(57)【要約】      （修正有）【課題】製造が簡便で且つ、ペロブスカイト系酸化物を空気極に使用しセルの性能を劣化させず、通電初期化時間を短縮し、低温特性を向上させる空気極粉末の提供。【解決手段】Ａサイトにランタン系元素、Ｂサイトに遷移金属元素を持つペロブスカイト系酸化物（ＡＢＯ３）の空気極粉末の表面をセリア系電解質材料で被覆したセリアコートＳＯＦＣ用空気極粉末およびセリア系電解質材料の組成に対応する無機金属塩溶液または有機金属溶液を前記空気極粉末に含浸し、これを乾燥する、または乾燥後に酸化雰囲気で熱処理することでセリア系電解質薄膜を空気極粉末の粒子の表面に形成するセリアコートＳＯＦＣ用空気極粉末の製造方法、前記セリアコートＳＯＦＣ用空気極粉末をスラリとし、固体電解質基板２あるいは燃料極基板上の薄膜固体電解質上に塗布し、焼成することを特徴とするＳＯＦＣ用空気極１の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａサイトにランタン系元素、Ｂサイトに遷移金属元素を持つペロブスカイト系酸化物（ＡＢＯ３）の空気極粉末の表面をセリア系電解質材料で被覆したことを特徴とするセリアコートＳＯＦＣ用空気極粉末。
【請求項２】
前記ペロブスカイト系酸化物の組成がＬａＮｉ１−ＸＦｅＸＯ３（Ｘ＝０．３〜０．９）、または、Ｌａ１−ＸＳｒＸＦｅ１−ＹＮｉＹＯ３（Ｘ＝０．１〜０．３，Ｙ＝０．１〜０．６，Ｘ＋Ｙ＜０．７）、またはＬａ１−ＸＳｒＸＦｅ１−ＹＣｏＹＯ３（Ｘ＝０．１〜０．３，Ｙ＝０．１〜０．６，Ｘ＋Ｙ＜０．７）、またはＬａ１−ＸＳｒＸＣｏＯ３（Ｘ＝０．１〜０．５）、であることを特徴とする請求項１記載のセリアコートＳＯＦＣ用空気極粉末。
【請求項３】
前記セリア系電解質材料はＣｅ１−ｘＹｘＯ２（ｘ＝０．１〜０．４）またはＣｅ１−ｘＳｍｘＯ２（ｘ＝０．１〜０．４）またはＣｅ１−ｘＧｄｘＯ２（ｘ＝０．１〜０．４）であることを特徴とする請求項１又は２記載のセリアコートＳＯＦＣ用空気極粉末。
【請求項４】
セリア系電解質材料の組成に対応する無機金属塩溶液または有機金属溶液を前記空気極粉末に含浸し、これを乾燥する、または乾燥後に酸化雰囲気で熱処理することでセリア系電解質薄膜を空気極粉末の粒子の表面に形成することを特徴とするセリアコートＳＯＦＣ用空気極粉末の製造方法。
【請求項５】
前記無機金属塩溶液または有機金属溶液にさらにセリア系電解質材料を添加することを特徴とする請求項４記載のセリアコートＳＯＦＣ用空気極粉末の製造方法。
【請求項６】
前記空気極粉末と前記セリア系電解質材料粉末を予め混合し、前記無機金属塩溶液または有機金属溶液に混合することを特徴とする請求項４又は５記載のセリアコートＳＯＦＣ用空気極粉末の製造方法。
【請求項７】
前記無機金属塩溶液または有機金属溶液由来のセリア系電解質材料の割合が、熱処理後の時点で全セリア系電解質材料の１ｗｔ％以上である請求項５又は６記載のセリアコートＳＯＦＣ用空気極粉末の製造方法。
【請求項８】
前記無機金属塩溶液または有機金属溶液に粒径が微細なカーボン粒子またはプラスチック造孔剤を混合することを特徴とする請求項４から７記載のいずれかのセリアコートＳＯＦＣ用空気極粉末の製造方法。
【請求項９】
請求項１のセリアコートＳＯＦＣ用空気極粉末をスラリとし、固体電解質基板あるいは燃料極基板上の薄膜固体電解質上に塗布し、焼成することを特徴とするＳＯＦＣ用空気極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＯＦＣ（Ｓｏｌｉｄｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌすなわち固体酸化物燃料電池）用空気極に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、酸素イオン伝導体を用いたＳＯＦＣ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長を持っている。
【０００３】
