇ / b> S is an interface between the barrier layer 40 and the air electrode active layer 50.
  • the first region 51 is in contact with the solid electrolyte layer 30 on the solid electrolyte layer side surface 50S.
  • the solid electrolyte layer side surface 50S is a straight line obtained by approximating a line in which the element concentration contained in the air electrode active layer changes rapidly when the component concentration is mapped in the cross section of the fuel cell 10 by the least square method.
  • the first region 51 contains a perovskite oxide represented by the general formula (Ln 1-x Sr x ) BO 3- ⁇ as a main component.
  • Ln is an element occupying the “A site” of the perovskite crystal structure together with Sr (strontium).
  • Ln is at least one lanthanoid element selected from 15 species from La (lanthanum) having an atomic number of 57 to Lu (lutetium) having an atomic number of 71.
  • Ln may contain only one of 15 lanthanoid elements or a combination of two or more.
  • Ln preferably contains a lanthanoid element having a relatively large ionic radius, such as La (lanthanum), Sm (samarium), Ce (cerium), and Pr (praseodymium).
  • the inclusion of La and / or Sm in Ln is preferable because the perovskite crystal structure can be further stabilized.
  • the subscript x indicates the ratio of Sr substituted for Ln occupying the A site.
  • the subscript x can be 0.1 or more and 0.6 or less.
  • the subscript x related to the first area 51 is smaller than the subscript y related to the second area 52 described later.
  • the ratio of the Sr concentration in the first region 51 to the Sr concentration in the second region 52 is preferably 0.61 or less. Thereby, the voltage drop rate (deterioration rate) after the start of power generation of the fuel cell 10 can be suppressed.
  • the Sr concentration in the first region 51 can be 5 atm% or more and 10 atm% or less, but is not limited to this.
  • the Sr concentration in the first region 51 is preferably 0.9 times or less than the Sr concentration in the second region 52 described later.
  • the Sr concentration in the first region 51 is obtained by using EDX (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) of STEM (Scanning Transmission Electron Microscope) in the cross section of the first region 51. It can be determined by elemental analysis.
  • “B” is an element occupying the “B site” in the perovskite crystal structure.
  • “B” is at least one element selected from Co (cobalt), Ni (nickel), Fe (iron), Mn (manganese), and Cu (copper).
  • the subscript ⁇ is determined so as to satisfy the charge neutrality condition in the perovskite oxide that is the main component of the first region 51. That is, the amount of oxygen defects in the perovskite oxide represented by the general formula ABO 3 is indicated by the subscript ⁇ .
  • the subscript ⁇ is generally a positive number not exceeding 1 (0 ⁇ ⁇ ⁇ 1), but varies depending on the type of atom substituting a part of the perovskite oxide, the substitution ratio, and environmental conditions. sell.
  • perovskite oxide represented by the above general formula examples include a perovskite complex oxide containing lanthanum and a perovskite complex oxide not containing lanthanum.
  • Perovskite type complex oxides containing lanthanum include LSCF (lanthanum strontium cobalt ferrite: (La, Sr) (Co, Fe) O 3 ), LSF (lanthanum strontium ferrite: (La, Sr) FeO 3 ), LSC ( And lanthanum strontium cobaltite: (La, Sr) CoO 3 ) and LNF (lanthanum nickel ferrite: La (Ni, Fe) O 3 ).
  • Examples of the perovskite complex oxide not containing lanthanum include SSC (Samarium Strontium Cobaltite: (Sm, Sr) CoO 3 ).
  • the second region 52 is a region provided on the first region 51 in the air electrode active layer 50.
  • the second region 52 is provided on the opposite side of the solid electrolyte layer 30 across the first region 51.
  • the thickness of the second region 52 is not particularly limited, and can be, for example, 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the thickness of the second region 52 may be larger than the thickness of the first region 51.
  • the second region 52 contains a perovskite oxide represented by the general formula (Ln 1-y Sr y ) BO 3- ⁇ as a main component.
  • Ln is an element occupying the “A site” of the perovskite crystal structure together with Sr (strontium).
  • Ln is at least one lanthanoid element selected from 15 species from La (lanthanum) having an atomic number of 57 to Lu (lutetium) having an atomic number of 71.
  • Ln may contain only one of 15 lanthanoid elements or a combination of two or more.
  • Ln preferably contains a lanthanoid element having a relatively large ionic radius, such as La (lanthanum), Sm (samarium), Ce (cerium), and Pr (praseodymium).
  • the inclusion of La and / or Sm in Ln is preferable because the perovskite crystal structure can be further stabilized.
  • the subscript y indicates the ratio of Sr substituted for Ln occupying the A site.
  • the subscript y can be 0.2 or more and 0.7 or less.
  • the subscript y related to the second area 52 is larger than the subscript x related to the first area 51. Therefore, the Sr concentration in the second region 52 is higher than the Sr concentration in the first region 51. As a result, the oxygen ion conductivity in the second region 52 is higher than that in the first region 51, thereby ensuring the reaction activity of the air electrode active layer 50 as a whole.
  • the Sr component in the second region 52 reacts preferentially to protect the first region 51.
  • the reaction activity of the air electrode active layer 50 as a whole can be maintained.
  • the Sr concentration in the second region 52 can be 8 atm% or more and 13 atm% or less, but is not limited to this.
  • the Sr concentration in the second region 52 is preferably 1.1 times or more the Sr concentration in the first region 51 described above.
