(57)【要約】【課題】亀裂や剥離などの問題の発生を抑制した状態で、空気極の特性が向上できるようにする。【解決手段】燃料極１０３以外の電解質基板１０１および燃料極１０３の露出面が、マスク層１１１に覆われた状態とする。これらを、減圧されて所定の圧力とされた容器の内部で、ＰｒもしくはＴｂを含む溶液（含浸液）に浸漬する。例えば、Ｐｒに加えＧｄおよびＣｅを有機金属の化合物として溶解している溶液を用いる。次に、容器の内部圧力を例えば大気圧に上昇させることで、空気極１０５の多孔質状態の複数の細孔内に、上記溶液を含浸させ、この後、７００℃程度の加熱処理を加える。【選択図】  図１Ｅ
2010177096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料極，電解質，および空気極を備える固体酸化物形燃料電池の前記空気極の製造方法において、
金属酸化物を含む焼結体より構成された多孔質状態とした前記空気極を形成する状態とする第１工程と、
プラセオジムおよびテルビウムのいずれかを含む２つ以上の金属元素を含む液体を前記空気極の多孔質の孔内に含浸する第２工程と、
前記液体が含浸した前記空気極を加熱することで、前記液体に含まれている金属元素より構成された酸化物を前記空気極に導入する第３工程と
を少なくとも備えることを特徴とする固体酸化物形燃料電池用空気極の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の固体酸化物形燃料電池用空気極の製造方法において、
前記液体は、プラセオジムおよびテルビウムのいずれかに加え、サマリウム，ガドリニウム，およびイットリウムの中より選択された希土類元素およびセリウムを含み、
前記液体に含まれるプラセオジムおよびテルビウムのいずれかと前記希土類元素とセリウムとの総含有量に対し、プラセオジムおよびテルビウムのいずれかは０．０２〜１．０、前記希土類元素は０〜０．８、プラセオジムおよびテルビウムのいずれかと前記希土類元素との合計が０．０５〜１．０の割合の範囲とする
ことを特徴とする固体酸化物形燃料電池用空気極の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の固体酸化物形燃料電池用空気極の製造方法により製造された空気極を備えることを特徴とする固体酸化物形燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラセオジムおよびテルビウムのいずれかを含むようにした固体酸化物形燃料電池用空気極の製造方法およびこの製造方法により製造された空気極を備える固体酸化物形燃料電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
優れた電解質材料であるジルコニア系酸素イオン伝導体を用いた固体酸化物形燃料電池に関心が高まりつつある。特に、エネルギーの有効利用という観点から、固体燃料電池はカルノー効率の制約を受けないために本質的に高いエネルギー変換効率を有し、さらに、良好な環境保全が期待されるなどの優れた特徴を持っている。
【０００３】
固体酸化物形燃料電池は、当初、動作温度が９００〜１０００℃と高く、全ての部材がセラミックで構成されていた。このため、セルスタックの製造コストの低減が容易ではなかった。ここで、動作温度を８００℃以下まで低下させることができれば、インターコネクタに耐熱合金材料を用いることが可能となり、製造コストの低減が可能となる。しかしながら、動作温度の低下に伴い、空気極における電気化学的な抵抗、すなわち過電圧が、急激に増大して出力電圧の低下を招いてしまう。
【０００４】
このような動作温度の低下による空気極の問題を解消するために、Ｌａ1-XＳｒXＦｅ1-YＣｏYＯ3（ＬＳＦＣ：Ｘ＝０．１〜０．３，Ｙ＝０．１〜０．６，Ｘ＋Ｙ＜０．７）、Ｌａ1-XＳｒXＣｏＯ3（Ｘ＝０．１〜０．５）、ＬａＮｉ1-XＦｅXＯ3（ＬＮＦ：Ｘ＝０．３〜０．８）などの、高い電極活性（電気化学反応の性能）を有するペロブスカイト型の金属酸化物（ペロブスカイト型酸化物）を用いる技術がある。これらの材料は、ＡサイトにＬａおよびＳｒを含み、ＢサイトにＮｉ，Ｃｏ，およびＦｅを含むペロブスカイト型酸化物である。また、ＡサイトにＬａおよびＣａを含むものもある。これらの材料は、低温動作用の空気極に適している。
