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JP2004087490A - Solid oxide fuel cell - Google Patents

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JP2004087490A JP2003288038A JP2003288038A JP2004087490A JP 2004087490 A JP2004087490 A JP 2004087490A JP 2003288038 A JP2003288038 A JP 2003288038A JP 2003288038 A JP2003288038 A JP 2003288038A JP 2004087490 A JP2004087490 A JP 2004087490A
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Abstract

【課題】 本発明では、酸素イオン導電性の高いSSZ/YSZ材料でガス透過性の無い電解質膜を形成し、出力性能および耐久性能に優れる固体酸化物形燃料電池を提供することを目的とする。
【解決手段】 電解質膜の片面に空気極、その反対面に燃料極を配置した単電池と、電気的接続の役割を有するインターコネクターと、を備えた固体酸化物形燃料電池であって、前記電解質膜が少なくともスカンジアとイットリアを固溶させたジルコニアからなる層からなり、前記電解質膜における膜表面の粒子の粒度分布における3%径が3μm以上で、かつ97%径が50μm以下であることを特徴とする固体酸化物形燃料電池を提供する。
【選択図】 なし

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid oxide fuel cell which is excellent in output performance and durability performance by forming an electrolyte membrane having no gas permeability with SSZ / YSZ material having high oxygen ion conductivity. .
A solid oxide fuel cell comprising: a unit cell having an air electrode on one side of an electrolyte membrane and a fuel electrode on the other side; and an interconnector having a role of electrical connection. The electrolyte membrane is composed of at least a layer made of zirconia in which scandia and yttria are dissolved, and the 3% diameter in the particle size distribution of the particles on the membrane surface in the electrolyte membrane is 3 μm or more and the 97% diameter is 50 μm or less. A solid oxide fuel cell is provided.
[Selection diagram] None

Description

本発明は、出力性能および耐久性能に優れる固体酸化物形燃料電池に関する。特には、酸素イオン導電性に優れ、ガス透過性の無い電解質膜を有し、900℃以下の発電温度においても高い出力性能を有する固体酸化物形燃料電池に関する。
The present invention relates to a solid oxide fuel cell having excellent output performance and durability performance. In particular, the present invention relates to a solid oxide fuel cell having an electrolyte membrane having excellent oxygen ion conductivity and having no gas permeability and having high output performance even at a power generation temperature of 900 ° C. or lower.

 従来の固体酸化物形燃料電池の電解質膜として、イットリアを固溶させたジルコニア(以下、YSZと示す。)からなる層が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この場合、900℃以下の低温において電解質膜の酸素イオン導電性が低下し、出力性能が低くなるという課題があった。 (4) As an electrolyte membrane of a conventional solid oxide fuel cell, a layer made of zirconia in which yttria is dissolved (hereinafter referred to as YSZ) has been proposed (for example, see Patent Document 1). In this case, there has been a problem that the oxygen ion conductivity of the electrolyte membrane decreases at a low temperature of 900 ° C. or lower, and the output performance decreases.

 固体酸化物形燃料電池の電解質膜として、スカンジアを固溶させたジルコニア(以下、SSZと示す。)からなる層を提案しているものもある(例えば、特許文献2参照)。 しかし、焼結性が低くガス透過性の無い電解質膜を作製することが困難であるという課題があった。 も Some have proposed a layer made of zirconia in which scandia is dissolved (hereinafter, referred to as SSZ) as an electrolyte membrane of a solid oxide fuel cell (for example, see Patent Document 2). However, there was a problem that it was difficult to produce an electrolyte membrane having low sinterability and no gas permeability.

 固体酸化物形燃料電池の電解質膜として、スカンジアとイットリアを固溶させたジルコニア(以下、SSZ/YSZと示す。)からなる層を提案しているものもある(例えば、特許文献3参照。)。しかし、特許文献3の材料で電解質膜の作製を試みたところ、ガス透過性の無い電解質膜を作製することができないケースと、出力性能が低下するケースがあることがわかった。
特開平10−158894号公報(第1−6頁、第1−12図) 特開平7−6774号公報(第1−5頁、第1−5図) 特開2000−340240号公報(第1−8頁、第1−4図)
As an electrolyte membrane of a solid oxide fuel cell, there is one that proposes a layer made of zirconia in which scandia and yttria are dissolved (hereinafter, referred to as SSZ / YSZ) (for example, see Patent Document 3). . However, when an attempt was made to produce an electrolyte membrane using the material of Patent Document 3, it was found that there were cases where an electrolyte membrane without gas permeability could not be produced, and cases where the output performance was reduced.
JP-A-10-158894 (page 1-6, FIG. 1-12) JP-A-7-6774 (page 1-5, FIG. 1-5) JP-A-2000-340240 (pages 1-8, FIG. 1-4)

 本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、本発明では、酸素イオン導電性の高いSSZ/YSZ材料でガス透過性の無い電解質膜を形成し、出力性能および耐久性能に優れる固体酸化物形燃料電池を提供する。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and in the present invention, a solid electrolyte having excellent output performance and durability performance is formed by forming an electrolyte membrane having no gas permeability with a high oxygen ion conductive SSZ / YSZ material. An oxide fuel cell is provided.

 上記目的を達成するために本発明は、電解質膜の片面に空気極、その反対面に燃料極を配置した単電池と、電気的接続の役割を有するインターコネクターと、を備えた固体酸化物形燃料電池であって、前記電解質膜が少なくともスカンジアとイットリアを固溶させたジルコニアからなる層からなり、前記電解質膜における膜表面の結晶粒径における3%径が3μm以上で、かつ97%径が50μm以下であることを特徴とする固体酸化物形燃料電池を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a solid oxide type comprising: a cell having an air electrode on one side of an electrolyte membrane and a fuel electrode on the other side; and an interconnector having a role of electrical connection. In a fuel cell, the electrolyte membrane is composed of at least a layer made of zirconia in which scandia and yttria are dissolved, and 3% or more of the crystal grain size on the membrane surface of the electrolyte membrane is 3 μm or more and 97% or more. A solid oxide fuel cell having a thickness of 50 μm or less is provided.

 本発明によれば、電解質膜がSSZ/YSZからなるので、酸素イオン導電性が高く、焼結性に優れる電解質膜を提供することができる。また、電解質膜における膜表面の粒子の粒度分布における3%径が3μm以上で、かつ97%径が50μm以下なので出力性能に優れる固体酸化物形燃料電池を提供することができる。 According to the present invention, since the electrolyte membrane is made of SSZ / YSZ, it is possible to provide an electrolyte membrane having high oxygen ion conductivity and excellent sinterability. Further, since the 3% diameter in the particle size distribution of the particles on the membrane surface in the electrolyte membrane is 3 μm or more and the 97% diameter is 50 μm or less, a solid oxide fuel cell excellent in output performance can be provided.

 この理由は、YSZより酸素イオン導電性が高いSSZを含んでいるので電解質膜の酸素イオン導電性が高くなることと、YSZを含んでいるため焼結性に優れ容易にガス透過性の無い電解質膜を作製できるためである。また、電解質膜における膜表面のの粒子の粒度分布における3%径が3μm未満であると電解質膜が連通した開気孔を有する膜となるため電解質膜を酸化ガスあるいは燃料ガスが透過し出力性能が低下するためで、一方、97%径が50μmより大きいと空気極および/または燃料極からのコンタミネーションが含まれるため電解質膜に電子導電性が生じ、出力性能が低下するためである。 The reason is that the electrolyte membrane contains SSZ, which has higher oxygen ion conductivity than YSZ, and the oxygen ion conductivity of the electrolyte membrane is higher. This is because a film can be manufactured. If the 3% diameter in the particle size distribution of the particles on the membrane surface in the electrolyte membrane is less than 3 μm, the electrolyte membrane becomes a membrane having open pores communicating with each other. On the other hand, when the 97% diameter is larger than 50 μm, contamination from the air electrode and / or the fuel electrode is included, so that the electrolyte membrane has electronic conductivity and the output performance is reduced.

 ここで示す少なくともスカンジアとイットリアを固溶させたジルコニアとは、スカンジアとイットリアの2種類が最低固溶されたジルコニアであれば良く、他の組成が固溶されていても良い。例えば、スカンジアとイットリアとセリアが固溶されたジルコニアなどもこれに該当する。 少 な く と も The zirconia in which at least scandia and yttria are solid-solved as shown here may be zirconia in which at least two types of scandia and yttria are solid-solved, and other compositions may be solid-dissolved. For example, zirconia, in which scandia, yttria, and ceria are dissolved, corresponds to this.

 ここで示すガス透過性の無い電解質膜とは、電解質膜の片面とその反対側面の間に圧力差を設けた時、その間を透過するガス透過量で評価され、ガス透過量Q≦2.8×10-9ms-1Pa-1(より好ましくはQ≦2.8×10-10ms-1Pa-1)の膜であるものを指す。 The electrolyte membrane without gas permeability shown here is evaluated by the amount of gas permeated therethrough when a pressure difference is provided between one side and the opposite side of the electrolyte membrane, and the gas permeation amount Q ≦ 2.8 × 10 -9 ms -1 Pa -1 (more preferably, Q ≦ 2.8 × 10 -10 ms -1 Pa -1 ).

 ここで示す膜表面の粒子の粒度分布とは、以下のプラニメトリック法で求められた粒子の粒度分布である。まず、SEMで電解質膜表面の写真を撮り、この写真上で面積(A)の既知の円を描き、円内の粒子数ncと円周にかかった粒子数niから(1)式によって単位面積あたりの粒子数NGを求める。
NG = (nc + 1/2ni) / (A/m2) …(1)
 ここで示すmは写真の倍率である。1/NGが1個の粒子の占める面積であるから、膜表面の粒径は円相当径は2/√(πNG)、正方形の一辺とすると1/√NGで得られる。
The particle size distribution of the particles on the film surface shown here is the particle size distribution of the particles obtained by the following planimetric method. First, take pictures of the electrolyte membrane surface in SEM, draw a known circular area (A) on this picture, by the spent grains the number n i the number of particles n c and the circumference of the circle (1) The number of particles NG per unit area is determined.
N G = (n c + 1 / 2n i ) / (A / m 2 )… (1)
Here, m is the magnification of the photograph. Since 1 / N G is an area occupied by one particle, the particle size equivalent circle diameter of the membrane surface is obtained in 2 / √ (πN G), when the side of the square 1 / √N G.

 ここで示す膜表面の粒子の粒度分布における3%径とは、プラニメトリック法で100箇所で結晶粒径を測定したとき、粒径の小さい順番から並べた際の3番目に相当する粒径を指し、97%径とは97番目に相当する粒径を指す。なお、焼結によって粒子同士が接合しているように見える場合でも粒界が観察されれば別個の粒子と見なして測定する。 The 3% diameter in the particle size distribution of the particles on the film surface shown here is the third equivalent particle size when the crystal particle diameters are measured in 100 places by the planimetric method and arranged in ascending order of particle diameter. , And the 97% diameter refers to a particle diameter corresponding to the 97th. In addition, even if it seems that particles are joined by sintering, if a grain boundary is observed, it is considered as a separate particle and measured.

本発明の好ましい態様においては、電解質膜における膜表面の粒子の粒度分布における3%径が3μm以上で、かつ97%径が20μm以下である。 In a preferred embodiment of the present invention, the 3% diameter in the particle size distribution of the particles on the membrane surface of the electrolyte membrane is 3 μm or more, and the 97% diameter is 20 μm or less.

電解質膜における膜表面の粒子の粒度分布における3%径が3μm以上で、かつ97%径が20μm以下とすることで耐久性能にも優れる固体酸化物形燃料電池を提供することができる。 When the 3% diameter in the particle size distribution of the particles on the membrane surface of the electrolyte membrane is 3 μm or more and the 97% diameter is 20 μm or less, a solid oxide fuel cell excellent in durability performance can be provided.

この理由は、3%径が3μm以上で、かつ97%径が20μm以下の粒子の粒度分布から構成されるSSZ/YSZ膜は、粒界が多くアンカー効果によりこの上に形成される燃料ガス側の電極との密着性をより向上させることができるためである。 The reason for this is that the SSZ / YSZ film composed of particles having a 3% diameter of 3 μm or more and a 97% diameter of 20 μm or less has a large number of grain boundaries and has a fuel gas side formed thereon by an anchor effect. This is because the adhesion to the electrode can be further improved.

本発明の好ましい態様においては、SSZ/YSZにおけるスカンジアとイットリアの合計固溶量が3〜12mol%である。 In a preferred embodiment of the present invention, the total solid solution amount of scandia and yttria in the SSZ / YSZ is 3 to 12 mol%.

 スカンジアとイットリアの合計固溶量を3〜12mol%とすることで、出力性能および耐久性能に優れる固体酸化物形燃料電池を提供することができる。 (4) By setting the total solid solution amount of scandia and yttria to 3 to 12 mol%, a solid oxide fuel cell excellent in output performance and durability performance can be provided.

 この理由は、スカンジアとイットリアの合計固溶量が3 mol%未満であると材料の酸素イオン導電性が低くなり、出力性能が低下するためで、一方、12mol%より多いと結晶相が立方晶の他に菱面体晶が生成し酸素イオン導電性が低下することと、結晶相の安定性が低下し耐久性が低下するためである。 The reason for this is that if the total solid solution amount of scandia and yttria is less than 3 mol%, the oxygen ion conductivity of the material will be low and the output performance will be reduced, whereas if it exceeds 12 mol%, the crystal phase will be cubic. In addition, a rhombohedral crystal is generated to lower the oxygen ion conductivity, and the stability of the crystal phase is lowered to lower the durability.

本発明の好ましい態様においては、SSZ/YSZにおけるスカンジアとイットリアの合計固溶量が8〜12mol%である。 In a preferred embodiment of the present invention, the total solid solution amount of scandia and yttria in the SSZ / YSZ is 8 to 12 mol%.

スカンジアとイットリアの合計固溶量を8〜12mol%とすることでより出力性能に優れる固体酸化物形燃料電池を提供することができる。 By setting the total solid solution amount of scandia and yttria to 8 to 12 mol%, a solid oxide fuel cell having more excellent output performance can be provided.

この理由は、スカンジアとイットリアの合計固溶量が8〜12mol%のとき最も酸素イオン導電性が高いためである。 This is because oxygen ion conductivity is highest when the total solid solution amount of scandia and yttria is 8 to 12 mol%.

本発明の好ましい態様においては、SSZ/YSZからなる層におけるスカンジアの固溶比率が、スカンジアとイットリアの合計固溶量に対して20〜90%である。 In a preferred embodiment of the present invention, the solid solution ratio of scandia in the layer composed of SSZ / YSZ is 20 to 90% based on the total solid solution amount of scandia and yttria.

 SSZ/YSZにおけるスカンジアの固溶比率を20〜90%とすることで、酸素イオン導電性が高く、ガス透過性の無い電解質膜を容易に作製することができる。 (4) By setting the scandia solid solution ratio in SSZ / YSZ to 20 to 90%, an electrolyte membrane having high oxygen ion conductivity and no gas permeability can be easily produced.