  • the Sr concentration in the second region 52 can be obtained by elemental analysis using SDX EDX in the cross section of the second region 52.
  • “B” is an element occupying the “B site” in the perovskite crystal structure.
  • “B” is at least one element selected from Co (cobalt), Ni (nickel), Fe (iron), Mn (manganese), and Cu (copper).
  • the subscript ⁇ is determined so as to satisfy the charge neutrality condition in the perovskite oxide that is the main component of the second region 52. That is, the amount of oxygen defects in the perovskite oxide represented by the general formula ABO 3 is indicated by the subscript ⁇ .
  • the subscript ⁇ is generally a positive number not exceeding 1 (0 ⁇ ⁇ ⁇ 1), but varies depending on the type of atom replacing a part of the perovskite oxide, the substitution ratio, and environmental conditions. sell.
  • perovskite oxide represented by the above general formula examples include a perovskite complex oxide containing lanthanum and a perovskite complex oxide not containing lanthanum.
  • Perovskite type complex oxides containing lanthanum include LSCF (lanthanum strontium cobalt ferrite: (La, Sr) (Co, Fe) O 3 ), LSF (lanthanum strontium ferrite: (La, Sr) FeO 3 ), LSC ( And lanthanum strontium cobaltite: (La, Sr) CoO 3 ) and LNF (lanthanum nickel ferrite: La (Ni, Fe) O 3 ).
  • Examples of the perovskite complex oxide not containing lanthanum include SSC (Samarium Strontium Cobaltite: (Sm, Sr) CoO 3 ).
  • the perovskite oxide mainly composed of the second region 52 may be different from the perovskite oxide mainly composed of the first region 51, but is preferably the same type.
  • the “molded body” means a member before firing.
  • a binder for example, polyvinyl alcohol
  • a fuel electrode current collecting layer powder for example, NiO powder and YSZ powder
  • a pore former for example, PMMA (polymethyl methacrylate resin)
  • a slurry for the current collecting layer is prepared.
  • the anode current collecting layer powder is obtained by drying and granulating the anode current collecting layer slurry with a spray dryer.
  • a molded body of the anode current collecting layer 21 is formed by molding the anode electrode powder by a die press molding method. At this time, a tape lamination method may be used instead of the die press molding method.
  • a fuel electrode active layer slurry is prepared by adding a binder (for example, polyvinyl alcohol) to a mixture of fuel electrode active layer powder (for example, NiO powder and YSZ powder) and a pore former (for example, PMMA).
  • a binder for example, polyvinyl alcohol
  • fuel electrode active layer powder for example, NiO powder and YSZ powder
  • a pore former for example, PMMA.
  • the molded body of the anode active layer 22 is formed by printing the anode active layer slurry on the molded body of the anode current collecting layer 21 by a printing method. Thereby, a molded body of the fuel electrode 20 is formed.
  • a tape lamination method or a coating method may be used instead of the printing method.
  • a solid electrolyte layer slurry is prepared by mixing a mixture of water and a binder with a powder for a solid electrolyte layer (for example, YSZ powder) using a ball mill.
  • a powder for a solid electrolyte layer for example, YSZ powder
  • the solid electrolyte layer slurry is applied to the molded body of the fuel electrode 20 and dried to form a molded body of the solid electrolyte layer 30.
  • a tape lamination method or a printing method may be used instead of the coating method.
  • a barrier layer slurry is prepared by mixing a mixture of water and a binder with a barrier layer powder (for example, GDC powder) using a ball mill.
  • a barrier layer powder for example, GDC powder
  • the molded body of the barrier layer 40 is formed by applying and drying the slurry for the barrier layer onto the molded body of the solid electrolyte layer 30.
  • a tape lamination method or a printing method may be used instead of the coating method.
  • the fuel electrode 20, the solid electrolyte layer 30, and the barrier layer 40 are co-fired (1300 to 1600 ° C., 2 to 20 hours) to form a laminate of the molded bodies.
  • a co-fired body of layer 40 is formed.
  • the perovskite oxide powder for the first region 51 represented by the general formula (Ln 1-x Sr x ) BO 3- ⁇ , water and a binder are mixed by a ball mill to obtain a slurry for the first region.
  • the Sr concentration in the first region slurry is made lower than the Sr concentration in the second region slurry by making the subscript x smaller than the subscript y related to the second region slurry described later.
  • the first region slurry is applied and dried on the co-fired barrier layer 40 to form the first region 51 compact.
  • a perovskite oxide powder for the second region 52 represented by the general formula (Ln 1-y Sr y ) BO 3- ⁇ , water and a binder are mixed by a ball mill to form a slurry for the second region.
  • the Sr concentration in the second region slurry is made higher than the Sr concentration in the first region slurry by making the subscript y larger than the subscript x related to the first region slurry described above.
  • the molded body of the second region 52 is formed by applying and drying the slurry for the second region onto the molded body of the first region 51. Thereby, the molded object of the air electrode active layer 50 is formed.
  • the air electrode current collecting layer 60 is formed by applying and drying the air electrode current collecting layer slurry on the air electrode active layer 50 using an application method or the like.
  • the molded body of the air electrode active layer 50 and the air electrode current collecting layer 60 is fired (1000 ° C. to 1100 ° C., 1 hour to 10 hours) in an electric furnace (oxygen-containing atmosphere), so that The air electrode active layer 50 and the air electrode current collecting layer 60 are formed.
  • the air electrode active layer 50 according to the present invention includes a solid oxide electrolytic cell in addition to the fuel cell.