【０００５】
しかしながら、空気極はジルコニアを含む電解質と接した状態で焼成することで製造されるため、電解質と接触している部分にＬａ2Ｚｒ2Ｏ7などの絶縁体が生成され、この生成物が、空気極における特性を低下させる原因の一つとなっている。この問題を防ぐために、空気極と電解質との間に、Ｃｅ0.9Ｇｄ0.1Ｏ2およびＣｅ0.8Ｓｍ0.2Ｏ2などの、希土類を添加したセリウム酸化物（セリア化合物）からなるセリア層を設け、空気極側のペロブスカイト型酸化物と電解質側のジルコニアとの接触を断つ方法が検討されている（非特許文献１）。このように設けたセリア層は、酸素イオン伝導性が高く、ペロブスカイト型酸化物との間で絶縁体を生成するような反応が起こりにくくなる。
【０００６】
また、上述した材料より構成された空気極による固体酸化物形燃料電池の低温特性を更に向上させるために、ペロブスカイト型酸化物の粒子とセリア化合物との混合体を、電解質付近に設ける方法が知られている（非特許文献２参照）。ペロブスカイト型酸化物の粉末（粉体）とセリア化合物の微粉末とが混合された状態に空気極を形成することで、電解質と空気極との接合部分に生じる電極活性な面積が増大し、電極の界面抵抗を低減させることができる。
【０００７】
セリア化合物は、上述したＣｏ系およびＦｅ系空気極材料との反応劣化が起こりにくいため、空気極に混合ずる材料として適している。この混合体よりなる空気極では、ペロブスカイト型酸化物の粒子がセリア化合物の粒子で覆われる配置となり、電解質を構成しているジルコニア系材料の部分とペロブスカイト型酸化物材料との直接の接触を抑制し、Ｌａ2Ｚｒ2Ｏ7などの有害なジルコニアとの反応生成物の生成が抑制されるようになる。
【０００８】
加えて、上述したセリア化合物としてプラセオジム（Ｐｒ）やテルビウム（Ｔｂ）が添加されたセリウム酸化物を用いることで、空気極の特性を向上させることが期待できる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】A.Mai, et al. ,"Ferrite-based perovskites as cathode materials for anode-suported solid oxide fuel cells Part II influence of the CGO interlayer", Solid State Ionics 177, pp.2103-2107, 2006.
【非特許文献２】Y.Matsuzaki, et al. ,"Electrochemical properties of reduced-temperature SOFCs with mixed ionic-electronic conductors in electrodes and/or interlayers",Solid State Ionics 152-153, pp.463-468, 2002.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、Ｐｒなどを添加しておく場合、この添加量が５ａｔ％を超えて多くなると、熱膨張計数が非常に大きくなり、運転停止などに伴う温度変化により、セルに亀裂や剥離を起こす場合が発生するという問題がある。ＰｒやＴｂがより多く添加されている状態とすることで、空気極の特性を向上させることが期待できるが、上述したように、添加量の増大により亀裂や剥離などの問題が発生するため、空気極の特性向上に制限がある。
【００１１】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、亀裂や剥離などの問題の発生を抑制した状態で、空気極の特性が向上できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る固体酸化物形燃料電池用空気極の製造方法は、金属酸化物を含む焼結体より構成された多孔質状態とした空気極を形成する状態とする第１工程と、プラセオジムおよびテルビウムのいずれかを含む２つ以上の金属元素を含む溶液を空気極の多孔質の孔内に含浸する第２工程と、溶液が含浸した空気極を加熱することで、溶液に含まれている金属元素より構成された酸化物を空気極に導入する第３工程とを少なくとも備える。