 この理由は、スカンジアの固溶比率が20%より少ないとYSZの酸素イオン導電性とほとんど変わらないため電解質膜がYSZである固体酸化物形燃料電池より出力性能に優れた固体酸化物形燃料電池を得ることができにくいためで、一方90%より多いと酸素イオン導電性は高いが焼結性が低下し、ガス透過性の無い電解質膜を作製するのが難しくなるためである。 The reason is that if the solid solution ratio of scandia is less than 20%, it is almost the same as the oxygen ion conductivity of YSZ, so the solid oxide fuel cell with better output performance than the solid oxide fuel cell whose electrolyte membrane is YSZ On the other hand, if it is more than 90%, oxygen ion conductivity is high, but sinterability is reduced, and it is difficult to produce an electrolyte membrane having no gas permeability.

本発明の好ましい態様においては、SSZ/YSZからなる層には、さらにセリアを5 mol%以下固溶させている。 In a preferred embodiment of the present invention, 5 mol% or less of ceria is further dissolved in the SSZ / YSZ layer.

 本態様によれば、さらにセリアを適量固溶させることで出力性能および耐久性能に優れる固体酸化物形燃料電池を提供することができる。 According to this embodiment, a solid oxide fuel cell having excellent output performance and durability can be provided by further dissolving an appropriate amount of ceria in solid solution.

 この理由は、セリアを固溶させると酸素イオン導電性を向上させる作用と結晶相を安定化させる作用があるためである。一方、セリアは固体酸化物形燃料電池の燃料雰囲気で電子導電性を有するので、電解質膜に多く固溶させると逆に出力性能が低下するためである。セリア固溶量としては、電子導電性の影響が少ない 5mol%以下が好ましい。 The reason for this is that the solid solution of ceria has the effect of improving oxygen ion conductivity and the effect of stabilizing the crystal phase. On the other hand, since ceria has electronic conductivity in the fuel atmosphere of the solid oxide fuel cell, the output performance is conversely reduced when a large amount of ceria is dissolved in the electrolyte membrane. The ceria solid solution amount is preferably 5 mol% or less, which has little effect on electronic conductivity.

本発明の好ましい態様においては、SSZ/YSZからなる層には、さらにビスマスを5 mol%以下固溶させていることを提供している。 In a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the layer comprising SSZ / YSZ further contains bismuth in a solid solution of 5 mol% or less.

 本態様によれば、ビスマスを適量固溶させることでSSZ/YSZからなる層の焼結性が向上し、より低温でガス透過性の無い電解質膜を形成させることができる。 According to this aspect, by dissolving an appropriate amount of bismuth in a solid solution, the sinterability of the SSZ / YSZ layer is improved, and an electrolyte membrane having no gas permeability at a lower temperature can be formed.

 ビスマスを固溶させることが好ましい理由は、ビスマスは融点が820℃程度と低く、かつ沸点が1900℃程度と高いため、SSZの焼結を低温で行うことができるためである。一方、ビスマスを多く固溶させると固体酸化物形燃料電池のインターコネクターや燃料極を焼結させる工程においてビスマス成分がSSZ材料から抜け、ガス透過性の無い電解質を得ることができなくなるためである。ビスマスの固溶量としては、5mol%以下が好ましい。 The reason why bismuth is preferably dissolved as a solid solution is that bismuth has a low melting point of about 820 ° C. and a high boiling point of about 1900 ° C., so that sintering of SSZ can be performed at a low temperature. On the other hand, when a large amount of bismuth forms a solid solution, the bismuth component is removed from the SSZ material in the step of sintering the interconnector and the fuel electrode of the solid oxide fuel cell, and an electrolyte without gas permeability cannot be obtained. . The solid solution amount of bismuth is preferably 5 mol% or less.

本発明の好ましい態様においては、SSZ/YSZからなる層には、さらにセリアとビスマスを合計5 mol%以下固溶させている。 In a preferred embodiment of the present invention, ceria and bismuth are further dissolved in the layer composed of SSZ / YSZ in a total amount of 5 mol% or less.

 本態様によれば、セリアとビスマスを適量固溶させることで、より低温でガス透過性の無い電解質膜が形成でき、かつ出力性能に優れる固体酸化物形燃料電池を提供することができる。 According to this aspect, by dissolving a proper amount of ceria and bismuth in a solid solution, an electrolyte membrane having no gas permeability at lower temperature can be formed, and a solid oxide fuel cell excellent in output performance can be provided.

 セリアとビスマスを固溶させることが好ましい理由は、セリアを固溶させることで電解質膜の酸素イオン導電性が向上し、ビスマスを固溶させることで焼結性が向上しより低温でガス透過性の無い電解質膜を形成することができるためである。一方、5mol%より多く含むとビスマスが電解質膜から抜けやすくなることと、セリアの電子導電性の影響が出やすくなり固体酸化物形燃料電池の出力性能が低下するためである。 The reason that it is preferable to form a solid solution of ceria and bismuth is because the solid solution of ceria improves the oxygen ion conductivity of the electrolyte membrane, and the solid solution of bismuth improves the sintering property, thereby improving gas permeability at lower temperatures. This is because it is possible to form an electrolyte membrane free from defects. On the other hand, if the content is more than 5 mol%, bismuth is likely to escape from the electrolyte membrane, and the electronic conductivity of ceria is more likely to be exerted, so that the output performance of the solid oxide fuel cell is reduced.

本発明の好ましい態様においては、電解質膜と空気極の間には酸素ガスと電子と、から酸素イオンを生成する反応を促進させる空気側電極反応層が介在されている。 In a preferred embodiment of the present invention, an air-side electrode reaction layer that promotes a reaction for generating oxygen ions from oxygen gas and electrons is interposed between the electrolyte membrane and the air electrode.

 本態様によれば、電解質膜と空気極の間に(2)式の反応を促進させる層を設けることで出力性能に優れる固体酸化物形燃料電池を提供することができる。
   1/2O2+2e-→O2- …(2)
According to this aspect, a solid oxide fuel cell having excellent output performance can be provided by providing a layer that promotes the reaction of the formula (2) between the electrolyte membrane and the air electrode.
1 / 2O 2 + 2e - → O 2- ... (2)

この理由は、(2)式の反応が促進されると電解質膜へ酸素イオンが効率良く送られるためである。 The reason is that when the reaction of the formula (2) is promoted, oxygen ions are efficiently sent to the electrolyte membrane.

本発明の好ましい態様においては、空気側電極反応層は(La1-xAxyMnO3(但し、A=CaまたはSrのいずれか)で表されるランタンマンガナイトとSSZが均一に混合された層(以下、LaAMnO3/SSZと示す。)からなる。 In a preferred embodiment of the present invention, the air-side electrode reaction layer uniformly mixes lanthanum manganite and SSZ represented by (La 1-x A x ) y MnO 3 (where A = Ca or Sr). (Hereinafter referred to as LaAMnO 3 / SSZ).

 本態様によれば、空気側電極反応層として電子導電性の高い(La1-xAxyMnO3と酸素イオン導電性の高いSSZの混合体を用いることで700℃程度の発電温度においても出力性能に優れる固体酸化物形燃料電池を提供することができる。 According to this embodiment, by using a mixture of (La 1-x A x ) y MnO 3 and SSZ having high oxygen ion conductivity as the air-side electrode reaction layer, at a power generation temperature of about 700 ° C. Also, a solid oxide fuel cell having excellent output performance can be provided.

 この理由は、LaAMnO3/SSZは電子導電性と酸素イオン導電性が高いので空気極と電解質膜間で起こる(2)式の反応が700℃程度の低温においても効率良く進めることができることと、本発明の電解質膜の酸素イオン導電性が高いため酸素イオンを効率良く燃料極へ送ることができ、700℃程度の低温においても高い出力性能を得ることができるためである。 The reason is that LaAMnO 3 / SSZ has high electron conductivity and oxygen ion conductivity, so that the reaction of formula (2) occurring between the air electrode and the electrolyte membrane can efficiently proceed even at a low temperature of about 700 ° C. This is because the oxygen ion conductivity of the electrolyte membrane of the present invention is high, so that oxygen ions can be efficiently sent to the fuel electrode, and high output performance can be obtained even at a low temperature of about 700 ° C.

ここで示す(La1-xAxyMnO3(但し、A=CaまたはSrのいずれか)で表されるランタンマンガナイトとSSZが均一に混合された層は、共沈法などの液相法によって作製された原料を用いることによって、得ることができる。すなわち、ここで示す均一とは共沈法で得られる原料レベルの均一性があれば十分均一であることを指している。 The layer of (La 1-x A x ) y MnO 3 (where A = either Ca or Sr) shown here, in which lanthanum manganite and SSZ are uniformly mixed, is formed by a co-precipitation method. It can be obtained by using a raw material produced by a phase method. That is, the uniformity shown here means that the raw material obtained by the coprecipitation method is sufficiently uniform if there is uniformity.

本発明の好ましい態様においては、空気極が(La1-xAxyMnO3 (但し、A=CaまたはSrのいずれか)で表されるランタンマンガナイトからなる。 In a preferred embodiment of the present invention, the air electrode is made of lanthanum manganite represented by (La 1-x A x ) y MnO 3 (where A = Ca or Sr).

 本態様によれば、空気極に(La1-xAxyMnO3 (但し、A=CaまたはSrのいずれか)を用いることで出力性能に優れる固体酸化物形燃料電池を提供することができる。 According to this aspect, it is possible to provide a solid oxide fuel cell having excellent output performance by using (La 1-x A x ) y MnO 3 (where A = Ca or Sr) for the air electrode. Can be.

 この理由は、(La1-xAxyMnO3 (但し、A=CaまたはSrのいずれか)で表されるランタンマンガナイトが固体酸化物形燃料電池の空気雰囲気下で電子導電性が高く、かつ材料として安定であるためである。 The reason is that lanthanum manganite represented by (La 1-x A x ) y MnO 3 (where A is either Ca or Sr) has an electron conductivity under the air atmosphere of a solid oxide fuel cell. This is because it is expensive and stable as a material.

本発明の好ましい態様においては、電解質膜と燃料極の間には、燃料ガスに含まれる少なくとも水素ガス(H2) および/または一酸化炭素ガス(CO)と、酸素イオン(O2-)と、からH2Oおよび/またはCO2と、電子を生成させる反応を促進させる燃料側電極反応層が介在されている。 In a preferred embodiment of the present invention, between the electrolyte membrane and the fuel electrode, at least hydrogen gas (H 2 ) and / or carbon monoxide gas (CO) contained in the fuel gas, and oxygen ions (O 2− ) , A fuel-side electrode reaction layer that promotes a reaction to generate electrons with H 2 O and / or CO 2 is interposed.

 本態様によれば電解質膜と燃料極の間に(3)、(4)式の反応を促進させる層を設けることで出力性能に優れる固体酸化物形燃料電池を提供することができる。
  H2+O2-→H2O+2e- … (3)
  CO+O2-→CO2+2e- … (4)
According to this aspect, a solid oxide fuel cell having excellent output performance can be provided by providing a layer that promotes the reactions of formulas (3) and (4) between the electrolyte membrane and the fuel electrode.
H 2 + O 2- → H 2 O + 2e - ... (3)
CO + O 2- → CO 2 + 2e - ... (4)

この理由は、(3),(4)式で反応した電子を効率良く燃料極へ送ることができるためである。  The reason for this is that the electrons reacted in the equations (3) and (4) can be efficiently sent to the fuel electrode.

本発明の好ましい態様においては、NiOまたはNiと、スカンジアを固溶させたジルコニアが均一に混合された層(以下、NiO/SSZまたはNi/SSZと示す)からなることを提供する。 In a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the layer comprises a layer (hereinafter, referred to as NiO / SSZ or Ni / SSZ) in which NiO or Ni and zirconia in which scandia is dissolved are uniformly mixed.

本態様によれば、電極反応層としてNiO/SSZまたはNi/SSZを用いることで700℃程度の発電温度においても出力性能に優れる固体酸化物形燃料電池を提供することができる。 According to this aspect, a solid oxide fuel cell having excellent output performance even at a power generation temperature of about 700 ° C. can be provided by using NiO / SSZ or Ni / SSZ as the electrode reaction layer.

 この理由は、NiO/SSZまたはNi/SSZは700℃程度の低温においても電子導電性と酸素イオン導電性が高いので電解質膜と燃料極間で起こる(3)、(4)式の反応を効率良く進めることができることと、本発明の電解質膜の酸素イオン導電性が高いため酸素イオンを効率良く燃料極へ送ることができ、700℃程度の低温においても高い出力性能を得ることができるためである。 The reason for this is that NiO / SSZ or Ni / SSZ has high electron conductivity and oxygen ion conductivity even at a low temperature of about 700 ° C, so that the reactions of equations (3) and (4) that occur between the electrolyte membrane and the fuel electrode can be efficiently performed. This is because the oxygen ion conductivity of the electrolyte membrane of the present invention is high, oxygen ions can be efficiently sent to the fuel electrode, and high output performance can be obtained even at a low temperature of about 700 ° C. is there.

 ここで示すNiOは燃料ガス雰囲気下ではNiに還元され、該層はNi/SSZとなる。 NiNiO shown here is reduced to Ni in a fuel gas atmosphere, and this layer becomes Ni / SSZ.

本発明の好ましい態様においては、燃料極がNiOまたはNiと、イットリアとを固溶させたジルコニアが均一に混合された層(以下、NiO/YSZまたはNi/YSZと示す)からなることを提供する。 In a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the fuel electrode is composed of a layer (hereinafter, referred to as NiO / YSZ or Ni / YSZ) in which zirconia in which NiO or Ni and yttria are dissolved is uniformly mixed. .

本態様によれば、燃料極にNiO/YSZまたはNi/YSZを用いることで出力性能に優れる固体酸化物形燃料電池を提供することができる。 According to this aspect, a solid oxide fuel cell having excellent output performance can be provided by using NiO / YSZ or Ni / YSZ for the fuel electrode.

 この理由は、Ni/YSZは固体酸化物形燃料電池の燃料ガス雰囲気下で電子導電性が高く、かつ耐久性に優れ、安定であるためである。 This is because Ni / YSZ has high electronic conductivity, excellent durability, and is stable under the fuel gas atmosphere of the solid oxide fuel cell.

 ここで示すNiOは燃料ガス雰囲気下ではNiに還元され、該層はNi/YSZとなる。 NiNiO shown here is reduced to Ni under fuel gas atmosphere, and this layer becomes Ni / YSZ.

本発明の好ましい態様においては、インターコネクターは、Caを固溶させたランタンクロマイトである。 In a preferred embodiment of the present invention, the interconnector is lanthanum chromite in which Ca is dissolved.

本態様によれば、Caを固溶させたランタンクロマイトを使用することでガス透過性の無い膜を作製しやすくかつ電子導電性が高いインターコネクターを作製することができる。 According to this aspect, by using lanthanum chromite in which Ca is dissolved as a solid solution, it is easy to produce a film having no gas permeability and an interconnector having high electronic conductivity can be produced.

