(57)【要約】【課題】活性層のガス拡散性を良好に保ちつつ、活性点の増大に有利な固体酸化物形燃料電池用アノード、また、これを用いた固体酸化物形燃料電池を提供する。【解決手段】固体酸化物形燃料電池用アノード１は、外部から供給される燃料ガスＦを拡散させる拡散層２と、拡散層２の一方面に接する活性層３とを有している。活性層３は、層本体部３１と、ガス流路３２とを有している。層本体部３１は、活性層材料より構成され、拡散層２よりも緻密に形成されている。ガス流路３２は、拡散層２と活性層３との界面２３から活性層３の厚み方向に沿って内方に延びている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から供給される燃料ガス（Ｆ）を拡散させる拡散層（２）と、
上記拡散層の一方面に接する活性層（３）とを有しており、
上記活性層は、活性層材料より構成され、上記拡散層よりも緻密な層本体部（３１）と、上記拡散層との界面（２３）から上記活性層の厚み方向に沿って内方に延びるガス流路（３２）とを有している、固体酸化物形燃料電池用アノード（１）。
【請求項２】
上記ガス流路は、上記界面側とは反対側の上記活性層の層面に貫通する貫通流路を含んでいる、請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池用アノード。
【請求項３】
上記活性層の平均厚みをＤ、上記ガス流路の平均流路間隔をＷとしたとき、
２Ｄ＞Ｗを満たす、請求項１または２に記載の固体酸化物形燃料電池用アノード。
【請求項４】
上記ガス流路は、溝または孔より構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の固体酸化物形燃料電池用アノード。
【請求項５】
上記層本体部は、上記ガス流路側の壁面に配置された壁面側触媒粒子（３１１ａ）と、上記壁面側触媒粒子よりも内側に含まれる内側触媒粒子（３１１ｂ）とを有しており、
上記壁面側触媒粒子の平均粒子径は、上記内側触媒粒子の平均粒子径よりも大きい、請求項１〜４のいずれか１項に記載の固体酸化物形燃料電池用アノード。
【請求項６】
上記壁面側触媒粒子および上記内側触媒粒子は、いずれもＮｉ粒子である請求項５に記載の固体酸化物形燃料電池用アノード。
【請求項７】
上記内側触媒粒子は、Ｎｉ粒子であり、
上記壁面側触媒粒子は、Ｎｉ合金粒子である、請求項５に記載の固体酸化物形燃料電池用アノード。
【請求項８】
上記層本体部の気孔率は、４０％以下である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の固体酸化物形燃料電池用アノード。
【請求項９】
上記活性層の平均厚みは、５μｍ以上１００μｍ以下である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の固体酸化物形燃料電池用アノード。
【請求項１０】
上記活性層材料は、Ｎｉ粒子と固体電解質粒子とを含んでおり、
上記固体電解質粒子を構成する固体電解質は、ＺｒＯ２、Ｙ、Ｓｃ、Ｓｍ、Ｇｄ、および、Ｌａからなる群より選択される少なくとも１種の元素がドープされたＺｒＯ２、ＣｅＯ２、または、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｙ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｙｂ、Ｃａ、および、Ｈｏからなる群より選択される少なくとも１種の元素がドープされたＣｅＯ２である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の固体酸化物形燃料電池用アノード。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の固体酸化物形燃料電池用アノードを有する、固体酸化物形燃料電池（７）。
【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用アノードおよび固体酸化物形燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、外部から供給される燃料ガスを拡散させる拡散層と、アノード反応の場となる活性点を含む活性層とを有する二層構造の固体酸化物形燃料電池用アノードが知られている。
【０００３】
なお、先行する特許文献１には、造孔剤に由来する気孔を含み、固体電解質側からその反対側を指向して気孔径が大きくなる気孔径傾斜組成を有する、固体酸化物形燃料電池用アノードが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−４４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術には、次の課題がある。すなわち、固体酸化物形燃料電池の発電性能を向上させるためには、活性層を緻密化して活性点を増加させ、反応抵抗を低減させることが有効である。しかし、活性層を緻密化すると、活性層内に燃料ガスが届き難くなり、アノード反応に必要な燃料ガスが活性点に供給されなくなる。その結果、発電性能が低下する。また、発電負荷に応じた活性点を確保するためには、活性層の緻密度を維持したまま活性層の厚みを増加させることが有効である。しかし、活性層の緻密度を維持したまま活性層の厚みを増加させると、活性層の厚みが比較的薄い段階で燃料ガスの拡散律速が起こる。つまり、活性層の厚みに、活性層の緻密度に応じた限界値が存在し、発電負荷に応じて自由に活性層の厚みを設計することが困難である。逆に、活性層の厚みを所望の値に設定すると、活性層のガス拡散性を確保するために、活性層を十分に緻密化できなくなる。このように、従来技術では、活性層の緻密化および厚みの増大による活性点の増大と、活性層の良好なガス拡散性の確保とを両立させることが難しいという課題がある。
