固体酸化物形燃料電池セル体
【課題】還元ガスに対する耐久性を向上させたプリコート層を備えた固体酸化物形燃料電池セル体を提供すること。
【解決手段】空気極と、インターコネクタとを備えた固体酸化物形燃料電池セル体であって、前記空気極とインターコネクタの間にプリコート層を備え、前記プリコート層がＬａ１−ｙＳｒｙＮｉ１−ｘＦｅｘＯ３で表され、その組成範囲を０≦ｙ≦０．３、０．７≦ｘ≦１とすることで、還元ガスに対する耐久性を向上させたプリコート層を備えた固体酸化物形燃料電池セル体を提供することが可能になった。
【解決手段】空気極と、インターコネクタとを備えた固体酸化物形燃料電池セル体であって、前記空気極とインターコネクタの間にプリコート層を備え、前記プリコート層がＬａ１−ｙＳｒｙＮｉ１−ｘＦｅｘＯ３で表され、その組成範囲を０≦ｙ≦０．３、０．７≦ｘ≦１とすることで、還元ガスに対する耐久性を向上させたプリコート層を備えた固体酸化物形燃料電池セル体を提供することが可能になった。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプリコート層を備える固体酸化物形燃料電池セル体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の固体酸化物形燃料電池セル体として、空気極とインターコネクタの間にプリコート層を備えた固体酸化物形燃料電池セル体が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
空気極とインターコネクタとの間にプリコート層を備えることで、例えば（Ｌａ,Ｃａ）ＣｒＯ３インターコネクタの焼結において、その緻密化に寄与しているＣａとＣｒの化合物の液相が空気極に拡散するのを抑制し、インターコネクタの焼結性が確保されている。
【０００４】
また、導電率の高い材料として、Ｌａ（Ｎｉ，Ｆｅ）Ｏ３や（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｎｉ，Ｆｅ）Ｏ３で表されるペロブスカイト型酸化物が提案されている（例えば特許文献２、３参照）。
【０００５】
一方、還元安定性を高めた材料として、例えば（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｒ）Ｏ３、（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｔｉ）Ｏ３で表されるペロブスカイト型酸化物が提案されている（例えば特許文献４参照）。
【特許文献１】特開平５−１２１０８５号公報
【特許文献２】特開２００２‐１５１０９１号公報
【特許文献３】特開平１１‐２４２９６０号公報
【特許文献４】特開２００６‐１８５６９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、本発明者らは現状のプリコート層について様々な検討を行なった結果、還元ガスに対する耐久性が悪い場合があることを見出した。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、還元ガスに対する耐久性を向上させたプリコート層を備えた固体酸化物形燃料電池セル体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明の固体酸化物形燃料電池セル体は、空気極と、インターコネクタとを備えた固体酸化物形燃料電池セル体であって、前記空気極とインターコネクタの間にプリコート層を備え、前記プリコート層がＬａ１−ｙＳｒｙＮｉ１−ｘＦｅｘＯ３で表され、その組成範囲が０≦ｙ≦０．３、０．７≦ｘ≦１で表されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、還元ガスに対する耐久性を向上させたプリコート層を備えた固体酸化物形燃料電池セル体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明を実施するための最良の形態を説明するのに先立って、本発明の作用効果について説明する。
【００１１】
本発明に係る固体酸化物形燃料電池セル体は、空気極と、インターコネクタとを備えた固体酸化物形燃料電池セル体であって、前記空気極とインターコネクタの間にプリコート層を備え、前記プリコート層がＬａ１−ｙＳｒｙＮｉ１−ｘＦｅｘＯ３で表され、その組成範囲が０≦ｙ≦０．３、０．７≦ｘ≦１で表されることを特徴とする。
【００１２】
本発明では、プリコート層がＬａ１−ｙＳｒｙＮｉ１−ｘＦｅｘＯ３で表され、その組成範囲を０≦ｙ≦０．３、０．７≦ｘ≦１とすることにより、還元ガスに対する耐久性を向上させたプリコート層を備えた固体酸化物形燃料電池セル体を提供することができる。
【００１３】
また、本発明に係る燃料電池は、空気極とインターコネクタの間にプリコート層を備え、前記プリコート層がＬａ１−ｙＳｒｙＮｉ１−ｘＦｅｘＯ３で表され、その組成範囲が０≦ｙ≦０．３、０．７≦ｘ≦１で表されることを特徴とする固体酸化物形燃料電池セル体を備えるものである。
【００１４】
空気極とインターコネクタの間にプリコート層を備え、前記プリコート層がＬａ１−ｙＳｒｙＮｉ１−ｘＦｅｘＯ３で表され、その組成範囲が０≦ｙ≦０．３、０．７≦ｘ≦１で表されることを特徴とする固体酸化物形燃料電池セル体を用いることで、還元ガスに対する耐久性を向上させ、信頼性に優れる燃料電池を提供することができる。
【００１５】
以下、本発明における固体酸化物形燃料電池セル体について、詳細に説明する。
【００１６】
代表的な固体酸化物形燃料電池セル体の一例である、円筒型セル体を図１に示す。空気極支持体１上に固体電解質３、さらに固体電解質３の上にインターコネクタ２と接触しないように燃料極４が構成されている。そして、空気極支持体１とインターコネクタ２の間にプリコート層５が構成されている。発電に際して、空気極支持体１と固体電解質３の界面で、インターコネクタ２及びプリコート層５を経由して空気極内部を流れてきた電子と外部の酸素ガスが反応し、（１）式に示すように酸素イオンを生じる。この酸素イオンが固体電解質３を通って燃料極４に達し、燃料ガス中の水素や一酸化炭素と酸素イオンが反応して水あるいは二酸化炭素と電子を生成する。これらの反応は（２）、（３）式で示される。
