固体酸化物形燃料電池用燃料極及びその製造方法
【課題】燃料極の単位重量当たりの反応界面を増やすことにより、電極の反応抵抗を低減し、発電出力を向上させたＳＯＦＣ用燃料極及びその製造方法、並びにこのＳＯＦＣ用燃料極を備えたＳＯＦＣを提供すること。
【解決手段】少なくとも金属元素Ａと金属元素Ｂと酸素を構成元素とする複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物を含有するＳＯＦＣ用燃料極。複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物が酸化物イオン伝導性を有し、該複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物の表面に上記金属元素Ａの超微粒子を備える。金属元素Ａと金属元素Ｂが式（１）：ＥＡ−Ｏ＜ＥＢ−Ｏ…（１）（式中のＥＡ−Ｏは金属元素Ａと酸素との結合エネルギー、ＥＢ−Ｏは金属元素Ｂと酸素との結合エネルギーを示す。）で表される関係を満足する。ＳＯＦＣ用燃料極を備えたＳＯＦＣ。式（１）の関係を満足する複合酸化物前駆体を用いる製造方法。
【解決手段】少なくとも金属元素Ａと金属元素Ｂと酸素を構成元素とする複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物を含有するＳＯＦＣ用燃料極。複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物が酸化物イオン伝導性を有し、該複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物の表面に上記金属元素Ａの超微粒子を備える。金属元素Ａと金属元素Ｂが式（１）：ＥＡ−Ｏ＜ＥＢ−Ｏ…（１）（式中のＥＡ−Ｏは金属元素Ａと酸素との結合エネルギー、ＥＢ−Ｏは金属元素Ｂと酸素との結合エネルギーを示す。）で表される関係を満足する。ＳＯＦＣ用燃料極を備えたＳＯＦＣ。式（１）の関係を満足する複合酸化物前駆体を用いる製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）用燃料極及びその製造方法に係り、更に詳細には、反応界面を増加させて、電池を構成した際の燃料極での反応抵抗を低減し、発電出力を向上させ得るＳＯＦＣ用燃料極及びその製造方法、並びにこのＳＯＦＣ用燃料極を備えるＳＯＦＣに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＳＯＦＣにおいては、燃料極として、電子伝導性に優れる金属材料と酸化物イオン伝導性に優れる高酸化物イオン伝導性の酸化物材料を混合したサーメット電極が用いられている。かかるサーメット電極において、電極反応は主にこのサーメット電極内の金属材料と酸化物材料の界面で進行すると考えられている。したがって、その電極反応を効率良く進行させるためには、金属材料と酸化物材料の界面が多く存在する必要がある。そのような界面を多くする方法として、ニッケル粒子を酸化物粒子に担持させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−２９７３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の如き従来の方法では、反応界面を多くして、燃料電池性能を向上させる際に要求されるサブミクロンレベル（具体的には１００ｎｍ以下）のニッケル粒子を作製することが困難であり、得られた燃料極においては、ニッケル粒子の粒径が大きいため、反応界面が少ないという問題点があった。
【０００４】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、燃料極の単位重量当たりの反応界面を増やす、即ち反応比表面積を大きくすることにより、電極の反応抵抗を低減し、発電出力を向上させたＳＯＦＣ用燃料極及びその製造方法、並びにこのＳＯＦＣ用燃料極を備えたＳＯＦＣを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記目的を達成すべく、鋭意研究を重ねた結果、少なくとも所定の関係を有する金属元素Ａ及び金属元素Ｂと酸素を構成元素とする複合酸化物の前駆体を用い、部分的ないし完全に還元して該複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物の表面に金属元素Ａの超微粒子を形成させることなどにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
即ち、本発明のＳＯＦＣ用燃料極は、少なくとも金属元素Ａと金属元素Ｂと酸素を構成元素とする複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物を含有する。
かかる複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物が酸化物イオン伝導性を有し、該複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物の表面に上記金属元素Ａの超微粒子を備える。
そして、金属元素Ａと金属元素Ｂが次式（１）
ＥＡ−Ｏ＜ＥＢ−Ｏ…（１）
（式中のＥＡ−Ｏは金属元素Ａと酸素との結合エネルギー、ＥＢ−Ｏは金属元素Ｂと酸素との結合エネルギーを示す。）で表される関係を満足する。
また、本発明のＳＯＦＣは、上記本発明のＳＯＦＣ用燃料極を用いたものである。
【０００７】
更に、本発明のＳＯＦＣ用燃料極の製造方法は、上記本発明のＳＯＦＣ用燃料極を製造するに当たり、次式（１）
ＥＡ−Ｏ＜ＥＢ−Ｏ…（１）
（式中のＥＡ−Ｏは金属元素Ａと酸素との結合エネルギー、ＥＢ−Ｏは金属元素Ｂと酸素との結合エネルギーを示す。）で表される関係を満足する金属元素Ａ及び金属元素Ｂと酸素を少なくとも構成元素とする複合酸化物の前駆体を含有するプリＳＯＦＣ用燃料極を作製し、次いで、部分的ないし完全に還元して該複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物の表面に金属元素Ａの超微粒子を形成させて、所望のＳＯＦＣ用燃料極を得る方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、少なくとも所定の関係を有する金属元素Ａ及び金属元素Ｂと酸素を構成元素とする複合酸化物の前駆体を用い、部分的ないし完全に還元して該複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物の表面に金属元素Ａの超微粒子を形成させることなどとしたため、電極における反応比表面積が格段に大きく、反応抵抗を低減したＳＯＦＣ用燃料極及びその製造方法、並びにこのＳＯＦＣ用燃料極を備えたＳＯＦＣ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】
