燃料電池およびその製造方法
【課題】 金属基材の異常酸化が抑制されかつ電解質層のひび、剥がれ等が抑制された、燃料電池およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 燃料電池は、ガス透過性を有する金属基材と、金属基材上に設けられ触媒活性を有する電極と、電極上に設けられ、固体酸化物電解質と補助材料とを含み、補助材料の融点またはガラス転移点が固体酸化物電解質の焼結開始温度以下である電解質層と、電解質層と電極との間に補助材料の金属基材側への移動を抑制する移動抑制層と、を備える。
【解決手段】 燃料電池は、ガス透過性を有する金属基材と、金属基材上に設けられ触媒活性を有する電極と、電極上に設けられ、固体酸化物電解質と補助材料とを含み、補助材料の融点またはガラス転移点が固体酸化物電解質の焼結開始温度以下である電解質層と、電解質層と電極との間に補助材料の金属基材側への移動を抑制する移動抑制層と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、一般的には水素および酸素を燃料として電気エネルギを得る装置である。この燃料電池は、環境面において優れており、また高いエネルギ効率を実現できることから、今後のエネルギ供給システムとして広く開発が進められてきている。
【０００３】
固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）は、固体酸化物電解質が燃料極と酸素極とによって挟持された構造を有する。固体酸化物電解質を薄膜化するために、例えば、支持基板としての多孔質金属基材上に、燃料極、固体酸化物電解質、および酸素極が成膜された構造を有する固体酸化物型燃料電池が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０４−１６０７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に係る燃料電池において、固体酸化物電解質を焼成する際に、固体酸化物電解質と金属基材との間の熱収縮率差に起因して、固体酸化物電解質にひび、剥がれ等が生じるおそれがある。そこで、固体酸化物電解質の焼成時に液体となる材料を加えることも考えられる。しかしながら、この場合、多孔質金属基材の表面に形成された酸化皮膜が腐食するおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、金属基材の異常酸化が抑制されかつ電解質層のひび、剥がれ等が抑制された、燃料電池およびその製造方法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】
【０００７】
本発明に係る燃料電池は、ガス透過性を有する金属基材と、前記金属基材上に設けられ触媒活性を有する電極と、前記電極上に設けられ、固体酸化物電解質と補助材料とを含み、前記補助材料の融点またはガラス転移点が前記固体酸化物電解質の焼結開始温度以下である電解質層と、前記電解質層と前記電極との間に、前記補助材料の前記金属基材側への移動を抑制する移動抑制層と、を備えることを特徴とするものである。本発明に係る燃料電池においては、補助材料の融点またはガラス転移点が固体酸化物電解質の焼結開始温度以下であることから、固体酸化物電解質の焼成の際の応力が緩和される。それにより、電解質層のひび、剥がれ等が抑制される。また、補助材料の金属基材側への移動が抑制されることから、金属基材の異常酸化が抑制される。
【０００８】
前記移動抑制層は、前記固体酸化物電解質および前記補助材料を含み、前記移動抑制層における前記固体酸化物電解質の前記補助材料に対する重量比率は、前記電解質層における前記固体酸化物電解質の前記補助材料に対する重量比率よりも高くてもよい。前記移動抑制層は、固体酸化物電解質および補助材料を含み、前記電解質層の補助材料と、前記移動抑制層の補助材料とは、異なる性質を有していてもよい。
【０００９】
前記移動抑制層の補助材料は、前記電解質層の補助材料と比較して、高い融点、高いガラス転移点、高い粘度、および固体酸化物電解質との低い濡れ性の少なくともいずれかの性質を有していてもよい。前記移動抑制層は、固体酸化物電解質および補助材料を含み、前記電解質層の固体酸化物電解質と、前記移動抑制層の固体酸化物電解質とは、異なる性質を有していてもよい。
【００１０】
前記移動抑制層の固体酸化物電解質は、前記電解質層の固体酸化物電解質と比較して、補助材料との低い濡れ性、小さい平均粒径、および高い焼結性の少なくともいずれかの性質を有していてもよい。前記移動抑制層は、前記補助材料との濡れ性が前記固体酸化物電解質との濡れ性よりも低い材料からなるものであってもよい。
【００１１】
前記電極と前記金属基材との間に設けられ、前記補助材料との濡れ性が前記固体酸化物電解質と前記補助材料との濡れ性よりも低い材料からなる低濡れ性層をさらに備えていてもよい。前記電極と前記金属基材との間に設けられ、前記補助材料との濡れ性が前記電極と前記補助材料との濡れ性よりも低い材料からなる低濡れ性層をさらに備えていてもよい。
【００１２】
前記金属基材において、前記電極側の耐食性は、前記電極と反対側に比較して高くてもよい。前記金属基材は、フェライト系ステンレスであってもよい。前記固体酸化物電解質は、安定化ジルコニア、安定化セリア、およびランタンガレート類（ドープランタンガレート）の少なくとも１つであってもよい。前記補助材料は、炭酸塩、塩化物塩、フッ化物塩、およびガラスの少なくとも１つであってもよい。
【００１３】
本発明に係る燃料電池の製造方法は、ガス透過性を有する金属基材上に、固体酸化物電解質と補助材料とを含む電解質層を焼成によって形成する燃料電池の製造方法であって、前記電解質層と前記金属基材との間に、前記補助材料の前記金属基材側への移動を抑制する移動抑制層を配置する工程と、前記電解質層を焼成する工程と、を含み、前記補助材料の融点またはガラス転移点は、前記固体酸化物電解質の焼結開始温度以下であることを特徴とするものである。本発明に係る燃料電池の製造方法においては、補助材料の融点またはガラス転移点が固体酸化物電解質の焼結開始温度以下であることから、固体酸化物電解質の焼成の際の応力が緩和される。それにより、電解質層のひび、剥がれ等が抑制される。また、補助材料の金属基材側への移動が抑制されることから、金属基材の異常酸化が抑制される。
【００１４】
前記移動抑制層は、前記固体酸化物電解質および前記補助材料を含み、前記移動抑制層における前記固体酸化物電解質の前記補助材料に対する重量比率は、前記電解質層における前記固体酸化物電解質の前記補助材料に対する重量比率よりも高くてもよい。前記移動抑制層は、固体酸化物電解質および補助材料を含み、前記電解質層の補助材料と、前記移動抑制層の補助材料とは、異なる性質を有していてもよい。