Ｏ２＋４ｅ− → ２Ｏ２− …（１）
Ｈ２＋Ｏ２− → Ｈ２Ｏ＋２ｅ− …（２）
ＣＯ＋Ｏ２− → ＣＯ２＋２ｅ− …（３）
【００１７】
次にプリコート層の形成方法について、空気極を支持体とする円筒型セルを例にとって説明する。プリコート層の塗布方法は均一に膜を形成することが出来れば特に限定されない。スラリーコート法、スクリーン印刷法、シート転写法のような湿式法、プラズマ溶射法、ＣＶＤ法のような気相を介した方法などを用いることが出来る。コスト面を考慮すると安価に成膜可能な湿式法のほうがより好ましい。プリコート層５を空気極支持体１上に形成後、インターコネクタ２をプリコート層５上に形成させる。このとき、空気極支持体１のプリコート層５を形成していない面に電解質３を形成した後、インターコネクタ２をプリコート層５上に形成させてもよい。
【００１８】
本発明に用いられるインターコネクタ材料としては、カルシウムドープランタンクロマイト、ストロンチウムドープランタンクロマイト、カルシウムドープランタンクロマイトにＮｉＯ、ＴｉＯ２を混合したＮｉＯ／ＴｉＯ２／（Ｌａ，Ｃａ）ＣｒＯ３、Ｌａ（Ｃｒ，Ｍｇ）Ｏ３、（Ｌａ，Ｓｒ）ＦｅＯ３、（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｔｉ）Ｏ３、（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｒ）Ｏ３、ＭＴｉＯ３（Ｍ＝Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇのうちいずれか一つ以上）などが挙げられる。
【００１９】
以下に本発明の実施例を添付の図面を参照して説明する。なお、当然のことであるが本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２０】
（評価）
プリコート層について評価するために、以下のような実験を行なった。まず、各実験用試料の作製方法について、以下に記載する。
【００２１】
（実施例１）
出発原料として、Ｌａ（ＯＨ）３、ＳｒＣＯ３、ＮｉＯ、Ｆｅ２Ｏ３の各粉末を使用した。Ｌａ０．９５Ｓｒ０．０５Ｎｉ０．２５Ｆｅ０．７５Ｏ３組成となるように所定量の出発原料を秤量し、ボールミル混合した。この混合粉末を大気中１２００℃で１０時間焼成し、原料粉末を得た。この粉末に有機バインダーとしてポリビニルアルコールを分散させ、一軸プレス法にて角柱を成形した。この成形体を大気中１３５０℃で２時間焼成し、実験用試料とした。
【００２２】
（実施例２）
組成がＬａ０．８５Ｓｒ０．１５Ｎｉ０．２５Ｆｅ０．７５Ｏ３となるように出発原料の配合割合を変えたこと以外、実施例１と同様である。
【００２３】
（実施例３）
組成がＬａ０．７５Ｓｒ０．２５Ｎｉ０．０５Ｆｅ０．９５Ｏ３となるように出発原料の配合割合を変えたこと以外、実施例１と同様である。
【００２４】
（実施例４）
組成がＬａ０．９５Ｓｒ０．０５Ｎｉ０．１Ｆｅ０．９Ｏ３となるように出発原料の配合割合を変えたこと以外、実施例１と同様である。
【００２５】
（実施例５）
組成がＬａ０．８８Ｓｒ０．１２Ｎｉ０．０５Ｆｅ０．９５Ｏ３となるように出発原料の配合割合を変えたこと以外、実施例１と同様である。
【００２６】
（実施例６）
組成がＬａ０．９７Ｓｒ０．０３Ｎｉ０．０３Ｆｅ０．９７Ｏ３となるように出発原料の配合割合を変えたこと以外、実施例１と同様である。
【００２７】
（実施例７）
組成がＬａ０．９Ｓｒ０．１Ｎｉ０．１５Ｆｅ０．８５Ｏ３となるように出発原料の配合割合を変えたこと以外、実施例１と同様である。
【００２８】
（実施例８）
出発原料として、Ｌａ（ＯＨ）３、ＮｉＯ、Ｆｅ２Ｏ３の各粉末を使用した。ＬａＮｉ０．１５Ｆｅ０．８５Ｏ３組成となるように所定量の出発原料を秤量し、ボールミル混合した。この混合粉末を大気中１２００℃で１０時間焼成し、原料粉末を得た。この粉末に有機バインダーとしてポリビニルアルコールを分散させ、一軸プレス法にて角柱を成形した。この成形体を大気中１３５０℃で２時間焼成し、実験用試料とした。
【００２９】
（実施例９）
出発原料として、Ｌａ（ＯＨ）３、Ｆｅ２Ｏ３の各粉末を使用した。ＬａＦｅＯ３組成となるように所定量の出発原料を秤量し、ボールミル混合した。この混合粉末を大気中１２００℃で１０時間焼成し、原料粉末を得た。この粉末に有機バインダーとしてポリビニルアルコールを分散させ、一軸プレス法にて角柱を成形した。この成形体を大気中１３５０℃で２時間焼成し、実験用試料とした。
【００３０】
（実施例１０）
出発原料として、Ｌａ（ＯＨ）３、ＳｒＣＯ３、Ｆｅ２Ｏ３の各粉末を使用した。Ｌａ０．９Ｓｒ０．１ＦｅＯ３組成となるように所定量の出発原料を秤量し、ボールミル混合した。この混合粉末を大気中１２００℃で１０時間焼成し、原料粉末を得た。この粉末に有機バインダーとしてポリビニルアルコールを分散させ、一軸プレス法にて角柱を成形した。この成形体を大気中１３５０℃で２時間焼成し、実験用試料とした。
【００３１】
（比較例１）
組成がＬａ０．９４Ｓｒ０．０６Ｎｉ０．９５Ｆｅ０．０５Ｏ３となるように出発原料の配合割合を変えたこと以外、実施例１と同様である。
【００３２】
（比較例２）
組成がＬａ０．４８Ｓｒ０．５２Ｎｉ０．６６Ｆｅ０．３４Ｏ３となるように出発原料の配合割合を変えたこと以外、実施例１と同様である。
【００３３】
（比較例３）
組成がＬａ０．９４Ｓｒ０．０６Ｎｉ０．５３Ｆｅ０．４７Ｏ３となるように出発原料の配合割合を変えたこと以外、実施例１と同様である。
【００３４】
（比較例４）
組成がＬａ０．９５Ｓｒ０．０５Ｎｉ０．４７Ｆｅ０．５３Ｏ３となるように出発原料の配合割合を変えたこと以外、実施例１と同様である。
【００３５】
（比較例５）
組成がＬａ０．６５Ｓｒ０．３５Ｎｉ０．４６Ｆｅ０．５４Ｏ３となるように出発原料の配合割合を変えたこと以外、実施例１と同様である。
【００３６】
（比較例６）
組成がＬａ０．９５Ｓｒ０．０５Ｎｉ０．３３Ｆｅ０．６７Ｏ３となるように出発原料の配合割合を変えたこと以外、実施例１と同様である。