  • the present invention can be applied to a solid oxide type electrochemical cell.
  • the fuel cell 10 includes the fuel electrode 20, the solid electrolyte layer 30, the barrier layer 40, the air electrode active layer 50, and the air electrode current collecting layer 60, but is not limited thereto.
  • the fuel cell 10 only needs to include the fuel electrode 20, the solid electrolyte layer 30, and the air electrode active layer 50, and between the fuel electrode 20 and the solid electrolyte layer 30 and between the solid electrolyte layer 30 and the air electrode active layer 50. Another layer may be interposed between them.
  • a molded body of 8YSZ layer and GDC layer was sequentially formed on the anode active layer by a coating method and co-fired (1400 ° C., 2 hours).
  • the first region slurry was prepared by mixing the perovskite oxide powder, pore former, water and binder shown in Table 1 with a ball mill.
  • the Sr concentration in the first region was expressed by adjusting the subscript x of the general formula (Ln 1-x Sr x ) BO 3- ⁇ indicating the perovskite type oxide powder used for the slurry for the first region. 1 was changed for each sample.
  • the first region of the air electrode active layer was formed by applying and drying the first region slurry onto the co-fired barrier layer.
  • the second region slurry was prepared by mixing the perovskite type oxide powder, pore former, water and binder shown in Table 1 with a ball mill.
  • the Sr concentration in the second region is expressed by adjusting the subscript y of the general formula (Ln 1-y Sr y ) BO 3- ⁇ indicating the perovskite type oxide powder used in the slurry for the second region. 1 was changed for each sample.
  • the second region slurry was applied and dried on the first region molding to form a second region molding.
  • the air electrode current collecting layer formed body was formed by applying the air electrode current collecting layer slurry onto the air electrode active layer formed body using a coating method.
  • the air electrode active layer and the air electrode are fired for 1 hour in an electric furnace (oxygen-containing atmosphere, 1000 ° C.) by molding the air electrode active layer (first region and second region) and the air electrode current collecting layer. A current collecting layer was formed.
  • the rated current density is set to 0.2 A / cm 2 and power generation is performed for 1000 hours while measuring the cell voltage.