【０００６】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、活性層のガス拡散性を良好に保ちつつ、活性点の増大に有利な固体酸化物形燃料電池用アノード、また、これを用いた固体酸化物形燃料電池を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、外部から供給される燃料ガス（Ｆ）を拡散させる拡散層（２）と、
上記拡散層の一方面に接する活性層（３）とを有しており、
上記活性層は、活性層材料より構成され、上記拡散層よりも緻密な層本体部（３１）と、上記拡散層との界面（２３）から上記活性層の厚み方向に沿って内方に延びるガス流路（３２）とを有している、固体酸化物形燃料電池用アノード（１）にある。
【０００８】
本発明の他の態様は、上記固体酸化物形燃料電池用アノードを有する、固体酸化物形燃料電池（７）にある。
【発明の効果】
【０００９】
上記固体酸化物形燃料電池用アノードは、活性層が、拡散層との界面から活性層の厚み方向に沿って内方に延びるガス流路を有している。そのため、上記固体酸化物形燃料電池用アノードでは、拡散層内を通って拡散層と活性層との界面に達した燃料ガスは、活性層の緻密度や厚みに関わらず、活性層に形成されたガス流路を通って活性層の厚み方向に沿って固体電解質層側まで拡散し、その後、活性層の層本体部内を面内方向に沿って拡散する。したがって、上記固体酸化物形燃料電池用アノードによれば、活性層のガス拡散性を良好に保ちつつ、活性層の緻密化および厚みの増大による活性点の増大を図ることが可能となる。
【００１０】
上記固体酸化物形燃料電池は、上記固体酸化物形燃料電池用アノードを有している。そのため、発電負荷に応じた必要な活性点を確保しやすく、発電性能の向上に有利な固体酸化物形燃料電池が得られる。
【００１１】
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態１の固体酸化物形燃料電池用アノードおよび固体酸化物形燃料電池の模式的な断面図である。
【図２】実施形態１の固体酸化物形燃料電池用アノードの微構造の一部を模式的に示した図である。
【図３】実施形態１の固体酸化物形燃料電池用アノードにおける活性層のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面の一例を模式的に示すとともに、ガス流路の平均流路間隔Ｗの測定方法を説明するための説明図である。
【図４】実施形態１の固体酸化物形燃料電池用アノードにおける活性層のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面の変形例を模式的に示すとともに、ガス流路の平均流路間隔Ｗの測定方法を説明するための説明図である。
【図５】実施形態１の固体酸化物形燃料電池用アノードにおける活性層の平均厚みＤの測定方法を説明するための説明図である。
【図６】実施形態１の固体酸化物形燃料電池用アノードにおける活性層の平均厚みＤの測定方法を説明するための他の説明図である。
【図７】実施形態２の固体酸化物形燃料電池用アノードの微構造の一部を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施形態１）
実施形態１の固体酸化物形燃料電池用アノード（以下、単に「アノード」と称することがある。）について、図１〜図５を用いて説明する。図１〜図５に例示されるように、本実施形態のアノード１は、固体酸化物形燃料電池７（ＳＯＦＣ）に用いられる。固体酸化物形燃料電池７は、固体電解質層４を構成する固体電解質として、酸素イオン導電性を示す固体酸化物セラミックスを用いる燃料電池である。
【００１４】
アノード１は、拡散層２と活性層３とを有している。
【００１５】
拡散層２は、外部から供給される燃料ガスＦを拡散させるための層である。活性層３は、アノード反応の場となる活性点を含む点において電極活性を有する層である。活性層３は、拡散層２の一方面に接している。活性層３は、層本体部３１とガス流路３２とを有している。なお、図１では、活性層３の詳細構成は省略されている。
【００１６】
活性層３の層本体部３１は、活性層材料より構成され、拡散層２よりも緻密に形成されている。活性層材料は、具体的には、例えば、触媒粒子３１１と固体電解質粒子３１２とを含むことができる。
【００１７】
触媒粒子３１１を構成する触媒としては、具体的には、例えば、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、貴金属（Ｐｔ、Ｐｄ等）、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、これらの合金などを例示することができる。これらのうち、上記触媒としては、電気伝導率、触媒活性などの観点から、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、貴金属（Ｐｔ、Ｐｄ等）などを好適に用いることができ、より好ましくは、Ｎｉとすることができる。触媒粒子３１１は、１種または２種以上併用することができる。
【００１８】
また、固体電解質粒子３１２を構成する固体電解質としては、具体的には、例えば、ＺｒＯ２；Ｙ、Ｓｃ、Ｓｍ、Ｇｄ、および、Ｌａからなる群より選択される少なくとも１種の元素がドープされたＺｒＯ２；ＣｅＯ２；Ｇｄ、Ｓｍ、Ｙ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｙｂ、Ｃａ、および、Ｈｏからなる群より選択される少なくとも１種の元素がドープされたＣｅＯ２などを例示することができる。固体電解質粒子３１２は、１種または２種以上併用することができる。
【００１９】
活性層材料が、触媒粒子３１１としてのＮｉ粒子と、固体電解質粒子３１２とを含んでおり、固体電解質粒子３１２を構成する固体電解質が、ＺｒＯ２；Ｙ、Ｓｃ、Ｓｍ、Ｇｄ、および、Ｌａからなる群より選択される少なくとも１種の元素がドープされたＺｒＯ２；ＣｅＯ２；または、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｙ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｙｂ、Ｃａ、および、Ｈｏからなる群より選択される少なくとも１種の元素がドープされたＣｅＯ２である場合には、次の利点がある。すなわち、この構成によれば、材質的に活性層３の電極活性を高めやすく、発電性能を良好に保ちやすいアノード１が得られる。