【００３７】
（比較例７）
組成がＬａ０．７９Ｓｒ０．２１Ｎｉ０．３５Ｆｅ０．６５Ｏ３となるように出発原料の配合割合を変えたこと以外、実施例１と同様である。
【００３８】
（比較例８）
組成がＬａ０．６１Ｓｒ０．３９Ｎｉ０．１９Ｆｅ０．８１Ｏ３となるように出発原料の配合割合を変えたこと以外、実施例１と同様である。
【００３９】
（比較例９）
組成がＬａ０．６５Ｓｒ０．３５Ｎｉ０．１Ｆｅ０．９Ｏ３となるように出発原料の配合割合を変えたこと以外、実施例１と同様である。
【００４０】
（比較例１０）
出発原料として、Ｌａ（ＯＨ）３、ＳｒＣＯ３、ＮｉＯの各粉末を使用した。Ｌａ０．６７Ｓｒ０．３３ＮｉＯ３組成となるように所定量の出発原料を秤量し、ボールミル混合した。この混合粉末を大気中１２００℃で１０時間焼成し、原料粉末を得た。この粉末に有機バインダーとしてポリビニルアルコールを分散させ、一軸プレス法にて角柱を成形した。この成形体を大気中１３５０℃で２時間焼成し、実験用試料とした。
【００４１】
（比較例１１）
組成がＬａ０．４４Ｓｒ０．５６ＮｉＯ３となるように出発原料の配合割合を変えたこと以外、比較例１０と同様である。
【００４２】
（比較例１２）
組成がＬａＮｉ０．５３Ｆｅ０．４７Ｏ３となるように出発原料の配合割合を変えたこと以外、実施例８と同様である。
【００４３】
（比較例１３）
出発原料として、Ｌａ（ＯＨ）３、ＳｒＣＯ３、ＭｎＯ２の各粉末を使用した。Ｌａ０．７５Ｓｒ０．２５ＭｎＯ３組成となるように所定量の出発原料を秤量し、ボールミル混合した。この混合粉末を大気中１２００℃で１０時間焼成し、原料粉末を得た。この粉末に有機バインダーとしてポリビニルアルコールを分散させ、一軸プレス法にて角柱を成形した。この成形体を大気中１４００℃で２時間焼成し、実験用試料とした。
【００４４】
（組成分析方法）
実施例及び比較例の組成分析方法を以下に示す。まず、標準試料作製方法について示す。標準試料は、後で述べる原料を配合し、混合し、乾燥することによって得られる。配合については、La(OH)3, SrCO3, Fe2O3, NiOを110℃で2時間以上乾燥させ、表１に示す元素比になるように配合した。具体的には、標準試料１は元素のmol比がLa：Sr：Ni：Fe=0.9：0.1：0.7：0.3となるように、標準試料２はLa：Sr：Ni：Fe=0.7：0.3：0.5：0.5となるように、標準試料３はLa：Sr：Ni：Fe=0.5：0.5：0.1：0.9となるように配合した。混合については、４種類の原料が均一になるまで十分に混合した。乾燥については、110℃で一晩以上乾燥した。粉体形態の３種類の標準試料についてそれぞれ、四ホウ酸リチウムを用いてガラスビードを作製し、リガク製ZSX PrimusIIを用いて以下の条件で、La, Sr, Ni, Feの強度値の測定を行った。
スペクトル Kα
X線出力 60mA, 50kV
スリット S2
分析径 1mm角
分光結晶 LiF1
検出器 SC
【００４５】
検量線作成方法について、まずLaの場合を説明する。上記の測定により得られたLaの強度値と表１に示すLaの元素比との関係は、縦軸を強度値、横軸をLaの元素比としてグラフ化される。グラフの原点を通るように最小二乗法でプロット点の近似直線を作成して、Laの検量線を得た。Sr, Ni, Feについても同様にして検量線を得た。
【００４６】
【表１】
【００４７】
実施例、比較例の元素比の求め方について説明する。全ての実施例、比較例について、評価用の実験用試料をリガク製ＺＳＸ ＰｒｉｍｕｓIIを用いて標準試料と同じ条件で測定し、Ｌａの強度値を得た。上述の方法で標準試料より作成したＬａの検量線を用いて、強度値からＬａの元素比を求めた。Ｓｒ、Ｎｉ、Ｆｅについても同様の方法で、それぞれの検量線から元素比を求めた。
【００４８】
なお固体酸化物形燃料電池セル体のプリコート層の組成を分析する際は、セル体のプリコート層表面にあるインターコネクタを研磨しプリコート層を露出させ、前記露出部分を測定すれば良い。
【００４９】
（還元安定性評価方法）
インターコネクタが長期運転で劣化し、プリコート層が還元ガスにさらされるのを想定し以下の実験を行なった。実施例１〜１０及び比較例１〜１３の還元安定性について、次のように評価した。作製した実験用試料を電気炉に入れ、電気炉内部に還元ガスとして水素、キャリアガスとしてＮ２を流し、電気炉内部を３％水素濃度雰囲気状態とした。次に、電気炉を９００℃まで昇温させ、９００℃で２時間温度をキープした後、室温まで降温させた。その後、実験用試料を取り出し実験用試料が崩壊しているかどうかの確認を目視にて行なった。
【００５０】
（評価結果）
実施例１〜１０は実験用試料が崩壊することなく形状を保っており、比較例１〜１３は実験用試料にクラックが入って崩壊し形状を維持していなかった。還元安定性評価結果を表２及び図２に示す。図２はＬａ１−ｙＳｒｙＮｉ１−ｘＦｅｘＯ３組成図に、実験用試料が崩壊しなかった組成を○で、崩壊した組成を×で表記した図である。縦軸はSrドープ量yを０から０．８まで、横軸はFeドープ量xを０から１まで表しており、点線によって区切ってある。○横の数字は実施例番号を、×横の数字は比較例番号を表す。
【００５１】
【表２】
【００５２】
表２及び図２より、実施例１〜１０は崩壊することなく形状を保っており、還元安定性に優れていることを示した。よって、Ｌａ１−ｙＳｒｙＮｉ１−ｘＦｅｘＯ３の組成を０≦ｙ≦０．３、０．７≦ｘ≦１とすることで還元ガスにさらされても崩壊しない、すなわち還元安定性に優れたプリコート層となることが確認できた。また、比較例１３より、従来のプリコート層として用いている（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ３は本発明のＬａ１−ｙＳｒｙＮｉ１−ｘＦｅｘＯ３（０≦ｙ≦０．３、０．７≦ｘ≦１）と比較して還元安定性に乏しいことが確認された。
【００５３】
（導電率評価）
さらには、プリコート層にはインターコネクタから流れてくる電子を効率よく空気極へ流すために高い導電性が要求される。そこで、プリコート層の導電率について評価するために、以下のような実験を行なった。まずは各試料の作製方法について以下に記載する。また、実施例１〜８で還元安定性を評価するために作製した実験用試料についても導電率評価を行なった。