  • the initial output of each sample is a value normalized with a predetermined reference value of 1.0.
  • samples with a degradation rate of 0.15% or less were evaluated as “ ⁇ ”, samples with a degradation rate of more than 0.15% and 0.2% or less were evaluated as “ ⁇ ”, and the degradation rate was 0.00. Samples that were greater than 2% are rated as “ ⁇ ”.

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Abstract

燃料電池（１０）は、燃料極（２０）と空気極活性層（５０）と固体電解質層（３０）とを備える。空気極活性層（５０）は、一般式ＡＢＯ３で表され、Ａサイトに少なくともＳｒを含むペロブスカイト型酸化物を主成分とする。空気極活性層（５０）は、固体電解質層側に設けられる第１領域（５１）と、第１領域（５１）上に設けられる第２領域（５２）とを有する。第１領域（５１）におけるＳｒ濃度は、第２領域（５２）におけるＳｒ濃度よりも低い。

Description

電気化学セル
　本発明は、電気化学セルに関する。
　近年、環境問題及びエネルギー資源の有効利用の観点から、電気化学セルの一種である燃料電池に注目が集まっている。燃料電池は、一般的に、燃料極と、空気極活性層と、燃料極及び空気極活性層の間に配置される固体電解質層とを有する。
　固体電解質層材料としては、例えばＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）などのＺｒＯ２（ジルコニア）系材料が一般的に用いられる。空気極活性層材料としては、例えば（Ｌａ,Ｓｒ）（Ｃｏ,Ｆｅ）Ｏ3（ランタンストロンチウムコバルトフェライト）などのペロブスカイト型酸化物が一般的に用いられる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６－３２１３２号公報
　しかしながら、空気極活性層材料の熱膨張率が固体電解質層材料の熱膨張率よりも大きいため、空気極活性層の成形体を焼成した場合に、空気極活性層が剥離しやすいという問題がある。
　本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、空気極活性層の剥離を抑制可能な電気化学セルを提供することを目的とする。
　本発明に係る電気化学セルは、燃料極と、空気極活性層と、燃料極と空気極活性層の間に配置される固体電解質層とを備える。空気極活性層は、一般式ＡＢＯ３で表され、Ａサイトに少なくともＳｒを含むペロブスカイト型酸化物を主成分とする。空気極活性層は、固体電解質層側に設けられる第１領域と、第１領域上に設けられる第２領域とを有する。第１領域におけるＳｒ濃度は、第２領域におけるＳｒ濃度よりも低い。
　本発明によれば、空気極活性層の剥離を抑制可能な電気化学セルを提供することができる。
燃料電池の構成を示す断面図
　（燃料電池１０の構成）
　燃料電池１０の構成について、図面を参照しながら説明する。燃料電池１０は、いわゆる固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ：Ｓｏｌｉｄ　Ｏｘｉｄｅ　Ｆｕｅｌ　Ｃｅｌｌ）である。燃料電池１０は、縦縞型、横縞型、燃料極支持型、電解質平板型、或いは円筒型などの形態を取りうる。
　燃料電池１０は、燃料極２０、固体電解質層３０、バリア層４０、空気極活性層５０、及び空気極集電層６０を備える。
　燃料極２０は、燃料電池１０のアノードとして機能する。燃料極２０は、図１に示すように、燃料極集電層２１と燃料極活性層２２とを有する。
　燃料極集電層２１は、ガス透過性に優れる多孔質体である。燃料極集電層２１を構成する材料としては、従来ＳＯＦＣの燃料極集電層に用いられてきた材料を用いることができ、例えばＮｉＯ（酸化ニッケル）-８ＹＳＺ（８ｍｏｌ％のイットリアで安定化されたジルコニア）やＮｉＯ‐Ｙ２Ｏ３（イットリア）が挙げられる。燃料極集電層２１がＮｉＯを含んでいる場合、燃料電池１０の作動中においてＮｉＯの少なくとも一部はＮｉに還元されていてもよい。燃料極集電層２１の厚みは、例えば０．１ｍｍ～５．０ｍｍとすることができる。
　燃料極活性層２２は、燃料極集電層２１上に配置される。燃料極活性層２２は、燃料極集電層２１より緻密な多孔質体である。燃料極活性層２２を構成する材料としては、従来ＳＯＦＣの燃料極活性層に用いられてきた材料を用いることができ、例えばＮｉＯ‐８ＹＳＺが挙げられる。燃料極活性層２２がＮｉＯを含んでいる場合、燃料電池１０の作動中においてＮｉＯの少なくとも一部はＮｉに還元されていてもよい。燃料極活性層２２の厚みは、例えば５．０μｍ～３０μｍとすることができる。
　固体電解質層３０は、燃料極２０と空気極活性層５０の間に配置される。本実施形態において、固体電解質層３０は、燃料極２０とバリア層４０に挟まれている。固体電解質層３０は、空気極活性層５０で生成される酸化物イオンを透過させる機能を有する。固体電解質層３０は、燃料極２０や空気極活性層５０よりも緻密質である。