【００２０】
なお、拡散層２を構成する拡散層材料は、具体的には、例えば、活性層３における触媒粒子３１１、固体電解質粒子３１２と同様の構成を有する、触媒粒子２１１と固体電解質粒子２１２とを含むことができる。但し、触媒粒子２１１、固体電解質粒子２１２は、ガス拡散性等を考慮して、触媒粒子３１１、固体電解質粒子３１２とは異なる粒子径とすることができる。
【００２１】
拡散層２および活性層３の層本体部３１は、具体的には、粒子間間隙より構成される気孔１０を含むことができる。層本体部３１は拡散層２よりも緻密に形成されているため、アノード１は、具体的には、層本体部３１の気孔率＜拡散層２の気孔率の関係を満たすように構成することができる。各気孔率の大小関係は、アノード１の面内方向に垂直な断面を観察することにより判断できる。断面観察からだけでは各気孔率の大小関係が判断できない場合には、断面画像を画像処理により二値化し、１００×気孔の面積Ｓｐ／骨格をなす粒子の面積Ｓｍの計算式により、層本体部３１の気孔率、拡散層２の気孔率をそれぞれ算出して比較することで、各気孔率の大小関係を判断することができる。但し、Ｓｐは、各測定対象における気孔１０の総面積、Ｓｍは、各測定対象における骨格をなす粒子の総面積である。
【００２２】
層本体部３１の気孔率は、具体的には、４０％以下とすることができる。この構成によれば、活性層３の緻密化による活性点の増加により、発電性能を良好に保ちやすいアノード１が得られる。層本体部３１の気孔率は、好ましくは、３５％以下、より好ましくは、３０％以下とすることができる。なお、アノード反応で生じる水蒸気排出性の確保などの観点から、層本体部３１の気孔率は、好ましくは、２０％以上、より好ましくは、２２％以上、さらに好ましくは、２５％以上とすることができる。
【００２３】
拡散層２の気孔率は、具体的には、ガス拡散性等の観点から、好ましくは、４０％以上、より好ましくは、４５％以上、さらに好ましくは、５０％以上とすることができる。拡散層２の気孔率は、アノード強度の確保、電子導電パスの確保等の観点から、好ましくは、６０％以下、より好ましくは、５８％以下、さらに好ましくは、５５％以下とすることができる。
【００２４】
活性層３のガス流路３２は、拡散層２と活性層３との界面２３から活性層３の厚み方向に沿って活性層３の内方に延びている。拡散層２と活性層３との界面２３は、拡散層２における活性層３側の層面と、活性層３における拡散層２側の層面とが接する境界面である。なお、ガス流路３２は、上述した粒子間間隙より構成される気孔１０とは異なるものであり、具体的には、流路形成剤に由来する流路等とすることができる。
【００２５】
ガス流路３２は、拡散層２と活性層３との界面２３の側とは反対側の活性層３の層面に貫通していてもよいし、貫通していなくてもよい。拡散層２と活性層３との界面２３の側とは反対側の活性層３の層面は、アノード１を固体酸化物形燃料電池７に適用した際に、固体電解質層４側となる面であり、当該面にて固体電解質層４と接することになる。
【００２６】
ガス流路３２は、上記界面２３側とは反対側の活性層３の層面に貫通する貫通流路を含んでいることが好ましい。この構成によれば、貫通流路を通って活性層３と固体電解質層４との境界付近まで燃料ガスＦを拡散させやすくなり、その後、面内方向に沿って活性層３内へ燃料ガスＦを拡散させやすくなる。そのため、この構成によれば、活性層３のガス拡散性をより一層良好に保ちやすいアノード１が得られる。
【００２７】
ガス流路３２は、具体的には、例えば、溝または孔より構成することができる。この構成によれば、スクリーン印刷法等の簡易な手法を用いて、活性層３を比較的簡単に形成することができる。そのため、製造性に優れたアノード１が得られる。また、この構成によれば、層本体部３１とガス流路３２とをパターニングにより形成しやすいので、パターニングに応じて活性層３のガス拡散性を制御しやすいアノード１が得られる。なお、ガス流路３２は、例えば、アノード１の製造時に、焼成により焼失する有機材料よりなる流路形成剤を用いて形成することができる。
【００２８】
ガス流路３２が溝より構成されている場合には、溝状のガス流路３２によって層本体部３１の外周を取り囲むことができるので、層本体部３１の外周から面内方向に燃料ガスＦを層本体部３１内へ供給することができる。そのため、この場合には、活性層３のガス拡散性を良好に保ちやすいアノード１が得られる。一方、ガス流路３２が孔より構成されている場合には、孔から放射状かつ面内方向に燃料ガスＦを層本体部３１内へ供給することができる。そのため、この場合にも、活性層３のガス拡散性を良好に保ちやすいアノード１が得られる。
【００２９】
より具体的には、図３では、ガス流路３２が溝より構成されている場合の一例が示されている。図３に例示されるように、層本体部３１は、活性層３の層面に垂直な方向から見て、例えば、四角形状等の多角形状、円形状（楕円形状等を含む）などの形状を呈することができる。図３では、四角形状（より具体的には正方形状）の層本体部３１が、溝状のガス流路３２を隔てて行方向および列方向に規則的に配列（複数行×複数列で配列）されている例が示されている。この場合、層本体部３１の一辺は、例えば、２μｍ〜５０μｍ程度とすることができる。
【００３０】
また、図４では、ガス流路３２が孔より構成される場合の一例が示されている。図４に例示されるように、孔は、活性層３の層面に垂直な方向から見て、例えば、円形状（楕円形状等を含む）、四角形状等の多角形状などの形状を呈することができる。図４では、円形状の孔が、孔の周囲に存在する層本体部３１を隔てて行方向および列方向に規則的に配列（複数行×複数列で配列）されている例が示されている。