【００５４】
（比較例１４）
出発原料として、Ｌａ（ＯＨ）３、ＳｒＣＯ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３の各粉末を使用した。Ｌａ０．９Ｓｒ０．１Ｃｒ０．１Ｆｅ０．９Ｏ３組成となるように所定量の出発原料を秤量し、ボールミル混合した。この混合粉末を大気中１２００℃で１０時間焼成し、原料粉末を得た。この粉末に有機バインダーとしてポリビニルアルコールを分散させ、一軸プレス法にて角柱を成形した。この成形体を大気中１４００℃で２時間焼成し、実験用試料とした。
【００５５】
（比較例１５）
出発原料として、Ｌａ（ＯＨ）３、ＳｒＣＯ３、ＴｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３の各粉末を使用した。Ｌａ０．９Ｓｒ０．１Ｔｉ０．１Ｆｅ０．９Ｏ３組成となるように所定量の出発原料を秤量し、ボールミル混合した。この混合粉末を大気中１２００℃で１０時間焼成し、原料粉末を得た。この粉末に有機バインダーとしてポリビニルアルコールを分散させ、一軸プレス法にて角柱を成形した。この成形体を大気中１４００℃で２時間焼成し、実験用試料とした。
【００５６】
（評価方法）
実施例１〜８及び比較例１４、１５の導電率について、次のように評価した。作製した実験用試料にＪＩＳＲ１６６１に基づき電流端子及び電圧端子を取り付けた。前記実験用試料を９００℃、大気雰囲気の条件下にて、直流４端子法による導電率測定を行ない、（４）式より導電率を算出した。
σe＝L／A×（V／I） ・・・（４）
ここで、σeは導電率、Lは電位端子間距離、Aは試料の断面積、Vは電位、Iは電流を示す。
【００５７】
（評価結果）
導電率評価結果について、表３に示す。表３より、実施例１〜８は導電率が２桁以上と高く、さらに実施例１、２、３、５は導電率が３桁以上と非常に高いことが確認された。よって、Ｌａ１−ｙＳｒｙＮｉ１−ｘＦｅｘＯ３（０≦ｙ≦０．３、０．７≦ｘ≦１）とすることで導電性の高いプリコート層となることが確認できた。さらにＬａ１−ｙＳｒｙＮｉ１−ｘＦｅｘＯ３（０≦ｙ≦０．０５ ０．８５≦ｘ≦１を含まない）とすることで、非常に導電率の高いプリコート層となることが確認できた。導電率が高いほどインターコネクタからの電子を効率よく空気極に流すことができるので、出力性能に優れる、特には電流量の多くなる高電流密度領域での出力性能を向上させた固体酸化物形燃料電池セル体を提供することができる。
【００５８】
【表３】
【００５９】
また、比較例１４、１５は導電率が１桁と著しく低かった。このことからＣｒやＴｉを添加し、還元安定性を高めた（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｒ）Ｏ３、（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｔｉ）Ｏ３は本発明のＬａ１−ｙＳｒｙＮｉ１−ｘＦｅｘＯ３（０≦ｙ≦０．３、０．７≦ｘ≦１）と比較して導電性が低く、プリコート層には不適であることが確認された。
【００６０】
以上より、Ｌａ１−ｙＳｒｙＮｉ１−ｘＦｅｘＯ３（０≦ｙ≦０．３、０．７≦ｘ≦１）で表されるプリコート層とすることで、還元安定性に優れ、さらに導電率が高いプリコート層を得られることが明らかになった。前記範囲を用いることにより、プリコート層が還元ガスにさらされても崩壊せず、セル破損を防止することが可能になった。本発明によりインターコネクタに不具合が生じたときにもプリコート層で補助することが出来る。つまり、本発明により、インターコネクタの微小な欠陥や、長期運転によるインターコネクタ劣化による緻密度低下に対しても、セル体が破損せず、信頼性に優れる固体酸化物形燃料電池セル体を提供できる。本発明のプリコート層は円筒型セル体の外側に燃料ガス、内側に酸素や空気を流して発電する空気極支持体型の固体酸化物形燃料電池セル体に特に有用である。すなわち、外側に設けてあるインターコネクタが劣化しても、インターコネクタと空気極との間に設けてあるプリコート層が崩壊せず、空気極支持体に燃料ガスが進入しないため、セル体破損を防ぐことが出来る。また、本実施例範囲の組成は、大部分が結晶系として斜方晶系になっている。結晶系を斜方晶系とすることで、結晶格子が密に詰まらず、構成原子がフレキシブルに動くことができるので、崩壊しにくいものと考えられる。なお、本発明のプリコート層を適用する際に、空気極をＬａ１−ｙＳｒｙＮｉ１−ｘＦｅｘＯ３で表される空気極材料とすることで、導電率の著しい低下を防ぐことが確認されている。また、燃料電池に本発明の固体酸化物形燃料電池セル体を用いることで長期運転時のインターコネクタ劣化による値密度低下に対してもセル体破損を防ぎ、信頼性に優れる燃料電池を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】円筒縦縞型の固体酸化物形燃料電池セル体の断面を示す図である。
【図２】本発明における還元安定性と組成の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１…空気極支持体
２…インターコネクター
３…固体電解質
４…燃料極
５…プリコート
【技術分野】
【０００１】
本発明はプリコート層を備える固体酸化物形燃料電池セル体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の固体酸化物形燃料電池セル体として、空気極とインターコネクタの間にプリコート層を備えた固体酸化物形燃料電池セル体が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
空気極とインターコネクタとの間にプリコート層を備えることで、例えば（Ｌａ,Ｃａ）ＣｒＯ３インターコネクタの焼結において、その緻密化に寄与しているＣａとＣｒの化合物の液相が空気極に拡散するのを抑制し、インターコネクタの焼結性が確保されている。
【０００４】