【０００９】
以下、本発明のＳＯＦＣ用燃料極について詳細に説明する。本明細書において、「％」は特記しない限り質量百分率を表すものとする。
上述の如く、本発明のＳＯＦＣ用燃料極は、少なくとも金属元素Ａと金属元素Ｂと酸素を構成元素とする複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物を含有する。かかる金属元素Ａと金属元素Ｂが次の式（１）
ＥＡ−Ｏ＜ＥＢ−Ｏ…（１）
（式中のＥＡ−Ｏは金属元素Ａと酸素との結合エネルギー、ＥＢ−Ｏは金属元素Ｂと酸素との結合エネルギーを示す。）で表される関係を満足する。
また、かかる複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物が酸化物イオン伝導性を有し、該複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物の表面に金属元素Ａの超微粒子を有する。
ここで、本発明において「超微粒子」とは、平均粒径が１００ｎｍ以下であるものをいう。
【００１０】
本発明のＳＯＦＣ用燃料極と従来のＳＯＦＣ用燃料極を図面を用いて比較して説明する。図１は、従来のＳＯＦＣ用燃料極の模式的説明図である。同図に示すように、電解質４０上に燃料極１’を備え、燃料極１’は電気伝導性材料１０（例えばニッケルなど。）と酸化物イオン伝導性酸化物２０（例えばサマリウム添加セリアなど。）を含むサーメット構造を有する。また、例えば図中のＩで示すような三相界面がある程度存在する。
【００１１】
図２は、プリＳＯＦＣ用燃料極と本発明のＳＯＦＣ用燃料極の一例を示す模式的説明図である。同図（ａ）に示すようなプリＳＯＦＣ用燃料極は、電解質４０上に燃料極１”を備え、燃料極１”は電気伝導性材料１０と酸化物イオン伝導性酸化物２０と所定の複合酸化物の前駆体３０を含み、例えば同図（ａ）中のＩで示したような三相界面がある程度存在する。
この燃料極１”を部分的に還元して、同図（ｂ）に示すような本発明のＳＯＦＣ用燃料極にする。即ち同図（ｂ）に示すように、電解質４０上の燃料極１は電気伝導性材料１０と酸化物イオン伝導性酸化物２０と前駆体３０が部分的に還元されて形成した金属元素Ａの超微粒子３２を表面に有する複合酸化物３４を含む。超微粒子３２と酸化物イオン伝導性酸化物２０との間には新たな三相界面が形成される（同図（ｂ）中のＩで示したような三相界面のうちの例えばＩ１など。）。
また、図３は超微粒子３２を表面に有する複合酸化物３４の拡大説明図である。同図に示すように、超微粒子３２と複合酸化物３４との間にも新たな三相界面Ｉ２が形成される。超微粒子３２は図示しない電気伝導性材料や他の超微粒子と共に集電体などの電子伝導パスとしても機能する。一方、複合酸化物３４は図示しない酸化物イオン伝導性酸化物や他の複合酸化物と共に酸化物イオン伝導パスとして機能する。
なお、複合酸化物３４は前駆体３０が若干還元されて表面に超微粒子３２が形成されているものの超微粒子３２は前駆体３０と比較して極めて小さいため複合酸化物３４と前駆体３０はほぼ同一のものと考えられる。
【００１２】
このように、酸化物イオン伝導性を有する複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物の表面に超微粒子の金属元素Ａが存在するため、燃料極における反応比表面積を増やすことにより、電極の反応抵抗を低減することができる。
【００１３】
また、本発明において、金属元素Ａの超微粒子が酸化物イオン伝導性を有する複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物の表面に分散していることが好ましい。燃料極における反応比表面積をより大きくすることができ、また、金属元素Ａは超微粒子であるので比表面積が大きく、これらが分散されているため、金属元素Ａの凝集をより抑制することが可能となる。また、金属元素Ａが電極触媒として機能する場合にはその触媒活性を向上させることもできる。
例えば、このような金属元素Ａの超微粒子は上述したように複合酸化物の前駆体を部分的ないし完全に還元して形成してもよいが、これに限定されるものではない。
ここで、「部分的ないし完全に還元する」とは、複合酸化物の前駆体の一部又は全部を部分的に還元する場合（例えば、金属Ａと（金属元素Ａ＋金属元素Ｂの複合酸化物）のように表わせる。）や複合酸化物の前駆体の一部又は全部を完全に還元する場合（例えば、金属Ａと（金属元素Ｂ含有酸化物）のように表わせる。）を意味する。
なお、本発明において、複合酸化物や金属元素Ｂ含有酸化物は酸化物イオン伝導性を有すれば特に限定されるものではなく、混合酸化物や複合化合物であってもよい。また、複合酸化物の形状についても特に限定されるものではないが、例えば粒状の場合には、代表的な平均粒径は１〜１０μｍである。
【００１４】
更に、本発明において、金属元素Ａの超微粒子の平均粒径は、５０ｎｍ以下であることが好ましい。金属元素Ａの比表面積を格段に大きくでき、それに伴い反応比表面積も格段に大きくできる。これにより、電極触媒として要求される金属含有率を低減でき、より金属元素Ａの凝集を抑制し得る。一方で電極触媒としての活性を格段に向上させることができる。平均粒径が５０ｎｍを超えて大きいと、比表面積増大による性能向上の効果があまり発揮されない場合がある。
【００１５】
また、本発明において、複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物の燃料極における含有率は、３０％以上であることがこのましい。３０％未満の場合には、金属元素Ａの電極触媒としての活性を格段に向上させることができない場合がある。
【００１６】
更に、本発明において、金属元素Ａと金属元素Ｂは、（１）式を満足し、これらを含む複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物が酸化物イオン伝導性を有すれば、特に限定されるものではないが、金属元素Ａとしては、例えばニッケル、銅又は銀及びこれらの任意の混合物を挙げることができ、これらの中では、例えば水素酸化反応の触媒活性の大きさの観点からニッケルが好ましい。一方、金属元素Ｂとしては、例えば鉄、チタン、ランタン、アルミニウム又はセリウム及びこれらの任意の混合物を挙げることができる。これらの金属元素Ｂは例えばニッケルと比較して酸素との結合エネルギーが大きく、１００ｖｏｌ％水素のような還元雰囲気中においても還元されにくい。