【００１３】
上記製造方法において、溶液は、プラセオジムおよびテルビウムのいずれかに加え、サマリウム，ガドリニウム，およびイットリウムの中より選択された希土類元素およびセリウムを含み、溶液に含まれるプラセオジムおよびテルビウムのいずれかと希土類元素とセリウムとの総含有量に対し、プラセオジムおよびテルビウムのいずれかは０．０２〜１．０、希土類元素は０〜０．８、プラセオジムおよびテルビウムのいずれかと希土類元素との合計が０．０５〜１．０の割合の範囲とするとよい。
【００１４】
また、本発明に係る固体酸化物形燃料電池は、上述した固体酸化物形燃料電池用空気極の製造方法により製造された空気極を備えるものである。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明によれば、金属酸化物を含む焼結体より構成された多孔質状態とした空気極に、プラセオジムおよびテルビウムのいずれかを含む２つ以上の金属元素を含む溶液を含浸させるようにしたので、亀裂や剥離などの問題の発生を抑制した状態で、空気極の特性が向上できるようになるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】本発明の実施の形態における固体酸化物形燃料電池用空気極の製造方法を説明するための工程図である。
【図１Ｂ】本発明の実施の形態における固体酸化物形燃料電池用空気極の製造方法を説明するための工程図である。
【図１Ｃ】本発明の実施の形態における固体酸化物形燃料電池用空気極の製造方法を説明するための工程図である。
【図１Ｄ】本発明の実施の形態における固体酸化物形燃料電池用空気極の製造方法を説明するための工程図である。
【図１Ｅ】本発明の実施の形態における固体酸化物形燃料電池用空気極の製造方法を説明するための工程図である。
【図１Ｆ】本発明の実施の形態における固体酸化物形燃料電池用空気極の製造方法を説明するための工程図である。
【図１Ｇ】本発明の実施の形態における固体酸化物形燃料電池用空気極の製造方法を説明するための工程図である。
【図２Ａ】固体酸化物形燃料電池の構成を示す平面図および側面図である。
【図２Ｂ】固体酸化物形燃料電池の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００１８】
［実施の形態１］
始めに、本発明の実施の形態１について説明する。図１Ａ〜図１Ｇは、本発明の実施の形態における固体酸化物形燃料電池用空気極の製造方法を説明するための工程図である。まず、図１Ａに示すように、よく知られたドクターブレード法でシート状に成形して焼成したＳｃ2Ｏ3，Ａｌ2Ｏ3添加ジルコニア（０．８９ＺｒＯ2−０．１０Ｓｃ2Ｏ3−０．０１Ａｌ2Ｏ3：ＳＡＳＺ）からなる電解質基板１０１を用意する。電解質基板１０１は、厚さ０．２ｍｍに形成する。
【００１９】
次に、８ｍｏｌ％Ｙ2Ｏ3が添加された平均粒径が約０．３μｍのジルコニアの粉体（４０ｗｔ％）に平均粒径が０．８μｍのＮｉＯ粉体（６０ｗｔ％）を混合した混合粉体のスラリを作製し、このスラリを上述した電解質基板１０１の一方の面に、よく知られたスクリーン印刷法により塗布して燃料極塗布膜１０２を形成する。加えて、この燃料極塗布膜１０２の上にＰｔペーストを塗布してこの上にＰｔのメッシュよりなる集電体（不図示）を配置し、これらを、１４００℃・４時間の熱処理条件で、空気中で焼成し、図１Ｂに示すように、上記混合粉体の焼結体からなる厚さ６０μｍの燃料極１０３が形成された状態とする。燃料極１０３は、上述した粉体の焼結体であり、各焼結体粒子の間に各々存在する複数の細孔を備えた多孔質状態に形成される。
【００２０】
次に、平均粒径が０．２μｍのＣｅ0.90Ｇｄ0.10Ｏ2（ＧＤＣ）粉体のスラリを作製し、このスラリを、上述した電解質基板１０１の他方の面にスクリーン印刷法により塗布して第１層塗布膜を形成する。加えて、平均粒径が１．０μｍのＬａＮｉ0.6Ｆｅ0.4Ｏ3（ＬＮＦ）粉体のスラリを作製し、このスラリを上述した第１層塗布膜の上にスクリーン印刷法により塗布して乾燥し第２層塗布膜が形成された状態とする。これらにより、図１Ｃに示すように、電解質基板１０１の他方の面に空気極塗布膜１０４が形成される。なお、ＬＮＦの代わりに、ＬＳＣ，ＬＳＣＦ，ＬＳＦ，ＬＳＭ，およびＳＳＣのいずれかを用いてもよい。