　固体電解質層３０は、ＺｒＯ２（ジルコニア）を主成分として含んでいてもよい。固体電解質層３０は、ジルコニアの他に、Ｙ２Ｏ３（イットリア）及び／又はＳｃ２Ｏ３（酸化スカンジウム）等の添加剤を含んでいてもよい。これらの添加剤は、安定化剤として機能する。固体電解質層３０において、安定化剤のジルコニアに対するｍｏｌ組成比（安定化剤：ジルコニア）は、３：９７～２０：８０程度とすることができる。従って、固体電解質層３０の材料としては、例えば、３ＹＳＺ、８ＹＳＺ、１０ＹＳＺ、或いはＳｃＳＺ（スカンジアで安定化されたジルコニア）などが挙げられる。固体電解質層３０の厚みは、例えば３μｍ～３０μｍとすることができる。
　本実施形態において、組成物Ｘが物質Ｙを「主成分として含む」とは、組成物Ｘ全体のうち、物質Ｙが７０重量％以上を占め、より好ましくは９０重量％以上を占めることを意味する。
　バリア層４０は、固体電解質層３０と空気極活性層５０の間に配置される。バリア層４０は、固体電解質層３０と空気極活性層５０の間に高抵抗層が形成されることを抑制する。バリア層４０は、燃料極２０や空気極活性層５０よりも緻密質である。バリア層４０は、ＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）やＳＤＣ（サマリウムドープセリア）などのセリア系材料を主成分とすることができる。バリア層４０の厚みは、例えば３μｍ～２０μｍとすることができる。
　空気極活性層５０は、バリア層４０上に配置される。空気極活性層５０は、燃料電池１０のカソードとして機能する。空気極活性層５０は、多孔質体である。空気極活性層５０の厚みは特に制限されないが、２μｍ～１００μｍとすることができる。
　空気極集電層６０は、空気極活性層５０上に配置される。空気極集電層６０は、多孔質体である。空気極集電層６０の気孔率は、２５％～５０％とすることができる。空気極集電層６０の厚みは特に制限されないが、例えば１０μｍ～5００μｍとすることができる。
　空気極集電層６０は、一般式ＡＢＯ３で表され、ＡサイトにＬａ及びＳｒの少なくとも一方を含むペロブスカイト型複合酸化物を主成分として含有する材料を主成分として含有する。
　一般式ＡＢＯ３で表され、ＡサイトにＬａ及びＳｒの少なくとも一方を含むペロブスカイト型複合酸化物を主成分として含有する材料としては、例えば、（Ｌａ,Ｓｒ）ＣｏＯ３やＬａ（Ｎｉ,Ｆｅ,Ｃｕ）Ｏ３などが挙げられるが、次の式（１）で表されるペロブスカイト型複合酸化物が特に好適である。
　　　Ｌａ（Ｎｉ１－ｘ－ｙＦｅｘＣｕｙ）Ｏ３－δ・・・（１）
　なお、式（１）において、ｘは０．０３以上０．３以下であり、ｙは０．０５以上０．５以下であり、δは０以上０．８以下である。ただし、ＢサイトにおけるＮｉ１－ｘ－ｙＦｅｘＣｕｙの組成は、ｘ値及びｙ値の影響を受けることはないものとする。
　（空気極活性層５０の構成）
　以下、図１を参照しながら、空気極活性層５０の詳細な構成について説明する。
　空気極活性層５０は、第１領域５１と第２領域５２を含む。
　（１）第１領域５１
　第１領域５１は、空気極活性層５０のうち固体電解質層側に設けられる領域である。第１領域５１の厚みは特に制限されないが、例えば１μｍ以上３０μｍ以下とすることができる。
　本実施形態では、燃料電池１０がバリア層４０を備えているため、第１領域５１は、固体電解質層側表面５０Ｓにおいてバリア層４０と接している。固体電解質層側表面５０Ｓは、バリア層４０と空気極活性層５０との界面である。ただし、燃料電池１０がバリア層４０を備えていない場合、第１領域５１は、固体電解質層側表面５０Ｓにおいて固体電解質層３０と接することになる。
　固体電解質層側表面５０Ｓは、燃料電池１０の断面において成分濃度をマッピングした場合に、空気極活性層に含まれる元素濃度が急激に変化するラインを最小二乗法で近似した直線である。
　第１領域５１は、一般式（Ｌｎ１－ｘＳｒｘ）ＢＯ３－δで表されるペロブスカイト型酸化物を主成分として含有する。
　上記一般式において、Ｌｎは、Ｓｒ（ストロンチウム）とともにペロブスカイト型結晶構造の“Ａサイト”を占める元素である。Ｌｎは、原子番号５７のＬａ（ランタン）から原子番号７１のＬｕ（ルテチウム）までの１５種から選択される少なくとも１種のランタノイド元素である。Ｌｎには、１５種のランタノイド元素のうち１種だけが含まれていてもよいし、２種以上の組み合わせが含まれていてもよい。Ｌｎは、Ｌａ（ランタン），Ｓｍ（サマリウム），Ｃｅ（セリウム）及びＰｒ（プラセオジム）などのイオン半径が比較的大きいランタノイド元素を含むことが好ましい。特に、ＬｎにＬａ及び／又はＳｍを含ませることによって、ペロブスカイト型結晶構造をより安定化できるため好ましい。
　上記一般式において、添え字ｘは、Ａサイトを占めるＬｎと置換されるＳｒの割合を示す。添え字ｘは、０．１以上０．６以下とすることができる。第１領域５１に係る添え字ｘは、後述する第２領域５２に係る添え字ｙよりも小さい。これにより、第１領域５１におけるＳｒ濃度が第２領域５２におけるＳｒ濃度よりも低くなるため、第１領域５１の熱膨張率を第２領域５２の熱膨張率よりも小さくすることができる。従って、第１領域５１の熱膨張率とバリア層４０や固体電解質層３０の熱膨張率との差を低減させることができるため、焼成時や運転時に、第１領域５１とバリア層４０との界面（すなわち、固体電解質層側表面５０Ｓ）に発生する応力を低減することができる。その結果、空気極活性層５０の剥離を抑制することができる。
　また、第２領域５２におけるＳｒ濃度に対する第１領域５１におけるＳｒ濃度の比は、０．６１以下が好ましい。これによって、燃料電池１０の発電開始以降における電圧降下率（劣化率）を抑制することができた。