【００１５】
前記移動抑制層の補助材料は、前記電解質層の補助材料と比較して、高い融点、高いガラス転移点、高い粘度、および固体酸化物電解質との低い濡れ性の少なくともいずれかの性質を有していてもよい。前記移動抑制層は、固体酸化物電解質および補助材料を含み、前記電解質層の固体酸化物電解質と、前記移動抑制層の固体酸化物電解質とは、異なる性質を有していてもよい。
【００１６】
前記移動抑制層の固体酸化物電解質は、前記電解質層の固体酸化物電解質と比較して、補助材料との低い濡れ性、小さい平均粒径、および高い焼結性の少なくともいずれかの性質を有していてもよい。前記移動抑制層は、前記補助材料との濡れ性が前記固体酸化物電解質と前記補助材料との濡れ性よりも低い材料からなるものであってもよい。
【００１７】
前記金属基材において、前記電極側の耐食性は、前記電極と反対側に比較して高くてもよい。前記金属基材は、フェライト系ステンレスであってもよい。前記固体酸化物電解質は、安定化ジルコニア、安定化セリア、およびランタンガレート類（ドープランタンガレート）の少なくとも１つであってもよい。前記補助材料は、炭酸塩、塩化物塩、フッ化物塩、およびガラスの少なくとも１つであってもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、金属基材の異常酸化が抑制されかつ電解質層のひび、剥がれ等が抑制された、燃料電池およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例１に係る燃料電池の製造方法を説明するための製造フロー図である。
【図２】実施例２に係る移動抑制層および電解質層を示す図である。
【図３】実施例３に係る移動抑制層および電解質層を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は、実施例１に係る燃料電池の製造方法を説明するための製造フロー図である。図１（ａ）に示すように、金属基材１０上に、塗布等によって電極２０を配置する。金属基材１０は、ガス透過性を有するとともに、電解質層３０を支持可能な金属材料である。また、金属基材１０は、表面に保護酸化皮膜が形成される金属からなる。金属基材１０として、例えば、多孔質金属材料を用いることができる。具体的には、金属基材１０として、ステンレス等の鉄基合金、ニッケル基合金、コバルト基合金等を用いることができる。ただし、金属基材１０と電解質層３０との熱膨張率差が小さいことが好ましいことから、金属基材１０としてフェライト系ステンレスを用いることが好ましい。
【００２２】
電極２０を構成する材料は、アノードとしての電極活性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、Ｎｉ／ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）サーメット（５０／５０ｗｔ）、Ｎｉ／ＧＤＣ（Gadolinium Doped Ceria）サーメット（５０／５０ｗｔ）等である。
【００２３】
次に、図１（ｂ）に示すように、電極２０上に塗布等によって移動抑制層２５および電解質層３０を順に配置する。移動抑制層２５および電解質層３０は、固体酸化物電解質３１および補助材料３２を含む。固体酸化物電解質３１は、酸素イオン電導性を有していれば特に限定されるものではないが、３ＹＳＺ（3mol% Yttrium Stabilised Zirconia）、６ＹＳＺ（6mol% Yttrium Stabilised Zirconia）、８ＹＳＺ（8mol% Yttrium Stabilised Zirconia）、１０ＹＳＺ（10mol% Yttrium Stabilised Zirconia）、８ＳｃＳＺ（8mol% Scandium Stabilised Zirconia）、８ＣａＳＺ（8mol% Calcium Stabilised Zirconia）等の安定化ジルコニア、Ｃｅ０．９Ｇｄ０．１Ｏ２、Ｃｅ０．８Ｇｄ０．２Ｏ２、Ｃｅ０．８Ｓｍ０．２Ｏ２、Ｃｅ０．９Ｓｍ０．１Ｏ２等の安定化セリア、ランタンガレート（Ｌａ（１−ｘ）ＳｒｘＧａ（１−ｙ）ＭｇｙＯ３（ｘ：０．０５〜０．２、ｙ：０．０５〜０．２）等である。
【００２４】
補助材料３２は、固体酸化物電解質３１の焼成時に液相化（流動化）を有するものであればよい。したがって、補助材料３２として、固体酸化物電解質３１の焼結開始温度以下の融点またはガラス転移点を有するものを用いることができる。補助材料３２として、例えば、Ｎａ２ＣＯ３、Ｌｉ２ＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３、ＬｉＣｌ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＭｇＣｌ２、ＣａＣｌ２、ＮａＦ、ＡｌＦ３、ＬｉＣＯ３／Ｎａ２ＣＯ３（２／１ｍｏｌ混合塩）、ＬｉＣｌ／ＫＣｌ（５９／４１ｍｏｌ混合塩）、ホウケイ酸ガラス、ソーダガラス等を用いることができる。
【００２５】
表１は、固体酸化物電解質３１として用いることができる材料の例と、その焼結開始温度を示す。表２は、補助材料３２として用いることができる材料の例と、その融点またはガラス転移点を示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】
【表２】
【００２８】
なお、補助材料３２は、イオン伝導性を有することが好ましい。固体酸化物電解質３１および補助材料３２の両方をイオンが伝導可能になるからである。したがって、補助材料３２は、Ｏ２−、Ｈ＋、およびＯＨ−の少なくとも１種のイオンを伝導できることが好ましい。塩（えん）は一般的にイオン伝導性を有するため、表２の中では塩（えん）を用いることが好ましい。特に、炭酸塩は、ＯＨ−およびＨ＋を伝導するため、補助材料３２に適している。
【００２９】
移動抑制層２５における固体酸化物電解質３１の補助材料３２に対する重量比率は、電解質層３０における固体酸化物電解質３１の補助材料３２に対する重量比率に比較して高くなっている。すなわち、移動抑制層２５においては、相対的に固体酸化物電解質３１が多く含まれている。
【００３０】
次に、図１（ｃ）に示すように、電解質層３０に焼成処理を施す。焼成温度は、固体酸化物電解質３１の焼結開始温度以上かつ固体酸化物電解質３１の融点未満に設定される。固体酸化物電解質３１が焼結することによって、固体酸化物電解質３１が緻密化する。この場合、固体酸化物電解質３１と金属基材１０との間に応力が発生する。しかしながら、補助材料３２の融点またはガラス転移点が固体酸化物電解質３１の焼結開始温度以下であることから、焼成処理の際に、補助材料３２は液相化する。液相化した補助材料３２は、電解質層３０において流動可能であることから、固体酸化物電解質３１の熱収縮に伴う応力が緩和される。