【００２１】
次に、空気極塗布膜１０４の上にＰｔペーストを塗布してこの上にＰｔメッシュ集電体（不図示）をのせ、これらを含む電解質基板１０１を、１１５０℃・２時間の熱処理条件で焼成し、図１Ｄに示すように、上記粉体の焼結体からなる空気極１０５が形成された状態とする。本実施の形態１にける空気極１０５は、電解質基板１０１の側に配置されたＧＤＣからなる第１層と電解質基板１０１とは反対側の第１層の上に形成されたＬＮＦからなる第２層とから構成されている。また、空気極１０５は、上述した粉体の焼結体であり、各焼結体粒子の間に各々存在する複数の細孔を備えた多孔質状態に形成される。これらのことにより、電解質基板１０１の一方の面に燃料極１０３が形成され、他方の面に空気極１０５が形成された単セルが得られた状態となる。
【００２２】
次に、図１Ｅに示すように、燃料極１０３以外の電解質基板１０１および燃料極１０３の露出面が、マスク層１１１に覆われた状態とする。これらを、減圧されて所定の圧力とされた容器の内部で、ＰｒもしくはＴｂを含む溶液（含浸液）に浸漬する。例えば、Ｐｒに加えＧｄおよびＣｅを有機金属の化合物として溶解している溶液を用いればよい。また、これら金属（元素）の酸との化合物（塩）を溶解してある程度中和した水溶液を用いてもよい。また、上記金属の有機酸の溶液を用いるようにしてもよい。
【００２３】
次に、容器の内部圧力を例えば大気圧に上昇させることで、図１Ｆに示すように、空気極１０５の多孔質状態の複数の細孔内に、上記溶液が含浸した空気極１０５ａを形成する。なお、上述では、減圧により含浸させるようにしたが、これに限るものではない。空気極１０５が１００μｍ程度に薄い場合、空気極１０５に上記溶液を滴下することで十分に含浸する。
【００２４】
以上のように上記溶液を含浸させた後、この単セル（空気極１０５ａ）を乾燥した後、乾燥した単セルに大気中で７００℃・４時間の加熱処理を施す。これらのことにより、含浸した含浸液に含まれる上記角元素が酸化され、図１Ｇに示すように、多孔質の複数の細孔内に、Ｐｒ，Ｇｄ，およびＣｅを含む酸化物が導入（配置）され、界面抵抗値などが所望とする状態（値）とされた含浸空気極１１５が形成された状態が得られる。なお、加熱処理の温度は、８００〜９００℃の範囲であればよい。また、加熱処理の前に、マスク層１１１は除去しておいておくとよい。
【００２５】
以上のように製造することで、焼結体を形成した状態では含まれていないＰｒ，Ｇｄ，およびＣｅを含む酸化物を、空気極の構成材料として含浸空気極１１５に導入することができる。このようにして得られた含浸空気極１１５を用いた固体酸化物形燃料電池によれば、より多くのＰｒやＴｂが添加されている状態としても、亀裂や剥離などの発生が抑制でき、空気極の特性をより向上させることができる。
【００２６】
次に、上述した製造方法により作製した含浸空気極１１５の特性測定について説明する。以下では、上述した単セルを用いて固体酸化物形燃料電池を組み立て、組み立てた固体酸化物形燃料電池の測定について説明する。
【００２７】
まず、固体酸化物形燃料電池の構成について説明する。組み立てる固体酸化物形燃料電池は、図２Ａに示すように、支持基板となる電解質基板２０２の一方に燃料極２０１が配置され、電解質基板２０２の他方に空気極２０３が配置され、また、電解質２０２の空気極側に参照電極２０４を備えた単セルを用いる。参照電極２０４は、空気極２０３と同様に形成されたものである。また、この単セルを用いて図２Ｂの断面図に示すような固体酸化物形燃料電池とする。図２Ｂに示す固体酸化物形燃料電池について説明すると、上記単セルの、燃料極２０１には白金メッシュよりなる集電体層２１１が設けられ、空気極２０３にも白金メッシュよりなる集電体層２１２が設けられている。
【００２８】