　第１領域５１におけるＳｒ濃度は、５ａｔｍ％以上１０ａｔｍ％以下とすることができるが、これに限られるものではない。第１領域５１におけるＳｒ濃度は、後述する第２領域５２におけるＳｒ濃度の０．９倍以下であることが好ましい。第１領域５１におけるＳｒ濃度は、第１領域５１の断面におけるＳＴＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：走査型透過電子顕微鏡）のＥＤＸ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：エネルギー分散型Ｘ線分光法）を用いた元素分析によって求めることができる。
　上記一般式において、「Ｂ」は、ペロブスカイト型結晶構造における“Ｂサイト”を占める元素である。「Ｂ」は、Ｃｏ（コバルト），Ｎｉ（ニッケル），Ｆｅ（鉄），Ｍｎ（マンガン）及びＣｕ（銅）から選択される少なくとも１種の元素である。ペロブスカイト型酸化物に「Ｂ」を含ませることによって、第１領域５１における酸化物イオン伝導性と反応活性を向上させることができる。
　上記一般式において、添え字δは、第１領域５１の主成分であるペロブスカイト型酸化物における電荷中性条件を満たすように定まる。すなわち、一般式ＡＢＯ３で表されるペロブスカイト型酸化物における酸素欠陥量が、添え字δによって示されている。添え字δは、一般的には１を超えない正の数（０≦δ＜１）であるが、ペロブスカイト型酸化物の一部を置換する原子の種類、置換割合及び環境条件などにより変動しうる。
　上記一般式で表されるペロブスカイト型酸化物として、代表的には、ランタンを含有するペロブスカイト型複合酸化物とランタンを含有しないペロブスカイト型複合酸化物とが挙げられる。ランタンを含有するペロブスカイト型複合酸化物としては、ＬＳＣＦ（ランタンストロンチウムコバルトフェライト：（Ｌａ,Ｓｒ）（Ｃｏ,Ｆｅ）Ｏ3）、ＬＳＦ（ランタンストロンチウムフェライト：（Ｌａ,Ｓｒ）ＦｅＯ３）、ＬＳＣ（ランタンストロンチウムコバルタイト：（Ｌａ,Ｓｒ）ＣｏＯ３）及びＬＮＦ（ランタンニッケルフェライト：Ｌａ（Ｎｉ,Ｆｅ）Ｏ３）などが挙げられる。ランタンを含有しないペロブスカイト型複合酸化物としては、ＳＳＣ（サマリウムストロンチウムコバルタイト：（Ｓｍ,Ｓｒ）ＣｏＯ３）などが挙げられる。
　（２）第２領域５２
　第２領域５２は、空気極活性層５０のうち第１領域５１上に設けられる領域である。第２領域５２は、第１領域５１を挟んで固体電解質層３０の反対側に設けられる。第２領域５２の厚みは特に制限されないが、例えば１μｍ以上１００μｍ以下とすることができる。第２領域５２の厚みは、第１領域５１の厚みより大きくてもよい。
　第２領域５２は、一般式（Ｌｎ１－ｙＳｒｙ）ＢＯ３－εで表されるペロブスカイト型酸化物を主成分として含有する。
　上記一般式において、Ｌｎは、Ｓｒ（ストロンチウム）とともにペロブスカイト型結晶構造の“Ａサイト”を占める元素である。Ｌｎは、原子番号５７のＬａ（ランタン）から原子番号７１のＬｕ（ルテチウム）までの１５種から選択される少なくとも１種のランタノイド元素である。Ｌｎには、１５種のランタノイド元素のうち１種だけが含まれていてもよいし、２種以上の組み合わせが含まれていてもよい。Ｌｎは、Ｌａ（ランタン），Ｓｍ（サマリウム），Ｃｅ（セリウム）及びＰｒ（プラセオジム）などのイオン半径が比較的大きいランタノイド元素を含むことが好ましい。特に、ＬｎにＬａ及び／又はＳｍを含ませることによって、ペロブスカイト型結晶構造をより安定化できるため好ましい。
　上記一般式において、添え字ｙは、Ａサイトを占めるＬｎと置換されるＳｒの割合を示す。添え字ｙは、０．２以上０．７以下とすることができる。第２領域５２に係る添え字ｙは、第１領域５１に係る添え字ｘよりも大きい。そのため、第２領域５２におけるＳｒ濃度は、第１領域５１におけるＳｒ濃度よりも高い。これによって、第２領域５２における酸素イオン伝導性を第１領域５１よりも高めることによって、空気極活性層５０全体としての反応活性を確保することができる。これによって、燃料電池１０の発電中に不純物（例えばＳＯ２）が空気極活性層５０に飛来しても、第２領域５２のＳｒ成分が優先的に反応することで第１領域５１を保護することができ、空気極活性層５０全体としての反応活性を維持することができる。
　第２領域５２におけるＳｒ濃度は、８ａｔｍ％以上１３ａｔｍ％以下とすることができるが、これに限られるものではない。第２領域５２におけるＳｒ濃度は、上述した第１領域５１におけるＳｒ濃度の１．１倍以上であることが好ましい。第２領域５２におけるＳｒ濃度は、第２領域５２の断面におけるＳＴＥＭのＥＤＸを用いた元素分析によって求めることができる。
　上記一般式において、「Ｂ」は、ペロブスカイト型結晶構造における“Ｂサイト”を占める元素である。「Ｂ」は、Ｃｏ（コバルト），Ｎｉ（ニッケル），Ｆｅ（鉄），Ｍｎ（マンガン）及びＣｕ（銅）から選択される少なくとも１種の元素である。ペロブスカイト型酸化物に「Ｂ」を含ませることによって、第２領域５２における酸化物イオン伝導性と反応活性を向上させることができる。
　上記一般式において、添え字εは、第２領域５２の主成分であるペロブスカイト型酸化物における電荷中性条件を満たすように定まる。すなわち、一般式ＡＢＯ３で表されるペロブスカイト型酸化物における酸素欠陥量が、添え字εによって示されている。添え字εは、一般的には１を超えない正の数（０≦ε＜１）であるが、ペロブスカイト型酸化物の一部を置換する原子の種類、置換割合及び環境条件などにより変動しうる。
　上記一般式で表されるペロブスカイト型酸化物として、代表的には、ランタンを含有するペロブスカイト型複合酸化物とランタンを含有しないペロブスカイト型複合酸化物とが挙げられる。ランタンを含有するペロブスカイト型複合酸化物としては、ＬＳＣＦ（ランタンストロンチウムコバルトフェライト：（Ｌａ,Ｓｒ）（Ｃｏ,Ｆｅ）Ｏ3）、ＬＳＦ（ランタンストロンチウムフェライト：（Ｌａ,Ｓｒ）ＦｅＯ３）、ＬＳＣ（ランタンストロンチウムコバルタイト：（Ｌａ,Ｓｒ）ＣｏＯ３）及びＬＮＦ（ランタンニッケルフェライト：Ｌａ（Ｎｉ,Ｆｅ）Ｏ３）などが挙げられる。ランタンを含有しないペロブスカイト型複合酸化物としては、ＳＳＣ（サマリウムストロンチウムコバルタイト：（Ｓｍ,Ｓｒ）ＣｏＯ３）などが挙げられる。