【００３１】
ここで、アノード１は、活性層３の平均厚みをＤ、ガス流路３２の平均流路間隔をＷとしたとき、２Ｄ＞Ｗを満たす構成とすることができる。この構成によれば、活性層３の緻密度や厚みに関わらず、固体電解質層４に近い活性点まで確実に燃料ガスＦを供給することができる。そのため、この構成によれば、発電性能の向上に有利な固体酸化物形燃料電池を得やすくなる。
【００３２】
活性層３の平均厚みＤは、次のようにして測定される。アノード１の面内方向に平行な面をＳＥＭ観察できるように、研磨等により測定試料を調整する。この際、測定試料は、観察する面に層本体部３１とガス流路３２とが存在するように調整される。また、予め、ＳＥＭにて活性層３およびその両側にあるガス流路３２が一視野に入るＳＥＭ視野を選択し、ＳＥＭ−ＥＤＸ（エネルギー分散型分光器）にて、この視野全体に含まれる元素種を同定する。この結果から活性層３に用いられている触媒の種類を特定する。なお、複数の触媒が含まれる場合は、元素濃度の定量値が最も高い触媒に対して以下の測定を行うものとする。次いで、ＳＥＭ―ＥＤＸにて、層本体部３１のほぼ中央を通り、アノード１の面内方向に垂直な線（図５中、矢印ＤＰ）に沿うラインプロファイル分析を行う。ここで、ラインプロファイル分析実施時の測定幅（アノード１の面内方向における測定視野）は、ラインプロファイル分析を行う層本体部３１の分析幅（図５中、矢印ＬＷ）とほぼ一致させる。このようにして得られたＥＤＸスペクトルにおいて、注目する触媒元素のＫα特性Ｘ線ピークの積分強度を触媒強度とし、触媒強度のラインプロファイルを得る。例えば、触媒がＮｉである場合には、得られたＥＤＸスペクトルの、７．３ｋｅＶから７．８ｋｅＶまでの積分強度をＮｉ強度とすることで、Ｎｉ強度のラインプロファイルが得られる。図６に模式的に示したラインプロファイル（横軸：ＳＥＭ―ＥＤＸラインプロファイル分析における分析位置、縦軸：触媒強度）において、活性層３における触媒強度の立ち上がり位置から立ち下がり位置までの差分をＤｉとする。同様の測定を、無作為に選択した５つの層本体部３１に対して行い、それらの平均値を、活性層３の平均厚みＤと定義する。なお、ＳＥＭ観察時の加速電圧は、注目する触媒元素のＫα特性Ｘ線ピークの表れるエネルギーの２〜３倍に設定する。例えば、触媒がＮｉの時、Ｎｉ−Ｋαピークは、７．４７ｋｅＶに表れるため、加速電圧は２０ｋＶ程度にするとよい。
【００３３】
ガス流路３２の平均流路間隔Ｗは、次のようにして測定される値である。アノード１の面内方向に平行な面をＳＥＭ観察できるように、研磨等により測定試料を調整する。この際、測定試料は、観察する面に層本体部３１とガス流路３２とが存在するように調整される。次いで、観察面のＳＥＭ画像に、２０Ｄ×２０Ｄ程度の領域（Ｄは、上述した活性層３の平均厚みＤ）を任意に設定する。そして、図３、図４に例示されるように、領域内に存在するあるガス流路形成箇所から層本体部３１内を一度だけ通って別のガス流路３２に至る最長の直線距離（図中の矢印の長さ）をＷｉとする。このように決定されるＷｉを、無作為に選択した１００か所に対して行い、得られた１００か所のＷｉの平均値を、ガス流路３２の平均流路間隔Ｗとする。
【００３４】
また、アノード１は、ガス流路３２の平均流路幅Ｈを、例えば、１０μｍ〜５０μｍ程度とすることができる。ガス流路３２の平均流路幅Ｈは、次のようにして測定される値である。アノード１の面内方向に垂直な断面方向をＳＥＭ観察できるように、研磨等により測定試料を調整する。この際、測定試料は、観察する断面に層本体部３１とガス流路３２とが存在するように調整される。次に、ＳＥＭ画像における層本体部３１に対し、アノード１の面内方向に平行な補助線を一本引き、補助線上にあるガス流路３２の流路幅Ｈｉを全て計測する。この作業を、任意の５つの断面に対して行い、得られた全てのＨｉの平均値を、ガス流路３２の平均流路幅Ｈとする。
【００３５】
また、アノード１におけるガス流路３２の平均長さＬは、好ましくは、Ｌ＞（Ｄ−１／２Ｗ）の関係を満足するとよい。この構成によれば、ガス流路３２による層本体部３１へのガス拡散性をより良好に保つことができる。より好ましく、ガス流路３２が活性層３を完全に貫通するように設けられているとよい。この構成によれば、発電の寄与度が最も大きい固体電解質層周辺の活性層３まで、燃料ガス（Ｆ）が確実に到達することができ、最良の発電出力を得やすくなる。
【００３６】
なお、ガス流路３２の平均長さＬは、次のようにして測定される値である。アノード１の面内方向に平行な面をＳＥＭ観察できるように、研磨等により測定試料を調整する。この際、測定試料は観察する面に層本体部３１とガス流路３２とが存在するように調整される。次いで、ＳＥＭ画像中から無作為に選択した２０箇所のガス流路３２に対し、アノード１の面内方向に垂直な方向における長さＬｉを測定する。なお、観察視野中に２０箇所のガス流路３２が存在しない場合は、必要なガス流路数が得られるだけのＳＥＭ画像を追加で取得する。このようにして得られたＬｉの平均値を、ガス流路３２の平均長さＬとする。
【００３７】
活性層３の平均厚みＤは、具体的には、例えば、５μｍ以上とすることができる。活性層３の平均厚みＤは、活性層３の厚み増大による活性点の増大を図る等の観点から、好ましくは、１０μｍ以上、より好ましくは、２０μｍ以上、さらに好ましくは、３０μｍ以上とすることができる。活性層３の平均厚みＤは、具体的には、例えば、１００μｍ以下とすることができる。この場合には、２Ｄ＞Ｗを満たす構成としたときに、活性層の平均流路間隔Ｗが２００μｍ未満となる。そのため、ガス流路３２からの層本体部３１へのガス拡散が十分になされやすくなり、層本体部３１の中央付近まで燃料ガスを到達させやすくなる。それ故、この場合には、発電出力の確保に有利となる。活性層３の平均厚みＤは、発電時に生じる水蒸気の排出性を確保しやすくする等の観点から、好ましくは、８０μｍ以下、より好ましくは、５０μｍ以下、さらに好ましくは、４０μｍ以下、さらにより好ましくは、３５μｍ以下とすることができる。