【００３１】
ここで、液相化した補助材料３２は、流動によって金属基材１０に到達することがある。液相化した補助材料３２は、金属基材１０に到達すると、金属基材１０の表面に形成された酸化皮膜を腐食するおそれがある。例えば、液相化した炭酸塩は、Ｃｒ２Ｏ３等の酸化皮膜を腐食する。この場合、金属基材１０が酸化してしまうおそれがある。しかしながら、移動抑制層２５においては相対的に固体酸化物電解質３１が多く含まれていることから、補助材料３２の金属基材１０への移動が抑制される。それにより、金属基材１０の異常酸化が抑制される。
【００３２】
次に、図１（ｄ）に示すように、電解質層３０上に電極４０を成膜する。電極４０は、カソードとしての電極活性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、Ｌａ０．８Ｓｒ０．２ＣｏＯ３、Ｌａ０．８Ｓｒ０．２ＭｎＯ３、Ｌａ０．８Ｓｒ０．２Ｃｏ０．５Ｆｅ０．５Ｏ３等である。
【００３３】
以上の工程を経て燃料電池１００が完成する。燃料電池１００は、以下の作用によって発電する。まず、金属基材１０には、水素（Ｈ２）が供給され、電極４０には、酸素（Ｏ２）が供給される。電極４０においては、電極４０に供給された酸素と、外部電気回路から供給される電子と、が反応して酸素イオンになる。酸素イオンは、電解質層３０を伝導して電極２０側に移動する。
【００３４】
一方、金属基材１０に供給された水素は、金属基材１０を透過して、電極２０に到達する。電極２０に到達した水素は、電極２０において電子を放出するとともに、電極４０側から電解質層３０を伝導してくる酸素イオンと反応して水（Ｈ２Ｏ）になる。放出された電子は、外部電気回路によって外部に取り出される。外部に取り出された電子は、電気的な仕事をした後に、電極４０に供給される。以上の作用によって、発電が行われる。
【００３５】
本実施例に係る製造方法によれば、金属基材１０と電解質層３０との間の応力が緩和されることから、電解質層３０のひび、剥がれ等を抑制することができる。それにより、電解質層３０におけるガス透過に伴う発電不良等を抑制することができる。また、金属基材１０の異常酸化を抑制することができることから、燃料電池１００の劣化を抑制することができる。
【００３６】
なお、移動抑制層２５および電解質層３０における固体酸化物電解質３１の重量比率は一定でなくてもよい。例えば、補助材料３２に対する固体酸化物電解質３１の重量比率が、電解質層３０から移動抑制層２５にかけて連続的に高くなっていてもよい。この場合においても、移動抑制層２５における固体酸化物電解質３１の重量比率が相対的に高くなることから、補助材料３２の金属基材１０への移動が抑制される。
【００３７】
また、本実施例においては、電極２０上に移動抑制層２５および電解質層３０の２層が積層されているが、３層以上積層されていてもよい。この場合においても、電極２０側から反対側にかけて補助材料３２に対する固体酸化物電解質３１の重量比率が連続的または段階的に高くなっていればよい。
【実施例２】
【００３８】
移動抑制層２５が電解質および補助材料を含み、電解質層３０の補助材料３２と移動抑制層２５の補助材料とは異なる性質を有していてもよい。図２は、実施例２に係る移動抑制層２５および電解質層３０を示す図である。図２は、電解質層３０の焼成処理後の断面を示す。図２に示すように、移動抑制層２５は、固体酸化物電解質３３および補助材料３４を含む。移動抑制層２５および電解質層３０における電解質の重量比率は特に限定されるものではない。
【００３９】
移動抑制層２５の補助材料３４は、電解質層３０の補助材料３２と比較して、高い融点、高いガラス転移点、高い粘度、および電解質との低い濡れ性の少なくともいずれかの性質を有する。この場合、電解質層３０の焼成工程において、補助材料３４の金属基材１０への移動が抑制される。それにより、補助材料３２の金属基材１０への移動も抑制される。
【００４０】
なお、表２で例示した補助材料３２の粘度序列は、ソーダガラス＞ホウケイ酸ガラス＞ＡｌＦ３＞ＮａＦ＞Ｋ２ＣＯ３＞Ｎａ２ＣＯ３＞ＮａＣｌ＞ＣａＣｌ＞ＫＣｌ＞Ｌｉ２ＣＯ３＞ＭｇＣＬ２＞ＬｉＣｌ＞（Ｌｉ２ＣＯ３＋Ｎａ２ＣＯ３）＞（ＬｉＣｌ＋ＫＣｌ）である。
【００４１】
また、移動抑制層２５の固体酸化物電解質３３は、電解質層３０の固体酸化物電解質３１と比較して、補助材料との低い濡れ性、小さい平均粒径、および高い焼結性の少なくともいずれかの性質を有していてもよい。この場合、電解質層３０の焼成工程において、補助材料３４の金属基材１０への移動が抑制される。それにより、補助材料３２の金属基材１０への移動も抑制される。なお、表１で例示した固体酸化物電解質３１の焼結性序列は、安定化セリア系材料＞ランタンガレート類＞安定化ジルコニアである。
【実施例３】
【００４２】
移動抑制層２５は、固体酸化物電解質および補助材料を含んでいなくてもよい。図３は、実施例３に係る移動抑制層２５および電解質層３０を示す図である。図３は、電解質層３０の焼成処理後の断面を示す。例えば、移動抑制層２５は、補助材料３２との濡れ性が固体酸化物電解質３１と補助材料３２との濡れ性に比較して低い材料からなるものであってもよい。この場合の移動抑制層２５として、例えば、グラファイト、窒化ホウ素、ニオブ、タングステン等を用いることができる。この場合、濡れ性の差に起因して、電解質層３０の焼成工程において、補助材料３２の金属基材１０への移動が抑制される。それにより、金属基材１０の異常酸化が抑制される。
【００４３】
なお、移動抑制層２５を構成する材料は、補助材料３２との濡れ性が電極２０と補助材料３２との濡れ性に比較して低い材料であってもよい。また、併せて、電極２０を構成する材料は、補助材料３２との濡れ性が固体酸化物電解質３１と補助材料３２との濡れ性に比較して低い材料であることが好ましい。補助材料３２の金属基材１０への移動が抑制されるからである。
【００４４】
なお、上記いずれかの実施例において、金属基材１０は、電極２０側の耐食性が電極２０と反対側に比較して高くなるように構成されていることが好ましい。例えば、金属基材１０の電極２０側の表面が耐食コーティングされていることが好ましい。例えば、耐食コーティング材としては、貴金属（Ｐｔ，Ａｕ，Ｒｈ，Ｐｄ）、高耐熱性卑金属（Ｎｉ基耐熱金属、Ｃｏ基耐熱金属、オーステナイト系ステンレス）等を用いることができる。この場合、金属基材１０の異常酸化を抑制することができる。
【００４５】
また、上記各実施例に係る燃料電池は、金属基材上にアノード、電解質膜、およびカソードが順に配置された構造を有するが、逆配置の構造を有していてもよい。この場合においても、電解質膜の焼成時に金属機材の酸化皮膜の腐食を抑制しつつ、電解質膜のひび、剥がれ等を抑制することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１０ 金属基材