　第２領域５２が主成分とするペロブスカイト型酸化物は、第１領域５１が主成分とするペロブスカイト型酸化物と異種であってもよいが、同種であることが好ましい。
　（燃料電池１０の製造方法）
　次に、燃料電池１０の製造方法の一例について説明する。以下の説明において、「成形体」は、焼成前の部材を意味する。
　まず、燃料極集電層用粉末（例えば、ＮｉＯ粉末とＹＳＺ粉末）と造孔剤（例えばＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂））との混合物にバインダー（例えば、ポリビニルアルコール）を添加して燃料極集電層用スラリーを作製する。次に、燃料極集電層用スラリーをスプレードライヤーで乾燥・造粒することによって燃料極集電層用粉末を得る。次に、金型プレス成形法で燃料極用粉末を成形することによって、燃料極集電層２１の成形体を形成する。この際、金型プレス成形法に代えてテープ積層法を用いてもよい。
　次に、燃料極活性層用粉末（例えば、ＮｉＯ粉末とＹＳＺ粉末）と造孔剤（例えばＰＭＭＡ）との混合物にバインダー（例えば、ポリビニルアルコール）を添加して燃料極活性層用スラリーを作製する。次に、燃料極活性層用スラリーを印刷法で燃料極集電層２１の成形体上に印刷することによって、燃料極活性層２２の成形体を形成する。これによって、燃料極２０の成形体が形成される。この際、印刷法に代えてテープ積層法や塗布法等を用いてもよい。
　次に、固体電解質層用粉末（例えば、ＹＳＺ粉末）に水とバインダーの混合物をボールミルで混合することによって固体電解質層用スラリーを作製する。次に、固体電解質層用スラリーを燃料極２０の成形体上に塗布・乾燥させることによって、固体電解質層３０の成形体を形成する。この際、塗布法に代えてテープ積層法や印刷法等を用いてもよい。
　次に、バリア層用粉末（例えば、ＧＤＣ粉末）に水とバインダーの混合物をボールミルで混合することによってバリア層用スラリーを作製する。次に、バリア層用スラリーを固体電解質層３０の成形体上に塗布・乾燥させることによって、バリア層４０の成形体を形成する。この際、塗布法に代えてテープ積層法や印刷法等を用いてもよい。
　次に、燃料極２０、固体電解質層３０及びバリア層４０それぞれの成形体の積層体を共焼成（１３００～１６００℃、２～２０時間）することによって、燃料極２０、固体電解質層３０及びバリア層４０の共焼成体を形成する。
　次に、一般式（Ｌｎ１－ｘＳｒｘ）ＢＯ３－δで表される第１領域５１用のペロブスカイト型酸化物粉末と水とバインダーとをボールミルで混合することによって第１領域用スラリーを調製する。この際、添え字ｘを後述する第２領域用スラリーに係る添え字ｙよりも小さくすることによって、第１領域用スラリーにおけるＳｒ濃度を第２領域用スラリーにおけるＳｒ濃度よりも低くする。
　次に、第１領域用スラリーを共焼成体のバリア層４０上に塗布・乾燥させることによって、第１領域５１の成形体を形成する。
　次に、一般式（Ｌｎ１－ｙＳｒｙ）ＢＯ３－εで表される第２領域５２用のペロブスカイト型酸化物粉末と水とバインダーとをボールミルで混合することによって第２領域用スラリーを調製する。この際、添え字ｙを上述した第１領域用スラリーに係る添え字ｘよりも大きくすることによって、第２領域用スラリーにおけるＳｒ濃度を第１領域用スラリーにおけるＳｒ濃度よりも高くする。
　次に、第２領域用スラリーを第１領域５１の成形体上に塗布・乾燥させることによって、第２領域５２の成形体を形成する。これにより、空気極活性層５０の成形体が形成される。
　次に、空気極集電層用材料粉末に水とバインダーを混合して空気極集電層用スラリーを作製する。そして、塗布法などを用いて空気極集電層用スラリーを空気極活性層５０の成形体上に塗布・乾燥させることによって、空気極集電層６０の成形体を形成する。
　次に、空気極活性層５０と空気極集電層６０の成形体を電気炉（酸素含有雰囲気）で焼成（１０００℃～１１００℃、１時間～１０時間）することによって、バリア層４０上に空気極活性層５０と空気極集電層６０を形成する。
　（変形例）
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
　上記実施形態では、本発明に係る空気極活性層５０を燃料電池１０に適用した場合について説明したが、本発明に係る空気極活性層は、燃料電池のほか、固体酸化物型の電解セルを含む固体酸化物型の電気化学セルに適用可能である。
　上記実施形態において、燃料電池１０は、燃料極２０、固体電解質層３０、バリア層４０、空気極活性層５０及び空気極集電層６０を備えることとしたが、これに限られるものではない。燃料電池１０は、燃料極２０、固体電解質層３０及び空気極活性層５０を備えていればよく、燃料極２０と固体電解質層３０との間や固体電解質層３０と空気極活性層５０との間には、他の層が介挿されていてもよい。
　以下において本発明に係るセルの実施例について説明するが、本発明は以下に説明する実施例に限定されるものではない。
　（サンプルＮｏ．１～Ｎｏ．１５の作製）
　以下のようにして、サンプルＮｏ．１～Ｎｏ．１５に係る燃料電池を作製した。
　まず、金型プレス成形法で厚み５００μｍの燃料極集電層（ＮｉＯ：８ＹＳＺ＝５０：５０（Ｎｉ体積％換算））を成形し、その上に厚み２０μｍの燃料極活性層（ＮｉＯ：８ＹＳＺ＝４５：５５（Ｎｉ体積％換算））を印刷法で形成した。