【００３８】
拡散層２の平均厚みは、アノード強度の確保等の観点から、好ましくは、２００μｍ以上、より好ましくは、２５０μｍ以上、さらに好ましくは、３００μｍ以上とすることができる。拡散層２の平均厚みは、ガス拡散性の向上等の観点から、好ましくは、４５０μｍ以下、より好ましくは、４００μｍ以下、さらに好ましくは、３５０μｍ以下とすることができる。
【００３９】
なお、拡散層２の平均厚みは、アノード１の平均厚み−活性層３の平均厚みＤより算出することができる。アノード１の平均厚みは、次のように測定される。アノード１の面内方向に垂直なＳＥＭ断面像を準備する。なお、ＳＥＭ断面像の視野は、アノード１の厚み方向が一視野に入る大きさとする。準備したＳＥＭ断面像に対して、アノード１の面内方向に垂直な測定線を等間隔に２０本引く。但し、測定線がガス流路３２にかかるときは、その測定線は、隣接する層本体部３１を通るように位置をずらして引く。アノード１の一方面と他方面とで切り取られる各測定線の長さを求め、得られた２０箇所の測定線の測定長さの平均値を、アノード１の平均厚みとする。
【００４０】
アノード１において、層本体部３１は、具体的には、ガス流路３２側の壁面に配置された壁面側触媒粒子３１１ａと、壁面側触媒粒子３１１ａよりも内側に含まれる内側触媒粒子３１１ｂとを有しており、壁面側触媒粒子３１１ａの平均粒子径が、内側触媒粒子３１１ｂの平均粒子径よりも大きい構成とすることができる。
【００４１】
この構成によれば、粗大な壁面側触媒粒子３１１ａにより、ガス流路３２内を流れる燃料ガスＦに含まれうる水蒸気が層本体部３１内へ侵入し難くなる。そのため、この構成によれば、上記水蒸気によって内側触媒粒子３１１ｂが凝集するのを抑制しやすくなり、長期にわたって発電性能を良好に保つことが可能なアノード１を得やすくなる。なお、上記構成は、例えば、アノード製造時に、流路形成剤が焼失して形成されたガス流路３２の空間に存在する酸素を利用して、ガス流路３２側に配置された触媒粒子原料（例えば、ＮｉＯ等の酸化物）を選択的に粒成長させた後、還元することにより、得ることができる。
【００４２】
上記平均粒子径は、次のようにして測定される値である。アノード１の面内方向に垂直な断面方向をＳＥＭ観察できるように、研磨等により測定試料を調整する。この際、測定試料は、観察する断面に層本体部３１とガス流路３２とが存在するように調整される。次いで、少なくともアノード１の面内方向に５Ｄ、アノード１の厚み方向にＤの大きさの視野が観察可能なＳＥＭ画像を取得する（Ｄは、上述した活性層３の平均厚みＤ）。取得したＳＥＭ像における壁面側触媒粒子３１１ａの全て（任意に選択した２０個の壁面側触媒粒子３１１ａ）について、アノード１の面内方向、かつ、壁面側触媒粒子３１１ａの中心通る補助線を引く。次いで、各補助線が、それぞれの壁面側触媒粒子３１１ａを横切る長さをｄｗとする。得られた各ｄｗの平均値を、壁面側触媒粒子３１１ａの平均粒子径とする。また、上記取得したＳＥＭ像に対して、アノード１の面内方向、かつ、層本体部３１を横切る５本の補助線を等間隔で引く。次いで、各補助線が、それぞれの内側触媒粒子３１１ｂを横切る長さをｄｉとする。補助線が横切る全ての内側触媒粒子３１１ｂに対して、ｄｉを測定し、得られた各ｄｉの平均値を、内側触媒粒子３１１ｂの平均粒子径とする。
【００４３】
壁面側触媒粒子３１１ａの平均粒子径は、水蒸気による内側触媒粒子３１１ｂの凝集劣化を抑制しやすくする等の観点から、好ましくは、０．５μｍ以上、より好ましくは、０．８μｍ以上、さらに好ましくは、１μｍ以上とすることができる。壁面側触媒粒子３１１ａの平均粒子径は、活性点の確保等の観点から、好ましくは、２μｍ以下、より好ましくは、１．８μｍ以下、さらに好ましくは、１．５μｍ以下とすることができる。また、内側触媒粒子３１１ｂの平均粒子径は、粒子凝集による劣化抑制等の観点から、好ましくは、０．３μｍ以上、より好ましくは、０．５μｍ以上、さらに好ましくは、０．８μｍ以上とすることができる。内側触媒粒子３１１ｂの平均粒子径は、活性点の確保等の観点から、好ましくは、１．５μｍ以下、より好ましくは、１μｍ以下、さらに好ましくは、０．９μｍ以下とすることができる。
【００４４】
アノード１において、壁面側触媒粒子３１１ａおよび内側触媒粒子３１１ｂは、具体的には、いずれもＮｉ粒子より構成することができる。この構成によれば、異種材料同士の反応拡散による組成変化が生じ難いため、発電時の性能安定性を向上させやすくなる。
【００４５】
本実施形態のアノード１は、活性層３が、拡散層２との界面２３から活性層３の厚み方向に沿って内方に延びるガス流路３２を有している。そのため、アノード１では、拡散層２内を通って拡散層２と活性層３との界面２３に達した燃料ガスＦは、活性層３の緻密度や厚みに関わらず、活性層３に形成されたガス流路３２を通って活性層３の厚み方向に沿って固体電解質層４側まで拡散し、その後、活性層３の層本体部３１内を面内方向に沿って拡散する。したがって、アノード１によれば、活性層３のガス拡散性を良好に保ちつつ、活性層３の緻密化および厚みの増大による活性点の増大を図ることが可能となる。
【００４６】
実施形態１の固体酸化物形燃料電池について、図１を用いて説明する。本実施形態の固体酸化物形燃料電池７は、実施形態１の固体酸化物形燃料電池用アノード１を有している。
【００４７】
本実施形態では、固体酸化物形燃料電池７は、具体的には、アノード１と固体電解質層４とカソード６を有している。固体酸化物形燃料電池７は、図１に例示されるように、固体電解質層４とカソード６との間に中間層５をさらに備えることができる。中間層５は、主に、固体電解質層材料とカソード材料との反応を抑制するための層である。本実施形態では、固体酸化物形燃料電池７は、具体的には、アノード１、固体電解質層４、中間層５、および、カソード６がこの順に積層され、互いに接合されている。固体酸化物形燃料電池７は、電極であるアノード１を支持体として機能させるアノード支持型とすることができる。アノード支持型の固体酸化物形燃料電池７では、他の層に比べてアノード１の厚みが十分に厚く形成されている。なお、図１では、固体酸化物形燃料電池７の外形が四角形状である例が示されている。固体酸化物形燃料電池７の外形は、他にも、円形状等の形状とすることもできる。また、固体酸化物形燃料電池７は、アノード１における固体電解質層４側とは反対側の面に、外部から燃料ガスＦが供給される。