 この理由は、Ca以外のものを固溶させたランタンクロマイトではガス透過性の無いインターコネクター膜を作製するために1500℃より高い温度の焼成が必要であり、この温度で固体酸化物形燃料電池を焼成すると他の構成材料間で反応が起こり、出力性能を低下させるためである。一方、Caを固溶させたランタンクロマイトが好ましい理由は、固体酸化物形燃料電池の他材料の焼成温度より低い温度で焼結助剤成分であるCamCrnO4が生成し、ガス透過性の無いインターコネクターを容易に作製できるためである。また、ガス透過性の無いCaを固溶させたランタンクロマイト膜であれば電子導電性が高いためである。 The reason for this is that lanthanum chromite in which a solid solution other than Ca is dissolved requires firing at a temperature higher than 1500 ° C in order to produce an interconnector membrane with no gas permeability. When baking is performed, a reaction occurs between other constituent materials, and the output performance is reduced. On the other hand, lanthanum chromite in which Ca is dissolved is preferable because the sintering aid component Ca m Cr n O 4 is generated at a temperature lower than the sintering temperature of other materials of the solid oxide fuel cell, and gas permeation is caused. This is because an interconnector having no property can be easily manufactured. In addition, a lanthanum chromite film in which Ca having no gas permeability is formed into a solid solution has a high electron conductivity.

 ここで示すガス透過性の無いインターコネクターとは、インターコネクターの片面とその反対側面の間に圧力差を設け、その間を透過するガス透過量で評価され、ガス透過量Q≦2.8×10-9ms-1Pa-1(より好ましくはQ≦2.8×10-10ms-1Pa-1)であるものを指す。 The interconnector having no gas permeability shown here means that a pressure difference is provided between one side and the opposite side of the interconnector, and the gas permeation passing therethrough is evaluated. The gas permeation Q ≦ 2.8 × 10 −9 ms −1 Pa −1 (more preferably, Q ≦ 2.8 × 10 −10 ms −1 Pa −1 ).

 固体酸化物形燃料電池において電解質膜がSSZ/YSZからなる層からなり、電解質膜における膜表面の粒子の粒度分布における3%径が3μm以上で、かつ97%径が50μm以下であるようにすることで、得られる電解質膜はガス透過性が無い膜となり、出力性能に優れる固体酸化物形燃料電池を提供することができる。 In a solid oxide fuel cell, the electrolyte membrane is composed of a layer composed of SSZ / YSZ, and the 3% diameter in the particle size distribution of the particles on the membrane surface of the electrolyte membrane is 3 μm or more and the 97% diameter is 50 μm or less. As a result, the obtained electrolyte membrane has no gas permeability, and a solid oxide fuel cell having excellent output performance can be provided.

さらに、電解質膜における膜表面の粒子の粒度分布における3%径が3μm以上で、かつ97%径が20μm以下であるようにすると、燃料ガス側の電極との密着性が向上し、耐久性能に優れる固体酸化物形燃料電池を提供することができる。 Further, when the 3% diameter in the particle size distribution of the particles on the membrane surface in the electrolyte membrane is 3 μm or more and the 97% diameter is 20 μm or less, the adhesion to the fuel gas side electrode is improved, and the durability is improved. An excellent solid oxide fuel cell can be provided.

 また、空気側電極反応層や燃料側電極反応層を最適化することによって、700℃程度の低温下においても高い出力性能を有する固体酸化物形燃料電池を提供することができる。
Further, by optimizing the air-side electrode reaction layer and the fuel-side electrode reaction layer, a solid oxide fuel cell having high output performance even at a low temperature of about 700 ° C. can be provided.

 本発明における固体酸化物形燃料電池について図1を用いて説明する。
 図1は、円筒タイプの固体酸化物形燃料電池の断面を示す図である。円筒状の空気極支持体1上に帯状のインターコネクター2、電解質膜3、さらに電解質膜3の上にインターコネクター2と接触しないように燃料極4が形成されている。空気極支持体の内側にAirを流し、外側に燃料ガスを流すとAir中の酸素が空気極と電解質膜の界面で酸素イオンに変わり、この酸素イオンが電解質膜を通って燃料極に達する。そして、燃料ガスと酸素イオンが反応して水および二酸化炭素になる。これらの反応は(3),(4)式で示される。燃料極4とインターコネクター2を接続することによって外部へ電気を取り出すことができる。
H2+O2-→H2O+2e-  … (3)
CO+O2-→CO2+2e-  … (4)
The solid oxide fuel cell according to the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a cross section of a cylindrical solid oxide fuel cell. A strip-shaped interconnector 2 and an electrolyte membrane 3 are formed on a cylindrical air electrode support 1, and a fuel electrode 4 is formed on the electrolyte membrane 3 so as not to contact the interconnector 2. When air is flowed inside the air electrode support and fuel gas is flown outside, oxygen in the air is changed into oxygen ions at the interface between the air electrode and the electrolyte membrane, and the oxygen ions reach the fuel electrode through the electrolyte membrane. Then, the fuel gas and oxygen ions react to form water and carbon dioxide. These reactions are represented by equations (3) and (4). By connecting the fuel electrode 4 and the interconnector 2, electricity can be taken out.
H 2 + O 2- → H 2 O + 2e - ... (3)
CO + O 2- → CO 2 + 2e - ... (4)

 図2は、空気極1と電解質膜3の間に空気側電極反応層1bを、そして電解質膜3と燃料極極4の間に燃料側電極反応層4bを設けたタイプについて示した断面図である。空気側電極反応層1bは空気極からの酸素ガスと電子から酸素イオンが生成する(2)式の反応を促進させるために設けられた層であり、この空気側電極反応層1bで生成した酸素イオンが電解質膜3を通って燃料極側に移動する。そして、燃料側電極反応層4bで(3),(4)式に示す反応が行われ、燃料極4aとインターコネクター2を接続することで外部へ電気を取り出すことができる。それゆえ、空気側電極反応層、電解質膜および燃料側電極反応層の最適化を図れば700℃程度の低温まで出力性能に優れた固体酸化物形燃料電池を提供することが可能である。
1/2O2+2e-→O2-   … (2)
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a type in which an air-side electrode reaction layer 1b is provided between the air electrode 1 and the electrolyte membrane 3 and a fuel-side electrode reaction layer 4b is provided between the electrolyte membrane 3 and the fuel electrode 4. . The air-side electrode reaction layer 1b is a layer provided to promote the reaction of the formula (2) in which oxygen gas is generated from oxygen gas and electrons from the air electrode, and the oxygen generated in the air-side electrode reaction layer 1b is provided. The ions move to the fuel electrode side through the electrolyte membrane 3. Then, the reactions shown in the equations (3) and (4) are performed in the fuel-side electrode reaction layer 4b, and electricity can be extracted to the outside by connecting the fuel electrode 4a and the interconnector 2. Therefore, by optimizing the air-side electrode reaction layer, the electrolyte membrane, and the fuel-side electrode reaction layer, it is possible to provide a solid oxide fuel cell having excellent output performance up to a low temperature of about 700 ° C.
1 / 2O 2 + 2e - → O 2- ... (2)

 本発明における電解質膜は、固体酸化物形燃料電池の発電温度で空気雰囲気および燃料ガス雰囲気において、従来用いられているYSZより酸素イオン導電性が高いこと、ガス透過性の無い膜であること、電子導電性が無いものであることが好ましい。 The electrolyte membrane in the present invention, in an air atmosphere and a fuel gas atmosphere at the power generation temperature of the solid oxide fuel cell, has a higher oxygen ion conductivity than the conventionally used YSZ, and has no gas permeability. Preferably, it has no electronic conductivity.

 YSZより酸素イオン導電性が高く、電子導電性が無いという観点からはSSZが好ましい。しかし、SSZは焼結性が低いためにガス透過性の無い膜を容易に作製することができないことが課題として挙げられていた。それゆえ、酸素イオン導電性が高いSSZと焼結性に優れるYSZを含み、ガス透過性の無い膜を容易に作製することができるSSZ/YSZを本発明では用いる。 SSSSZ is preferred from the viewpoint of higher oxygen ion conductivity than YSZ and no electronic conductivity. However, SSZ has a problem that a film having no gas permeability cannot be easily produced due to low sinterability. Therefore, the present invention uses SSZ / YSZ, which includes SSZ having high oxygen ion conductivity and YSZ having excellent sinterability and can easily produce a film having no gas permeability.

 また、本発明におけるSSZ/YSZからなる電解質膜を有する固体酸化物形燃料電池においては、出力性能と耐久性を向上させるために電解質膜表面の粒子の粒度分布を最適化したものがより好ましい。膜表面の粒子の粒度分布としては、3%径が3μm以上、かつ97%径が50μm以下の範囲が好ましく、より好ましくは3%径が3μm以上、かつ97%径が20μm以下の範囲である。この理由は、3μm未満の粒子が多いとSSZ/YSZ膜は連通した開気孔を有する膜であるため、燃料極は微量の酸素に曝され、空気極は微量の燃料に曝されるため長時間発電によって燃料極および空気極が劣化する可能性があるためで、一方、50μmより大きい粒子が多いと粒子間の空孔が大きく、電解質膜におけるガス透過性が大きくなるため、出力性能が低下する。また、50μmより大きい粒子が多いと、粒界が少ないのでアンカー効果が小さく、燃料ガス側の電極との密着性が低いため、サーマルサイクルによる耐久性が低下する。3%径が3μm以上、かつ97%径が20μm以下程度のの粒子の粒度分布からなるSSZ/YSZ膜は、適度な閉気孔を有するので酸素ガスおよび燃料ガスを通さずガス透過性が低いことと、粒界が多く、アンカー効果により燃料側の電極との密着性が向上するためサーマルサイクル特性にも優れ、耐久性の観点からもより好ましい。 In the solid oxide fuel cell having the SSZ / YSZ electrolyte membrane according to the present invention, it is more preferable to optimize the particle size distribution of the particles on the electrolyte membrane surface in order to improve output performance and durability. The particle size distribution of the particles on the film surface is preferably such that the 3% diameter is 3 μm or more and the 97% diameter is 50 μm or less, more preferably the 3% diameter is 3 μm or more and the 97% diameter is 20 μm or less. . The reason is that if there are many particles smaller than 3 μm, the SSZ / YSZ film is a film with open pores communicating with each other, so the fuel electrode is exposed to a small amount of oxygen, and the air electrode is exposed to a small amount of fuel. This is because the fuel electrode and the air electrode may be degraded by power generation.On the other hand, if there are many particles larger than 50 μm, the pores between the particles are large, and the gas permeability in the electrolyte membrane increases, and the output performance decreases. . Further, when there are many particles larger than 50 μm, the grain boundary is small, so that the anchor effect is small, and the adhesion to the fuel gas side electrode is low, so that the durability by the thermal cycle is reduced. The SSZ / YSZ film, which has a particle size distribution of particles having a 3% diameter of 3 μm or more and a 97% diameter of about 20 μm or less, has appropriate closed pores and therefore has low gas permeability without passing oxygen gas and fuel gas. In addition, since there are many grain boundaries, the adhesion to the fuel-side electrode is improved by the anchor effect, so that the thermal cycle characteristics are excellent and the durability is more preferable.

 本発明におけるSSZ/YSZにおける原料粉末としては、ガス透過性が無く、適正な膜の粒子の粒度分布を形成できるものであればよく特に限定はない。BET値が0.5〜20m2g-1で、粒度分布が0.1〜2μmおよび平均粒子径が0.3〜1μm程度に制御した原料粉末であるとより好ましい。 The raw material powder in the SSZ / YSZ in the present invention is not particularly limited as long as it has no gas permeability and can form an appropriate particle size distribution of the film particles. It is more preferable that the raw material powder has a BET value of 0.5 to 20 m 2 g −1 , a particle size distribution of 0.1 to 2 μm, and an average particle size of about 0.3 to 1 μm.

 ここで示すBET値とは、島津製作所製の流動式比表面積測定装置フローソーブII2300形を用いて測定して得られた値である。また、粒度分布は島津製作所製のレーザ回折式粒度分布測定装置SALD-2000を用いて測定して得られた値である。さらに、平均粒子径とは、島津製作所製のレーザ回折式粒度分布測定装置SALD-2000を用いて測定して得られるメディアン径(50%径)の値である。 B The BET value shown here is a value obtained by measurement using a flow-type specific surface area measurement device Flowsorb II2300 manufactured by Shimadzu Corporation. The particle size distribution is a value obtained by measurement using a laser diffraction type particle size distribution analyzer SALD-2000 manufactured by Shimadzu Corporation. Further, the average particle diameter is a value of a median diameter (50% diameter) obtained by using a laser diffraction type particle size distribution analyzer SALD-2000 manufactured by Shimadzu Corporation.

 本発明におけるSSZ/YSZからなる層において、酸素イオン導電性向上のためにCeO2以外にSm2O3,Gd2O3などを固溶させたものであっても良い。固溶量としては5mol%以下が好ましい。Sm2O3、Gd2O3を単独で固溶させたものでも良いし、Sm2O3とGd2O3の2種類を固溶させるなど複数の酸化物を固溶させたものであっても良い。さらに、Sm2O3を固溶させたCeO2とSSZ/YSZの混合材料でも良い。混合材料におけるSm2O3を固溶させたCeO2の割合は5mol%以下が好ましい。 In the layer made of SSZ / YSZ in the present invention, Sm 2 O 3 , Gd 2 O 3 or the like may be used as a solid solution in addition to CeO 2 to improve oxygen ion conductivity. The amount of solid solution is preferably 5 mol% or less. It may be a solid solution of Sm 2 O 3 and Gd 2 O 3 alone or a solid solution of a plurality of oxides such as a solid solution of two types of Sm 2 O 3 and Gd 2 O 3. May be. Further, a mixed material of CeO 2 in which Sm 2 O 3 is dissolved and SSZ / YSZ may be used. The ratio of CeO 2 in which Sm 2 O 3 is dissolved in the mixed material is preferably 5 mol% or less.

 また、低温焼結を可能にするためにBi2O3以外にAl2O3、SiO2などを添加させても良い。 Further, in order to enable low-temperature sintering, Al 2 O 3 , SiO 2 or the like may be added in addition to Bi 2 O 3 .

 本発明における電解質膜の作製法については特に限定はないが量産性に優れ、低コストであるという観点からスラリーコート法、スクリーン印刷法、シート接着法が好ましい。 作 製 The method for producing the electrolyte membrane in the present invention is not particularly limited, but a slurry coating method, a screen printing method, and a sheet bonding method are preferred from the viewpoint of excellent mass productivity and low cost.

 本発明における電解質膜原料の作製法についてはイットリアおよびスカンジアの固溶を均一にできる方法であれば良く特に限定はない。共沈法が一般的である。 法 The method of producing the electrolyte membrane raw material in the present invention is not particularly limited as long as it is a method capable of uniformly dissolving yttria and scandia. The coprecipitation method is common.