また、導電率の高い材料として、Ｌａ（Ｎｉ，Ｆｅ）Ｏ３や（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｎｉ，Ｆｅ）Ｏ３で表されるペロブスカイト型酸化物が提案されている（例えば特許文献２、３参照）。
【０００５】
一方、還元安定性を高めた材料として、例えば（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｒ）Ｏ３、（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｔｉ）Ｏ３で表されるペロブスカイト型酸化物が提案されている（例えば特許文献４参照）。
【特許文献１】特開平５−１２１０８５号公報
【特許文献２】特開２００２‐１５１０９１号公報
【特許文献３】特開平１１‐２４２９６０号公報
【特許文献４】特開２００６‐１８５６９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、本発明者らは現状のプリコート層について様々な検討を行なった結果、還元ガスに対する耐久性が悪い場合があることを見出した。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、還元ガスに対する耐久性を向上させたプリコート層を備えた固体酸化物形燃料電池セル体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明の固体酸化物形燃料電池セル体は、空気極と、インターコネクタとを備えた固体酸化物形燃料電池セル体であって、前記空気極とインターコネクタの間にプリコート層を備え、前記プリコート層がＬａ１−ｙＳｒｙＮｉ１−ｘＦｅｘＯ３で表され、その組成範囲が０≦ｙ≦０．３、０．７≦ｘ≦１で表されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、還元ガスに対する耐久性を向上させたプリコート層を備えた固体酸化物形燃料電池セル体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明を実施するための最良の形態を説明するのに先立って、本発明の作用効果について説明する。
【００１１】
本発明に係る固体酸化物形燃料電池セル体は、空気極と、インターコネクタとを備えた固体酸化物形燃料電池セル体であって、前記空気極とインターコネクタの間にプリコート層を備え、前記プリコート層がＬａ１−ｙＳｒｙＮｉ１−ｘＦｅｘＯ３で表され、その組成範囲が０≦ｙ≦０．３、０．７≦ｘ≦１で表されることを特徴とする。
【００１２】
本発明では、プリコート層がＬａ１−ｙＳｒｙＮｉ１−ｘＦｅｘＯ３で表され、その組成範囲を０≦ｙ≦０．３、０．７≦ｘ≦１とすることにより、還元ガスに対する耐久性を向上させたプリコート層を備えた固体酸化物形燃料電池セル体を提供することができる。
【００１３】
また、本発明に係る燃料電池は、空気極とインターコネクタの間にプリコート層を備え、前記プリコート層がＬａ１−ｙＳｒｙＮｉ１−ｘＦｅｘＯ３で表され、その組成範囲が０≦ｙ≦０．３、０．７≦ｘ≦１で表されることを特徴とする固体酸化物形燃料電池セル体を備えるものである。
【００１４】
空気極とインターコネクタの間にプリコート層を備え、前記プリコート層がＬａ１−ｙＳｒｙＮｉ１−ｘＦｅｘＯ３で表され、その組成範囲が０≦ｙ≦０．３、０．７≦ｘ≦１で表されることを特徴とする固体酸化物形燃料電池セル体を用いることで、還元ガスに対する耐久性を向上させ、信頼性に優れる燃料電池を提供することができる。
【００１５】
以下、本発明における固体酸化物形燃料電池セル体について、詳細に説明する。
【００１６】
代表的な固体酸化物形燃料電池セル体の一例である、円筒型セル体を図１に示す。空気極支持体１上に固体電解質３、さらに固体電解質３の上にインターコネクタ２と接触しないように燃料極４が構成されている。そして、空気極支持体１とインターコネクタ２の間にプリコート層５が構成されている。発電に際して、空気極支持体１と固体電解質３の界面で、インターコネクタ２及びプリコート層５を経由して空気極内部を流れてきた電子と外部の酸素ガスが反応し、（１）式に示すように酸素イオンを生じる。この酸素イオンが固体電解質３を通って燃料極４に達し、燃料ガス中の水素や一酸化炭素と酸素イオンが反応して水あるいは二酸化炭素と電子を生成する。これらの反応は（２）、（３）式で示される。
Ｏ２＋４ｅ− → ２Ｏ２− …（１）
Ｈ２＋Ｏ２− → Ｈ２Ｏ＋２ｅ− …（２）
ＣＯ＋Ｏ２− → ＣＯ２＋２ｅ− …（３）
【００１７】
次にプリコート層の形成方法について、空気極を支持体とする円筒型セルを例にとって説明する。プリコート層の塗布方法は均一に膜を形成することが出来れば特に限定されない。スラリーコート法、スクリーン印刷法、シート転写法のような湿式法、プラズマ溶射法、ＣＶＤ法のような気相を介した方法などを用いることが出来る。コスト面を考慮すると安価に成膜可能な湿式法のほうがより好ましい。プリコート層５を空気極支持体１上に形成後、インターコネクタ２をプリコート層５上に形成させる。このとき、空気極支持体１のプリコート層５を形成していない面に電解質３を形成した後、インターコネクタ２をプリコート層５上に形成させてもよい。
【００１８】
本発明に用いられるインターコネクタ材料としては、カルシウムドープランタンクロマイト、ストロンチウムドープランタンクロマイト、カルシウムドープランタンクロマイトにＮｉＯ、ＴｉＯ２を混合したＮｉＯ／ＴｉＯ２／（Ｌａ，Ｃａ）ＣｒＯ３、Ｌａ（Ｃｒ，Ｍｇ）Ｏ３、（Ｌａ，Ｓｒ）ＦｅＯ３、（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｔｉ）Ｏ３、（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｒ）Ｏ３、ＭＴｉＯ３（Ｍ＝Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇのうちいずれか一つ以上）などが挙げられる。
【００１９】
以下に本発明の実施例を添付の図面を参照して説明する。なお、当然のことであるが本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２０】