【００１７】
また、本発明において、電気伝導性材料を更に含有することが好ましい。金属元素Ａの超微粒子が集電体などの電子伝導パスとしても機能し得るが、超微粒子であるため電気伝導性が十分でない場合があり、このような場合には、燃料極中でのオーム損失が大きくなる場合がある。
電気伝導性材料は形状や大きさについては特に限定されるものでなく、従来公知のものを使用でき、例えばニッケルや銅、鉄などを挙げることができる。これらの燃料極中における含有率は１０〜５０％であることが好ましい。このような範囲では、燃料極の電気伝導性は十分確保され、オーム損失を十分低減することができる。
【００１８】
更に、本発明において、酸化物イオン伝導性酸化物を更に含有することが好ましい。燃料極中の酸化物イオン伝導パスが構築され易くなり、酸化物イオンの拡散抵抗が低減され得る。また、酸化物イオン伝導性酸化物の添加によって燃料極中の反応界面をより増大させることができる。
酸化物イオン伝導性酸化物は形状や大きさについては特に限定されるものではなく、従来公知のものを使用でき、例えばサマリウム添加セリア（ＳＤＣ）やガドリニウム添加セリア（ＧＤＣ）などのセリア系、ストロンチウムマグネシウム複合ランタンガレート（ＬＳＧＭ）のようなランタンガレート系、イットリウム添加安定化ジルコニア（ＹＳＺ）やスカンジウム添加安定化ジルコニア（ＳＳＺ）などのジルコニア系酸化物イオン伝導性酸化物を挙げることができる。
これらの燃料極中における含有率は５〜３０％であることが好ましい。５％未満であると、酸化物イオン伝導パスが十分に形成されず、酸化物イオンが十分に拡散できない場合があり、含有率が３０％を超えると、燃料極中の電極触媒として特に機能を発揮する金属元素Ａ（例えばニッケル）を表面に備える複合酸化物の割合が少なくなる場合があり、燃料極の反応抵抗が増大する場合がある。また、燃料極中の電気伝導性材料の割合が少なくなる場合があり、燃料極のオーム損失が大きくなり、ＳＯＦＣを構成した際の出力低下を引き起こす場合がある。
【００１９】
次に、本発明のＳＯＦＣについて説明する。
上述の如く、本発明のＳＯＦＣは、上記本発明のＳＯＦＣ用燃料極を備えるものである。
特に限定されるものではないが、例えば、従来公知の固体電解質を本発明のＳＯＦＣ用燃料極と従来公知のＳＯＦＣ用空気極で狭持したセル構造を有する。
セル構造は発電し得れば特に限定されるものではなく、例えば単セルや単セルを積層方向とほぼ垂直の方向へ２次元的に複数個連結し一体化して成るセル板、更にはこれらの積層体などであってもよい。
単セルの種類としても、特に限定されるものではないが、例えば電解質支持型や電極支持型などを挙げることができる。
また、ＳＯＦＣの形状も特に限定されるものではなく、例えば円筒型や平板型などを挙げることができる。
【００２０】
次に、本発明のＳＯＦＣ用燃料極の製造方法について説明する。
上述の如く、本発明のＳＯＦＣ用燃料極の製造方法は、上述したＳＯＦＣ用燃料極を製造するに当たり、次式（１）
ＥＡ−Ｏ＜ＥＢ−Ｏ…（１）
（式中のＥＡ−Ｏは金属元素Ａと酸素との結合エネルギー、ＥＢ−Ｏは金属元素Ｂと酸素との結合エネルギーを示す。）で表される関係を満足する少なくとも金属元素Ａ及び金属元素Ｂと酸素を構成元素とする複合酸化物の前駆体を含有するプリＳＯＦＣ用燃料極を作製し、次いで、部分的ないし完全に還元して該複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物の表面に金属元素Ａの超微粒子を形成させることを特徴とする。
【００２１】
式（１）のような関係を有する少なくとも金属元素Ａ及び金属元素Ｂと酸素を構成元素とする複合酸化物の前駆体を含有するプリＳＯＦＣ用燃料極を作製し、次いで部分的ないし完全に還元して該複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物の表面に金属元素Ａの超微粒子を形成させることによって、容易に所望のＳＯＦＣ用燃料極を得ることができる。
【００２２】
また、本発明において、所望のＳＯＦＣ用燃料極を得ることができれば、特に限定されるものではないが、プリＳＯＦＣ用燃料極を作製する際の焼成を低酸素分圧の雰囲気下で行うことが好ましい。これにより、複合酸化物の前駆体を部分的に還元をすることも容易となり、また一旦還元した部分は酸化されにくくなり、より精密に制御された所望するＳＯＦＣ用燃料極を得ることができる。好適的な酸素分圧の範囲としては例えば１０−１５ａｔｍ〜１０−２１ａｔｍである。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２４】
（実施例１）
ＬＳＧＭ電解質基板上（厚さ：１５０μｍ）に、ストロンチウム複合サマリウムコバルト酸化物（ＳＳＣ）を含む空気極材料を用い、空気中、１１００℃で焼結して、空気極（膜厚：２０μｍ）を形成した。
Ｎｉ（平均粒径：１μｍ）、ＮｉとＣｅの組成比（Ｎｉ：Ｃｅ＝２：１）の複合酸化物前駆体（平均粒径：１μｍ）（以下、複合酸化物ａと略記する。）、バインダとしてエチルセルロース、溶媒として酢酸ブチルを用い、混合して均一分散させて印刷ペーストを作製した。空気極を形成した反対側の基板上に、印刷ペーストをコートし、酸素分圧が１０−２１ａｔｍの雰囲気下、１２００℃で、１時間焼結して、電解質上に燃料極（膜厚：２０μｍ）を形成して、本例のＳＯＦＣ（単セル）を得た。得られた燃料極を燃料極ａとした。燃料極ａにおける上記複合酸化物ａの含有率は５０％であった。燃料極ａを透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて分析したところ、複合酸化物ａの平均粒径は１μｍであり、表面に超微粒子のＮｉが形成されていることが確認され、その平均粒径は１０ｎｍであった。
【００２５】
（実施例２）
Ｎｉ（平均粒径：１μｍ）に替えてＣｕ（平均粒径：０．５μｍ）、複合酸化物ａに替えてＬａとＮｉの組成比（Ｌａ：Ｎｉ＝２：１）の複合酸化物（平均粒径：１μｍ）（以下、複合酸化物ｂと略記する。）を用いた以外は、実施例１と同様の操作を繰り返し、本例のＳＯＦＣ（単セル）を得た。得られた燃料極を燃料極ｂとした。燃料極ｂにおける複合酸化物ｂの含有率は５０％であった。燃料極ｂをＴＥＭにて分析したところ、複合酸化物ｂの平均粒径は１μｍであり、表面に超微粒子のＮｉが形成されていることが確認され、その平均粒径は１５ｎｍであった。
【００２６】