 本発明における空気極は固体酸化物形燃料電池の空気雰囲気下において電子導電性が高く、酸素ガス透過性が高く、(2)式の反応が効率よく行えるものであることが好ましい。この観点から好ましい材料として(La1-xAxyMnO3 (但し、A=CaまたはSrのいずれか)で表されるランタンマンガナイトを挙げることができる。 It is preferable that the air electrode in the present invention has high electron conductivity and high oxygen gas permeability in an air atmosphere of a solid oxide fuel cell, and can efficiently perform the reaction of the formula (2). From this viewpoint, a preferred material is lanthanum manganite represented by (La 1-x A x ) y MnO 3 (where A = Ca or Sr).

 (2)式の反応を効率よく行うことができるようにし、出力性能を向上させるという観点からは空気極と電解質膜の間に空気側電極反応層を介在させることが好ましい。 From the viewpoint that the reaction of the formula (2) can be performed efficiently and the output performance is improved, it is preferable to interpose an air-side electrode reaction layer between the air electrode and the electrolyte membrane.

 空気側電極反応層は、(2)式の反応を効率良く行い、出力性能を向上させるために設けられた層であるので酸素イオン導電性が高いことが好ましい。また、空気側電極反応層にさらに電子導電性を有すると(2)式の反応をより促進させることができることからより好ましい。さらに、電解質膜材料との熱膨張係数が近く、電解質膜および空気極との反応性が低く、密着性が良好である材料であることが好ましい。これらのすべての特性に対し良好な材料であれば、700℃程度の低温においても高い出力特性を得ることが可能である。上記観点から好ましい材料としてLaAMnO3/SSZなどが挙げられる。 The air-side electrode reaction layer is a layer provided for efficiently performing the reaction of the formula (2) and improving the output performance, and thus preferably has high oxygen ion conductivity. Further, it is more preferable that the air-side electrode reaction layer further has electron conductivity because the reaction of the formula (2) can be further promoted. Further, it is preferable that the material has a coefficient of thermal expansion close to that of the electrolyte membrane material, low reactivity with the electrolyte membrane and the air electrode, and good adhesion. If the material is good for all these characteristics, high output characteristics can be obtained even at a low temperature of about 700 ° C. Preferred materials from the above viewpoint include LaAMnO 3 / SSZ.

 本発明において、空気側電極反応層のLaAMnO3(A=CaまたはSrのいずれか)/SSZにおけるLaAMnO3の組成としては、700℃以上における電子導電性、材料の安定性等から、(La1-xAx)yMnO3と表記した場合、x,yの値は0.15≦x≦0.3、0.97≦y≦1の範囲がより好ましい。 In the present invention, the composition of LaAMnO 3 in the air-side electrode reaction layer LaAMnO 3 (A = Ca or Sr) / SSZ is selected from (La 1 -xA x ) y When expressed as MnO 3 , the values of x and y are more preferably in the range of 0.15 ≦ x ≦ 0.3 and 0.97 ≦ y ≦ 1.

 この理由は、x<0.15、x>0.3の範囲では電子導電性が低下するためで、y<0.97では反応性が高くなり電極反応層の活性を低下させるためで、y>1ではジルコニアと反応してLa2Zr2O7で示される絶縁層を生成するためにセルの出力性能を低下させるためである。 The reason is that the electron conductivity decreases in the range of x <0.15 and x> 0.3, and the reactivity increases and the activity of the electrode reaction layer decreases in the case of y <0.97. This is to lower the output performance of the cell in order to generate an insulating layer represented by La 2 Zr 2 O 7 .

 空気側電極反応層におけるランタンマンガナイトには、SrまたはCaに加えて、Ce,Sm,Gd,Pr,Nd,Co,Al,Fe,Cr,Ni等を固溶させたものであっても良い。特に、Niを固溶させるとLa2Zr2O7で表されるランタンジルコネートと呼ばれる絶縁層の生成を抑制させることができるので好ましい。 Lanthanum manganite in the air-side electrode reaction layer, in addition to Sr or Ca, may be a solid solution of Ce, Sm, Gd, Pr, Nd, Co, Al, Fe, Cr, Ni, etc. . In particular, it is preferable to form a solid solution of Ni because formation of an insulating layer called lanthanum zirconate represented by La 2 Zr 2 O 7 can be suppressed.

 本発明における空気側電極反応層のSSZには、さらにCeO2,Sm2O3,Gd2O3,Bi2O3等が5mol%以下固溶されていても良い。また、2種以上固溶させたものであっても良い。これらの材料が固溶されると、酸素イオン導電性の向上および/または焼結性の向上が期待できるので含んでいる方が好ましい。 In the SSZ of the air-side electrode reaction layer in the present invention, CeO 2 , Sm 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Bi 2 O 3, and the like may be further dissolved as 5 mol% or less. Also, two or more solid solutions may be used. When these materials are dissolved, it is preferable to include them because an improvement in oxygen ion conductivity and / or an improvement in sinterability can be expected.

 本発明におけるLaAMnO3/SSZからなる空気側電極反応層の電極活性を高めるために、用いる原料粉末の平均粒子径やBET値を傾斜させた構造でも良い。例えば、空気極側から電解質膜方向へ平均粒子径を5μm、3μm、1μmにしたり、BET値を1m2g-1、3m2g-1、5m2g-1とするようなものでも良い。(2)式の反応を効率良く行うという観点からは平均粒子径やBET値を傾斜させたものから構成されたものの方が好ましい。 In order to increase the electrode activity of the air-side electrode reaction layer made of LaAMnO 3 / SSZ in the present invention, a structure in which the average particle diameter and BET value of the raw material powder used are inclined may be used. For example, the average particle diameter may be 5 μm, 3 μm, 1 μm from the air electrode side toward the electrolyte membrane, or the BET value may be 1 m 2 g −1 , 3 m 2 g −1 , 5 m 2 g −1 . From the viewpoint of efficiently carrying out the reaction of the formula (2), it is preferable to use a material having a gradient of the average particle diameter or the BET value.

 本発明におけるLaAMnO3/SSZからなる空気側電極反応層の電極活性を高めるために組成を傾斜させた構造でも良い。例えば、空気極側から電解質膜方向へLaAMnO3/SSZ:80/20、50/50、20/80のようなものでも良い。空気極と電解質膜の熱膨張差を緩和できることと(2)式の反応を効率良く行えるという観点からは組成を傾斜させた方が好ましい。 A structure in which the composition is inclined to enhance the electrode activity of the air-side electrode reaction layer made of LaAMnO 3 / SSZ in the present invention may be used. For example, LaAMnO 3 / SSZ: 80/20, 50/50, 20/80 from the air electrode side toward the electrolyte membrane may be used. From the viewpoint that the difference in thermal expansion between the air electrode and the electrolyte membrane can be reduced and the reaction of the formula (2) can be performed efficiently, it is preferable that the composition is inclined.

 本発明におけるLaAMnO3/SSZからなる空気側電極反応層のSSZにおけるスカンジアの固溶量は3〜12mol%が好ましい。この理由はこの範囲の組成のものが酸素イオン導電性が高いためである。酸素イオン導電性が高いという観点から8〜12 mol%がより好ましい。 The solid solution amount of scandia in the SSZ of the air-side electrode reaction layer composed of LaAMnO 3 / SSZ in the present invention is preferably 3 to 12 mol%. The reason for this is that the composition in this range has high oxygen ion conductivity. From the viewpoint of high oxygen ion conductivity, 8 to 12 mol% is more preferable.

 本発明におけるLaAMnO3/SSZにおけるSSZにはさらにセリウム酸化物が固溶されていても良い。この理由は、SSZにセリウム酸化物を固溶させたものの方が酸素イオン導電性が高くなるためである。セリウム酸化物の固溶量としては、0.5〜5mol%程度が好ましい。この理由は、0.5mol%より少ないと、SSZより酸素イオン導電性が高くなるという効果が現れないためで、一方、5mol%より多いと酸素イオン導電性が低下するためである。 Cerium oxide may be further dissolved in SSZ in LaAMnO 3 / SSZ in the present invention. The reason for this is that a solid solution of cerium oxide in SSZ has higher oxygen ion conductivity. The solid solution amount of cerium oxide is preferably about 0.5 to 5 mol%. The reason for this is that if it is less than 0.5 mol%, the effect of increasing the oxygen ion conductivity than SSZ does not appear, while if it is more than 5 mol%, the oxygen ion conductivity decreases.

 本発明におけるLaAMnO3/SSZの原料作製法については空気側電極反応層として好ましい特性を満足できるものであれば良く、特に限定はない。共沈法、粉末混合法、噴霧熱分解法、ゾルゲル法などが挙げられる。 The method for producing the raw material of LaAMnO 3 / SSZ in the present invention is not particularly limited as long as it can satisfy the preferable characteristics as the air-side electrode reaction layer. Examples include a coprecipitation method, a powder mixing method, a spray pyrolysis method, and a sol-gel method.

 本発明において、空気極の(La1-xAxyMnO3 (但し、A=CaまたはSrのいずれか)で表されるランタンマンガナイトの組成としては、700℃以上における電子導電性、材料の安定性等から、x,yの値は0.15≦x≦0.3、0.97≦y≦1の範囲がより好ましい。 In the present invention, the composition of the lanthanum manganite represented by (La 1-x A x ) y MnO 3 (where A = Ca or Sr) of the air electrode includes electronic conductivity at 700 ° C. or higher, From the viewpoint of material stability and the like, the values of x and y are more preferably in the range of 0.15 ≦ x ≦ 0.3 and 0.97 ≦ y ≦ 1.

 この理由は、x<0.15、x>0.3の範囲では電子導電性が低下するためで、y<0.97では反応性が高くなり電極反応層の活性を低下させるためで、y>1ではジルコニアと反応してLa2Zr2O7で示される絶縁層を生成してセルの出力性能を低下させるためである。 The reason is that the electron conductivity decreases in the range of x <0.15 and x> 0.3, and the reactivity increases and the activity of the electrode reaction layer decreases in the case of y <0.97. Then, an insulating layer represented by La 2 Zr 2 O 7 is generated to lower the output performance of the cell.

 空気極におけるランタンマンガナイトには、SrまたはCaに加えて、Ce,Sm,Gd,Pr,Nd,Co,Al,Fe,Cr,Ni等を固溶させたものであっても良い。 ラ ン Lanthanum manganite at the cathode may be a solid solution of Ce, Sm, Gd, Pr, Nd, Co, Al, Fe, Cr, Ni, etc. in addition to Sr or Ca.

 本発明における空気極原料の作製法については特に限定はない。粉末混合法、共沈法、噴霧熱分解法、ゾルゲル法などが挙げられる。 法 The method for producing the cathode material in the present invention is not particularly limited. Examples include a powder mixing method, a coprecipitation method, a spray pyrolysis method, and a sol-gel method.

 本発明における燃料極は固体酸化物形燃料電池の燃料ガス雰囲気において電子導電性が高く、燃料ガス透過性が高く、(3),(4)式の反応を効率良く行えるものであることが好ましい。この観点からは好ましい材料としてはNiO/YSZ等を挙げることができる。NiOは固体酸化物形燃料電池の燃料ガス雰囲気下で還元されてNiとなり、該層はNi/YSZとなる。 It is preferable that the fuel electrode in the present invention has high electron conductivity and high fuel gas permeability in a fuel gas atmosphere of a solid oxide fuel cell, and can efficiently perform the reactions of the formulas (3) and (4). . From this viewpoint, preferable materials include NiO / YSZ and the like. NiO is reduced to Ni in the fuel gas atmosphere of the solid oxide fuel cell, and the layer becomes Ni / YSZ.

 (3),(4)式の反応を効率良く行うことができ、出力性能を向上させるという観点からは電解質膜と燃料極の間に燃料側電極反応層を設けることが好ましい。 It is preferable to provide a fuel-side electrode reaction layer between the electrolyte membrane and the fuel electrode from the viewpoint that the reactions of the formulas (3) and (4) can be performed efficiently and the output performance is improved.

 本発明における燃料側電極反応層としては電子導電性と酸素イオン導電性の両方の特性に優れるNiO/SSZまたはNi/SSZが好ましい。NiOは固体酸化物形燃料電池の燃料雰囲気下で還元されてNiとなり、該層はNi/SSZとなる。また、NiO/SSZの比率は重量比で10/90〜50/50が好ましい。この理由は、10/90未満では電子導電性が低すぎるためで、一方50/50より大きいと酸素イオン導電性が低すぎるためである。 NiNiO / SSZ or Ni / SSZ, which is excellent in both electron conductivity and oxygen ion conductivity, is preferable as the fuel-side electrode reaction layer in the present invention. NiO is reduced to Ni under the fuel atmosphere of the solid oxide fuel cell, and the layer becomes Ni / SSZ. Further, the ratio of NiO / SSZ is preferably 10/90 to 50/50 by weight. The reason is that if it is less than 10/90, the electronic conductivity is too low, while if it is more than 50/50, the oxygen ion conductivity is too low.

 本発明のNiO/SSZまたはNi/SSZにおけるSSZのスカンジアの固溶量としては、3〜12mol%が好ましい。この理由は、この範囲であれば酸素イオン導電性が高く(3),(4)の反応を促進させることができるためである。また、700℃程度の低温下においても酸素イオン導電性が高いので、700℃程度の低温まで高い出力性能を有する固体酸化物形燃料電池を提供することができる。 SS The preferred amount of scandia SSSS in NiO / SSZ or Ni / SSZ of the present invention is 3 to 12 mol%. The reason is that within this range, the oxygen ion conductivity is high and the reactions of (3) and (4) can be promoted. Further, since oxygen ion conductivity is high even at a low temperature of about 700 ° C., a solid oxide fuel cell having high output performance up to a low temperature of about 700 ° C. can be provided.

 本発明のNiO/SSZまたはNi/SSZにおけるSSZにはさらにCeO2,Sm2O3,Gd2O3,Bi2O3等が5mol%以下固溶されていても良い。また、2種以上固溶させたものであっても良い。これらの材料が固溶されると燃料ガス雰囲気下で酸素イオン導電性の向上だけでなく電子導電性の向上も期待できるので含んでいる方が好ましい。 CeO 2 , Sm 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Bi 2 O 3, etc. may be further dissolved in the NiO / SSZ or the SSZ in the Ni / SSZ of the present invention in a solid solution of 5 mol% or less. Also, two or more solid solutions may be used. When these materials are dissolved, not only oxygen ion conductivity but also electron conductivity can be expected to be improved in a fuel gas atmosphere.