この固体電解質型燃料電池は、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。そのため、セルスタックの製造コストの低減が難しかった。ここで、動作温度を８００℃以下まで低減することができれば、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、動作温度の低減に伴い空気極における電気化学的な抵抗、即ち過電圧が、急激に増大し出力電圧の低下を招いてしまう。
【０００４】
Ｌａ（ＮｉＦｅ）Ｏ３などニッケルと鉄をＢサイトに含むペロブスカイト系酸化物は、高い電極活性を有するため、低温動作用空気極に適している。しかし、この空気極は、通電による初期化を経なければ十分な特性が得られない。この初期化のプロセスは、燃料電池セルの運転を少量の電流で開始し、電流を少しづつ増やして出力を上げるものである。特に、Ｌａ（ＮｉＦｅ）Ｏ３などニッケルと鉄をＢサイトに含むペロブスカイト系酸化物を用いた空気極では、４８時間から１２０時間と長い、初期化時間を要する。このような初期化のプロセスは経済的な観点からみて、なるべく短時間にしたい。
【０００５】
この初期化のプロセスにおいて、とくに空気極と電解質の界面に薄く形成されるとされるパイロクロア相の消失が起きていると考えられているが、この層は、低温におけるカソード特性を悪化させる。
【０００６】
また、ランタンガレート系電解質とペロブスカイト系空気極とは、空気極の焼成時に相互拡散により固溶体を形成し易く、出力電圧の低下につながる。
【非特許文献１】「固体酸化物燃料電池と地球環境」（株式会社アグネ承風社、１９９８年、Ｐ１５５〜１７６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、製造が簡便で且つ、ペロブスカイト系酸化物を空気極に使用しセルの性能を劣化させず、通電初期化時間を短縮し、低温特性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明によるセリアコートＳＯＦＣ用空気極粉末は、Ａサイトにランタン系元素、Ｂサイトに遷移金属元素を持つペロブスカイト系酸化物（ＡＢＯ３）の空気極粉末の表面をセリア系電解質材料で被覆したことを特徴とする。
【０００９】
本発明の好ましい実施態様では、前記ペロブスカイト系酸化物の組成がＬａＮｉ１−ＸＦｅＸＯ３（Ｘ＝０．３〜０．９）、または、Ｌａ１−ＸＳｒＸＦｅ１−ＹＮｉＹＯ３（Ｘ＝０．１〜０．３，Ｙ＝０．１〜０．６，Ｘ＋Ｙ＜０．７）、またはＬａ１−ＸＳｒＸＦｅ１−ＹＣｏＹＯ３（Ｘ＝０．１〜０．３，Ｙ＝０．１〜０．６，Ｘ＋Ｙ＜０．７）、またはＬａ１−ＸＳｒＸＣｏＯ３（Ｘ＝０．１〜０．５）、であることを特徴とする。
【００１０】
さらに、前記セリア系電解質材料はＣｅ１−ｘＹｘＯ２（ｘ＝０．１〜０．４）またはＣｅ１−ｘＳｍｘＯ２（ｘ＝０．１〜０．４）またはＣｅ１−ｘＧｄｘＯ２（ｘ＝０．１〜０．４）であることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明によるセリアコートＳＯＦＣ用空気極粉末の製造方法は、セリア系電解質材料に対応する無機金属塩溶液または有機金属溶液を前記空気極粉末に含浸し、これを乾燥する、または乾燥後に酸化雰囲気で熱処理することでセリア系電解質薄膜を空気極粉末の粒子の表面に形成することを特徴とする。
【００１２】
本発明によるＳＯＦＣ用空気極の製造方法の一実施態様では、前記無機金属塩溶液または有機金属溶液にさらにセリア系電解質材料を添加することを特徴とする。
【００１３】
本発明による前述の実施態様では、前記空気極粉末と前記セリア系電解質材料粉末を予め混合し、前記無機金属塩溶液または有機金属溶液に混合することを特徴とする。
【００１４】