（実施例３）
複合酸化物ａに替えてＮｉとＴｉの組成比（Ｎｉ：Ｔｉ＝２：１）の複合酸化物（平均粒径：１μｍ）（以下、複合酸化物ｃと略記する。）を用い、燃料極形成工程における焼結時間を２時間とした以外は、実施例１と同様の操作を繰り返し、本例のＳＯＦＣ（単セル）を得た。得られた燃料極を燃料極ｃとした。燃料極ｃにおける複合酸化物ｃの含有率は５０％であった。燃料極ｃをＴＥＭにて分析したところ、複合酸化物ｃの平均粒径は１μｍであり、表面に超微粒子のＮｉが形成されていることが確認され、その平均粒径は１０ｎｍであった。
【００２７】
（比較例１）
複合酸化物ａに替えてＣｅＯ２（平均粒径：１μｍ）を用いた以外は以外は実施例１と同様の操作を繰り返し、本例のＳＯＦＣ（単セル）を得た。得られた燃料極を燃料極ｄとした。燃料極ｄにおけるＣｅＯ２の含有率は５０％であった。燃料極ｄをＴＥＭにて分析したところ、ＣｅＯ２の平均粒径は１μｍであり、表面に超微粒子が形成されていなかった。上記各例の燃料極の仕様を表１に示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】
［性能評価］
（耐久試験）
上記各例のＳＯＦＣ（単セル）を用いて、下記条件の下、１００時間繰り返し運転し、発電出力の測定（Ｉ−Ｖ測定）を繰り返し行った。得られた結果を表１に併記する。表１中の「ＴＥＭ観察結果」で、○は超微粒子が確認されたことを示し、×は確認されなかったことを示す。
（運転条件）
・運転温度 ：６００℃
・燃料 ：Ｈ２；９５ｖｏｌ％、Ｈ２Ｏ；５ｖｏｌ％
【００３０】
表１より、本発明の範囲に属する実施例１〜３は、本発明外の比較例１よりも発電出力を向上させることができることが分かる。更に長時間維持することができ、耐久性に優れていることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来のＳＯＦＣ用燃料極の模式的説明図である。
【図２】プリＳＯＦＣ用燃料極と本発明のＳＯＦＣ用燃料極の一例を示す模式的説明図である。
【図３】金属元素Ａの超微粒子を有する複合酸化物の一例を示す模式的説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１，１’，１” 燃料極
１０ 電気伝導性材料
２０ 酸化物イオン伝導性酸化物
３０ 複合酸化物前駆体
３２ 超微粒子
３４ 複合酸化物
４０ 電解質
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）用燃料極及びその製造方法に係り、更に詳細には、反応界面を増加させて、電池を構成した際の燃料極での反応抵抗を低減し、発電出力を向上させ得るＳＯＦＣ用燃料極及びその製造方法、並びにこのＳＯＦＣ用燃料極を備えるＳＯＦＣに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＳＯＦＣにおいては、燃料極として、電子伝導性に優れる金属材料と酸化物イオン伝導性に優れる高酸化物イオン伝導性の酸化物材料を混合したサーメット電極が用いられている。かかるサーメット電極において、電極反応は主にこのサーメット電極内の金属材料と酸化物材料の界面で進行すると考えられている。したがって、その電極反応を効率良く進行させるためには、金属材料と酸化物材料の界面が多く存在する必要がある。そのような界面を多くする方法として、ニッケル粒子を酸化物粒子に担持させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−２９７３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の如き従来の方法では、反応界面を多くして、燃料電池性能を向上させる際に要求されるサブミクロンレベル（具体的には１００ｎｍ以下）のニッケル粒子を作製することが困難であり、得られた燃料極においては、ニッケル粒子の粒径が大きいため、反応界面が少ないという問題点があった。
【０００４】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、燃料極の単位重量当たりの反応界面を増やす、即ち反応比表面積を大きくすることにより、電極の反応抵抗を低減し、発電出力を向上させたＳＯＦＣ用燃料極及びその製造方法、並びにこのＳＯＦＣ用燃料極を備えたＳＯＦＣを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記目的を達成すべく、鋭意研究を重ねた結果、少なくとも所定の関係を有する金属元素Ａ及び金属元素Ｂと酸素を構成元素とする複合酸化物の前駆体を用い、部分的ないし完全に還元して該複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物の表面に金属元素Ａの超微粒子を形成させることなどにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
即ち、本発明のＳＯＦＣ用燃料極は、少なくとも金属元素Ａと金属元素Ｂと酸素を構成元素とする複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物を含有する。
かかる複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物が酸化物イオン伝導性を有し、該複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物の表面に上記金属元素Ａの超微粒子を備える。
そして、金属元素Ａと金属元素Ｂが次式（１）
ＥＡ−Ｏ＜ＥＢ−Ｏ…（１）
（式中のＥＡ−Ｏは金属元素Ａと酸素との結合エネルギー、ＥＢ−Ｏは金属元素Ｂと酸素との結合エネルギーを示す。）で表される関係を満足する。
また、本発明のＳＯＦＣは、上記本発明のＳＯＦＣ用燃料極を用いたものである。
【０００７】
更に、本発明のＳＯＦＣ用燃料極の製造方法は、上記本発明のＳＯＦＣ用燃料極を製造するに当たり、次式（１）
ＥＡ−Ｏ＜ＥＢ−Ｏ…（１）