 燃料ガス雰囲気下で、酸素イオン導電性が高く、電子導電性が高いという観点からNiOとSSZとセリウム酸化物が所定の重量比で均一に混合された層(以下、NiO/SSZ/セリウム酸化物と示す。)であっても良い。NiOは固体酸化物形燃料電池の燃料ガス雰囲気下で還元されてNiとなり、該層はNi/SSZ/セリウム酸化物となる。 In a fuel gas atmosphere, a layer in which NiO, SSZ, and cerium oxide are uniformly mixed at a predetermined weight ratio (hereinafter, NiO / SSZ / cerium oxide) from the viewpoint of high oxygen ion conductivity and high electron conductivity May be indicated.). NiO is reduced to Ni under the fuel gas atmosphere of the solid oxide fuel cell, and the layer becomes Ni / SSZ / cerium oxide.

 ここで示すセリウム酸化物とは、セリウムが含まれた酸化物であれば良く特に限定はない。一般式(CeO2)1-2X(B2O3)X (但し、B=Sm,Gd,Yのいずれか一種、0.05≦X≦0.15)で表されるものが酸素イオン導電性が高く、好ましい。 The cerium oxide shown here is not particularly limited as long as it is an oxide containing cerium. What is represented by the general formula (CeO 2 ) 1-2X (B 2 O 3 ) X (where B = Sm, one of Gd, Y, 0.05 ≦ X ≦ 0.15) has high oxygen ion conductivity, preferable.

 本発明における燃料極はIR損を低くするために電子導電性が高いものであることが好ましい。この観点からNiO/YSZの比率は重量比で50/50〜90/10が好ましい。この理由は、50/50未満では電子導電性が低いためで、一方90/10越えではNi粒子の凝集によって出力性能が低下するためである。 燃料 The fuel electrode in the present invention preferably has high electron conductivity in order to reduce IR loss. From this viewpoint, the ratio of NiO / YSZ is preferably 50/50 to 90/10 by weight. The reason is that if it is less than 50/50, the electronic conductivity is low, while if it exceeds 90/10, the output performance is reduced due to aggregation of Ni particles.

 本発明における燃料極の組成については、NiO/YSZ以外の組成としてNiO/SSZ、また、NiOと、カルシウムを固溶させたジルコニアが均一に混合されたもの(以下、NiO/CSZと示す)を挙げることができる。SSZよりYSZの方が安価であることからYSZの方が好ましいが、CSZはYSZよりさらに安価であることからコストの観点からはNiO/CSZが最も好ましい。なお、NiO/CSZにおいても固体酸化物形燃料電池の燃料ガス雰囲気下においてはNi/CSZとなる。 Regarding the composition of the fuel electrode in the present invention, NiO / SSZ as a composition other than NiO / YSZ, and a mixture of NiO and zirconia in which calcium is dissolved as a solid solution (hereinafter, referred to as NiO / CSZ) Can be mentioned. YSZ is preferred because YSZ is cheaper than SSZ, but NiO / CSZ is most preferred from the viewpoint of cost because CSZ is cheaper than YSZ. Note that NiO / CSZ also becomes Ni / CSZ under the fuel gas atmosphere of the solid oxide fuel cell.

 本発明における燃料極原料の合成法については、NiO/SSZおよびNiO/YSZなどの燃料極材料が均一に混合されていれば良く特に限定はない。共沈法、スプレードライ法などが挙げられる。 法 The method for synthesizing the fuel electrode raw material in the present invention is not particularly limited as long as the fuel electrode materials such as NiO / SSZ and NiO / YSZ are uniformly mixed. Examples include a coprecipitation method and a spray drying method.

 本発明におけるインターコネクターは、固体酸化物形燃料電池の発電温度の空気雰囲気および燃料ガス雰囲気において電子導電性が高い、ガス透過性が無い、酸化還元雰囲気に対して安定であるものが好ましい。この観点からランタンクロマイトが最も好ましい。 イ ン タ ー The interconnector in the present invention is preferably one having high electron conductivity, no gas permeability, and stable in an oxidation-reduction atmosphere in an air atmosphere and a fuel gas atmosphere at the power generation temperature of the solid oxide fuel cell. From this viewpoint, lanthanum chromite is most preferred.

 ランタンクロマイトは、難焼結性であるため固体酸化物形燃料電池の焼成温度(1500℃以下)でガス透過性の無いインターコネクターを作製することが難しい。焼結性を向上させるためにCa,Sr,Mgを固溶させて用いていることが好ましい。焼結性が最も高く、固体酸化物形燃料電池の他材料と同程度の温度でガス透過性の無い膜を作製できるという点からCaを固溶させたものが最も好ましい。 Since lanthanum chromite is difficult to sinter, it is difficult to produce an interconnector having no gas permeability at the firing temperature (1500 ° C. or lower) of a solid oxide fuel cell. In order to improve sinterability, Ca, Sr, and Mg are preferably used as a solid solution. A solid solution of Ca is most preferable because it has the highest sinterability and can produce a membrane having no gas permeability at the same temperature as other materials of the solid oxide fuel cell.

 インターコネクターに用いられるCaを固溶させたランタンクロマイトの固溶量については、特に限定はない。Ca固溶量が多いほど電子導電性が高くなるが、材料の安定性が低下することからCaの固溶量としては10〜40mol%程度が好ましい。 There is no particular limitation on the amount of lanthanum chromite in which Ca is used as a solid solution for the interconnector. Although the electronic conductivity increases as the amount of Ca solid solution increases, the stability of the material decreases, so the amount of Ca solid solution is preferably about 10 to 40 mol%.

 本発明における固体酸化物形燃料電池の形状については特に限定はなく、平板型、円筒型いずれであっても良い。なお、平板型ではインターコネクターをセパレータと呼び、役割はインターコネクターと同様である。セパレータの場合は、耐熱ステンレス等の金属であっても良い。 形状 The shape of the solid oxide fuel cell of the present invention is not particularly limited, and may be a flat plate type or a cylindrical type. In the flat type, the interconnector is called a separator, and the role is the same as that of the interconnector. In the case of a separator, a metal such as heat-resistant stainless steel may be used.

 本発明における固体電解質型燃料電池はマイクロチューブのタイプ(外径10mm以下より好ましくは5mm以下)にも適応可能である。 
The solid oxide fuel cell according to the present invention is applicable to a microtube type (outer diameter of 10 mm or less, more preferably 5 mm or less).

(実施例1)
 図1に示す円筒型固体酸化物形燃料電池を用いた。すなわち、円筒状の空気極支持体1上に帯状のインターコネクター2、電解質膜3、さらに電解質膜の上にインターコネクターと接触しないように燃料極4から構成されたもので、図2に示すように空気極と電解質膜に間には空気側電極反応層1bが設けられ、燃料極と電解質膜の間には燃料側電極反応層4bを設けたタイプのものを用いた。
(Example 1)
The cylindrical solid oxide fuel cell shown in FIG. 1 was used. That is, a strip-shaped interconnector 2, an electrolyte membrane 3 on a cylindrical air electrode support 1, and a fuel electrode 4 on the electrolyte membrane so as not to contact the interconnector, as shown in FIG. An air-side electrode reaction layer 1b was provided between the air electrode and the electrolyte membrane, and a fuel-side electrode reaction layer 4b was provided between the fuel electrode and the electrolyte membrane.

(1)空気極支持体の作製
 空気極の組成は、La0.75Sr0.25MnO3組成で表されるSrを固溶させたランタンマンガナイトで、共沈法で作製後熱処理して空気電極原料粉末を得た。平均粒子径は、30μmであった。押し出し成形法によって円筒状成形体を作製した。さらに、1500℃で焼成を行い、空気極支持体とした。
(1) Preparation of air electrode support The composition of the air electrode is a lanthanum manganite in which Sr represented by La 0.75 Sr 0.25 MnO 3 composition is solid-dissolved. Got. The average particle size was 30 μm. A cylindrical molded body was produced by an extrusion molding method. Further, firing was performed at 1500 ° C. to obtain an air electrode support.

(2)空気側電極反応層の作製
 空気側電極反応層の組成としては、La0.75Sr0.25MnO3/ 90 mol%ZrO2-10mol%Sc2O3=50/50を用いた。La,Sr,Mn,ZrおよびScの各々の硝酸塩水溶液を用いて、前記組成になるように調合した後、シュウ酸による共沈を行った。さらに熱処理を施し、粒径を制御した原料粉末を得た。平均粒子径は2μmであった。該空気側電極反応層の原料粉末40重量部を溶媒(エタノール)100重量部、バインダー(エチルセルロース)2重量部、分散剤(ポリオキシエタレンアルキルソン酸エステル)1重量部、消泡剤(ソルビタンセスキオレート)1重量部とを混合した後、十分攪拌してスラリーを調整した。このスラリーの粘度は100mPasであった。前記スラリーを、空気極支持体(外径15mm、肉厚1.5mm、有効長400mm)上にスラリーコート法で成膜した後に1400℃で焼結させた。厚さは20μmであった。
(2) the composition of Preparation air-side electrode reaction layer on the air side electrode reaction layer, using La 0.75 Sr 0.25 MnO 3/90 mol% ZrO 2 -10mol% Sc 2 O 3 = 50/50. Using the aqueous nitrate solutions of La, Sr, Mn, Zr and Sc, each was prepared to have the above-mentioned composition, and then coprecipitated with oxalic acid. Further heat treatment was performed to obtain a raw material powder having a controlled particle size. The average particle size was 2 μm. 40 parts by weight of the raw material powder for the air-side electrode reaction layer were 100 parts by weight of a solvent (ethanol), 2 parts by weight of a binder (ethyl cellulose), 1 part by weight of a dispersant (polyoxyethalene alkylsonate), and an antifoaming agent (sorbitan). After mixing with 1 part by weight of sesquiolate), the mixture was sufficiently stirred to prepare a slurry. The viscosity of this slurry was 100 mPas. The slurry was formed on an air electrode support (outside diameter: 15 mm, wall thickness: 1.5 mm, effective length: 400 mm) by a slurry coating method, and then sintered at 1400 ° C. The thickness was 20 μm.

(3)電解質膜のスラリー作製:
 電解質膜の組成は、90 mol%ZrO2-5mol%Sc2O3-5mol%Y2O3で、Zr,ScおよびYの各々の硝酸塩水溶液を用いて、前記組成になるように調合した後、シュウ酸による共沈を行った。さらに熱処理を施し、粒径を制御した原料粉末を得た。平均粒子径は0.5μmであった。該粉末40重量部を溶媒(エタノール)100重量部、バインダー(エチルセルロース)2重量部、分散剤(ポリオキシエタレンアルキルソン酸エステル)1重量部、消泡剤(ソルビタンセスキオレート)1重量部とを混合した後、十分攪拌してスラリーを調整した。このスラリー粘度は140mPasであった。
(3) Preparation of slurry for electrolyte membrane:
The composition of the electrolyte membrane was 90 mol% ZrO 2 -5 mol% Sc 2 O 3 -5 mol% Y 2 O 3 , and after being prepared to have the above-mentioned composition by using the respective nitrate aqueous solutions of Zr, Sc and Y. And coprecipitation with oxalic acid. Further heat treatment was performed to obtain a raw material powder having a controlled particle size. The average particle size was 0.5 μm. 40 parts by weight of the powder were 100 parts by weight of a solvent (ethanol), 2 parts by weight of a binder (ethyl cellulose), 1 part by weight of a dispersant (polyoxyetalene alkylsonate), and 1 part by weight of an antifoaming agent (sorbitan sesquiolate). After mixing, the slurry was sufficiently stirred to prepare a slurry. The slurry viscosity was 140 mPas.

(4)電解質膜の作製
 空気側電極反応層上に、スラリーコート法で成膜し、1400℃で焼成した。得られた電解質の厚さは、30μmであった。なお、後工程でインターコネクターを成膜する部分についてはマスキングを施し、膜が塗布されないようにしておいた。
(4) Preparation of Electrolyte Membrane A film was formed on the air-side electrode reaction layer by a slurry coating method and fired at 1400 ° C. The thickness of the obtained electrolyte was 30 μm. The portion where the interconnector is to be formed in a later step was masked so that the film was not applied.

(5)燃料側電極反応層のスラリー作製
 燃料側電極反応層は、NiO/90 mol%ZrO2-10mol%Sc2O3とし、Ni,ZrおよびSc各々の硝酸塩水溶液を用いて、前記組成になるように調合した後、シュウ酸による共沈を行った。さらに、熱処理を施し、粒径を制御した後原料を得た。燃料側電極反応層の組成は、NiO/90 mol%ZrO2-10mol%Sc2O3 =20/80と、50/50の2種類を作製し、平均粒子径はいずれも0.5μmであった。該粉末100重量部と有機溶媒(エタノール)500重量部、バインダー(エチルセルロース)10重量部、分散剤(ポリオキシエタレンアルキルリン酸エステル)5重量部、消泡剤(ソルビタンセスオキオレート)1重量部、可塑剤(DBP)5重量部を混合した後、十分攪拌してスラリーを調整した。このスラリーの粘度は70mPasであった。
(5) Slurry preparation of fuel-side electrode reaction layer The fuel-side electrode reaction layer was NiO / 90 mol% ZrO 2 -10 mol% Sc 2 O 3, and the above composition was prepared using nitrate aqueous solutions of Ni, Zr and Sc. After the preparation, coprecipitation with oxalic acid was performed. Further, after heat treatment was performed to control the particle size, a raw material was obtained. The composition of the fuel-side electrode reaction layer was Ni / 90 mol% ZrO 2 -10 mol% Sc 2 O 3 = 20/80 and 50/50, and the average particle diameter was 0.5 μm. . 100 parts by weight of the powder, 500 parts by weight of an organic solvent (ethanol), 10 parts by weight of a binder (ethyl cellulose), 5 parts by weight of a dispersant (polyoxyetalene alkyl phosphate), 1 part by weight of an antifoaming agent (sorbitanses oxolate) And 5 parts by weight of a plasticizer (DBP), the mixture was sufficiently stirred to prepare a slurry. The viscosity of this slurry was 70 mPas.

(6)燃料極のスラリー作製:
 燃料極は組成をNiO/90 mol%ZrO2-10mol%Y2O3=70/30とし、Ni,ZrおよびY各々の硝酸塩水溶液を用いて前記組成になるように調合した後、シュウ酸による共沈を行った。さらに熱処理を施し、粒径を制御した後原料を得た。平均粒径は2μmであった。該粉末100重量部と有機溶媒(エタノール)500重量部、バインダー(エチルセルロース)20重量部、分散剤(ポリオキシエタレンアルキルリン酸エステル)5重量部、消泡剤(ソルビタンセスオキオレート)1重量部、可塑剤(DBP)5重量部を混合した後、十分攪拌してスラリーを調整した。このスラリーの粘度は250mPasであった。
(6) Slurry preparation of fuel electrode:
The fuel electrode is composed of NiO / 90 mol% ZrO 2 -10 mol% Y 2 O 3 = 70/30, and mixed with the nitric acid aqueous solution of each of Ni, Zr and Y so as to have the composition described above, and then oxalic acid is used. Coprecipitation was performed. Further, after heat treatment was performed to control the particle size, a raw material was obtained. The average particle size was 2 μm. 100 parts by weight of the powder, 500 parts by weight of an organic solvent (ethanol), 20 parts by weight of a binder (ethyl cellulose), 5 parts by weight of a dispersant (polyoxyetalene alkyl phosphate), 1 part by weight of an antifoaming agent (sorbitanes sesquiolate) And 5 parts by weight of a plasticizer (DBP), the mixture was sufficiently stirred to prepare a slurry. The viscosity of this slurry was 250 mPas.