　次に、燃料極活性層上に８ＹＳＺ層とＧＤＣ層の成形体を塗布法で順次形成して共焼成（１４００℃、２時間）した。
　次に、表１に示すペロブスカイト型酸化物粉末と造孔材と水とバインダーをボールミルで混合することによって第１領域用スラリーを調製した。この際、第１領域用スラリーに用いたペロブスカイト型酸化物粉末を示す一般式（Ｌｎ１－ｘＳｒｘ）ＢＯ３－δの添え字ｘを調整することによって、第１領域におけるＳｒ濃度を表１に示すようにサンプルごとに変更した。
　次に、第１領域用スラリーを共焼成体のバリア層上に塗布・乾燥させることによって、空気極活性層のうち第１領域の成形体を形成した。
　次に、表１に示すペロブスカイト型酸化物粉末と造孔材と水とバインダーをボールミルで混合することによって第２領域用スラリーを調製した。この際、第２領域用スラリーに用いたペロブスカイト型酸化物粉末を示す一般式（Ｌｎ１－ｙＳｒｙ）ＢＯ３－εの添え字ｙを調整することによって、第２領域におけるＳｒ濃度を表１に示すようにサンプルごとに変更した。
　次に、第２領域用スラリーを第１領域の成形体上に塗布・乾燥させることによって、第２領域の成形体を形成した。
　次に、Ｌａ（ＮｉＦｅＣｕ）Ｏ３の粉末に水とバインダーを混合して空気極集電層用スラリーを調製した。そして、塗布法を用いて空気極集電層用スラリーを空気極活性層の成形体上に塗布することによって、空気極集電層の成形体を形成した。
　次に、空気極活性層（第１領域と第２領域）と空気極集電層の成形体を電気炉（酸素含有雰囲気、１０００℃）で１時間焼成することによって空気極活性層と空気極集電層を形成した。
　（空気極活性層のＳｒ濃度）
　まず、各サンプルの空気極活性層の断面を精密機械研磨した後に、株式会社日立ハイテクノロジーズのＦＢ－２１００によって薄片加工処理を施した。
　次に、空気極活性層の第１領域及び第２領域の断面を、日本電子社製のＪＥＭ-ＡＲＭ２００Ｆによって倍率１０万倍で拡大したＳＴＥＭ画像を取得し、ＥＤＸを用いた元素分析によって、第１領域及び第２領域におけるＳｒ濃度を測定した。測定結果を表１に示す。
　（空気極活性層の剥離観察）
　各サンプルの空気極活性層（第１領域）とバリア層との界面を電子顕微鏡で観察することによって、第１領域とバリア層との界面における剥離を観察した。表１では、剥離が観察されなかったサンプルに「無」と表示され、燃料電池の特性への影響が懸念される５μｍ超の剥離が観察されたサンプルに「有」と表示さている。
　（燃料電池の出力測定）
　各サンプルの燃料極側に窒素ガス、空気極活性層側に空気を供給しながら７５０℃まで昇温し、７５０℃に達した時点で燃料極に水素ガスを３時間供給することによって還元処理した。
　次に、定格電流密度を０．２Ａ/ｃｍ２に設定して、セル電圧を測定しながら１０００時間発電して、発電開始から１０時間後の初期出力と、１０００時間後における電圧降下率（劣化率）とを算出した。表１において、各サンプルの初期出力は、所定の基準値を１．０として規格化した値が示されている。表１では、劣化率が０．１５％以下のサンプルが「◎」と評価され、劣化率が０．１５％超０．２％以下のサンプルが「○」と評価され、劣化率が０．２％より大きかったサンプルが「△」と評価されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  
　表１に示すように、空気極活性層を第１領域と第２領域の二層構造とし、かつ、第１領域におけるＳｒ濃度を第２領域におけるＳｒ濃度よりも低くしたサンプルＮｏ．１～Ｎｏ．１１では、サンプルＮｏ．１２～１５に比べて、第１領域の剥離を抑制することができた。
　また、表１に示すように、第２領域におけるＳｒ濃度に対する第１領域におけるＳｒ濃度の比を０．８８以下としたサンプルＮｏ．１、３、６～１１では、燃料電池の劣化率を抑制することができた。さらに、第２領域におけるＳｒ濃度に対する第１領域におけるＳｒ濃度の比を０．６１以下にすることによって、燃料電池の劣化率をより抑制できることが分かった。
　さらに、第１領域におけるＳｒ濃度を５ａｔｍ％以上１０ａｔｍ％としたサンプルＮｏ．６～Ｎｏ．１１では、燃料電池の初期出力を向上させることができた。これは、第１領域のＳｒ濃度を酸素イオン伝導性が高い組成範囲に最適化したことによって、空気極活性層の電極反応に影響を与えやすい固体電解質層側の第１領域における反応活性を向上させることができたためである。
　１０　燃料電池
　２０　燃料極
　２１　燃料極集電層
　２２　燃料極活性層
　３０　固体電解質層
　４０　バリア層
　５０　空気極活性層
　５１　第１領域
　５２　第２領域
　６０　空気極集電層

Claims (4)

  1. 　燃料極と、
    　一般式ＡＢＯ３で表され、Ａサイトに少なくともＳｒを含むペロブスカイト型酸化物を主成分とする空気極活性層と、
    　前記燃料極と前記空気極活性層の間に配置される固体電解質層と、
    を備え、
    　前記空気極活性層は、前記固体電解質層側に設けられる第１領域と、前記第１領域上に設けられる第２領域とを有し、
    　前記第１領域におけるＳｒ濃度は、前記第２領域におけるＳｒ濃度よりも低い、
    電気化学セル。
  2. 　前記第２領域におけるＳｒ濃度に対する前記第１領域におけるＳｒ濃度の比は、０．８８以下である、
    請求項１に記載の電気化学セル。
  3. 　前記第１領域におけるＳｒ濃度は、５ａｔｍ％以上１０ａｔｍ％以下である、
    請求項１又は２に記載の電気化学セル。
  4. 　前記第２領域におけるＳｒ濃度は、８ａｔｍ％以上１３ａｔｍ％以下である、
    請求項１乃至３のいずれかに記載の電気化学セル。
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