また、単セルの燃料極２０１の側には、電解質基板２０２の周縁部に、燃料ガス排気配管２１３が、リング２１４を介して固定され、燃料ガス排気配管２１３の内側に、燃料ガス供給配管２１５が配置されている。一方、単セルの空気極２０３の側には、電解質基板２０２の周縁部に、酸化剤ガス排気配管２１６がリング２１７を介して固定され、酸化剤ガス排気配管２１６の内側に、酸化剤ガス供給配管２１８が配置されている。リング２１４，リング２１７は、試験温度付近に軟化点を持つガラスから構成されたものである。
【００２９】
なお、参照電極２０４は、排気管２１６の外側の領域に配置されている。また、集電体層２１１には、白金よりなる端子線２１９が接続され、集電体層２１２には、白金よりなる端子線２２０が接続されている。また、参照電極２０４にも白金よりなる端子線２２１が接続されている。なお、上記構成の固体酸化物形燃料電池が、電気炉２３０の内部に配置されている。
【００３０】
このように構成された固体酸化物形燃料電池において、燃料ガス供給配管２１５より燃料極２０１に対して燃料ガスを供給し、酸化剤ガス供給配管２１８より空気極２０３に対して酸化剤ガスを供給し、発電動作を行わせて試験を行う。なお、この発電動作は、電気炉２３０の中において、７００℃に加熱された状態で行う。ここで、燃料ガスとしては、水蒸気が３ｖｏｌ％添加された水素（加湿Ｈ2）を用いる。一方、酸化剤ガスとしては、空気（酸素：窒素＝１：４、体積比）を用いる。
【００３１】
また、試験では、電極性能の指標である界面抵抗を交流インピーダンス法で測定する。測定時は、開放電圧の条件で行い、空気極と燃料極との間に微小な交流信号を印加し、空気極と参照電極（燃料極）との間の微小電位変化を測定し、この測定結果よりインピーダンスを求める（３端子交流インピーダンス法）。
【００３２】
次に、本実施の形態における製造方法で作製した試料セル（#1-1-0〜#1-1-8,#1-2-4〜#1-2-6,#1-3-4〜#1-3-6,#1-4-1〜#1-4-8,#1-5-4〜#1-5-6,#1-6-4〜#1-6-6）の測定結果について説明する。試料セル#1-1-0は、含浸液を空気極に含浸させることなく作製した試料であり、参照試料セルとなる。
【００３３】
また、試料セル（#1-1-1〜#1-1-8）は、Ｐｒ，Ｇｄ，およびＣｅを含む含浸液を空気極に含浸させて作製したものである。また、試料セル（#1-2-4〜#1-2-6）は、Ｐｒ，Ｓｍ，およびＣｅを含む含浸液を空気極に含浸させて作製したものである。また、試料セル（#1-3-4〜#1-3-6）は、Ｐｒ，Ｙ，およびＣｅを含む含浸液を空気極に含浸させて作製したものである。また、試料セル（#1-4-1〜#1-4-8）は、Ｔｂ，Ｇｄ，およびＣｅを含む含浸液を空気極に含浸させて作製したものである。また、試料セル（#1-5-4〜#1-5-6）は、Ｔｂ，Ｓｍ，およびＣｅを含む含浸液を空気極に含浸させて作製したものである。また、試料セル（#1-6-4〜#1-6-6）は、Ｔｂ，Ｙ，およびＣｅを含む含浸液を空気極に含浸させて作製したものである。
【００３４】
これらの試料セルにおいて前述した測定を行うと、以下の表−１に示すように、比較試料セル（#1-1-0）に比較し、いずれの試料セル（#1-1-1〜#1-1-8,#1-2-4〜#1-2-6,#1-3-4〜#1-3-6,#1-4-1〜#1-4-8,#1-5-4〜#1-5-6,#1-6-4〜#1-6-6）においても、界面抵抗が低く良好な結果が得られている。なお、表中の「含浸液中の金属組成」の欄で、例えば「Ｇｄ０．００」としているものは、含浸液にＧｄは含まれていないことを示している。
【００３５】
【表１】
2010177096.tif 000003
【００３６】
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態では、前述した実施の形態１における空気極の第１層を、ＧＤＣとＬＮＦとの混合体から構成するようにしたものであり、他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００３７】
次に、本実施の形態における製造方法で作製した試料セル（#2-1-0〜#2-1-8,#2-2-4〜#2-2-6,#2-3-4〜#2-3-6,#2-4-1〜#2-4-8,#2-5-4〜#2-5-6,#2-6-4〜#2-6-6）の測定結果について説明する。試料セル#2-1-0は、含浸液を空気極に含浸させることなく作製した試料であり、参照試料セルとなる。