（式中のＥＡ−Ｏは金属元素Ａと酸素との結合エネルギー、ＥＢ−Ｏは金属元素Ｂと酸素との結合エネルギーを示す。）で表される関係を満足する金属元素Ａ及び金属元素Ｂと酸素を少なくとも構成元素とする複合酸化物の前駆体を含有するプリＳＯＦＣ用燃料極を作製し、次いで、部分的ないし完全に還元して該複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物の表面に金属元素Ａの超微粒子を形成させて、所望のＳＯＦＣ用燃料極を得る方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、少なくとも所定の関係を有する金属元素Ａ及び金属元素Ｂと酸素を構成元素とする複合酸化物の前駆体を用い、部分的ないし完全に還元して該複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物の表面に金属元素Ａの超微粒子を形成させることなどとしたため、電極における反応比表面積が格段に大きく、反応抵抗を低減したＳＯＦＣ用燃料極及びその製造方法、並びにこのＳＯＦＣ用燃料極を備えたＳＯＦＣ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】
【０００９】
以下、本発明のＳＯＦＣ用燃料極について詳細に説明する。本明細書において、「％」は特記しない限り質量百分率を表すものとする。
上述の如く、本発明のＳＯＦＣ用燃料極は、少なくとも金属元素Ａと金属元素Ｂと酸素を構成元素とする複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物を含有する。かかる金属元素Ａと金属元素Ｂが次の式（１）
ＥＡ−Ｏ＜ＥＢ−Ｏ…（１）
（式中のＥＡ−Ｏは金属元素Ａと酸素との結合エネルギー、ＥＢ−Ｏは金属元素Ｂと酸素との結合エネルギーを示す。）で表される関係を満足する。
また、かかる複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物が酸化物イオン伝導性を有し、該複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物の表面に金属元素Ａの超微粒子を有する。
ここで、本発明において「超微粒子」とは、平均粒径が１００ｎｍ以下であるものをいう。
【００１０】
本発明のＳＯＦＣ用燃料極と従来のＳＯＦＣ用燃料極を図面を用いて比較して説明する。図１は、従来のＳＯＦＣ用燃料極の模式的説明図である。同図に示すように、電解質４０上に燃料極１’を備え、燃料極１’は電気伝導性材料１０（例えばニッケルなど。）と酸化物イオン伝導性酸化物２０（例えばサマリウム添加セリアなど。）を含むサーメット構造を有する。また、例えば図中のＩで示すような三相界面がある程度存在する。
【００１１】
図２は、プリＳＯＦＣ用燃料極と本発明のＳＯＦＣ用燃料極の一例を示す模式的説明図である。同図（ａ）に示すようなプリＳＯＦＣ用燃料極は、電解質４０上に燃料極１”を備え、燃料極１”は電気伝導性材料１０と酸化物イオン伝導性酸化物２０と所定の複合酸化物の前駆体３０を含み、例えば同図（ａ）中のＩで示したような三相界面がある程度存在する。
この燃料極１”を部分的に還元して、同図（ｂ）に示すような本発明のＳＯＦＣ用燃料極にする。即ち同図（ｂ）に示すように、電解質４０上の燃料極１は電気伝導性材料１０と酸化物イオン伝導性酸化物２０と前駆体３０が部分的に還元されて形成した金属元素Ａの超微粒子３２を表面に有する複合酸化物３４を含む。超微粒子３２と酸化物イオン伝導性酸化物２０との間には新たな三相界面が形成される（同図（ｂ）中のＩで示したような三相界面のうちの例えばＩ１など。）。
また、図３は超微粒子３２を表面に有する複合酸化物３４の拡大説明図である。同図に示すように、超微粒子３２と複合酸化物３４との間にも新たな三相界面Ｉ２が形成される。超微粒子３２は図示しない電気伝導性材料や他の超微粒子と共に集電体などの電子伝導パスとしても機能する。一方、複合酸化物３４は図示しない酸化物イオン伝導性酸化物や他の複合酸化物と共に酸化物イオン伝導パスとして機能する。
なお、複合酸化物３４は前駆体３０が若干還元されて表面に超微粒子３２が形成されているものの超微粒子３２は前駆体３０と比較して極めて小さいため複合酸化物３４と前駆体３０はほぼ同一のものと考えられる。
【００１２】
このように、酸化物イオン伝導性を有する複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物の表面に超微粒子の金属元素Ａが存在するため、燃料極における反応比表面積を増やすことにより、電極の反応抵抗を低減することができる。
【００１３】
また、本発明において、金属元素Ａの超微粒子が酸化物イオン伝導性を有する複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物の表面に分散していることが好ましい。燃料極における反応比表面積をより大きくすることができ、また、金属元素Ａは超微粒子であるので比表面積が大きく、これらが分散されているため、金属元素Ａの凝集をより抑制することが可能となる。また、金属元素Ａが電極触媒として機能する場合にはその触媒活性を向上させることもできる。
例えば、このような金属元素Ａの超微粒子は上述したように複合酸化物の前駆体を部分的ないし完全に還元して形成してもよいが、これに限定されるものではない。
ここで、「部分的ないし完全に還元する」とは、複合酸化物の前駆体の一部又は全部を部分的に還元する場合（例えば、金属Ａと（金属元素Ａ＋金属元素Ｂの複合酸化物）のように表わせる。）や複合酸化物の前駆体の一部又は全部を完全に還元する場合（例えば、金属Ａと（金属元素Ｂ含有酸化物）のように表わせる。）を意味する。
なお、本発明において、複合酸化物や金属元素Ｂ含有酸化物は酸化物イオン伝導性を有すれば特に限定されるものではなく、混合酸化物や複合化合物であってもよい。また、複合酸化物の形状についても特に限定されるものではないが、例えば粒状の場合には、代表的な平均粒径は１〜１０μｍである。
【００１４】
更に、本発明において、金属元素Ａの超微粒子の平均粒径は、５０ｎｍ以下であることが好ましい。金属元素Ａの比表面積を格段に大きくでき、それに伴い反応比表面積も格段に大きくできる。これにより、電極触媒として要求される金属含有率を低減でき、より金属元素Ａの凝集を抑制し得る。一方で電極触媒としての活性を格段に向上させることができる。平均粒径が５０ｎｍを超えて大きいと、比表面積増大による性能向上の効果があまり発揮されない場合がある。
【００１５】
また、本発明において、複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物の燃料極における含有率は、３０％以上であることがこのましい。３０％未満の場合には、金属元素Ａの電極触媒としての活性を格段に向上させることができない場合がある。
【００１６】