（評価）
プリコート層について評価するために、以下のような実験を行なった。まず、各実験用試料の作製方法について、以下に記載する。
【００２１】
（実施例１）
出発原料として、Ｌａ（ＯＨ）３、ＳｒＣＯ３、ＮｉＯ、Ｆｅ２Ｏ３の各粉末を使用した。Ｌａ０．９５Ｓｒ０．０５Ｎｉ０．２５Ｆｅ０．７５Ｏ３組成となるように所定量の出発原料を秤量し、ボールミル混合した。この混合粉末を大気中１２００℃で１０時間焼成し、原料粉末を得た。この粉末に有機バインダーとしてポリビニルアルコールを分散させ、一軸プレス法にて角柱を成形した。この成形体を大気中１３５０℃で２時間焼成し、実験用試料とした。
【００２２】
（実施例２）
組成がＬａ０．８５Ｓｒ０．１５Ｎｉ０．２５Ｆｅ０．７５Ｏ３となるように出発原料の配合割合を変えたこと以外、実施例１と同様である。
【００２３】
（実施例３）
組成がＬａ０．７５Ｓｒ０．２５Ｎｉ０．０５Ｆｅ０．９５Ｏ３となるように出発原料の配合割合を変えたこと以外、実施例１と同様である。
【００２４】
（実施例４）
組成がＬａ０．９５Ｓｒ０．０５Ｎｉ０．１Ｆｅ０．９Ｏ３となるように出発原料の配合割合を変えたこと以外、実施例１と同様である。
【００２５】
（実施例５）
組成がＬａ０．８８Ｓｒ０．１２Ｎｉ０．０５Ｆｅ０．９５Ｏ３となるように出発原料の配合割合を変えたこと以外、実施例１と同様である。
【００２６】
（実施例６）
組成がＬａ０．９７Ｓｒ０．０３Ｎｉ０．０３Ｆｅ０．９７Ｏ３となるように出発原料の配合割合を変えたこと以外、実施例１と同様である。
【００２７】
（実施例７）
組成がＬａ０．９Ｓｒ０．１Ｎｉ０．１５Ｆｅ０．８５Ｏ３となるように出発原料の配合割合を変えたこと以外、実施例１と同様である。
【００２８】
（実施例８）
出発原料として、Ｌａ（ＯＨ）３、ＮｉＯ、Ｆｅ２Ｏ３の各粉末を使用した。ＬａＮｉ０．１５Ｆｅ０．８５Ｏ３組成となるように所定量の出発原料を秤量し、ボールミル混合した。この混合粉末を大気中１２００℃で１０時間焼成し、原料粉末を得た。この粉末に有機バインダーとしてポリビニルアルコールを分散させ、一軸プレス法にて角柱を成形した。この成形体を大気中１３５０℃で２時間焼成し、実験用試料とした。
【００２９】
（実施例９）
出発原料として、Ｌａ（ＯＨ）３、Ｆｅ２Ｏ３の各粉末を使用した。ＬａＦｅＯ３組成となるように所定量の出発原料を秤量し、ボールミル混合した。この混合粉末を大気中１２００℃で１０時間焼成し、原料粉末を得た。この粉末に有機バインダーとしてポリビニルアルコールを分散させ、一軸プレス法にて角柱を成形した。この成形体を大気中１３５０℃で２時間焼成し、実験用試料とした。
【００３０】
（実施例１０）
出発原料として、Ｌａ（ＯＨ）３、ＳｒＣＯ３、Ｆｅ２Ｏ３の各粉末を使用した。Ｌａ０．９Ｓｒ０．１ＦｅＯ３組成となるように所定量の出発原料を秤量し、ボールミル混合した。この混合粉末を大気中１２００℃で１０時間焼成し、原料粉末を得た。この粉末に有機バインダーとしてポリビニルアルコールを分散させ、一軸プレス法にて角柱を成形した。この成形体を大気中１３５０℃で２時間焼成し、実験用試料とした。
【００３１】
（比較例１）
組成がＬａ０．９４Ｓｒ０．０６Ｎｉ０．９５Ｆｅ０．０５Ｏ３となるように出発原料の配合割合を変えたこと以外、実施例１と同様である。
【００３２】
（比較例２）
組成がＬａ０．４８Ｓｒ０．５２Ｎｉ０．６６Ｆｅ０．３４Ｏ３となるように出発原料の配合割合を変えたこと以外、実施例１と同様である。
【００３３】
（比較例３）
組成がＬａ０．９４Ｓｒ０．０６Ｎｉ０．５３Ｆｅ０．４７Ｏ３となるように出発原料の配合割合を変えたこと以外、実施例１と同様である。
【００３４】
（比較例４）
組成がＬａ０．９５Ｓｒ０．０５Ｎｉ０．４７Ｆｅ０．５３Ｏ３となるように出発原料の配合割合を変えたこと以外、実施例１と同様である。
【００３５】
（比較例５）
組成がＬａ０．６５Ｓｒ０．３５Ｎｉ０．４６Ｆｅ０．５４Ｏ３となるように出発原料の配合割合を変えたこと以外、実施例１と同様である。
【００３６】
（比較例６）
組成がＬａ０．９５Ｓｒ０．０５Ｎｉ０．３３Ｆｅ０．６７Ｏ３となるように出発原料の配合割合を変えたこと以外、実施例１と同様である。
【００３７】
（比較例７）
組成がＬａ０．７９Ｓｒ０．２１Ｎｉ０．３５Ｆｅ０．６５Ｏ３となるように出発原料の配合割合を変えたこと以外、実施例１と同様である。
【００３８】
（比較例８）
組成がＬａ０．６１Ｓｒ０．３９Ｎｉ０．１９Ｆｅ０．８１Ｏ３となるように出発原料の配合割合を変えたこと以外、実施例１と同様である。
【００３９】
（比較例９）
組成がＬａ０．６５Ｓｒ０．３５Ｎｉ０．１Ｆｅ０．９Ｏ３となるように出発原料の配合割合を変えたこと以外、実施例１と同様である。
【００４０】
（比較例１０）
出発原料として、Ｌａ（ＯＨ）３、ＳｒＣＯ３、ＮｉＯの各粉末を使用した。Ｌａ０．６７Ｓｒ０．３３ＮｉＯ３組成となるように所定量の出発原料を秤量し、ボールミル混合した。この混合粉末を大気中１２００℃で１０時間焼成し、原料粉末を得た。この粉末に有機バインダーとしてポリビニルアルコールを分散させ、一軸プレス法にて角柱を成形した。この成形体を大気中１３５０℃で２時間焼成し、実験用試料とした。
【００４１】
（比較例１１）
組成がＬａ０．４４Ｓｒ０．５６ＮｉＯ３となるように出発原料の配合割合を変えたこと以外、比較例１０と同様である。
【００４２】
（比較例１２）
組成がＬａＮｉ０．５３Ｆｅ０．４７Ｏ３となるように出発原料の配合割合を変えたこと以外、実施例８と同様である。
【００４３】
（比較例１３）
出発原料として、Ｌａ（ＯＨ）３、ＳｒＣＯ３、ＭｎＯ２の各粉末を使用した。Ｌａ０．７５Ｓｒ０．２５ＭｎＯ３組成となるように所定量の出発原料を秤量し、ボールミル混合した。この混合粉末を大気中１２００℃で１０時間焼成し、原料粉末を得た。この粉末に有機バインダーとしてポリビニルアルコールを分散させ、一軸プレス法にて角柱を成形した。この成形体を大気中１４００℃で２時間焼成し、実験用試料とした。
【００４４】
（組成分析方法）