さらに前述の実施態様において、前記無機金属塩溶液または有機金属溶液由来のセリア系電解質材料の割合が、熱処理後の時点で全セリア系電解質材料の１ｗｔ％以上であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の好ましい実施態様では、前記無機金属塩溶液または有機金属溶液に粒径が微細なカーボン粒子またはプラスチック造孔剤を混合することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明によるＳＯＦＣ用空気極の製造方法は、本発明のセリアコートＳＯＦＣ用空気極粉末をスラリとし、固体電解質基板あるいは燃料極基板上の薄膜固体電解質上に塗布し、焼成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、Ｌａ（ＮｉＦｅ）Ｏ３などペロブスカイト系酸化物を使用した空気極からなる多孔質の空気極に、これらと反応性の低いセリア系電解質材料でこれらの粉末を予めコートすることで電極焼成時にできるジルコニアとの反応によりできるパイロクロア相の成長を抑制することで通電初期化時間を短縮させることができ、高性能な固体電解質型燃料電池用空気極を得ることに成功した。本発明はＳＯＦＣの高信頼性、高効率化に大きな貢献をなすものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明によるセリアコートＳＯＦＣ用空気極粉末は、Ａサイトにランタン系元素、Ｂサイトに遷移金属元素を持つペロブスカイト系酸化物（ＡＢＯ３）の空気極粉末の表面をセリア系電解質材料で被覆したことを特徴とする。
【００１９】
好ましいペロブスカイト系酸化物としては、その組成がＬａＮｉ１−ＸＦｅＸＯ３（Ｘ＝０．３〜０．９）、または、Ｌａ１−ＸＳｒＸＦｅ１−ＹＮｉＹＯ３（Ｘ＝０．１〜０．３，Ｙ＝０．１〜０．６，Ｘ＋Ｙ＜０．７）、またはＬａ１−ＸＳｒＸＦｅ１−ＹＣｏＹＯ３（Ｘ＝０．１〜０．３，Ｙ＝０．１〜０．６，Ｘ＋Ｙ＜０．７）、またはＬａ１−ＸＳｒＸＣｏＯ３（Ｘ＝０．１〜０．５）を挙げることができる。
【００２０】
さらに、好ましいセリア系電解質材料としては、Ｃｅ１−ｘＹｘＯ２（ｘ＝０．１〜０．４）またはＣｅ１−ｘＳｍｘＯ２（ｘ＝０．１〜０．４）またはＣｅ１−ｘＧｄｘＯ２（ｘ＝０．１〜０．４）を挙げることができる。
【００２１】
本発明では、ペロブスカイト系酸化物粉末の表面をこれらの材料とほとんど反応しないセリア系電解質材料薄膜で予め覆うことで、焼成時におけるジルコニア系電解質との反応、またはランタンガレート系電解質との反応を抑制する。これにより通電初期化時間を短縮させ、且つ空気極特性も向上させることができる。
【００２２】
空気極粉末を予めセリア系電解質材料で覆っておくだけで、これ以降のセル作製プロセスは、通常と同じ方法をとることができるので、プロセスを複雑化させないで済むという利点がある。
【００２３】
本発明によるセリアコートＳＯＦＣ用空気極粉末の製造方法によれば、セリア系電解質材料の組成に対応する無機金属塩溶液または有機金属溶液を前記空気極粉末に含浸し、これを乾燥する、または乾燥後に酸化雰囲気で熱処理することでセリア系電解質薄膜を空気極粉末の粒子の表面に形成する。
【００２４】
ここで空気極粉末は、数ミクロンからサブミクロンと非常に微細であることから、これらの粒子の表面を覆うためにはさらに微細な粒子を必要とする。これには、空気極粉末をセリア系電解質材料の組成に対応する金属を含有する有機金属溶液または無機金属塩溶液に展開するなどし、全体を乾燥させることで非常に微細なセリア系電解質材料で空気極粉末の表面を覆うことができる。この方法では、空気極粉末の表面上でセリア系電解質膜を直接合成するため、空気極粉末との密着性、被覆性が非常に優れている。
【００２５】
上記の溶液にセリア系電解質材料の微粒子を加えることでも同様の効果が期待できるが、セリア系電解質材料（焼成後の全量）の空気極粉末に対する混合量は、６０ｗｔ％を上限とすることが好ましい。これ以上の混合を行うと空気極の電子伝導性を損なうからである。
【００２６】
ただし、空気極を２層構造とする事で、上記制限を緩和することが可能である。電解質に近い部分は、イオン伝導体であるセリアを多くしセリアと空気極材料の接触界面長を長くすることが好ましい反面、この層は、層自体を構成している粒子径のオーダー程度以上に長くしてもイオンが流れにくくなるため界面抵抗の向上の観点からは効果は期待できない。一方、セリアを多く含む層では電子伝導性を確保しにくくなる。２層にすることで、空気極材料とセリアとの混合比の許容範囲を層ごとに設定することができる様になる。このように空気極を２層構造とする場合は電解質に近い層を１〜２０μｍ程度とし、セリア系電解質材料の総重量を３０ｗｔ％〜８０ｗｔ％程度とするのがよい。また電解質に遠い１０〜２００μｍの層では、セリア系電解質材料の総重量を４０ｗｔ％以下とすることが好ましい。