(7)燃料極の作製
 燃料極の面積が150cm2になるように電池へマスキングをし、前記燃料側電極反応層をまずスラリーコート法により電解質上へNiO/90 mol%ZrO2-10mol%Sc2O3 =20/80(平均粒子径0.5μm)、50/50(0.5μm)の順に成膜した。膜厚(焼成後)は10μmとした。この上に、燃料極をスラリーコート法により成膜した。膜厚(焼成後)は90μmとした。さらに、1400℃で焼成した。
(7) Preparation of Fuel Electrode Mask the battery so that the area of the fuel electrode becomes 150 cm 2 , and first apply the NiO / 90 mol% ZrO 2 -10 mol% Sc on the electrolyte by the slurry coating method on the electrolyte. Films were formed in the order of 2 O 3 = 20/80 (average particle diameter 0.5 μm) and 50/50 (0.5 μm). The thickness (after firing) was 10 μm. A fuel electrode was formed thereon by a slurry coating method. The film thickness (after firing) was 90 μm. Further, firing was performed at 1400 ° C.

(8)インターコネクターの作製:
 インターコネクターの組成をLa0.80Ca0.20CrO3、で表されるCaを固溶させたランタンクロマイトとし、噴霧熱分解法で作製後、熱処理を施して得た。得られた粉末の平均粒子径は1μmであった。該粉末40重量部を溶媒(エタノール)100重量部、バインダー(エチルセルロース)2重量部、分散剤(ポリオキシエタレンアルキルソン酸エステル)1重量部、消泡剤(ソルビタンセスキオレート)1重量部とを混合した後、十分攪拌してスラリーを調整した。このスラリー粘度は100mPasであった。スラリーコート法によりインターコネクターを成膜し、1400℃で焼成した。焼成後の厚みは40μmであった。
(8) Fabrication of interconnectors:
The composition of the interconnector was lanthanum chromite in which Ca represented by La 0.80 Ca 0.20 CrO 3 was dissolved as a solid solution, produced by spray pyrolysis, and then heat-treated. The average particle size of the obtained powder was 1 μm. 40 parts by weight of the powder were 100 parts by weight of a solvent (ethanol), 2 parts by weight of a binder (ethyl cellulose), 1 part by weight of a dispersant (polyoxyethalene alkylsonate), and 1 part by weight of an antifoaming agent (sorbitan sesquiolate). After mixing, the slurry was sufficiently stirred to prepare a slurry. The slurry viscosity was 100 mPas. An interconnector was formed by a slurry coating method and fired at 1400 ° C. The thickness after firing was 40 μm.

(9)発電試験
 得られた電池(燃料極有効面積:150cm2)を用いて発電試験を行った。このときの運転条件は以下の通りであった。
燃料:(H2+ 11%H2O):N2 = 1:2
酸化剤:Air
発電温度:800℃
電流密度:0.3Acm-2
(9) Power generation test A power generation test was performed using the obtained battery (fuel electrode effective area: 150 cm 2 ). The operating conditions at this time were as follows.
Fuel: (H 2 + 11% H 2 O): N 2 = 1: 2
Oxidizing agent: Air
Power generation temperature: 800 ° C
Current density: 0.3Acm -2

(10)ガス漏れ試験
 発電試験前に空気極支持体内部に窒素ガスを流し、空気極内部から0.1MPaの圧力を加え、電解質膜を透過するガス透過量を測定した。これにより電解質膜がガス透過性の無い膜であるかを評価した。
(10) Gas leak test Before the power generation test, a nitrogen gas was flowed into the inside of the air electrode support, a pressure of 0.1 MPa was applied from the inside of the air electrode, and the amount of gas permeated through the electrolyte membrane was measured. Thereby, it was evaluated whether the electrolyte membrane was a membrane having no gas permeability.

(11)電解質膜表面の粒子の粒度分布測定
 前記方法で作製した電池の電解質膜の膜表面を日立製作所(株)製S-4100を用いてSEM観察し、電解質膜表面を300倍の倍率で撮影した。さらに、撮影した写真でプラニメトリック法で結晶粒径を算出した。
(11) Measurement of particle size distribution of particles on the surface of the electrolyte membrane The surface of the electrolyte membrane of the battery prepared by the above method was observed by SEM using S-4100 manufactured by Hitachi, Ltd., and the surface of the electrolyte membrane was magnified 300 times. Taken. Further, the crystal grain size was calculated by a planimetric method from the photographed image.

 (実施例2)
 電解質膜の焼成温度が1350℃であること以外は実施例1と同様とした。
(Example 2)
Example 1 was the same as Example 1 except that the sintering temperature of the electrolyte membrane was 1350 ° C.

 (実施例3)
電解質膜の焼成温度が1500℃であること以外は実施例1と同様とした。
(Example 3)
Example 1 was the same as Example 1 except that the sintering temperature of the electrolyte membrane was 1500 ° C.

(実施例4)
電解質膜の焼成温度が1420℃であること以外は実施例1と同様とした。
(Example 4)
Example 1 was the same as Example 1 except that the sintering temperature of the electrolyte membrane was 1420 ° C.

(実施例5)
電解質膜の焼成温度が1430℃であること以外は実施例1と同様とした。
(Example 5)
Example 1 was the same as Example 1 except that the sintering temperature of the electrolyte membrane was 1430 ° C.

(実施例6)
電解質膜の焼成温度が1450℃であること以外は実施例1と同様とした。
(Example 6)
Example 1 was the same as Example 1 except that the sintering temperature of the electrolyte membrane was 1450 ° C.

(実施例7)
電解質膜の焼成温度が1470℃であること以外は実施例1と同様とした。
(Example 7)
Example 1 was the same as Example 1 except that the sintering temperature of the electrolyte membrane was 1470 ° C.

(比較例1)
 電解質膜の焼成温度が1300℃であること以外は実施例1と同様とした。
(Comparative Example 1)
Example 1 was the same as Example 1 except that the sintering temperature of the electrolyte membrane was 1300 ° C.

(比較例2)
 電解質膜の焼成温度が1520℃であること以外は実施例1と同様とした。
(Comparative Example 2)
Example 1 was the same as Example 1 except that the sintering temperature of the electrolyte membrane was 1520 ° C.

(比較例3)
 電解質膜の組成が92 mol%ZrO2-8mol%Y2O3であること以外は実施例1と同様にした。
(Comparative Example 3)
Example 1 was repeated except that the composition of the electrolyte membrane was 92 mol% ZrO 2 -8 mol% Y 2 O 3 .

 表1に3%径、97%径、平均結晶粒径、800℃の電流密度0.3Acm-2における電位および電解質膜のガス透過量の結果を示す。燃料電池の実用において、出力密度と発電効率のバランスを考慮すると、例えば電流密度0.3Acm-2の場合は電池の電位が0.6V以上であることが好ましい。実施例1〜7においては電位が0.6V以上で、ガス透過量Q≦2.8×10-9ms-1Pa-1をいずれの条件においても達成していることがわかる。一方、比較例1においては電位が0.45V,ガス透過量が28×10-9ms-1Pa-1となりいずれも不十分であり、比較例2ではガス透過量Q≦2.8×10-9ms-1Pa-1は満たしているものの電位が0.55Vと低い。比較例3ではより好ましいガス透過量Q≦2.8×10-10ms-1Pa-1を満たし、かつ3%径が3μm、97%径が13μmであるにも関わらず電位については実施例1〜3と比較して低い。YSZ材料はさらに発電温度が低下すると酸素イオン導電率が大きく低下し、電位低下が大きくなる。それゆえ、SSZを含むSSZ/YSZと比較して電位低下が大きくなると考えられ、好ましくない。以上の結果から電解質膜はSSZ/YSZからなり、膜の粒子の粒度分布における3%径が3μm以上であり、かつ97%径が50μm以下であることが好ましいことがわかった。 Table 1 shows the results of 3% diameter, 97% diameter, average crystal grain diameter, potential at 800 ° C. current density of 0.3 Acm −2 and gas permeation amount of the electrolyte membrane. In practical use of a fuel cell, in consideration of the balance between the output density and the power generation efficiency, for example, when the current density is 0.3 Acm -2 , the potential of the cell is preferably 0.6 V or more. It can be seen that in Examples 1 to 7, the gas permeation amount Q ≦ 2.8 × 10 −9 ms −1 Pa −1 was achieved under any conditions at a potential of 0.6 V or more. On the other hand, in Comparative Example 1, the potential was 0.45 V and the gas permeation amount was 28 × 10 −9 ms −1 Pa −1 , which was insufficient, and in Comparative Example 2, the gas permeation amount was Q ≦ 2.8 × 10 −9 ms. Although -1 Pa -1 is satisfied, the potential is as low as 0.55 V. In Comparative Example 3, even though the more preferable gas permeation amount Q ≦ 2.8 × 10 −10 ms −1 Pa −1 is satisfied, and the 3% diameter is 3 μm and the 97% diameter is 13 μm, the potentials in Examples 1 to 3 are not changed. Low compared to 3. In the YSZ material, when the power generation temperature is further lowered, the oxygen ion conductivity is greatly reduced, and the potential drop is increased. Therefore, it is considered that the potential drop is larger than that of SSZ / YSZ including SSZ, which is not preferable. From the above results, it was found that the electrolyte membrane was composed of SSZ / YSZ, and the 3% diameter in the particle size distribution of the membrane was preferably 3 μm or more, and the 97% diameter was preferably 50 μm or less.

Figure 2004087490
Figure 2004087490

ここで示す平均結晶粒径とは、前記プラニメトリック法で測定された膜表面粒子の粒度分布におけるの50%径に相当する粒子の粒径である。 The average crystal grain size shown here is a particle size of a particle corresponding to 50% in a particle size distribution of film surface particles measured by the above-mentioned planimetric method.

(12)耐久試験
実施例1〜7および比較例1、2の電池について、前記発電試験の条件下で1000時間保持した。室温まで下げた後、再度800℃まで昇温し同様の条件で500時間保持した。再度室温まで下げた後、800℃まで昇温し同様の条件で500時間保持した。このようにヒートサイクルを2回含む合計2000時間の耐久試験を実施した。
燃料:(H2+11%H2O):N2 = 1:2
酸化剤:Air
発電温度:800℃
電流密度:0.3Acm-2
(12) Endurance Test The batteries of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 and 2 were held for 1000 hours under the conditions of the power generation test. After the temperature was lowered to room temperature, the temperature was raised again to 800 ° C. and maintained for 500 hours under the same conditions. After the temperature was lowered again to room temperature, the temperature was raised to 800 ° C., and kept under the same conditions for 500 hours. As described above, a durability test for a total of 2000 hours including two heat cycles was performed.
Fuel: (H 2 + 11% H 2 O): N 2 = 1: 2
Oxidizing agent: Air
Power generation temperature: 800 ° C
Current density: 0.3Acm -2

表2に実施例1〜7および比較例1、2の耐久試験における電位変化を示す。1回目の1000時間耐久では実施例1〜7での電位低下は認められなかったが、比較例1,2では電位低下が認められた。さらに、ヒートサイクル後に耐久試験を行うと、実施例1,2および4においては電位変化が認められなかったが、実施例3,5,6においては徐々に電位が低下する傾向が見られた。比較例1および2と比較すると、低下の割合は低いので好ましい。以上の結果から、耐久性を考慮すると、SSZ/YSZにおける膜の粒子の粒度分布における3%径は3μm以上であり、かつ97%径が20μm以下であることがより好ましいことが確認された。なお、比較例2では、電位低下が大きいが燃料極の剥がれが有り、これが大きく電位を低下させた原因であると考えられた。他の電池については、試験後に燃料極の剥がれ等の変化は見られなかった。 Table 2 shows potential changes in endurance tests of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 and 2. In the first 1000 hour endurance, no potential drop was observed in Examples 1 to 7, but in Comparative Examples 1 and 2, a potential drop was observed. Further, when an endurance test was performed after the heat cycle, no potential change was observed in Examples 1, 2 and 4, but in Examples 3, 5, and 6, the potential tended to decrease gradually. Compared with Comparative Examples 1 and 2, the rate of decrease is low, which is preferable. From the above results, it was confirmed that considering the durability, it is more preferable that the 3% diameter in the particle size distribution of the SSZ / YSZ film particles be 3 μm or more and the 97% diameter be 20 μm or less. In Comparative Example 2, although the potential drop was large, there was peeling of the fuel electrode, which was considered to be the cause of the large drop in potential. For other batteries, no change such as peeling of the fuel electrode was found after the test.

Figure 2004087490
Figure 2004087490

 SSZ/YSZの組成について
(実施例8)
 電解質膜の組成が97 mol%ZrO2-1.5mol%Sc2O3-1.5mol%Y2O3であること以外は実施例1と同様にした。
About the composition of SSZ / YSZ
(Example 8)
Example 1 was repeated except that the composition of the electrolyte membrane was 97 mol% ZrO 2 -1.5 mol% Sc 2 O 3 -1.5 mol% Y 2 O 3 .

(実施例9)
 電解質膜の組成が94 mol%ZrO2-3mol%Sc2O3-3mol%Y2O3であること以外は実施例1と同様にした。
(Example 9)
Example 1 was repeated except that the composition of the electrolyte membrane was 94 mol% ZrO 2 -3 mol% Sc 2 O 3 -3 mol% Y 2 O 3 .

(実施例10)
 電解質膜の組成が92 mol%ZrO2-4mol%Sc2O3-4mol%Y2O3であること以外は実施例1と同様にした。
(Example 10)
Example 1 was repeated except that the composition of the electrolyte membrane was 92 mol% ZrO 2 -4 mol% Sc 2 O 3 -4 mol% Y 2 O 3 .

(実施例11)
 電解質膜の組成が88 mol%ZrO2-6mol%Sc2O3-6mol%Y2O3であること以外は実施例1と同様にした。
(Example 11)
Example 1 was repeated except that the composition of the electrolyte membrane was 88 mol% ZrO 2 -6 mol% Sc 2 O 3 -6 mol% Y 2 O 3 .

(実施例12)
 電解質膜の組成が98 mol%ZrO2-1mol%Sc2O3-1mol%Y2O3であること以外は実施例1と同様にした。
(Example 12)
Example 1 was repeated except that the composition of the electrolyte membrane was 98 mol% ZrO 2 -1 mol% Sc 2 O 3 -1 mol% Y 2 O 3 .

(実施例13)
 電解質膜の組成が85 mol%ZrO2-7.5mol%Sc2O3-7.5mol%Y2O3であること以外は実施例1と同様にした。
(Example 13)
Example 1 was repeated except that the composition of the electrolyte membrane was 85 mol% ZrO 2 -7.5 mol% Sc 2 O 3 -7.5 mol% Y 2 O 3 .