実施例及び比較例の組成分析方法を以下に示す。まず、標準試料作製方法について示す。標準試料は、後で述べる原料を配合し、混合し、乾燥することによって得られる。配合については、La(OH)3, SrCO3, Fe2O3, NiOを110℃で2時間以上乾燥させ、表１に示す元素比になるように配合した。具体的には、標準試料１は元素のmol比がLa：Sr：Ni：Fe=0.9：0.1：0.7：0.3となるように、標準試料２はLa：Sr：Ni：Fe=0.7：0.3：0.5：0.5となるように、標準試料３はLa：Sr：Ni：Fe=0.5：0.5：0.1：0.9となるように配合した。混合については、４種類の原料が均一になるまで十分に混合した。乾燥については、110℃で一晩以上乾燥した。粉体形態の３種類の標準試料についてそれぞれ、四ホウ酸リチウムを用いてガラスビードを作製し、リガク製ZSX PrimusIIを用いて以下の条件で、La, Sr, Ni, Feの強度値の測定を行った。
スペクトル Kα
X線出力 60mA, 50kV
スリット S2
分析径 1mm角
分光結晶 LiF1
検出器 SC
【００４５】
検量線作成方法について、まずLaの場合を説明する。上記の測定により得られたLaの強度値と表１に示すLaの元素比との関係は、縦軸を強度値、横軸をLaの元素比としてグラフ化される。グラフの原点を通るように最小二乗法でプロット点の近似直線を作成して、Laの検量線を得た。Sr, Ni, Feについても同様にして検量線を得た。
【００４６】
【表１】
【００４７】
実施例、比較例の元素比の求め方について説明する。全ての実施例、比較例について、評価用の実験用試料をリガク製ＺＳＸ ＰｒｉｍｕｓIIを用いて標準試料と同じ条件で測定し、Ｌａの強度値を得た。上述の方法で標準試料より作成したＬａの検量線を用いて、強度値からＬａの元素比を求めた。Ｓｒ、Ｎｉ、Ｆｅについても同様の方法で、それぞれの検量線から元素比を求めた。
【００４８】
なお固体酸化物形燃料電池セル体のプリコート層の組成を分析する際は、セル体のプリコート層表面にあるインターコネクタを研磨しプリコート層を露出させ、前記露出部分を測定すれば良い。
【００４９】
（還元安定性評価方法）
インターコネクタが長期運転で劣化し、プリコート層が還元ガスにさらされるのを想定し以下の実験を行なった。実施例１〜１０及び比較例１〜１３の還元安定性について、次のように評価した。作製した実験用試料を電気炉に入れ、電気炉内部に還元ガスとして水素、キャリアガスとしてＮ２を流し、電気炉内部を３％水素濃度雰囲気状態とした。次に、電気炉を９００℃まで昇温させ、９００℃で２時間温度をキープした後、室温まで降温させた。その後、実験用試料を取り出し実験用試料が崩壊しているかどうかの確認を目視にて行なった。
【００５０】
（評価結果）
実施例１〜１０は実験用試料が崩壊することなく形状を保っており、比較例１〜１３は実験用試料にクラックが入って崩壊し形状を維持していなかった。還元安定性評価結果を表２及び図２に示す。図２はＬａ１−ｙＳｒｙＮｉ１−ｘＦｅｘＯ３組成図に、実験用試料が崩壊しなかった組成を○で、崩壊した組成を×で表記した図である。縦軸はSrドープ量yを０から０．８まで、横軸はFeドープ量xを０から１まで表しており、点線によって区切ってある。○横の数字は実施例番号を、×横の数字は比較例番号を表す。
【００５１】
【表２】
【００５２】
表２及び図２より、実施例１〜１０は崩壊することなく形状を保っており、還元安定性に優れていることを示した。よって、Ｌａ１−ｙＳｒｙＮｉ１−ｘＦｅｘＯ３の組成を０≦ｙ≦０．３、０．７≦ｘ≦１とすることで還元ガスにさらされても崩壊しない、すなわち還元安定性に優れたプリコート層となることが確認できた。また、比較例１３より、従来のプリコート層として用いている（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ３は本発明のＬａ１−ｙＳｒｙＮｉ１−ｘＦｅｘＯ３（０≦ｙ≦０．３、０．７≦ｘ≦１）と比較して還元安定性に乏しいことが確認された。
【００５３】
（導電率評価）
さらには、プリコート層にはインターコネクタから流れてくる電子を効率よく空気極へ流すために高い導電性が要求される。そこで、プリコート層の導電率について評価するために、以下のような実験を行なった。まずは各試料の作製方法について以下に記載する。また、実施例１〜８で還元安定性を評価するために作製した実験用試料についても導電率評価を行なった。
【００５４】
（比較例１４）
出発原料として、Ｌａ（ＯＨ）３、ＳｒＣＯ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３の各粉末を使用した。Ｌａ０．９Ｓｒ０．１Ｃｒ０．１Ｆｅ０．９Ｏ３組成となるように所定量の出発原料を秤量し、ボールミル混合した。この混合粉末を大気中１２００℃で１０時間焼成し、原料粉末を得た。この粉末に有機バインダーとしてポリビニルアルコールを分散させ、一軸プレス法にて角柱を成形した。この成形体を大気中１４００℃で２時間焼成し、実験用試料とした。
【００５５】
（比較例１５）
出発原料として、Ｌａ（ＯＨ）３、ＳｒＣＯ３、ＴｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３の各粉末を使用した。Ｌａ０．９Ｓｒ０．１Ｔｉ０．１Ｆｅ０．９Ｏ３組成となるように所定量の出発原料を秤量し、ボールミル混合した。この混合粉末を大気中１２００℃で１０時間焼成し、原料粉末を得た。この粉末に有機バインダーとしてポリビニルアルコールを分散させ、一軸プレス法にて角柱を成形した。この成形体を大気中１４００℃で２時間焼成し、実験用試料とした。
【００５６】
（評価方法）
実施例１〜８及び比較例１４、１５の導電率について、次のように評価した。作製した実験用試料にＪＩＳＲ１６６１に基づき電流端子及び電圧端子を取り付けた。前記実験用試料を９００℃、大気雰囲気の条件下にて、直流４端子法による導電率測定を行ない、（４）式より導電率を算出した。
σe＝L／A×（V／I） ・・・（４）
ここで、σeは導電率、Lは電位端子間距離、Aは試料の断面積、Vは電位、Iは電流を示す。
【００５７】
（評価結果）