【００２７】
上記金属溶液に微細なカーボン粒子、プラスチックなどの造孔剤を混入させることで、ペロブスカイト系の空気極微粉末同士が焼結を向上できるとともに、気孔率の向上、空気極における三相界面を増加させることができる。
【００２８】
上記空気極粉末であるペロブスカイト系酸化物粉末の表面をセリア系電解質薄膜で予め覆うことで、電解質と空気極との界面付近に形成されるパイロクロア相の形成を抑制するため、この層を通電により部分的に取り除くことが容易となり、通電初期化時間を短縮することができる。また、空気極粉末表面を覆ったセリア系電解質は粒径が５〜５０ｎｍの超微粒子からなっているため、焼結性が高く、空気極粉末同士の結合を高める。ところで空気極内では空気極を構成する粒子同士が電気的に結合されていなければならないが、空気極粉末粒子は、これを覆っているセリア超微粒子層が薄いことと、空気極粉末粒子同士は親和性が高いことから、比較的容易に粒同士が接合を作る。これらにより空気極の強度や伝導度の向上が期待できる。以上の結果、空気極の電気化学的な特性が向上する。
【００２９】
セリア系電解質材料の組成に対応する金属溶液にセリア系電解質の微粒子を加えると、セリアの混合量を比較的容易に増加させることが可能である。この場合でも、空気極表面上およびセリア系電解質粉末上にセリア系電解質膜を直接生成させることができるのでこれらの粒子同士の密着性を高めることができ、単にこれらの粒子を混合した場合よりも、より高性能な空気極とすることができる。ここで、セリア系電解質材料粒子をまず空気極粉末に乾式で混合しこれに、セリア系電解質材料の組成に対応する金属溶液を含浸してもよい。ここで溶液由来のセリア系電解質材料の粒子は非常に小さいため、微量でも高い被覆率が得られ、セリア系電解質材料による被覆効果が期待できる。ただし含浸する溶液量を低減する場合、焼成後の状態で、溶液由来の重量が全セリア系電解質材料の１ｗｔ％以上が必要で、好ましくは５ｗｔ％以上、より好ましくは１０ｗｔ％以上である。
【００３０】
また、上記金属溶液に微細なカーボン粒子などの造孔剤を混入させることで、セリア系電解質膜の一部に穴があきペロブスカイト系の空気極粉末同士が焼結し電気的なネットワークを作ることを助けることができるので、ペロブスカイト系の空気極粉末同士の焼結を向上させることができる。この微細なカーボン粒子などの造孔剤の総重量は１ｗｔ％〜２０ｗｔ％程度とし、好ましくは２〜１５ｗｔ％、より好ましくは５〜１０ｗｔ％とする。
【００３１】
ここで、上記の方法は、空気極用粉末の粒子の表面をコートするなど予め空気極粒子を修飾するだけなので、以後のセル作製プロセスを複雑化させることはない利点がある。
【００３２】
以下に本発明の実施例を説明する。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。
【実施例１】
【００３３】
まずドクターブレード法で焼成した０．２ｍｍ厚でＳｃ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３添加ジルコニアＳＡＳＺ（０．８９ＺｒＯ２−０．１０Ｓｃ２Ｏ３−０．０１Ａｌ２Ｏ３）固体電解質基板の片面にＮｉＯ−８ＹＳＺ（０．９２ＺｒＯ２−０．０８Ｙ２Ｏ３）のスラリ（平均粒径が約０．６μｍの１０ｍｏｌ％、Ｙ２Ｏ３添加ジルコニア粉末、平均粒径が約０．２μｍのＮｉＯ粉末が６０ｗｔ％）をスクリーンプリント法で塗布したのち白金メッシュ集電体を乗せて、１４００℃、８時間空気中で焼成し、厚さ６０μｍの燃料極を設けた。
【００３４】
次にその裏面に粒径１．０μｍのＬＮＦ（ＬａＮｉ０．６Ｆｅ０．４Ｏ３）空気極のスラリを塗布し白金メッシュ集電体を乗せて、１０００℃、２時間の条件で焼成し、厚さ６０μｍの空気極とした。燃料極、空気極ともに１０ｍｍ径とした。この比較例であるところの燃料電池セルをセル＃１−０−０とする。このセルの模式図を図１に示す。図中、１は空気極、２は電解質、３は参照極であり、燃料極は空気極１の形成されている電解質２の裏側に同じ形状として設けられているため、図示されていない。