表3に800℃の電流密度0.3Acm-2における電位および電解質膜のガス透過量の結果を示す。電解質膜のガス透過においては電解質膜として要求されるガス透過量Q≦2.8×10-9ms-1Pa-1をいずれの条件においても達成しているが、実施例12、13においてはより好ましいガス透過量Q≦2.8×10-10ms-1Pa-1を満たしていないことがわかる。電位においては実施例1、実施例8〜11においては0.6Vを上回っているのに対し、実施例12、13においてはわずかながら0.6Vを下回っている。以上の結果から、実施例12、13よりは、実施例1、8〜11が好ましいことがわかった。膜表面の粒子の粒度分布についてはいずれの実施例においても3%径が3μm以上であり、かつ97%径が50μm以下であることが確認された。以上の結果から電解質膜がSSZ/YSZからなりスカンジアとイットリアの固溶量の合計が3〜12mol%の範囲が好ましいことが確認された。また、実施例1、実施例10および実施例11においては実施例8および実施例9の結果と比較して電位が高いことからスカンジアとイットリアの固溶量の合計が8〜12 mol%であるとより好ましいことが確認された。 Table 3 shows the results of the potential and the gas permeation amount of the electrolyte membrane at the current density of 0.3 Acm -2 at 800 ° C. In the gas permeation of the electrolyte membrane, the gas permeation amount Q ≦ 2.8 × 10 −9 ms −1 Pa −1 required for the electrolyte membrane is achieved under any conditions, but is more preferable in Examples 12 and 13. It can be seen that the gas permeation amount Q ≦ 2.8 × 10 −10 ms −1 Pa −1 is not satisfied. The potential is higher than 0.6 V in Examples 1 and 8 to 11, whereas it is slightly lower than 0.6 V in Examples 12 and 13. From the above results, it was found that Examples 1 and 8 to 11 were more preferable than Examples 12 and 13. Regarding the particle size distribution of the particles on the film surface, it was confirmed that the 3% diameter was 3 μm or more and the 97% diameter was 50 μm or less in all Examples. From the above results, it was confirmed that the electrolyte membrane was preferably composed of SSZ / YSZ, and the total amount of solid solution of scandia and yttria was preferably in the range of 3 to 12 mol%. Further, in Examples 1, 10 and 11, since the potential was higher than the results of Examples 8 and 9, the total amount of solid solution of scandia and yttria was 8 to 12 mol%. And more preferred.

Figure 2004087490
Figure 2004087490

 SSZ/YSZにおけるスカンジアの固溶比率について
(実施例14)
 電解質膜の組成は、90 mol%ZrO2-2mol%Sc2O3-8mol%Y2O3(20%) であること以外は実施例1と同様にした。
On the solid solution ratio of scandia in SSZ / YSZ
(Example 14)
The composition of the electrolyte membrane was the same as in Example 1 except that the composition was 90 mol% ZrO 2 -2 mol% Sc 2 O 3 -8 mol% Y 2 O 3 (20%).

(実施例15)
 電解質膜の組成は、90 mol%ZrO2-7mol%Sc2O3-3mol%Y2O3(70%) であること以外は実施例1と同様にした。
(Example 15)
The composition of the electrolyte membrane was the same as in Example 1 except that the composition was 90 mol% ZrO 2 -7 mol% Sc 2 O 3 -3 mol% Y 2 O 3 (70%).

(実施例16)
 電解質膜の組成は、90 mol%ZrO2-9mol%Sc2O3-1mol%Y2O3(90%) であること以外は実施例1と同様にした。
(Example 16)
The composition of the electrolyte membrane was the same as in Example 1 except that the composition was 90 mol% ZrO 2 -9 mol% Sc 2 O 3 -1 mol% Y 2 O 3 (90%).

(実施例17)
 電解質膜の組成は、90 mol%ZrO2-1.5mol%Sc2O3-8.5mol%Y2O3(15%) であること以外は実施例1と同様にした。
(Example 17)
The composition of the electrolyte membrane was the same as in Example 1 except that the composition was 90 mol% ZrO 2 -1.5 mol% Sc 2 O 3 -8.5 mol% Y 2 O 3 (15%).

(実施例18)
 電解質膜の組成は、90 mol%ZrO2-9.5mol%Sc2O3-0.5mol%Y2O3(95%) であること以外は実施例1と同様にした。
(Example 18)
The composition of the electrolyte membrane was the same as in Example 1 except that the composition was 90 mol% ZrO 2 -9.5 mol% Sc 2 O 3 -0.5 mol% Y 2 O 3 (95%).

 表4に800℃の電流密度0.3Acm-2における電位、電解質膜のガス透過量および電解質膜表面の粒子の粒度分布の結果を示す。実施例1、14、15および16においては電位が高く、ガス透過量においても電解質膜としてより好ましいガス透過量Q≦2.8×10-10ms-1Pa-1となっている。一方、実施例17では、ガス透過量はより好ましいガス透過量Q≦2.8×10-10ms-1Pa-1であるが電位は他の実施例と比較して低く、実施例18では、電位は高いがガス透過量に関してはQ≦2.8×10-9ms-1Pa-1であるもののより好ましいガス透過量Q≦2.8×10-10ms-1Pa-1よりは悪くなっている。膜表面の粒子の粒度分布についてはいずれの実施例においても3%径が3μm以上であり、かつ97%径が50μm以下であることが確認された。以上の結果から、SSZ/YSZにおけるスカンジアの固溶比率は20〜90%であることが好ましいことが確認された。 Table 4 shows the results of the potential at 800 ° C. current density of 0.3 Acm −2 , the gas permeation amount of the electrolyte membrane, and the particle size distribution of the particles on the surface of the electrolyte membrane. In Examples 1, 14, 15 and 16, the electric potential was high, and the gas permeation amount was more preferable as the electrolyte membrane Q ≦ 2.8 × 10 −10 ms −1 Pa −1 . On the other hand, in Example 17, the gas permeation amount is a more preferable gas permeation amount Q ≦ 2.8 × 10 −10 ms −1 Pa −1 , but the potential is lower than those of the other examples. Although the gas permeation amount is high, the gas permeation amount is Q ≦ 2.8 × 10 −9 ms −1 Pa −1 , but is worse than the more preferable gas permeation amount Q ≦ 2.8 × 10 −10 ms −1 Pa −1 . Regarding the particle size distribution of the particles on the film surface, it was confirmed that the 3% diameter was 3 μm or more and the 97% diameter was 50 μm or less in all Examples. From the above results, it was confirmed that the scandia solid solution ratio in SSZ / YSZ is preferably 20 to 90%.

Figure 2004087490
Figure 2004087490

 <セリア、ビスマスの固溶について>
(実施例19)
 電解質膜の組成は、89 mol%ZrO2-5mol%Sc2O3-5mol%Y2O3-1mol%CeO2であること以外は実施例1と同様にした。
<About solid solution of ceria and bismuth>
(Example 19)
The composition of the electrolyte membrane was the same as in Example 1 except that the composition was 89 mol% ZrO 2 -5 mol% Sc 2 O 3 -5 mol% Y 2 O 3 -1 mol% CeO 2 .

(実施例20)
 電解質膜の組成は、85 mol%ZrO2-5mol%Sc2O3-5mol%Y2O3-5mol%CeO2であること以外は実施例1と同様にした。
(Example 20)
The composition of the electrolyte membrane was the same as in Example 1 except that the composition was 85 mol% ZrO 2 -5 mol% Sc 2 O 3 -5 mol% Y 2 O 3 -5 mol% CeO 2 .

(実施例21)
 電解質膜の組成は、84 mol%ZrO2-5mol%Sc2O3-5mol%Y2O3-6mol%CeO2であること以外は実施例1と同様にした。
(Example 21)
The composition of the electrolyte membrane was the same as in Example 1 except that the composition was 84 mol% ZrO 2 -5 mol% Sc 2 O 3 -5 mol% Y 2 O 3 -6 mol% CeO 2 .

(実施例22)
 電解質膜の組成は、89 mol%ZrO2-5mol%Sc2O3-5mol%Y2O3-1mol%Bi2O3であること以外は実施例1と同様にした。
(Example 22)
The composition of the electrolyte membrane was the same as in Example 1 except that the composition was 89 mol% ZrO 2 -5 mol% Sc 2 O 3 -5 mol% Y 2 O 3 -1 mol% Bi 2 O 3 .

(実施例23)
 電解質膜の組成は、85 mol%ZrO2-5mol%Sc2O3-5mol%Y2O3-5mol%Bi2O3であること以外は実施例1と同様にした。
(Example 23)
The composition of the electrolyte membrane was the same as in Example 1 except that the composition was 85 mol% ZrO 2 -5 mol% Sc 2 O 3 -5 mol% Y 2 O 3 -5 mol% Bi 2 O 3 .

(実施例24)
 電解質膜の組成は、84 mol%ZrO2-5mol%Sc2O3-5mol%Y2O3-6mol%Bi2O3であること以外は実施例1と同様にした。
(Example 24)
The composition of the electrolyte membrane was the same as in Example 1 except that the composition was 84 mol% ZrO 2 -5 mol% Sc 2 O 3 -5 mol% Y 2 O 3 -6 mol% Bi 2 O 3 .

(実施例25)
 電解質膜の組成は、89 mol%ZrO2-5mol%Sc2O3-5mol%Y2O3-0.5mol%CeO2-0.5mol%Bi2O3であること以外は実施例1と同様にした。
(Example 25)
The composition of the electrolyte membrane was the same as in Example 1 except that the composition was 89 mol% ZrO 2 -5 mol% Sc 2 O 3 -5 mol% Y 2 O 3 -0.5 mol% CeO 2 -0.5 mol% Bi 2 O 3 did.

(実施例26)
 電解質膜の組成は、88 mol%ZrO2-5mol%Sc2O3-5mol%Y2O3-3mol%CeO2-3mol%Bi2O3であること以外は実施例1と同様にした。
(Example 26)
The composition of the electrolyte membrane was the same as in Example 1 except that the composition was 88 mol% ZrO 2 -5 mol% Sc 2 O 3 -5 mol% Y 2 O 3 -3 mol% CeO 2 -3 mol% Bi 2 O 3 .

 表5に800℃の電流密度0.3Acm-2における電位、電解質膜のガス透過量および電解質膜表面の結晶粒径の結果を示す。まず、実施例1、19、20、21からセリア固溶量について比較すると、セリアを5mol%まで加えた実施例19と20についてはセリアを固溶させていない実施例1より電位が高くなっているが、実施例21では低下していることがわかる。電解質膜のガス透過量についてはセリアの固溶量が多いほど値が大きくなっているが、いずれもQ≦2.8×10-9ms-1Pa-1であり問題ない。膜表面の粒子の粒度分布についてはいずれの実施例においても3%径が3μm以上であり、かつ97%径が50μm以下の範囲に入っていることが確認された。以上の結果から出力性能の観点からセリアの固溶量は5mol%以下が好ましいことが確認された。 Table 5 shows the results of the potential at 800 ° C. current density of 0.3 Acm −2 , the gas permeation amount of the electrolyte membrane, and the crystal grain size on the electrolyte membrane surface. First, comparing the amounts of ceria dissolved from Examples 1, 19, 20, and 21, the potentials of Examples 19 and 20 in which ceria was added up to 5 mol% were higher than those of Example 1 in which ceria was not dissolved. However, it can be seen that in Example 21, it was lower. Regarding the gas permeation amount of the electrolyte membrane, the larger the solid solution amount of ceria is, the larger the value is. However, Q ≦ 2.8 × 10 −9 ms −1 Pa −1 does not cause any problem. Regarding the particle size distribution of the particles on the film surface, it was confirmed that the 3% diameter was 3 μm or more and the 97% diameter was within 50 μm in all Examples. From the above results, it was confirmed that the solid solution amount of ceria is preferably 5 mol% or less from the viewpoint of output performance.

Figure 2004087490
Figure 2004087490

 実施例1、22、23、24からビスマス固溶量について比較すると、ビスマスを固溶させると電解質膜のガス透過量が低下していることがわかる。電位については5mol%固溶まではほとんど変化していないが6mol%固溶させると低下していることがわかる。膜表面の粒子の粒度分布における97%径がビスマス固溶量に依存して大きくなる傾向が見られた。以上の結果からビスマスを固溶させることによってさらに低温で焼結させることができることがわかったが5mol%より多く固溶させると出力が低下する傾向が見られたのでビスマスの固溶量としては5mol%以下が好ましいことがわかった。 か ら Comparing Examples 1, 22, 23 and 24 with respect to the bismuth solid solution amount, it can be seen that the gas permeation amount of the electrolyte membrane decreases when bismuth is dissolved. It can be seen that the potential hardly changed up to 5 mol% solid solution, but decreased when 6 mol% was dissolved. It was observed that the 97% diameter in the particle size distribution of the particles on the film surface tended to increase depending on the bismuth solid solution amount. From the above results, it was found that sintering can be performed at a lower temperature by dissolving bismuth. However, when the solid solution exceeds 5 mol%, the output tends to decrease. Therefore, the solid solution amount of bismuth is 5 mol. % Was found to be preferable.

 実施例25、26はセリアとビスマスを固溶させた結果である。セリアのみを固溶させたものとビスマスを固溶させたものの結果と比較すると電位、ガス透過量および膜表面の粒子の粒度分布いずれの結果もセリア固溶の結果とビスマス固溶の結果の間に入っているのがわかる。以上の結果から、セリアとビスマスの合計固溶量についても5mol%以下が好ましいことが確認された。 Examples 25 and 26 are the results of solid solution of ceria and bismuth. Compared to the results of solid solution of only ceria and bismuth, the results of electric potential, gas permeation amount and particle size distribution of particles on membrane surface are all between the results of ceria solid solution and bismuth solid solution. You can see that it is in. From the above results, it was confirmed that the total solid solution amount of ceria and bismuth is also preferably 5 mol% or less.

 <発電温度の効果>
 実施例1と比較例1について発電温度700〜1000℃で発電試験を実施した。運転条件を以下に示す。
燃料:(H2+11%H2O):N2 = 1:2
酸化剤:Air
発電温度:700〜1000℃
電流密度:0.3Acm-2
<Effect of power generation temperature>
A power generation test was performed on Example 1 and Comparative Example 1 at a power generation temperature of 700 to 1000 ° C. The operating conditions are shown below.
Fuel: (H 2 + 11% H 2 O): N 2 = 1: 2
Oxidizing agent: Air
Power generation temperature: 700-1000 ℃
Current density: 0.3Acm -2

 図3に実施例1、比較例1、比較例2および比較例3の700〜1000℃における電位を示す。比較例3においては1000℃では実施例とほぼ同じだが、900℃以下になると電位低下が大きくなっている。比較例1、比較例2では1000℃で電位が低く、低温になるにつれて比較例3と同じような電位低下をしている。一方、実施例1では700〜1000℃において電位低下が小さく、700℃においても0.6V以上の電位を有していることがわかる。以上の結果から、電解質膜をSSZ/YSZとし、かつ電解質膜の結晶粒径の適正化を図ることで、700℃程度の低温下においても高い出力性能を有することを確認することができた。
FIG. 3 shows potentials at 700 to 1000 ° C. of Example 1, Comparative Example 1, Comparative Example 2, and Comparative Example 3. In Comparative Example 3, the temperature at 1000 ° C. is almost the same as that of the example, but the potential drop is large at 900 ° C. or lower. In Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the potential was low at 1000 ° C., and as the temperature became lower, the potential decreased similarly to Comparative Example 3. On the other hand, in Example 1, it can be seen that the potential drop is small at 700 to 1000 ° C., and that it has a potential of 0.6 V or more even at 700 ° C. From the above results, it was confirmed that the high output performance was obtained even at a low temperature of about 700 ° C. by using the electrolyte membrane of SSZ / YSZ and optimizing the crystal grain size of the electrolyte membrane.