更に、本発明において、金属元素Ａと金属元素Ｂは、（１）式を満足し、これらを含む複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物が酸化物イオン伝導性を有すれば、特に限定されるものではないが、金属元素Ａとしては、例えばニッケル、銅又は銀及びこれらの任意の混合物を挙げることができ、これらの中では、例えば水素酸化反応の触媒活性の大きさの観点からニッケルが好ましい。一方、金属元素Ｂとしては、例えば鉄、チタン、ランタン、アルミニウム又はセリウム及びこれらの任意の混合物を挙げることができる。これらの金属元素Ｂは例えばニッケルと比較して酸素との結合エネルギーが大きく、１００ｖｏｌ％水素のような還元雰囲気中においても還元されにくい。
【００１７】
また、本発明において、電気伝導性材料を更に含有することが好ましい。金属元素Ａの超微粒子が集電体などの電子伝導パスとしても機能し得るが、超微粒子であるため電気伝導性が十分でない場合があり、このような場合には、燃料極中でのオーム損失が大きくなる場合がある。
電気伝導性材料は形状や大きさについては特に限定されるものでなく、従来公知のものを使用でき、例えばニッケルや銅、鉄などを挙げることができる。これらの燃料極中における含有率は１０〜５０％であることが好ましい。このような範囲では、燃料極の電気伝導性は十分確保され、オーム損失を十分低減することができる。
【００１８】
更に、本発明において、酸化物イオン伝導性酸化物を更に含有することが好ましい。燃料極中の酸化物イオン伝導パスが構築され易くなり、酸化物イオンの拡散抵抗が低減され得る。また、酸化物イオン伝導性酸化物の添加によって燃料極中の反応界面をより増大させることができる。
酸化物イオン伝導性酸化物は形状や大きさについては特に限定されるものではなく、従来公知のものを使用でき、例えばサマリウム添加セリア（ＳＤＣ）やガドリニウム添加セリア（ＧＤＣ）などのセリア系、ストロンチウムマグネシウム複合ランタンガレート（ＬＳＧＭ）のようなランタンガレート系、イットリウム添加安定化ジルコニア（ＹＳＺ）やスカンジウム添加安定化ジルコニア（ＳＳＺ）などのジルコニア系酸化物イオン伝導性酸化物を挙げることができる。
これらの燃料極中における含有率は５〜３０％であることが好ましい。５％未満であると、酸化物イオン伝導パスが十分に形成されず、酸化物イオンが十分に拡散できない場合があり、含有率が３０％を超えると、燃料極中の電極触媒として特に機能を発揮する金属元素Ａ（例えばニッケル）を表面に備える複合酸化物の割合が少なくなる場合があり、燃料極の反応抵抗が増大する場合がある。また、燃料極中の電気伝導性材料の割合が少なくなる場合があり、燃料極のオーム損失が大きくなり、ＳＯＦＣを構成した際の出力低下を引き起こす場合がある。
【００１９】
次に、本発明のＳＯＦＣについて説明する。
上述の如く、本発明のＳＯＦＣは、上記本発明のＳＯＦＣ用燃料極を備えるものである。
特に限定されるものではないが、例えば、従来公知の固体電解質を本発明のＳＯＦＣ用燃料極と従来公知のＳＯＦＣ用空気極で狭持したセル構造を有する。
セル構造は発電し得れば特に限定されるものではなく、例えば単セルや単セルを積層方向とほぼ垂直の方向へ２次元的に複数個連結し一体化して成るセル板、更にはこれらの積層体などであってもよい。
単セルの種類としても、特に限定されるものではないが、例えば電解質支持型や電極支持型などを挙げることができる。
また、ＳＯＦＣの形状も特に限定されるものではなく、例えば円筒型や平板型などを挙げることができる。
【００２０】
次に、本発明のＳＯＦＣ用燃料極の製造方法について説明する。
上述の如く、本発明のＳＯＦＣ用燃料極の製造方法は、上述したＳＯＦＣ用燃料極を製造するに当たり、次式（１）
ＥＡ−Ｏ＜ＥＢ−Ｏ…（１）
（式中のＥＡ−Ｏは金属元素Ａと酸素との結合エネルギー、ＥＢ−Ｏは金属元素Ｂと酸素との結合エネルギーを示す。）で表される関係を満足する少なくとも金属元素Ａ及び金属元素Ｂと酸素を構成元素とする複合酸化物の前駆体を含有するプリＳＯＦＣ用燃料極を作製し、次いで、部分的ないし完全に還元して該複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物の表面に金属元素Ａの超微粒子を形成させることを特徴とする。
【００２１】
式（１）のような関係を有する少なくとも金属元素Ａ及び金属元素Ｂと酸素を構成元素とする複合酸化物の前駆体を含有するプリＳＯＦＣ用燃料極を作製し、次いで部分的ないし完全に還元して該複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物の表面に金属元素Ａの超微粒子を形成させることによって、容易に所望のＳＯＦＣ用燃料極を得ることができる。
【００２２】
また、本発明において、所望のＳＯＦＣ用燃料極を得ることができれば、特に限定されるものではないが、プリＳＯＦＣ用燃料極を作製する際の焼成を低酸素分圧の雰囲気下で行うことが好ましい。これにより、複合酸化物の前駆体を部分的に還元をすることも容易となり、また一旦還元した部分は酸化されにくくなり、より精密に制御された所望するＳＯＦＣ用燃料極を得ることができる。好適的な酸素分圧の範囲としては例えば１０−１５ａｔｍ〜１０−２１ａｔｍである。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２４】
（実施例１）
ＬＳＧＭ電解質基板上（厚さ：１５０μｍ）に、ストロンチウム複合サマリウムコバルト酸化物（ＳＳＣ）を含む空気極材料を用い、空気中、１１００℃で焼結して、空気極（膜厚：２０μｍ）を形成した。
Ｎｉ（平均粒径：１μｍ）、ＮｉとＣｅの組成比（Ｎｉ：Ｃｅ＝２：１）の複合酸化物前駆体（平均粒径：１μｍ）（以下、複合酸化物ａと略記する。）、バインダとしてエチルセルロース、溶媒として酢酸ブチルを用い、混合して均一分散させて印刷ペーストを作製した。空気極を形成した反対側の基板上に、印刷ペーストをコートし、酸素分圧が１０−２１ａｔｍの雰囲気下、１２００℃で、１時間焼結して、電解質上に燃料極（膜厚：２０μｍ）を形成して、本例のＳＯＦＣ（単セル）を得た。得られた燃料極を燃料極ａとした。燃料極ａにおける上記複合酸化物ａの含有率は５０％であった。燃料極ａを透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて分析したところ、複合酸化物ａの平均粒径は１μｍであり、表面に超微粒子のＮｉが形成されていることが確認され、その平均粒径は１０ｎｍであった。
【００２５】
（実施例２）