【００４８】
固体電解質層４の材料としては、強度、熱的安定性に優れる等の観点から、イットリア安定化ジルコニア、スカンジア安定化ジルコニア等の酸化ジルコニウム系酸化物を好適に用いることができる。固体電解質層４の材料としては、酸素イオン伝導性、機械的安定性、他の材料との両立、酸化雰囲気から還元雰囲気まで化学的に安定である等の観点から、イットリア安定化ジルコニアが好適である。本実施形態では、固体電解質層４の材料として、具体的には、イットリア安定化ジルコニアを用いることができる。
【００４９】
固体電解質層４の厚みは、オーミック抵抗の低減などの観点から、好ましくは３〜２０μｍ、より好ましくは４〜１５μｍ、さらに好ましくは５〜１０μｍとすることができる。
【００５０】
カソード６は、固体電解質層４におけるアノード１側とは反対側に配置されている。本実施形態では、カソード６の外形が、アノード１の外形よりも小さく形成されている。なお、各図では、アノード１、固体電解質層４および中間層５の外形は、いずれもほぼ同じ大きさとされている。
【００５１】
カソード６の材料としては、遷移金属ペロブスカイト型酸化物などを例示することができる。遷移金属ペロブスカイト型酸化物としては、具体的には、例えば、ＬａｘＳｒ１−ｘＣｏＯ３系酸化物、ＬａｘＳｒ１−ｘＣｏｙＦｅ１−ｙＯ３系酸化物、ＳｍｘＳｒ１−ｘＣｏＯ３系酸化物（但し、上記において、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）などを例示することができる。これらは１種または２種以上併用することができる。本実施形態では、カソード６の材料として、具体的には、ＬａｘＳｒ１−ｘＣｏｙＦｅ１−ｙＯ３系酸化物（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）を用いることができる。
【００５２】
カソード６の厚みは、ガス拡散性、電極反応抵抗、集電性などの観点から、好ましくは２０〜１００μｍ、より好ましくは３０〜８０μｍとすることができる。
【００５３】
中間層５の材料としては、例えば、ＣｅＯ２、または、ＣｅＯ２にＧｄ、Ｓｍ、Ｙ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｙｂ、Ｃａ、および、Ｈｏから選択される１種または２種以上の元素等がドープされたセリア系固溶体等の酸化セリウム系酸化物などを例示することができる。これらは１種または２種以上併用することができる。本実施形態では、中間層５の材料として、具体的には、ＣｅＯ２にＧｄがドープされたセリア系固溶体を用いることができる。
【００５４】
また、中間層５の厚みは、オーミック抵抗の低減、カソード６からの元素拡散の抑制等の観点から、好ましくは１〜２０μｍ、より好ましくは２〜５μｍとすることができる。
【００５５】
本実施形態の固体酸化物形燃料電池７は、本実施形態のアノード１を有している。そのため、固体酸化物形燃料電池７は、発電負荷に応じた必要な活性点を確保しやすく、発電性能の向上に有利である。
【００５６】
（実施形態２）
実施形態２の固体酸化物形燃料電池用アノードについて、図６を用いて説明する。なお、実施形態２以降において用いられる符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
【００５７】
図６に例示されるように、本実施形態のアノード１において、層本体部３２は、実施形態１と同様に、ガス流路３２側の壁面に配置された壁面側触媒粒子３１１ａと、壁面よりも内側に含まれる内側触媒粒子３１１ｂとを有しており、壁面側触媒粒子３１１ａの平均粒子径が、内側触媒粒子３１１ｂの平均粒子径よりも大きい構成とすることができる。
【００５８】
本実施形態のアノード１では、内側触媒粒子３１１ｂは、具体的には、Ｎｉ粒子より構成することができ、壁面側触媒粒子３１１ａは、Ｎｉ合金粒子より構成することができる。この構成によれば、Ｎｉ粒子よりもＮｉ合金粒子の方が材質的に凝集抑制効果が高いため、ガス流路３２内を流れる燃料ガスＦに含まれうる水蒸気が層本体部３１内へ侵入し難くなる。つまり、この構成によれば、壁面側触媒粒子３１１ａが内側触媒粒子３１１ｂよりも粗大であることによって、形態的に水蒸気が層本体部３１内へ侵入し難くなる上、材質的にＮｉ合金がＮｉよりも凝集し難いことにより、長期にわたって発電性能を良好に保ちやすいアノード１を得ることが可能となる。
【００５９】
Ｎｉ合金粒子を構成するＮｉ合金におけるＮｉ以外の合金元素としては、具体的には、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ａｌ等を例示することができる。これらは１種または２種以上併用することができる。上記合金元素としては、上記作用効果を確実なものとする観点から、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｃｕからなる群より選択される少なくとも１種などを好適に用いることができる。特に好ましくは、水蒸気に対する凝集抑制効果が大きい等の観点から、Ｎｉ合金は、Ｎｉ−Ｆｅ合金とすることができる。
【００６０】
なお、上記構成は、例えば、次にようにして得ることができる。すなわち、アノード製造時に、上述した合金元素の酸化物（Ｆｅ２Ｏ３等）を流路形成剤に添加する。この場合、流路形成剤が焼失する際に、流路形成剤に添加された酸化物は、層本体部３１の壁面にある酸化ニッケル（ＮｉＯ）粒子に取り込まれ、層本体部３１の壁面に、Ｎｉおよび上記合金元素を含む複合酸化物（Ｎｉ−Ｆｅ複合酸化物等）が生成する。そして、流路形成剤が焼失して形成されたガス流路３２の空間に存在する酸素を利用して、ガス流路３２側に配置された上記複合酸化物粒子を選択的に粒成長させた後、還元することにより、粗大なＮｉ合金粒子（Ｎｉ−Ｆｅ合金粒子等）を生成させることができる。これにより、上記構成を得ることができる。