【００３８】
また、試料セル（#2-1-1〜#2-1-8）は、Ｐｒ，Ｇｄ，およびＣｅを含む含浸液を空気極に含浸させて作製したものである。また、試料セル（#2-2-4〜#2-2-6）は、Ｐｒ，Ｓｍ，およびＣｅを含む含浸液を空気極に含浸させて作製したものである。また、試料セル（#2-3-4〜#2-3-6）は、Ｐｒ，Ｙ，およびＣｅを含む含浸液を空気極に含浸させて作製したものである。また、試料セル（#2-4-1〜#2-4-8）は、Ｔｂ，Ｇｄ，およびＣｅを含む含浸液を空気極に含浸させて作製したものである。また、試料セル（#2-5-4〜#2-5-6）は、Ｔｂ，Ｓｍ，およびＣｅを含む含浸液を空気極に含浸させて作製したものである。また、試料セル（#2-6-4〜#2-6-6）は、Ｔｂ，Ｙ，およびＣｅを含む含浸液を空気極に含浸させて作製したものである。
【００３９】
これらの試料セルにおいて前述した実施の形態１と同様の測定を行うと、以下の表−３に示すように、比較試料セル（#2-1-0）に比較し、いずれの試料セル（#2-1-1〜#2-1-8,#2-2-4〜#2-2-6,#2-3-4〜#2-3-6,#2-4-1〜#2-4-8,#2-5-4〜#2-5-6,#2-6-4〜#2-6-6）においても、界面抵抗が低く良好な結果が得られている。なお、表中の「含浸液中の金属組成」の欄で、例えば「Ｇｄ０．００」としているものは、含浸液にＧｄは含まれていないことを示している。
【００４０】
【表２】
2010177096.tif 000004
【００４１】
［実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態では、前述した実施の形態１における空気極の第２層を、ＬＮＦに代えてＬａ0.8Ｓｒ0.2Ｆｅ0.8Ｃｏ0.2Ｏ3（ＬＳＣＦ）から構成するようにしたものであり、他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００４２】
次に、本実施の形態における製造方法で作製した試料セル（#3-1-0〜#3-1-6）の測定結果について説明する。試料セル#3-1-0は、含浸液を空気極に含浸させることなく作製した試料であり、参照試料セルとなる。また、試料セル（#3-1-1〜#3-1-3）は、Ｐｒ，Ｇｄ，およびＣｅを含む含浸液を空気極に含浸させて作製したものである。また、試料セル（#3-1-4〜#3-1-6）は、Ｔｂ，Ｇｄ，およびＣｅを含む含浸液を空気極に含浸させて作製したものである。
【００４３】
これらの試料セルにおいて前述した実施の形態１と同様の測定を行うと、以下の表−３に示すように、比較試料セル（#3-1-0）に比較し、いずれの試料セル（#3-1-1〜#3-1-6）においても、界面抵抗が低く良好な結果が得られている。
【００４４】
【表３】
2010177096.tif 000005
【００４５】
［実施の形態４］
次に、本発明の実施の形態４について説明する。本実施の形態では、前述した実施の形態１における空気極を、Ｌａ0.8Ｓｒ0.2ＭｎＯ3（ＬＳＭ）から構成された１層構造としたものであり、他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００４６】
次に、本実施の形態における製造方法で作製した試料セル（#3-2-0〜#3-2-6）の測定結果について説明する。試料セル#3-2-0は、含浸液を空気極に含浸させることなく作製した試料であり、参照試料セルとなる。また、試料セル（#3-2-1〜#3-2-3）は、Ｐｒ，Ｇｄ，およびＣｅを含む含浸液を空気極に含浸させて作製したものである。また、試料セル（#3-2-4〜#3-2-6）は、Ｔｂ，Ｇｄ，およびＣｅを含む含浸液を空気極に含浸させて作製したものである。
【００４７】
これらの試料セルにおいて前述した実施の形態１と同様の測定を行うと、以下の表−４に示すように、比較試料セル（#3-2-0）に比較し、いずれの試料セル（#3-2-1〜#3-2-6）においても、界面抵抗が低く良好な結果が得られている。