円筒タイプの固体酸化物形燃料電池の断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of a cylindrical type solid oxide fuel cell. 図1に示す固体酸化物形燃料電池の空気極、電解質膜および燃料極構成について詳細に示した断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing in detail an air electrode, an electrolyte membrane, and a fuel electrode configuration of the solid oxide fuel cell shown in FIG. 1. 発電温度(横軸)と試験電池の発電電位(縦軸)の関係を示すグラフである。4 is a graph showing a relationship between a power generation temperature (horizontal axis) and a power generation potential (vertical axis) of a test battery.

符号の説明Explanation of reference numerals

1:空気極支持体
2:インターコネクター
3:電解質膜
4:燃料極
1b:空気側電極反応層
4b:燃料側電極反応層

1: air electrode support 2: interconnector 3: electrolyte membrane 4: fuel electrode
1b: Air side electrode reaction layer
4b: Fuel-side electrode reaction layer

Claims (15)

電解質膜の片面に空気極、その反対面に燃料極を配置した単電池と、電気的接続の役割を有するインターコネクターと、を備えた固体酸化物形燃料電池であって、前記電解質膜が少なくともスカンジアとイットリアを固溶させたジルコニアからなる層からなり、前記電解質膜における膜表面の粒子の粒度分布における3%径が3μm以上で、かつ97%径が50μm以下であることを特徴とする固体酸化物形燃料電池。 An air electrode on one side of the electrolyte membrane, a unit cell having a fuel electrode disposed on the opposite side thereof, and an interconnector having a role of electrical connection, a solid oxide fuel cell comprising: A solid comprising a layer made of zirconia in which scandia and yttria are dissolved, wherein the 3% diameter in the particle size distribution of particles on the membrane surface of the electrolyte membrane is 3 μm or more and the 97% diameter is 50 μm or less. Oxide fuel cells. 前記電解質膜における膜表面の粒子の粒度分布における3%径が3μm以上で、かつ97%径が20μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池。 2. The solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein the 3% diameter in the particle size distribution of the particles on the membrane surface of the electrolyte membrane is 3 μm or more and the 97% diameter is 20 μm or less. 前記スカンジアとイットリアを固溶させたジルコニアからなる層中のスカンジアとイットリアの合計固溶量が3〜12mol%であることを特徴とする請求項1または2に記載の固体酸化物形燃料電池。 3. The solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein the total amount of scandia and yttria in the layer made of zirconia in which scandia and yttria are dissolved is 3 to 12 mol%. 4. 前記スカンジアとイットリアを固溶させたジルコニアからなる層中のスカンジアとイットリアの合計固溶量が8〜12mol%であることを特徴とする請求項1または2に記載の固体酸化物形燃料電池。 3. The solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein the total amount of scandia and yttria in the layer made of zirconia in which scandia and yttria are dissolved is 8 to 12 mol%. 4. 前記スカンジアとイットリアを固溶させたジルコニアからなる層中のスカンジア固溶量の比率が、スカンジアとイットリアの合計固溶量に対して20〜90%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の固体酸化物形燃料電池。 The ratio of the amount of solid solution of scandia in the layer made of zirconia in which scandia and yttria are dissolved is 20 to 90% with respect to the total amount of solid solution of scandia and yttria. The solid oxide fuel cell according to any one of the above. 前記スカンジアとイットリアを固溶させたジルコニアからなる層には、さらにセリアを5mol%以下固溶させていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の固体酸化物形燃料電池。 The solid oxide fuel according to any one of claims 1 to 5, wherein ceria is further dissolved in the layer of zirconia in which scandia and yttria are dissolved in a solid solution of 5 mol% or less. battery. 前記スカンジアとイットリアを固溶させたジルコニアからなる層には、さらにビスマスを5mol%以下固溶させていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の固体酸化物形燃料電池。 The solid oxide fuel according to any one of claims 1 to 5, wherein bismuth is further dissolved in a solid solution of scandia and yttria in a layer made of zirconia in an amount of 5 mol% or less. battery. 前記スカンジアとイットリアを固溶させたジルコニアからなる層には、さらにセリアとビスマスを合計5mol%以下固溶させていることを特徴とする請求項1〜5いずれか一項に記載の固体酸化物形燃料電池。 The solid oxide according to any one of claims 1 to 5, wherein ceria and bismuth are further dissolved in the layer made of zirconia in which scandia and yttria are dissolved in a total amount of 5 mol% or less. Shaped fuel cell. 前記電解質膜と空気極の間には、酸素ガスと、電子と、から酸素イオンを生成する反応を促進させる空気側電極反応層が介在されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の固体酸化物形燃料電池。 9. The air-side electrode reaction layer that promotes a reaction for generating oxygen ions from oxygen gas and electrons is interposed between the electrolyte membrane and the air electrode. The solid oxide fuel cell according to claim 1. 前記空気側電極反応層は、(La1-xxyMnO3 (但し、A=CaまたはSrのいずれか)で表されるランタンマンガナイトと、スカンジアを固溶させたジルコニアとが均一に混合された層からなることを特徴とする請求項9に記載の固体酸化物形燃料電池。 In the air-side electrode reaction layer, lanthanum manganite represented by (La 1-x A x ) y MnO 3 (where A = Ca or Sr) and zirconia in which scandia is dissolved are uniform. 10. The solid oxide fuel cell according to claim 9, wherein the solid oxide fuel cell comprises a layer mixed with: 前記空気極は、(La1-xxyMnO3 (但し、A=CaまたはSrのいずれか)で表されるランタンマンガナイトからなることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の固体酸化物形燃料電池。 The air electrode, (La 1-x A x ) y MnO 3 ( where, either A = Ca or Sr) any of claims 1 to 10, comprising the lanthanum manganite represented by A solid oxide fuel cell according to claim 1. 前記電解質膜と燃料極の間には、燃料ガスに含まれる少なくとも水素ガス(H2) および/または一酸化炭素ガス(CO)と、酸素イオン(O2-)と、からH2Oおよび/またはCO2と、電子を生成させる反応を促進させる燃料側電極反応層が介在されていることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の固体酸化物形燃料電池。 Between the electrolyte membrane and the fuel electrode, at least hydrogen gas (H 2 ) and / or carbon monoxide gas (CO) contained in the fuel gas, oxygen ions (O 2− ), and H 2 O and / or or a CO 2, the solid oxide fuel cell according to any one of claims 1 to 11, the fuel-side electrode reaction layer to accelerate the reaction to produce electrons, characterized in that it is interposed. 前記燃料側電極反応層は、NiOまたはNiと、スカンジアを固溶させたジルコニアが均一に混合された層からなることを特徴とする請求項12に記載の固体酸化物形燃料電池。 13. The solid oxide fuel cell according to claim 12, wherein the fuel-side electrode reaction layer is a layer in which NiO or Ni and zirconia in which scandia is dissolved are uniformly mixed. 前記燃料極は、NiOまたはNiと、イットリアを固溶させたジルコニアが均一に混合された層からなることを特徴とする請求項1〜13のいずれか一項に記載の固体酸化物形燃料電池。 The solid oxide fuel cell according to any one of claims 1 to 13, wherein the fuel electrode comprises a layer in which NiO or Ni and zirconia in which yttria is dissolved are uniformly mixed. . 前記インターコネクターは、Caを固溶させたランタンクロマイトからなることを特徴とする請求項1〜14のいずれか一項に記載の固体酸化物形燃料電池。


The solid oxide fuel cell according to any one of claims 1 to 14, wherein the interconnector is made of lanthanum chromite in which Ca is dissolved.


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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007200761A (en) * 2006-01-27 2007-08-09 Kyocera Corp Fuel cell, cell stack and fuel cell
JP2009087539A (en) * 2007-09-27 2009-04-23 Kyocera Corp Fuel cell and fuel cell stack, and fuel cell
JP2010108876A (en) * 2008-10-31 2010-05-13 Ngk Insulators Ltd Thin plate element of solid-oxide fuel cell, and the solid-oxide fuel cell
DE112009002480T5 (en) 2008-10-14 2011-09-29 Korea Institute Of Science And Technology A method for producing a metal oxide sol, a method for producing a metal oxide thin film using the sol, and a solid oxide fuel cell comprising said thin film
WO2012105579A1 (en) * 2011-01-31 2012-08-09 Toto株式会社 Solid electrolyte material and solid oxide fuel cell provided with same
WO2012105580A1 (en) * 2011-01-31 2012-08-09 Toto株式会社 Solid oxide fuel cell
US20130309583A1 (en) * 2011-01-31 2013-11-21 Toto Ltd. Solid oxide fuel cell
US20130316267A1 (en) * 2011-01-31 2013-11-28 Toto Ltd. Solid electrolyte material and solid oxide fuel cell provided the same
WO2016056672A1 (en) * 2014-10-09 2016-04-14 株式会社日本触媒 Solid electrolyte membrane, single cell for solid oxide fuel cells and metal-supported cell each equipped with said solid electrolyte membrane, and methods respectively for manufacturing said solid electrolyte membrane, said single cell and said metal-supported cell
JP2016072121A (en) * 2014-09-30 2016-05-09 株式会社日本触媒 Solid electrolyte material
WO2018062452A1 (en) * 2016-09-30 2018-04-05 国立大学法人九州大学 Cerium-oxide-stabilized zirconium-oxide-based composition, and method for producing same
JP2018139220A (en) * 2012-11-20 2018-09-06 ブルーム エナジー コーポレーション Doped scandia stabilized zirconia electrolyte composition

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07296838A (en) * 1994-04-28 1995-11-10 Kyocera Corp Fuel cell manufacturing method
JP2000340240A (en) * 1999-05-31 2000-12-08 Toho Gas Co Ltd High ionic conductive solid electrolyte material and solid electrolyte fuel cell using the same
JP2001158664A (en) * 1999-12-02 2001-06-12 Natl Inst For Research In Inorganic Materials Mext Zirconia-based solid electrolyte having high conductivity and method for producing the same
JP2001283876A (en) * 2000-04-03 2001-10-12 Tokyo Gas Co Ltd Single cell of solid oxide fuel cell
JP2002015757A (en) * 2000-06-29 2002-01-18 Nippon Shokubai Co Ltd Solid electrolyte membrane forming slurry and solid elelctrolyte membrane using the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07296838A (en) * 1994-04-28 1995-11-10 Kyocera Corp Fuel cell manufacturing method
JP2000340240A (en) * 1999-05-31 2000-12-08 Toho Gas Co Ltd High ionic conductive solid electrolyte material and solid electrolyte fuel cell using the same
JP2001158664A (en) * 1999-12-02 2001-06-12 Natl Inst For Research In Inorganic Materials Mext Zirconia-based solid electrolyte having high conductivity and method for producing the same
JP2001283876A (en) * 2000-04-03 2001-10-12 Tokyo Gas Co Ltd Single cell of solid oxide fuel cell
JP2002015757A (en) * 2000-06-29 2002-01-18 Nippon Shokubai Co Ltd Solid electrolyte membrane forming slurry and solid elelctrolyte membrane using the same

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007200761A (en) * 2006-01-27 2007-08-09 Kyocera Corp Fuel cell, cell stack and fuel cell
JP2009087539A (en) * 2007-09-27 2009-04-23 Kyocera Corp Fuel cell and fuel cell stack, and fuel cell
DE112009002480T5 (en) 2008-10-14 2011-09-29 Korea Institute Of Science And Technology A method for producing a metal oxide sol, a method for producing a metal oxide thin film using the sol, and a solid oxide fuel cell comprising said thin film
JP2010108876A (en) * 2008-10-31 2010-05-13 Ngk Insulators Ltd Thin plate element of solid-oxide fuel cell, and the solid-oxide fuel cell
CN103534854A (en) * 2011-01-31 2014-01-22 Toto株式会社 Solid oxide fuel cell
JPWO2012105579A1 (en) * 2011-01-31 2014-07-03 Toto株式会社 Solid electrolyte material and solid oxide fuel cell having the same
US20130309582A1 (en) * 2011-01-31 2013-11-21 Toto Ltd. Solid oxide fuel cell
US20130309583A1 (en) * 2011-01-31 2013-11-21 Toto Ltd. Solid oxide fuel cell
US20130316266A1 (en) * 2011-01-31 2013-11-28 Toto Ltd. Solid electrolyte material and solid oxide fuel cell provided with same
US20130316267A1 (en) * 2011-01-31 2013-11-28 Toto Ltd. Solid electrolyte material and solid oxide fuel cell provided the same
WO2012105579A1 (en) * 2011-01-31 2012-08-09 Toto株式会社 Solid electrolyte material and solid oxide fuel cell provided with same
WO2012105580A1 (en) * 2011-01-31 2012-08-09 Toto株式会社 Solid oxide fuel cell
JPWO2012105580A1 (en) * 2011-01-31 2014-07-03 Toto株式会社 Solid oxide fuel cell
US9799905B2 (en) 2011-01-31 2017-10-24 Toto Ltd. Solid oxide fuel cell
JP2018139220A (en) * 2012-11-20 2018-09-06 ブルーム エナジー コーポレーション Doped scandia stabilized zirconia electrolyte composition
US10381673B2 (en) 2012-11-20 2019-08-13 Bloom Energy Corporation Doped scandia stabilized zirconia electrolyte compositions
US10978726B2 (en) 2012-11-20 2021-04-13 Bloom Energy Corporation Doped scandia stabilized zirconia electrolyte compositions
JP2016072121A (en) * 2014-09-30 2016-05-09 株式会社日本触媒 Solid electrolyte material
WO2016056672A1 (en) * 2014-10-09 2016-04-14 株式会社日本触媒 Solid electrolyte membrane, single cell for solid oxide fuel cells and metal-supported cell each equipped with said solid electrolyte membrane, and methods respectively for manufacturing said solid electrolyte membrane, said single cell and said metal-supported cell
WO2018062452A1 (en) * 2016-09-30 2018-04-05 国立大学法人九州大学 Cerium-oxide-stabilized zirconium-oxide-based composition, and method for producing same

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