Ｎｉ（平均粒径：１μｍ）に替えてＣｕ（平均粒径：０．５μｍ）、複合酸化物ａに替えてＬａとＮｉの組成比（Ｌａ：Ｎｉ＝２：１）の複合酸化物（平均粒径：１μｍ）（以下、複合酸化物ｂと略記する。）を用いた以外は、実施例１と同様の操作を繰り返し、本例のＳＯＦＣ（単セル）を得た。得られた燃料極を燃料極ｂとした。燃料極ｂにおける複合酸化物ｂの含有率は５０％であった。燃料極ｂをＴＥＭにて分析したところ、複合酸化物ｂの平均粒径は１μｍであり、表面に超微粒子のＮｉが形成されていることが確認され、その平均粒径は１５ｎｍであった。
【００２６】
（実施例３）
複合酸化物ａに替えてＮｉとＴｉの組成比（Ｎｉ：Ｔｉ＝２：１）の複合酸化物（平均粒径：１μｍ）（以下、複合酸化物ｃと略記する。）を用い、燃料極形成工程における焼結時間を２時間とした以外は、実施例１と同様の操作を繰り返し、本例のＳＯＦＣ（単セル）を得た。得られた燃料極を燃料極ｃとした。燃料極ｃにおける複合酸化物ｃの含有率は５０％であった。燃料極ｃをＴＥＭにて分析したところ、複合酸化物ｃの平均粒径は１μｍであり、表面に超微粒子のＮｉが形成されていることが確認され、その平均粒径は１０ｎｍであった。
【００２７】
（比較例１）
複合酸化物ａに替えてＣｅＯ２（平均粒径：１μｍ）を用いた以外は以外は実施例１と同様の操作を繰り返し、本例のＳＯＦＣ（単セル）を得た。得られた燃料極を燃料極ｄとした。燃料極ｄにおけるＣｅＯ２の含有率は５０％であった。燃料極ｄをＴＥＭにて分析したところ、ＣｅＯ２の平均粒径は１μｍであり、表面に超微粒子が形成されていなかった。上記各例の燃料極の仕様を表１に示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】
［性能評価］
（耐久試験）
上記各例のＳＯＦＣ（単セル）を用いて、下記条件の下、１００時間繰り返し運転し、発電出力の測定（Ｉ−Ｖ測定）を繰り返し行った。得られた結果を表１に併記する。表１中の「ＴＥＭ観察結果」で、○は超微粒子が確認されたことを示し、×は確認されなかったことを示す。
（運転条件）
・運転温度 ：６００℃
・燃料 ：Ｈ２；９５ｖｏｌ％、Ｈ２Ｏ；５ｖｏｌ％
【００３０】
表１より、本発明の範囲に属する実施例１〜３は、本発明外の比較例１よりも発電出力を向上させることができることが分かる。更に長時間維持することができ、耐久性に優れていることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来のＳＯＦＣ用燃料極の模式的説明図である。
【図２】プリＳＯＦＣ用燃料極と本発明のＳＯＦＣ用燃料極の一例を示す模式的説明図である。
【図３】金属元素Ａの超微粒子を有する複合酸化物の一例を示す模式的説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１，１’，１” 燃料極
１０ 電気伝導性材料
２０ 酸化物イオン伝導性酸化物
３０ 複合酸化物前駆体
３２ 超微粒子
３４ 複合酸化物
４０ 電解質
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも金属元素Ａと金属元素Ｂと酸素を構成元素とする複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物を含有する固体酸化物形燃料電池用燃料極であって、
上記複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物が酸化物イオン伝導性を有し、該複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物の表面に上記金属元素Ａの超微粒子を備え、
上記金属元素Ａと金属元素Ｂが次式（１）
ＥＡ−Ｏ＜ＥＢ−Ｏ…（１）
（式中のＥＡ−Ｏは金属元素Ａと酸素との結合エネルギー、ＥＢ−Ｏは金属元素Ｂと酸素との結合エネルギーを示す。）で表される関係を満足することを特徴とする固体酸化物形燃料電池用燃料極。
【請求項２】
上記複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物が、該複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物の表面に上記金属元素Ａの超微粒子を分散した状態で備え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用燃料極。
【請求項３】
上記金属元素Ａの超微粒子が、上記複合酸化物の前駆体を部分的ないし完全に還元して形成されたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の固体酸化物形燃料電池用燃料極。
【請求項４】
上記金属元素Ａの超微粒子の平均粒径が５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の固体酸化物形燃料電池用燃料極。
【請求項５】
上記複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物の燃料極における含有率が３０％以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つの項に記載の固体酸化物形燃料電池用燃料極。
【請求項６】
上記金属元素Ａがニッケル、銅及び銀から成る群より選ばれた少なくとも１種の金属元素であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載の固体酸化物形燃料電池用燃料極。
【請求項７】
上記金属元素Ａがニッケルであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つの項に記載の固体酸化物形燃料電池用燃料極。
【請求項８】
上記金属元素Ｂが鉄、チタン、ランタン、アルミニウム及びセリウムから成る群より選ばれた少なくとも１種の金属元素であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つの項に記載の固体酸化物形燃料電池用燃料極。
【請求項９】
電気伝導性材料を更に含有させたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つの項に記載の固体酸化物形燃料電池用燃料極。
【請求項１０】
上記電気伝導性材料の燃料極における含有率が１０〜５０％であ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用燃料極。
【請求項１１】
酸化物イオン伝導性酸化物を更に含有させたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つの項に記載の固体酸化物形燃料電池用燃料極。
【請求項１２】