【００３５】
セル＃１−０−０において、ＬＮＦに代えてＬＳＦ（Ｌａ０．８Ｓｒ０．２ＦｅＯ３）、ＬＳＦＣ（Ｌａ０．８Ｓｒ０．２Ｆｅ０．８Ｃｏ０．２Ｏ３）、ＬＳＣ（Ｌａ０．８Ｓｒ０．２ＣｏＯ３）粉末を用いたセル＃１−２−０〜セル＃１−４−０を比較例とする。
【００３６】
次に、上記空気極用スラリにおいて、ＬＮＦ粉末にＹＤＣ（Ｃｅ０．８Ｙ０．２Ｏ２）に対応するカチオンを含む酢酸塩水溶液を含浸させ、これを２００℃で乾燥させた。この粉末へさらに上記の水溶液を含浸させたのち乾燥させ、この作業を合計４回行った後、５００℃で空気中で焼成し、有機物成分を取り除いた。
【００３７】
これにより、ＬＮＦ空気極粉末表面へＹＤＣの超微粒子を被覆させることができた。この粉末をエチレングリコールへ展開してカソード用のスラリを用意した。これを用いて空気極を比較例と同じ条件で作製しセル＃１−０−３および、セル＃１−１−１〜セル＃１−４−１とした。また、ＹＤＣに代えてＳＤＣ（Ｃｅ０．８Ｓｍ０．２Ｏ２）、ＧＤＣ（Ｃｅ０．８Ｇｄ０．２Ｏ２）に対応する組成の溶液を使用してＬＮＦ粉末表面を被覆したカソードを持つセル＃１−０−１、セル＃１−０−２を作製した。
【００３８】
ここで、燃料極には室温加湿水素ガスを用い、空気極１には酸素を用いた。開放起電力としては、８００℃で１．１３Ｖ以上の値が得られた。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した。ここでは、参照極３を図１に示すように取ることができるため、空気極１の界面抵抗値を分離して測定することができた。すなわち、５ｍＶ程度の電圧がかかるように、微少交流電流を燃料極と空気極１間にかけ、空気極１と参照極３間に現れる電圧の応答をインピーダンス測定器に入力し、その周波数応答性から界面抵抗値を求めた。ここで、参照極の雰囲気は空気極と同じ酸素ガスとした。
【００３９】
電流値を一定（２００ｍＡ／ｃｍ２）とし、通電前と、２４時間通電後、そして７２時間通電後のインピーダンス測定器によって計測した開放起電力条件における界面抵抗値を比較し、通電初期化速度を評価した。その結果を表１の＃１−０−０〜＃１−４−１に示す。セル＃１−０−１〜＃１−３−１は比較例であるセル＃１−０−０、セル＃１−２−０、セル＃１−３−０、セル＃１−４−０、に比べて、初期の電極特性が優れており、また、２４時間の通電によりさらに大きな改善が見られた。これはＹＤＣの添加によりパイロクロア相の形成が抑制されたものと考えられる。ＹＤＣの添加量を増やすと初期特性は大きく改善される。
【００４０】
このようにセルを通電初期化時間を短縮し、また最終的な特性についても向上させることができた。
【００４１】
【表１】
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【実施例２】
【００４２】
実施例１の比較例であるセル＃１−０−０において、電解質と燃料極については、ドクターブレード法により作製した電解質と燃料極のシートを張り合わせ、これを１３００℃で焼成することで、燃料極支持型のハーフセルを作製し、この上に実施例１と同様にＬＮＦ空気極を焼き付けることで作製した。このセルを実施例２の比較例であるセル＃２−０−０とし、その模式図を図２に示す。燃料極基板４に薄膜固体電解質５が積層され、その薄膜固体電解質５に空気極６が積層された構造になっている。図中、７は電流線、８は電圧線である。
【００４３】
次に、空気極については実施例１と同様に予め空気極粉末（ＬＮＦ）へセリア系電解質材料であるＹＤＣの含浸処理を行ったが、ＬＮＦ粉末はこの処理を行う前に同じ組成のＹＤＣ粉末と乾式混合を行った。ＹＤＣ粉末と含浸溶液のＹＤＣ量については表２に示す様に変化させ、セル＃２−１−１〜＃２−３−３を作製した。そして、これらのセルを用いて実施例１と同様の試験を行った。これらの結果を表２に示す。ここで、界面抵抗は、燃料極と空気極との間で測定したため、空気極の界面抵抗と燃料極の界面抵抗を合計した値となっている。しかし、空気極の界面抵抗がほとんどを占めるほど大きいことが、実施例１のセルで明らかであることから、この界面抵抗値は実質的に空気極の値と言ってよい。