【００４８】
【表４】
2010177096.tif 000006
【００４９】
［実施の形態５］
次に、本発明の実施の形態５について説明する。本実施の形態では、前述した実施の形態１における空気極の第２層を、ＬＳＣＦとＧＤＣとの混合体から構成するようにしたものであり、他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００５０】
次に、本実施の形態における製造方法で作製した試料セル（#4-1-0〜#4-1-6）の測定結果について説明する。試料セル#4-1-0は、含浸液を空気極に含浸させることなく作製した試料であり、参照試料セルとなる。また、試料セル（#4-1-1〜#4-1-3）は、Ｐｒ，Ｇｄ，およびＣｅを含む含浸液を空気極に含浸させて作製したものである。また、試料セル（#4-1-4〜#4-1-6）は、Ｔｂ，Ｇｄ，およびＣｅを含む含浸液を空気極に含浸させて作製したものである。
【００５１】
これらの試料セルにおいて前述した実施の形態１と同様の測定を行うと、以下の表−５に示すように、比較試料セル（#4-1-0）に比較し、いずれの試料セル（#4-1-1〜#4-1-6）においても、界面抵抗が低く良好な結果が得られている。
【００５２】
【表５】
2010177096.tif 000007
【００５３】
［実施の形態６］
次に、本発明の実施の形態６について説明する。本実施の形態では、前述した実施の形態１における空気極を、ＬＳＭとＹＳＺから構成された１層構造としたものであり、他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００５４】
次に、本実施の形態における製造方法で作製した試料セル（#5-2-0〜#5-2-6）の測定結果について説明する。試料セル#5-2-0は、含浸液を空気極に含浸させることなく作製した試料であり、参照試料セルとなる。また、試料セル（#5-2-1〜#5-2-3）は、Ｐｒ，Ｇｄ，およびＣｅを含む含浸液を空気極に含浸させて作製したものである。また、試料セル（#5-2-4〜#5-2-6）は、Ｔｂ，Ｇｄ，およびＣｅを含む含浸液を空気極に含浸させて作製したものである。なお、ＬＳＭとＹＳＺの組成比は１：１である。
【００５５】
これらの試料セルにおいて前述した実施の形態１と同様の測定を行うと、以下の表−６に示すように、比較試料セル（#5-2-0）に比較し、いずれの試料セル（#5-2-1〜#5-2-6）においても、界面抵抗が低く良好な結果が得られている。
【００５６】
【表６】
2010177096.tif 000008
【００５７】
以上のことより、含浸液に含まれるプラセオジムおよびテルビウムのいずれかと希土類元素とセリウムとの総含有量に対し、プラセオジムおよびテルビウムのいずれかは０．０２〜１．０、希土類元素は０〜０．８、プラセオジムおよびテルビウムのいずれかと希土類元素との合計が０．０５〜１．０の割合の範囲とすればよいことがわかる。なお、上述した実施の形態における含浸液の含浸により形成された空気極においても、上述した含浸液の各元素の組成比で構成されているものと考えられる。
【００５８】
なお、上述した、粒径は、よく知られているレーザー回折散乱法による光強度分布パターンの測定から得られた平均粒子径である。例えば、堀場製作所株式会社製レーザー回折／散乱式粒度分布測定装置ＬＡ−９１０を用いることで、粒径の測定が可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１０１…電解質基板、１０２…燃料極塗布膜、１０３…燃料極、１０４…空気極塗布膜、１０５…空気極、１０５ａ…空気極、１１１…マスク層、１１５…含浸空気極。
【図１Ａ】
2010177096.tif 000009
【図１Ｂ】
2010177096.tif 000010
【図１Ｃ】
2010177096.tif 000011
【図１Ｄ】
2010177096.tif 000012
【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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