２０ 電極
２５ 移動抑制層
３０ 電解質層
３１，３３ 固体酸化物電解質
３２，３４ 補助材料
４０ 電極
１００ 燃料電池
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、一般的には水素および酸素を燃料として電気エネルギを得る装置である。この燃料電池は、環境面において優れており、また高いエネルギ効率を実現できることから、今後のエネルギ供給システムとして広く開発が進められてきている。
【０００３】
固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）は、固体酸化物電解質が燃料極と酸素極とによって挟持された構造を有する。固体酸化物電解質を薄膜化するために、例えば、支持基板としての多孔質金属基材上に、燃料極、固体酸化物電解質、および酸素極が成膜された構造を有する固体酸化物型燃料電池が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０４−１６０７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に係る燃料電池において、固体酸化物電解質を焼成する際に、固体酸化物電解質と金属基材との間の熱収縮率差に起因して、固体酸化物電解質にひび、剥がれ等が生じるおそれがある。そこで、固体酸化物電解質の焼成時に液体となる材料を加えることも考えられる。しかしながら、この場合、多孔質金属基材の表面に形成された酸化皮膜が腐食するおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、金属基材の異常酸化が抑制されかつ電解質層のひび、剥がれ等が抑制された、燃料電池およびその製造方法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】
【０００７】
本発明に係る燃料電池は、ガス透過性を有する金属基材と、前記金属基材上に設けられ触媒活性を有する電極と、前記電極上に設けられ、固体酸化物電解質と補助材料とを含み、前記補助材料の融点またはガラス転移点が前記固体酸化物電解質の焼結開始温度以下である電解質層と、前記電解質層と前記電極との間に、前記補助材料の前記金属基材側への移動を抑制する移動抑制層と、を備えることを特徴とするものである。本発明に係る燃料電池においては、補助材料の融点またはガラス転移点が固体酸化物電解質の焼結開始温度以下であることから、固体酸化物電解質の焼成の際の応力が緩和される。それにより、電解質層のひび、剥がれ等が抑制される。また、補助材料の金属基材側への移動が抑制されることから、金属基材の異常酸化が抑制される。
【０００８】
前記移動抑制層は、前記固体酸化物電解質および前記補助材料を含み、前記移動抑制層における前記固体酸化物電解質の前記補助材料に対する重量比率は、前記電解質層における前記固体酸化物電解質の前記補助材料に対する重量比率よりも高くてもよい。前記移動抑制層は、固体酸化物電解質および補助材料を含み、前記電解質層の補助材料と、前記移動抑制層の補助材料とは、異なる性質を有していてもよい。
【０００９】
前記移動抑制層の補助材料は、前記電解質層の補助材料と比較して、高い融点、高いガラス転移点、高い粘度、および固体酸化物電解質との低い濡れ性の少なくともいずれかの性質を有していてもよい。前記移動抑制層は、固体酸化物電解質および補助材料を含み、前記電解質層の固体酸化物電解質と、前記移動抑制層の固体酸化物電解質とは、異なる性質を有していてもよい。
【００１０】
前記移動抑制層の固体酸化物電解質は、前記電解質層の固体酸化物電解質と比較して、補助材料との低い濡れ性、小さい平均粒径、および高い焼結性の少なくともいずれかの性質を有していてもよい。前記移動抑制層は、前記補助材料との濡れ性が前記固体酸化物電解質との濡れ性よりも低い材料からなるものであってもよい。
【００１１】
前記電極と前記金属基材との間に設けられ、前記補助材料との濡れ性が前記固体酸化物電解質と前記補助材料との濡れ性よりも低い材料からなる低濡れ性層をさらに備えていてもよい。前記電極と前記金属基材との間に設けられ、前記補助材料との濡れ性が前記電極と前記補助材料との濡れ性よりも低い材料からなる低濡れ性層をさらに備えていてもよい。
【００１２】
前記金属基材において、前記電極側の耐食性は、前記電極と反対側に比較して高くてもよい。前記金属基材は、フェライト系ステンレスであってもよい。前記固体酸化物電解質は、安定化ジルコニア、安定化セリア、およびランタンガレート類（ドープランタンガレート）の少なくとも１つであってもよい。前記補助材料は、炭酸塩、塩化物塩、フッ化物塩、およびガラスの少なくとも１つであってもよい。
【００１３】
本発明に係る燃料電池の製造方法は、ガス透過性を有する金属基材上に、固体酸化物電解質と補助材料とを含む電解質層を焼成によって形成する燃料電池の製造方法であって、前記電解質層と前記金属基材との間に、前記補助材料の前記金属基材側への移動を抑制する移動抑制層を配置する工程と、前記電解質層を焼成する工程と、を含み、前記補助材料の融点またはガラス転移点は、前記固体酸化物電解質の焼結開始温度以下であることを特徴とするものである。本発明に係る燃料電池の製造方法においては、補助材料の融点またはガラス転移点が固体酸化物電解質の焼結開始温度以下であることから、固体酸化物電解質の焼成の際の応力が緩和される。それにより、電解質層のひび、剥がれ等が抑制される。また、補助材料の金属基材側への移動が抑制されることから、金属基材の異常酸化が抑制される。
【００１４】
前記移動抑制層は、前記固体酸化物電解質および前記補助材料を含み、前記移動抑制層における前記固体酸化物電解質の前記補助材料に対する重量比率は、前記電解質層における前記固体酸化物電解質の前記補助材料に対する重量比率よりも高くてもよい。前記移動抑制層は、固体酸化物電解質および補助材料を含み、前記電解質層の補助材料と、前記移動抑制層の補助材料とは、異なる性質を有していてもよい。
【００１５】
前記移動抑制層の補助材料は、前記電解質層の補助材料と比較して、高い融点、高いガラス転移点、高い粘度、および固体酸化物電解質との低い濡れ性の少なくともいずれかの性質を有していてもよい。前記移動抑制層は、固体酸化物電解質および補助材料を含み、前記電解質層の固体酸化物電解質と、前記移動抑制層の固体酸化物電解質とは、異なる性質を有していてもよい。
【００１６】
前記移動抑制層の固体酸化物電解質は、前記電解質層の固体酸化物電解質と比較して、補助材料との低い濡れ性、小さい平均粒径、および高い焼結性の少なくともいずれかの性質を有していてもよい。前記移動抑制層は、前記補助材料との濡れ性が前記固体酸化物電解質と前記補助材料との濡れ性よりも低い材料からなるものであってもよい。