【００４４】
実施例２のセル＃２−１−１〜＃２−３−３は、いずれのセルも比較例であるセル＃２−０−０に比べ、通電初期化速度が速く、また、最終的な特性にも優れている。これは、ＹＤＣの添加により通電初期化特性が改善されたためと考えられる。
【００４５】
次に、上記の空気極について、さらにＹＤＣの量を変化させた空気極粉末原料をスラリとして用いて第一空気極層を作製し、この上に比較例と同じ組成の第二空気極を塗布し焼成を行ったセルである、セル＃２−４−１、＃２−４−２を作製した。セル＃２−４−１〜＃２−４−２は比較例であるセル＃２−０−０に比べ、通電初期化速度、最終的な特性についても同等もしくは、良好な特性が得られた。
【００４６】
【表２】
2006351406.tif 000004
【実施例３】
【００４７】
実施例２の比較例であるセル＃２−２−２において、空気極用スラリに粒径が０．１〜０．８μｍの微細なカーボン粒子を混入させた後、ＹＤＣに対応する硝酸塩水溶液を含浸させ、このあと実施例２と同様に乾燥後にスラリを作製し、実施例２と同様に空気極を塗布し焼成を行った。これらの空気極におけるＬＮＦとＹＤＣそしてカーボン粒子の混合比は表３の通りである。これらのセル＃３−１−１〜＃３−２−１について実施例２と同様の測定を行った。これらの結果を表３に示す。セル＃３−１−１〜＃３−２−１は比較例であるセル＃２−２−２に比べ、通電初期化速度、最終的な特性についても同等もしくは、良好な特性が得られた。
【００４８】
【表３】
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【実施例４】
【００４９】
実施例１の比較例であるセル＃１−０−０において、固体電解質を０．５ｍｍ厚のランタンガレートＬＳＧＭ（Ｌａ０．８Ｓｒ０．２Ｇａ０．８Ｍｇ０．２Ｏ３）とし、まず、Ｎｉ−ＳＤＣ燃料極（Ｎｉが６０ｗｔ％）を１１００℃で焼き付けた後、その裏面に空気極を設けた。ここで、空気極はＬＳＦＣ粉末にＳＤＣ粉末を乾式混合させた後、実施例１と同様にＳＤＣ溶液を含浸、乾燥させ、実施例２と同様の方法でスラリを作製しこれをＬＳＧＭ電解質上に塗布し、１０００℃で焼成し空気極とした。実施例４における比較例としてセル＃４−０−０を作製したが、このセルの空気極はＬＳＦＣ粉末のみを用いたスラリを塗布して作製している。
【００５０】
ＳＤＣ粉末と含浸溶液のＳＤＣ量については表４に示す様に変化させ、セル＃４−１−１〜＃４−３−３を作製した。そして、これらのセルを用いて実施例１と同様の試験を行った。これらの結果を表４に示す。
【００５１】
実施例４のセル＃４−１−１〜＃４−３−３は、いずれのセルも比較例であるセル＃４−０−０に比べ、通電初期化速度が速く、また、最終的な特性にも優れている。これは、ＳＤＣの添加により通電初期化特性が改善されたためと考えられる。
【００５２】
【表４】
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【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、低温動作時にも特性劣化の小さいＳＯＦＣの空気極に関するものである。従来のペロブスカイト系酸化物を空気極に用いると、電極を活性化するための初期化に時間を要する、また初期化に伴い特性劣化を生むなどの課題があった。本発明では、ペロブスカイト系酸化物粉末の表面をセリア系電解質薄膜で覆った空気電極を用いることで、通電初期化時間が短縮できるばかりでなく、電極の電気化学特性も向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施例１、４における自立膜型単セルの模式図。
【図２】実施例２、３における支持膜型燃料電池セルの模式図。
【符号の説明】
【００５５】
１      空気極
２      電解質
３      参照極
４      燃料極基板
５      薄膜固体電解質
６      空気極
７      電流線
８      電圧線
【図１】
2006351406.tif 000007
【図２】
2006351406.tif 000008