【００６１】
その他の構成および作用効果は、実施形態１と同様である。
【００６２】
（実験例１）
＜材料準備＞
ＮｉＯ粉末（平均粒子径：１．０μｍ）と、８ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３を含むイットリア安定化ジルコニア（８ＹＳＺ）粉末（平均粒子径：０．８μｍ）と、カーボン（造孔剤）と、ポリビニルブチラール（有機材料）と、酢酸イソアミル、２−ブタノールおよびエタノール（混合溶媒）とをボールミルにて混合することによりスラリーを調製した。ＮｉＯ粉末と８ＹＳＺ粉末との質量比は、６０：４０とした。ドクターブレード法を用いて、樹脂シート上に上記スラリーを層状に塗工し、乾燥させ後、樹脂シートを剥離することにより、拡散層形成用シートを準備した。なお、上記平均粒子径は、レーザー回折・散乱法により測定した体積基準の累積度数分布が５０％を示すときの粒子径（直径）ｄ５０である（以下、同様）。
【００６３】
８ＹＳＺ粉末（平均粒子径：０．８μｍ）と、ポリビニルブチラールと、エチルセルロール（有機材料）と、テルピネオール（溶媒）とをボールミルにて混合することにより、活性層の層本体部形成用ペーストを準備した。
【００６４】
アクリル系樹脂粉末（バインダー）（平均粒子径：０．６μｍ）と、エチルセルロールと、テルピネオールとをボールミルにて混合することにより、流路形成用ペーストを準備した。
【００６５】
アクリル系樹脂粉末（バインダー）（平均粒子径：０．６μｍ）と、Ｆｅ２Ｏ３粉末（平均粒子径：０．５μｍ）と、エチルセルロールと、テルピネオールとをボールミルにて混合することにより、Ｆｅ２Ｏ３入り流路形成用ペーストを準備した。なお、アクリル系樹脂粉末に対するＦｅ２Ｏ３の含有量は、１質量％とした。
【００６６】
８ＹＳＺ粉末（平均粒子径：０．８μｍ）と、ポリビニルブチラールと、酢酸イソアミル、２−ブタノールおよびエタノールとをボールミルにて混合することによりスラリーを調製した。以降は、拡散層形成用シートの作製と同様にして、固体電解質層形成用シートを準備した。
【００６７】
１０ｍｏｌ％のＧｄがドープされたＣｅＯ２（１０ＧＤＣ）粉末（平均粒子径：０．８μｍ）と、ポリビニルブチラールと、酢酸イソアミル、２−ブタノールおよびエタノールとをボールミルにて混合することによりスラリーを調製した。以降は、拡散層形成用シートの作製と同様にして、中間層形成用シートを準備した。
【００６８】
Ｌａ０．６Ｓｒ０．４Ｃｏ０．２Ｆｅ０．８Ｏ３（ＬＳＣＦ）粉末（平均粒子径：０．６μｍ）と、エチルセルロースと、テルピネオール（溶媒）とをボールミルにて混合することにより、カソード形成用ペーストを準備した。
【００６９】
＜試料１のアノード、試料１の燃料電池単セルの作製＞
拡散層形成用シートを複数枚積層し、静水圧プレス(ＣＩＰ)成形法を用いて圧着することにより、厚み５００μｍの第１圧着体を得た。なお、ＣＩＰ成形条件は、温度８０℃、加圧力５０ＭＰａ、加圧時間１０分という条件とした。
【００７０】
次いで、上記第１圧着体の表面に、スクリーン印刷法により、図３に示されるような層本体部が形成されるようにパターニングされた層本体部形成用ペーストを塗布した。このようなパターニングは、スクリーン製版により行った。なお、本例では、縦５０μｍ×横５０μｍの正方形状の複数の塗布部が、それぞれ３０μｍ離間した状態（隙間を挟んだ状態）で、行方向および列方向に規則的に配列されるように調整した。
【００７１】
次いで、層本体部形成用ペーストを塗布した第１圧着体の表面に、上記パターンに対してネガ・ポジの関係にある逆パターンを用い、スクリーン印刷法により、流路形成用ペーストを塗布した。
【００７２】
次いで、層本体部形成用ペーストを塗布した拡散層形成用シートにおけるペースト塗布面上に、固体電解質層形成用シート、および、中間層形成用シートをこの順に積層し、静水圧プレス(ＣＩＰ)成形法を用いて圧着することにより、第２圧着体を得た。第２圧着体は、圧着後、脱脂した。なお、ＣＩＰ成形条件は、温度８０℃、加圧力５０ＭＰａ、加圧時間１０分という条件とした。
【００７３】
次いで、第２圧着体を１３５０℃で２時間焼成した。これにより、拡散層および活性層より構成されるアノード、固体電解質層（１０μｍ）、および、中間層（１０μｍ）がこの順に積層された焼結体を得た。
【００７４】
次いで、上記焼結体における中間層の表面に、カソード形成用ペーストをスクリーン印刷法により塗布し、１０００℃で２時間焼付けすることによって層状のカソード（厚み６０μｍ）を形成した。その後、アノードを、Ｈ２雰囲気中、８００℃にて還元処理した。これにより、試料１のアノードを有する試料１の燃料電池単セルを得た。
【００７５】
試料１のアノードは、拡散層と活性層と有している。活性層は、ＮｉとＹＳＺとを含む活性層材料より構成されており、拡散層よりも緻密な層本体部と、拡散層との界面から活性層の厚み方向に沿って内方に延びる溝からなるガス流路とを有している。なお、ガス流路は、界面側とは反対側の活性層の界面に貫通している。上述した手法により測定された活性層の平均厚みＤは３０μｍ、ガス流路の平均長さＬは２９μｍ、ガス流路の平均流路間隔Ｗは４１μｍ、拡散層の平均厚みは３００μｍ、層本体部の気孔率は３０％、拡散層の気孔率は６５％であった。また、活性層の断面をＳＥＭ観察したところ、層本体部におけるガス流路側の壁面にあるＮｉ粒子（壁面側触媒粒子）は、壁面側のＮｉ粒子よりも内側にあるＮｉ粒子（内側触媒粒子）より粗大化されていた。上述した手法により測定された壁面側のＮｉ粒子の平均粒子径は１．１μｍ、内側のＮｉ粒子の平均粒子径は０．８μｍであった。
【００７６】
＜試料２のアノード、試料２の燃料電池単セルの作製＞