【００１７】
前記金属基材において、前記電極側の耐食性は、前記電極と反対側に比較して高くてもよい。前記金属基材は、フェライト系ステンレスであってもよい。前記固体酸化物電解質は、安定化ジルコニア、安定化セリア、およびランタンガレート類（ドープランタンガレート）の少なくとも１つであってもよい。前記補助材料は、炭酸塩、塩化物塩、フッ化物塩、およびガラスの少なくとも１つであってもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、金属基材の異常酸化が抑制されかつ電解質層のひび、剥がれ等が抑制された、燃料電池およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例１に係る燃料電池の製造方法を説明するための製造フロー図である。
【図２】実施例２に係る移動抑制層および電解質層を示す図である。
【図３】実施例３に係る移動抑制層および電解質層を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は、実施例１に係る燃料電池の製造方法を説明するための製造フロー図である。図１（ａ）に示すように、金属基材１０上に、塗布等によって電極２０を配置する。金属基材１０は、ガス透過性を有するとともに、電解質層３０を支持可能な金属材料である。また、金属基材１０は、表面に保護酸化皮膜が形成される金属からなる。金属基材１０として、例えば、多孔質金属材料を用いることができる。具体的には、金属基材１０として、ステンレス等の鉄基合金、ニッケル基合金、コバルト基合金等を用いることができる。ただし、金属基材１０と電解質層３０との熱膨張率差が小さいことが好ましいことから、金属基材１０としてフェライト系ステンレスを用いることが好ましい。
【００２２】
電極２０を構成する材料は、アノードとしての電極活性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、Ｎｉ／ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）サーメット（５０／５０ｗｔ）、Ｎｉ／ＧＤＣ（Gadolinium Doped Ceria）サーメット（５０／５０ｗｔ）等である。
【００２３】
次に、図１（ｂ）に示すように、電極２０上に塗布等によって移動抑制層２５および電解質層３０を順に配置する。移動抑制層２５および電解質層３０は、固体酸化物電解質３１および補助材料３２を含む。固体酸化物電解質３１は、酸素イオン電導性を有していれば特に限定されるものではないが、３ＹＳＺ（3mol% Yttrium Stabilised Zirconia）、６ＹＳＺ（6mol% Yttrium Stabilised Zirconia）、８ＹＳＺ（8mol% Yttrium Stabilised Zirconia）、１０ＹＳＺ（10mol% Yttrium Stabilised Zirconia）、８ＳｃＳＺ（8mol% Scandium Stabilised Zirconia）、８ＣａＳＺ（8mol% Calcium Stabilised Zirconia）等の安定化ジルコニア、Ｃｅ０．９Ｇｄ０．１Ｏ２、Ｃｅ０．８Ｇｄ０．２Ｏ２、Ｃｅ０．８Ｓｍ０．２Ｏ２、Ｃｅ０．９Ｓｍ０．１Ｏ２等の安定化セリア、ランタンガレート（Ｌａ（１−ｘ）ＳｒｘＧａ（１−ｙ）ＭｇｙＯ３（ｘ：０．０５〜０．２、ｙ：０．０５〜０．２）等である。
【００２４】
補助材料３２は、固体酸化物電解質３１の焼成時に液相化（流動化）を有するものであればよい。したがって、補助材料３２として、固体酸化物電解質３１の焼結開始温度以下の融点またはガラス転移点を有するものを用いることができる。補助材料３２として、例えば、Ｎａ２ＣＯ３、Ｌｉ２ＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３、ＬｉＣｌ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＭｇＣｌ２、ＣａＣｌ２、ＮａＦ、ＡｌＦ３、ＬｉＣＯ３／Ｎａ２ＣＯ３（２／１ｍｏｌ混合塩）、ＬｉＣｌ／ＫＣｌ（５９／４１ｍｏｌ混合塩）、ホウケイ酸ガラス、ソーダガラス等を用いることができる。
【００２５】
表１は、固体酸化物電解質３１として用いることができる材料の例と、その焼結開始温度を示す。表２は、補助材料３２として用いることができる材料の例と、その融点またはガラス転移点を示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】
【表２】
【００２８】
なお、補助材料３２は、イオン伝導性を有することが好ましい。固体酸化物電解質３１および補助材料３２の両方をイオンが伝導可能になるからである。したがって、補助材料３２は、Ｏ２−、Ｈ＋、およびＯＨ−の少なくとも１種のイオンを伝導できることが好ましい。塩（えん）は一般的にイオン伝導性を有するため、表２の中では塩（えん）を用いることが好ましい。特に、炭酸塩は、ＯＨ−およびＨ＋を伝導するため、補助材料３２に適している。
【００２９】
移動抑制層２５における固体酸化物電解質３１の補助材料３２に対する重量比率は、電解質層３０における固体酸化物電解質３１の補助材料３２に対する重量比率に比較して高くなっている。すなわち、移動抑制層２５においては、相対的に固体酸化物電解質３１が多く含まれている。
【００３０】
次に、図１（ｃ）に示すように、電解質層３０に焼成処理を施す。焼成温度は、固体酸化物電解質３１の焼結開始温度以上かつ固体酸化物電解質３１の融点未満に設定される。固体酸化物電解質３１が焼結することによって、固体酸化物電解質３１が緻密化する。この場合、固体酸化物電解質３１と金属基材１０との間に応力が発生する。しかしながら、補助材料３２の融点またはガラス転移点が固体酸化物電解質３１の焼結開始温度以下であることから、焼成処理の際に、補助材料３２は液相化する。液相化した補助材料３２は、電解質層３０において流動可能であることから、固体酸化物電解質３１の熱収縮に伴う応力が緩和される。
【００３１】
ここで、液相化した補助材料３２は、流動によって金属基材１０に到達することがある。液相化した補助材料３２は、金属基材１０に到達すると、金属基材１０の表面に形成された酸化皮膜を腐食するおそれがある。例えば、液相化した炭酸塩は、Ｃｒ２Ｏ３等の酸化皮膜を腐食する。この場合、金属基材１０が酸化してしまうおそれがある。しかしながら、移動抑制層２５においては相対的に固体酸化物電解質３１が多く含まれていることから、補助材料３２の金属基材１０への移動が抑制される。それにより、金属基材１０の異常酸化が抑制される。
【００３２】