導電率評価結果について、表３に示す。表３より、実施例１〜８は導電率が２桁以上と高く、さらに実施例１、２、３、５は導電率が３桁以上と非常に高いことが確認された。よって、Ｌａ１−ｙＳｒｙＮｉ１−ｘＦｅｘＯ３（０≦ｙ≦０．３、０．７≦ｘ≦１）とすることで導電性の高いプリコート層となることが確認できた。さらにＬａ１−ｙＳｒｙＮｉ１−ｘＦｅｘＯ３（０≦ｙ≦０．０５ ０．８５≦ｘ≦１を含まない）とすることで、非常に導電率の高いプリコート層となることが確認できた。導電率が高いほどインターコネクタからの電子を効率よく空気極に流すことができるので、出力性能に優れる、特には電流量の多くなる高電流密度領域での出力性能を向上させた固体酸化物形燃料電池セル体を提供することができる。
【００５８】
【表３】
【００５９】
また、比較例１４、１５は導電率が１桁と著しく低かった。このことからＣｒやＴｉを添加し、還元安定性を高めた（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｒ）Ｏ３、（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｔｉ）Ｏ３は本発明のＬａ１−ｙＳｒｙＮｉ１−ｘＦｅｘＯ３（０≦ｙ≦０．３、０．７≦ｘ≦１）と比較して導電性が低く、プリコート層には不適であることが確認された。
【００６０】
以上より、Ｌａ１−ｙＳｒｙＮｉ１−ｘＦｅｘＯ３（０≦ｙ≦０．３、０．７≦ｘ≦１）で表されるプリコート層とすることで、還元安定性に優れ、さらに導電率が高いプリコート層を得られることが明らかになった。前記範囲を用いることにより、プリコート層が還元ガスにさらされても崩壊せず、セル破損を防止することが可能になった。本発明によりインターコネクタに不具合が生じたときにもプリコート層で補助することが出来る。つまり、本発明により、インターコネクタの微小な欠陥や、長期運転によるインターコネクタ劣化による緻密度低下に対しても、セル体が破損せず、信頼性に優れる固体酸化物形燃料電池セル体を提供できる。本発明のプリコート層は円筒型セル体の外側に燃料ガス、内側に酸素や空気を流して発電する空気極支持体型の固体酸化物形燃料電池セル体に特に有用である。すなわち、外側に設けてあるインターコネクタが劣化しても、インターコネクタと空気極との間に設けてあるプリコート層が崩壊せず、空気極支持体に燃料ガスが進入しないため、セル体破損を防ぐことが出来る。また、本実施例範囲の組成は、大部分が結晶系として斜方晶系になっている。結晶系を斜方晶系とすることで、結晶格子が密に詰まらず、構成原子がフレキシブルに動くことができるので、崩壊しにくいものと考えられる。なお、本発明のプリコート層を適用する際に、空気極をＬａ１−ｙＳｒｙＮｉ１−ｘＦｅｘＯ３で表される空気極材料とすることで、導電率の著しい低下を防ぐことが確認されている。また、燃料電池に本発明の固体酸化物形燃料電池セル体を用いることで長期運転時のインターコネクタ劣化による値密度低下に対してもセル体破損を防ぎ、信頼性に優れる燃料電池を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】円筒縦縞型の固体酸化物形燃料電池セル体の断面を示す図である。
【図２】本発明における還元安定性と組成の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１…空気極支持体
２…インターコネクター
３…固体電解質
４…燃料極
５…プリコート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気極と、インターコネクタとを備えた固体酸化物形燃料電池セル体であって、前記空気極とインターコネクタの間にプリコート層を備え、前記プリコート層がＬａ１−ｙＳｒｙＮｉ１−ｘＦｅｘＯ３で表され、その組成範囲が０≦ｙ≦０．３、０．７≦ｘ≦１で表されることを特徴とする固体酸化物形燃料電池セル体。
【請求項２】
請求項１記載の固体酸化物形燃料電池セル体を備える燃料電池。
【請求項１】
空気極と、インターコネクタとを備えた固体酸化物形燃料電池セル体であって、前記空気極とインターコネクタの間にプリコート層を備え、前記プリコート層がＬａ１−ｙＳｒｙＮｉ１−ｘＦｅｘＯ３で表され、その組成範囲が０≦ｙ≦０．３、０．７≦ｘ≦１で表されることを特徴とする固体酸化物形燃料電池セル体。
【請求項２】
請求項１記載の固体酸化物形燃料電池セル体を備える燃料電池。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−１６４０３１（Ｐ２００９−１６４０３１Ａ）
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０３１（Ｐ２００８−２０３１）
【出願日】平成２０年１月９日（２００８．１．９）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成１９年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「固体酸化物形燃料電池システム技術開発事業／高出力化に関する研究開発／湿式円筒形セルにおける高出力化の研究開発」に関する委託研究、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受けるもの）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月９日（２００８．１．９）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成１９年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「固体酸化物形燃料電池システム技術開発事業／高出力化に関する研究開発／湿式円筒形セルにおける高出力化の研究開発」に関する委託研究、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受けるもの）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]