上記酸化物イオン伝導性酸化物の燃料極における含有率が５〜３０％であることを特徴とする請求項１１に記載の固体酸化物形燃料電池用燃料極。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１つの項に記載の固体酸化物形燃料電池用燃料極を備えることを特徴とする固体酸化物形燃料電池。
【請求項１４】
請求項１〜１２のいずれか１つの項に記載の固体酸化物形燃料電池用燃料極を製造するに当たり、次式（１）
ＥＡ−Ｏ＜ＥＢ−Ｏ…（１）
（式中のＥＡ−Ｏは金属元素Ａと酸素との結合エネルギー、ＥＢ−Ｏは金属元素Ｂと酸素との結合エネルギーを示す。）で表される関係を満足する少なくとも金属元素Ａ及び金属元素Ｂと酸素を構成元素とする複合酸化物の前駆体を含有するプリ固体酸化物形燃料電池用燃料極を作製し、次いで、部分的ないし完全に還元して該複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物の表面に金属元素Ａの超微粒子を形成させることを特徴とする固体酸化物形燃料電池用燃料極の製造方法。
【請求項１】
少なくとも金属元素Ａと金属元素Ｂと酸素を構成元素とする複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物を含有する固体酸化物形燃料電池用燃料極であって、
上記複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物が酸化物イオン伝導性を有し、該複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物の表面に上記金属元素Ａの超微粒子を備え、
上記金属元素Ａと金属元素Ｂが次式（１）
ＥＡ−Ｏ＜ＥＢ−Ｏ…（１）
（式中のＥＡ−Ｏは金属元素Ａと酸素との結合エネルギー、ＥＢ−Ｏは金属元素Ｂと酸素との結合エネルギーを示す。）で表される関係を満足することを特徴とする固体酸化物形燃料電池用燃料極。
【請求項２】
上記複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物が、該複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物の表面に上記金属元素Ａの超微粒子を分散した状態で備え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用燃料極。
【請求項３】
上記金属元素Ａの超微粒子が、上記複合酸化物の前駆体を部分的ないし完全に還元して形成されたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の固体酸化物形燃料電池用燃料極。
【請求項４】
上記金属元素Ａの超微粒子の平均粒径が５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の固体酸化物形燃料電池用燃料極。
【請求項５】
上記複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物の燃料極における含有率が３０％以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つの項に記載の固体酸化物形燃料電池用燃料極。
【請求項６】
上記金属元素Ａがニッケル、銅及び銀から成る群より選ばれた少なくとも１種の金属元素であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載の固体酸化物形燃料電池用燃料極。
【請求項７】
上記金属元素Ａがニッケルであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つの項に記載の固体酸化物形燃料電池用燃料極。
【請求項８】
上記金属元素Ｂが鉄、チタン、ランタン、アルミニウム及びセリウムから成る群より選ばれた少なくとも１種の金属元素であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つの項に記載の固体酸化物形燃料電池用燃料極。
【請求項９】
電気伝導性材料を更に含有させたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つの項に記載の固体酸化物形燃料電池用燃料極。
【請求項１０】
上記電気伝導性材料の燃料極における含有率が１０〜５０％であ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用燃料極。
【請求項１１】
酸化物イオン伝導性酸化物を更に含有させたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つの項に記載の固体酸化物形燃料電池用燃料極。
【請求項１２】
上記酸化物イオン伝導性酸化物の燃料極における含有率が５〜３０％であることを特徴とする請求項１１に記載の固体酸化物形燃料電池用燃料極。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１つの項に記載の固体酸化物形燃料電池用燃料極を備えることを特徴とする固体酸化物形燃料電池。
【請求項１４】
請求項１〜１２のいずれか１つの項に記載の固体酸化物形燃料電池用燃料極を製造するに当たり、次式（１）
ＥＡ−Ｏ＜ＥＢ−Ｏ…（１）
（式中のＥＡ−Ｏは金属元素Ａと酸素との結合エネルギー、ＥＢ−Ｏは金属元素Ｂと酸素との結合エネルギーを示す。）で表される関係を満足する少なくとも金属元素Ａ及び金属元素Ｂと酸素を構成元素とする複合酸化物の前駆体を含有するプリ固体酸化物形燃料電池用燃料極を作製し、次いで、部分的ないし完全に還元して該複合酸化物ないしは金属元素Ｂ含有酸化物の表面に金属元素Ａの超微粒子を形成させることを特徴とする固体酸化物形燃料電池用燃料極の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−４８０９（Ｐ２００６−４８０９Ａ）
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８０９７３（Ｐ２００４−１８０９７３）
【出願日】平成１６年６月１８日（２００４．６．１８）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月１８日（２００４．６．１８）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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