次に、図１（ｄ）に示すように、電解質層３０上に電極４０を成膜する。電極４０は、カソードとしての電極活性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、Ｌａ０．８Ｓｒ０．２ＣｏＯ３、Ｌａ０．８Ｓｒ０．２ＭｎＯ３、Ｌａ０．８Ｓｒ０．２Ｃｏ０．５Ｆｅ０．５Ｏ３等である。
【００３３】
以上の工程を経て燃料電池１００が完成する。燃料電池１００は、以下の作用によって発電する。まず、金属基材１０には、水素（Ｈ２）が供給され、電極４０には、酸素（Ｏ２）が供給される。電極４０においては、電極４０に供給された酸素と、外部電気回路から供給される電子と、が反応して酸素イオンになる。酸素イオンは、電解質層３０を伝導して電極２０側に移動する。
【００３４】
一方、金属基材１０に供給された水素は、金属基材１０を透過して、電極２０に到達する。電極２０に到達した水素は、電極２０において電子を放出するとともに、電極４０側から電解質層３０を伝導してくる酸素イオンと反応して水（Ｈ２Ｏ）になる。放出された電子は、外部電気回路によって外部に取り出される。外部に取り出された電子は、電気的な仕事をした後に、電極４０に供給される。以上の作用によって、発電が行われる。
【００３５】
本実施例に係る製造方法によれば、金属基材１０と電解質層３０との間の応力が緩和されることから、電解質層３０のひび、剥がれ等を抑制することができる。それにより、電解質層３０におけるガス透過に伴う発電不良等を抑制することができる。また、金属基材１０の異常酸化を抑制することができることから、燃料電池１００の劣化を抑制することができる。
【００３６】
なお、移動抑制層２５および電解質層３０における固体酸化物電解質３１の重量比率は一定でなくてもよい。例えば、補助材料３２に対する固体酸化物電解質３１の重量比率が、電解質層３０から移動抑制層２５にかけて連続的に高くなっていてもよい。この場合においても、移動抑制層２５における固体酸化物電解質３１の重量比率が相対的に高くなることから、補助材料３２の金属基材１０への移動が抑制される。
【００３７】
また、本実施例においては、電極２０上に移動抑制層２５および電解質層３０の２層が積層されているが、３層以上積層されていてもよい。この場合においても、電極２０側から反対側にかけて補助材料３２に対する固体酸化物電解質３１の重量比率が連続的または段階的に高くなっていればよい。
【実施例２】
【００３８】
移動抑制層２５が電解質および補助材料を含み、電解質層３０の補助材料３２と移動抑制層２５の補助材料とは異なる性質を有していてもよい。図２は、実施例２に係る移動抑制層２５および電解質層３０を示す図である。図２は、電解質層３０の焼成処理後の断面を示す。図２に示すように、移動抑制層２５は、固体酸化物電解質３３および補助材料３４を含む。移動抑制層２５および電解質層３０における電解質の重量比率は特に限定されるものではない。
【００３９】
移動抑制層２５の補助材料３４は、電解質層３０の補助材料３２と比較して、高い融点、高いガラス転移点、高い粘度、および電解質との低い濡れ性の少なくともいずれかの性質を有する。この場合、電解質層３０の焼成工程において、補助材料３４の金属基材１０への移動が抑制される。それにより、補助材料３２の金属基材１０への移動も抑制される。
【００４０】
なお、表２で例示した補助材料３２の粘度序列は、ソーダガラス＞ホウケイ酸ガラス＞ＡｌＦ３＞ＮａＦ＞Ｋ２ＣＯ３＞Ｎａ２ＣＯ３＞ＮａＣｌ＞ＣａＣｌ＞ＫＣｌ＞Ｌｉ２ＣＯ３＞ＭｇＣＬ２＞ＬｉＣｌ＞（Ｌｉ２ＣＯ３＋Ｎａ２ＣＯ３）＞（ＬｉＣｌ＋ＫＣｌ）である。
【００４１】
また、移動抑制層２５の固体酸化物電解質３３は、電解質層３０の固体酸化物電解質３１と比較して、補助材料との低い濡れ性、小さい平均粒径、および高い焼結性の少なくともいずれかの性質を有していてもよい。この場合、電解質層３０の焼成工程において、補助材料３４の金属基材１０への移動が抑制される。それにより、補助材料３２の金属基材１０への移動も抑制される。なお、表１で例示した固体酸化物電解質３１の焼結性序列は、安定化セリア系材料＞ランタンガレート類＞安定化ジルコニアである。
【実施例３】
【００４２】
移動抑制層２５は、固体酸化物電解質および補助材料を含んでいなくてもよい。図３は、実施例３に係る移動抑制層２５および電解質層３０を示す図である。図３は、電解質層３０の焼成処理後の断面を示す。例えば、移動抑制層２５は、補助材料３２との濡れ性が固体酸化物電解質３１と補助材料３２との濡れ性に比較して低い材料からなるものであってもよい。この場合の移動抑制層２５として、例えば、グラファイト、窒化ホウ素、ニオブ、タングステン等を用いることができる。この場合、濡れ性の差に起因して、電解質層３０の焼成工程において、補助材料３２の金属基材１０への移動が抑制される。それにより、金属基材１０の異常酸化が抑制される。
【００４３】
なお、移動抑制層２５を構成する材料は、補助材料３２との濡れ性が電極２０と補助材料３２との濡れ性に比較して低い材料であってもよい。また、併せて、電極２０を構成する材料は、補助材料３２との濡れ性が固体酸化物電解質３１と補助材料３２との濡れ性に比較して低い材料であることが好ましい。補助材料３２の金属基材１０への移動が抑制されるからである。
【００４４】
なお、上記いずれかの実施例において、金属基材１０は、電極２０側の耐食性が電極２０と反対側に比較して高くなるように構成されていることが好ましい。例えば、金属基材１０の電極２０側の表面が耐食コーティングされていることが好ましい。例えば、耐食コーティング材としては、貴金属（Ｐｔ，Ａｕ，Ｒｈ，Ｐｄ）、高耐熱性卑金属（Ｎｉ基耐熱金属、Ｃｏ基耐熱金属、オーステナイト系ステンレス）等を用いることができる。この場合、金属基材１０の異常酸化を抑制することができる。
【００４５】
また、上記各実施例に係る燃料電池は、金属基材上にアノード、電解質膜、およびカソードが順に配置された構造を有するが、逆配置の構造を有していてもよい。この場合においても、電解質膜の焼成時に金属機材の酸化皮膜の腐食を抑制しつつ、電解質膜のひび、剥がれ等を抑制することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１０ 金属基材
２０ 電極
２５ 移動抑制層
３０ 電解質層
３１，３３ 固体酸化物電解質
３２，３４ 補助材料
４０ 電極
１００ 燃料電池
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス透過性を有する金属基材と、
前記金属基材上に設けられ、触媒活性を有する電極と、
前記電極上に設けられ、固体酸化物電解質と補助材料とを含み、前記補助材料の融点またはガラス転移点が前記固体酸化物電解質の焼結開始温度以下である電解質層と、
前記電解質層と前記電極との間に、前記補助材料の前記金属基材側への移動を抑制する移動抑制層と、を備えることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記移動抑制層は、前記固体酸化物電解質および前記補助材料を含み、
前記移動抑制層における前記固体酸化物電解質の前記補助材料に対する重量比率は、前記電解質層における前記固体酸化物電解質の前記補助材料に対する重量比率よりも高いことを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項３】
前記移動抑制層は、固体酸化物電解質および補助材料を含み、
前記電解質層の補助材料と、前記移動抑制層の補助材料とは、異なる性質を有することを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項４】
前記移動抑制層の補助材料は、前記電解質層の補助材料と比較して、高い融点、高いガラス転移点、高い粘度、および固体酸化物電解質との低い濡れ性の少なくともいずれかの性質を有することを特徴とする請求項３記載の燃料電池。
【請求項５】
前記移動抑制層は、固体酸化物電解質および補助材料を含み、
前記電解質層の固体酸化物電解質と、前記移動抑制層の固体酸化物電解質とは、異なる性質を有することを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項６】
前記移動抑制層の固体酸化物電解質は、前記電解質層の固体酸化物電解質と比較して、補助材料との低い濡れ性、小さい平均粒径、および高い焼結性の少なくともいずれかの性質を有することを特徴とする請求項５記載の燃料電池。
【請求項７】
前記移動抑制層は、前記補助材料との濡れ性が前記固体酸化物電解質との濡れ性よりも低い材料からなることを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項８】
前記電極と前記金属基材との間に設けられ、前記補助材料との濡れ性が前記固体酸化物電解質と前記補助材料との濡れ性よりも低い材料からなる低濡れ性層をさらに備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項９】
前記電極と前記金属基材との間に設けられ、前記補助材料との濡れ性が前記電極と前記補助材料との濡れ性よりも低い材料からなる低濡れ性層をさらに備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項１０】
前記金属基材において、前記電極側の耐食性は、前記電極と反対側に比較して高いことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項１１】
前記金属基材は、フェライト系ステンレスであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項１２】
前記固体酸化物電解質は、安定化ジルコニア、安定化セリア、およびランタンガレート類（ドープランタンガレート）の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項１３】
前記補助材料は、炭酸塩、塩化物塩、フッ化物塩、およびガラスの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項１４】
ガス透過性を有する金属基材上に、固体酸化物電解質と補助材料とを含む電解質層を焼成によって形成する燃料電池の製造方法であって、
前記電解質層と前記金属基材との間に、前記補助材料の前記金属基材側への移動を抑制する移動抑制層を配置する工程と、
前記電解質層を焼成する工程と、を含み、
前記補助材料の融点またはガラス転移点は、前記固体酸化物電解質の焼結開始温度以下であることを特徴とする燃料電池の製造方法。
【請求項１５】
前記移動抑制層は、前記固体酸化物電解質および前記補助材料を含み、
前記移動抑制層における前記固体酸化物電解質の前記補助材料に対する重量比率は、前記電解質層における前記固体酸化物電解質の前記補助材料に対する重量比率よりも高いことを特徴とする請求項１４記載の燃料電池の製造方法。
【請求項１６】
前記移動抑制層は、固体酸化物電解質および補助材料を含み、
前記電解質層の補助材料と、前記移動抑制層の補助材料とは、異なる性質を有することを特徴とする請求項１４記載の燃料電池の製造方法。
【請求項１７】
前記移動抑制層の補助材料は、前記電解質層の補助材料と比較して、高い融点、高いガラス転移点、高い粘度、および固体酸化物電解質との低い濡れ性の少なくともいずれかの性質を有することを特徴とする請求項１６記載の燃料電池の製造方法。
【請求項１８】
前記移動抑制層は、固体酸化物電解質および補助材料を含み、
前記電解質層の固体酸化物電解質と、前記移動抑制層の固体酸化物電解質とは、異なる性質を有することを特徴とする請求項１４記載の燃料電池の製造方法。
【請求項１９】
前記移動抑制層の固体酸化物電解質は、前記電解質層の固体酸化物電解質と比較して、補助材料との低い濡れ性、小さい平均粒径、および高い焼結性の少なくともいずれかの性質を有することを特徴とする請求項１８記載の燃料電池の製造方法。
【請求項２０】
前記移動抑制層は、前記補助材料との濡れ性が前記固体酸化物電解質と前記補助材料との濡れ性よりも低い材料からなることを特徴とする請求項１４記載の燃料電池の製造方法。
【請求項２１】
前記金属基材において、前記電極側の耐食性は、前記電極と反対側に比較して高いことを特徴とする請求項１４〜２０のいずれかに記載の燃料電池の製造方法。
【請求項２２】
前記金属基材は、フェライト系ステンレスであることを特徴とする請求項１４〜２１のいずれかに記載の燃料電池の製造方法。
【請求項２３】
前記固体酸化物電解質は、安定化ジルコニア、安定化セリア、およびランタンガレート類（ドープランタンガレート）の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１４〜２２のいずれかに記載の燃料電池の製造方法。
【請求項２４】
前記補助材料は、炭酸塩、塩化物塩、フッ化物塩、およびガラスの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１４〜２３のいずれかに記載の燃料電池の製造方法。
【請求項１】
ガス透過性を有する金属基材と、
前記金属基材上に設けられ、触媒活性を有する電極と、
前記電極上に設けられ、固体酸化物電解質と補助材料とを含み、前記補助材料の融点またはガラス転移点が前記固体酸化物電解質の焼結開始温度以下である電解質層と、
前記電解質層と前記電極との間に、前記補助材料の前記金属基材側への移動を抑制する移動抑制層と、を備えることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記移動抑制層は、前記固体酸化物電解質および前記補助材料を含み、
前記移動抑制層における前記固体酸化物電解質の前記補助材料に対する重量比率は、前記電解質層における前記固体酸化物電解質の前記補助材料に対する重量比率よりも高いことを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項３】
前記移動抑制層は、固体酸化物電解質および補助材料を含み、
前記電解質層の補助材料と、前記移動抑制層の補助材料とは、異なる性質を有することを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項４】
前記移動抑制層の補助材料は、前記電解質層の補助材料と比較して、高い融点、高いガラス転移点、高い粘度、および固体酸化物電解質との低い濡れ性の少なくともいずれかの性質を有することを特徴とする請求項３記載の燃料電池。
【請求項５】
前記移動抑制層は、固体酸化物電解質および補助材料を含み、
前記電解質層の固体酸化物電解質と、前記移動抑制層の固体酸化物電解質とは、異なる性質を有することを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項６】
前記移動抑制層の固体酸化物電解質は、前記電解質層の固体酸化物電解質と比較して、補助材料との低い濡れ性、小さい平均粒径、および高い焼結性の少なくともいずれかの性質を有することを特徴とする請求項５記載の燃料電池。
【請求項７】
前記移動抑制層は、前記補助材料との濡れ性が前記固体酸化物電解質との濡れ性よりも低い材料からなることを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項８】
前記電極と前記金属基材との間に設けられ、前記補助材料との濡れ性が前記固体酸化物電解質と前記補助材料との濡れ性よりも低い材料からなる低濡れ性層をさらに備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項９】
前記電極と前記金属基材との間に設けられ、前記補助材料との濡れ性が前記電極と前記補助材料との濡れ性よりも低い材料からなる低濡れ性層をさらに備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項１０】
前記金属基材において、前記電極側の耐食性は、前記電極と反対側に比較して高いことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項１１】
前記金属基材は、フェライト系ステンレスであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項１２】
前記固体酸化物電解質は、安定化ジルコニア、安定化セリア、およびランタンガレート類（ドープランタンガレート）の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項１３】
前記補助材料は、炭酸塩、塩化物塩、フッ化物塩、およびガラスの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項１４】
ガス透過性を有する金属基材上に、固体酸化物電解質と補助材料とを含む電解質層を焼成によって形成する燃料電池の製造方法であって、
前記電解質層と前記金属基材との間に、前記補助材料の前記金属基材側への移動を抑制する移動抑制層を配置する工程と、
前記電解質層を焼成する工程と、を含み、
前記補助材料の融点またはガラス転移点は、前記固体酸化物電解質の焼結開始温度以下であることを特徴とする燃料電池の製造方法。
【請求項１５】
前記移動抑制層は、前記固体酸化物電解質および前記補助材料を含み、
前記移動抑制層における前記固体酸化物電解質の前記補助材料に対する重量比率は、前記電解質層における前記固体酸化物電解質の前記補助材料に対する重量比率よりも高いことを特徴とする請求項１４記載の燃料電池の製造方法。
【請求項１６】
前記移動抑制層は、固体酸化物電解質および補助材料を含み、
前記電解質層の補助材料と、前記移動抑制層の補助材料とは、異なる性質を有することを特徴とする請求項１４記載の燃料電池の製造方法。
【請求項１７】
前記移動抑制層の補助材料は、前記電解質層の補助材料と比較して、高い融点、高いガラス転移点、高い粘度、および固体酸化物電解質との低い濡れ性の少なくともいずれかの性質を有することを特徴とする請求項１６記載の燃料電池の製造方法。
【請求項１８】
前記移動抑制層は、固体酸化物電解質および補助材料を含み、
前記電解質層の固体酸化物電解質と、前記移動抑制層の固体酸化物電解質とは、異なる性質を有することを特徴とする請求項１４記載の燃料電池の製造方法。
【請求項１９】
前記移動抑制層の固体酸化物電解質は、前記電解質層の固体酸化物電解質と比較して、補助材料との低い濡れ性、小さい平均粒径、および高い焼結性の少なくともいずれかの性質を有することを特徴とする請求項１８記載の燃料電池の製造方法。
【請求項２０】
前記移動抑制層は、前記補助材料との濡れ性が前記固体酸化物電解質と前記補助材料との濡れ性よりも低い材料からなることを特徴とする請求項１４記載の燃料電池の製造方法。
【請求項２１】
前記金属基材において、前記電極側の耐食性は、前記電極と反対側に比較して高いことを特徴とする請求項１４〜２０のいずれかに記載の燃料電池の製造方法。
【請求項２２】
前記金属基材は、フェライト系ステンレスであることを特徴とする請求項１４〜２１のいずれかに記載の燃料電池の製造方法。
【請求項２３】
前記固体酸化物電解質は、安定化ジルコニア、安定化セリア、およびランタンガレート類（ドープランタンガレート）の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１４〜２２のいずれかに記載の燃料電池の製造方法。
【請求項２４】
前記補助材料は、炭酸塩、塩化物塩、フッ化物塩、およびガラスの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１４〜２３のいずれかに記載の燃料電池の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２２８０９４（Ｐ２０１１−２２８０９４Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９６１８０（Ｐ２０１０−９６１８０）
【出願日】平成２２年４月１９日（２０１０．４．１９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１９日（２０１０．４．１９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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