試料１の作製において、第１圧着体の表面に、スクリーン印刷法により、図４に示されるような層本体部が形成されるようにパターニングされた層本体部形成用ペーストを塗布した。このようなパターニングは、スクリーン製版により行った。なお、本例では、直径１００μｍの複数の孔が、塗布部を隔てて離間した状態で、行方向および列方向に規則的に配列されるように調整した。この際、隣接する孔における対角方向の孔間距離は、５０μｍとなるようにした。
【００７７】
次いで、層本体部形成用ペーストを塗布した第１圧着体の表面に、上記パターンに対してネガ・ポジの関係にある逆パターンを用い、スクリーン印刷法により、流路形成用ペーストを塗布した。これらの点以外は試料１と同様にして、試料２のアノードを有する試料２の燃料電池単セルを得た。
【００７８】
試料２のアノードは、拡散層と活性層と有している。活性層は、ＮｉとＹＳＺとを含む活性層材料より構成されており、拡散層よりも緻密な層本体部と、拡散層との界面から活性層の厚み方向に沿って内方に延びる孔からなるガス流路とを有している。なお、ガス流路は、界面側とは反対側の活性層の界面に貫通している。上述した手法により測定された活性層の平均厚みＤは２０μｍ、ガス流路の平均長さＬは１９μｍ、ガス流路の平均流路間隔Ｗは３８μｍ、拡散層の平均厚みは３００μｍ、層本体部の気孔率は３０％、拡散層の気孔率は６５％であった。また、活性層の断面をＳＥＭ観察したところ、層本体部におけるガス流路側の壁面にあるＮｉ粒子（壁面側触媒粒子）は、壁面側のＮｉ粒子よりも内側にあるＮｉ粒子（内側触媒粒子）より粗大化されていた。上述した手法により測定された壁面側のＮｉ粒子の平均粒子径は１．１μｍ、内側のＮｉ粒子の平均粒子径は０．８μｍであった。
【００７９】
＜試料３のアノード、試料３の燃料電池単セルの作製＞
試料１の作製において、第１圧着体の表面に形成された塗布部間の隙間に、スクリーン印刷法により、Ｆｅ２Ｏ３入り流路形成用ペーストを充填した。この点以外は試料１と同様にして、試料３のアノードを有する試料３の燃料電池単セルを得た。なお、Ｆｅ２Ｏ３入り流路形成用ペースト中の有機物は、焼成により焼失した。
【００８０】
活性層の断面をＳＥＭ観察したところ、層本体部におけるガス流路側の壁面にある壁面側触媒粒子は、壁面側触媒粒子よりも内側にあるＮｉ粒子（内側触媒粒子）より粗大化されていた。ＳＥＭ観察用にセル積層断面を研磨等により調整し、ＳＥＭ−ＥＤＳ分析を行うことにより壁面側触媒粒子の材質を特定したところ、壁面側触媒粒子は、Ｎｉ−Ｆｅ合金粒子であった。上述した手法により測定された壁面側のＮｉ−Ｆｅ合金粒子の平均粒子径は０．９μｍ、内側のＮｉ粒子の平均粒子径は０．８μｍであった。その他の測定値は、試料１と同等であった。
【００８１】
＜試料４のアノード、試料４の燃料電池単セルの作製＞
試料２の作製において、第１圧着体の表面に形成された孔部内に、スクリーン印刷法により、Ｆｅ２Ｏ３入り流路形成用ペーストを充填した。この点以外は試料２と同様にして、試料４のアノードを有する試料４の燃料電池単セルを得た。なお、Ｆｅ２Ｏ３入り流路形成用ペースト中の有機物は、焼成により焼失した。
【００８２】
活性層の断面をＳＥＭ観察したところ、層本体部におけるガス流路側の壁面にある壁面側触媒粒子は、壁面側触媒粒子よりも内側にあるＮｉ粒子（内側触媒粒子）よりも粗大化されていた。ＳＥＭ観察用にセル積層断面を研磨等により調整し、ＳＥＭ−ＥＤＳ分析を行うことにより壁面側触媒粒子の材質を特定したところ、壁面側触媒粒子は、Ｎｉ−Ｆｅ合金粒子であった。上述した手法により測定された壁面側のＮｉ−Ｆｅ合金粒子の平均粒子径は０．９μｍ、内側のＮｉ粒子の平均粒子径は０．８μｍであった。その他の測定値は、試料２と同等であった。
【００８３】
（実験例２）
実験例１における＜試料１のアノード、試料１の燃料電池単セルの作製＞と同様の作製方法にて、ガス流路を有するアノード支持型の燃料電池単セルを複数水準作製した。具体的には、層本体部形成用ペーストの印刷回数、および、層本体部形成用ペーストの塗布パターンを変更することにより、表１に示す水準の試料を複数作製した。なお、本実験例２では、縦５０μｍ×横５０μｍの正方形状の複数の塗布部が行方向および列方向に規則的に配列されるように調整し、これら正方形状の複数の塗布部の離間間隔を表１の通り変化させた。アノードおよび固体電解質層は、焼成後に１００×１００ｍｍとなるようにし、カソードは、８０×８０ｍｍとなるように調整した。
【００８４】
作製された各水準の試料について、上述の方法により、アノードにおける活性層の平均厚みＤ、ガス流路の平均流路間隔Ｗ、ガス流路の平均長さＬを測定した。
【００８５】
次に、作製された各試料の燃料電池単セルについて発電試験を実施した。燃料には１００％−Ｈ２を用い、２５Ａ発電時の燃料利用率が８０％となるように流量を調整した。２５Ａまでの電流−電圧（Ｉ−Ｖ）特性の測定を行い、２５Ａでの発電量（電流×電圧）を算出した。これらの結果をまとめて表１に示す。
【００８６】
【表１】
2018085200.tif 000003
【００８７】
表１によれば、以下のことがわかる。水準１と、水準６または水準７との比較から、同一の活性層厚みであっても、ガス流路が形成されている水準６、７では発電出力が増大することが確認された。これは、ガス流路により、活性層へのガス拡散性が良好に保たれる為である。
【００８８】
また、２Ｄ＞Ｗの関係を満足する場合には、同一の活性層厚みであっても発電出力が増大することが確認された。また、２Ｄ＞Ｗの関係を満足する場合には、活性層厚みの増大に伴い、発電出力が増大することが確認された。これは、２Ｄ＞Ｗの関係を満足する場合には、２Ｄ＞Ｗの関係を満足していない場合に比べ、活性層のガス拡散性をより良好に保ちやすくなるためである。
【００８９】
また、活性層の平均厚みＤが１００μｍを超える場合には、発電出力が低下する場合があった。この結果から、活性層の平均厚みＤを１００μｍ以下とし、活性層の平均流路間隔Ｗを２００μｍ未満とすることで、ガス流路から層本体部３１へのガス拡散を促し、層本体部３１の中央付近まで燃料ガスを到達させやすくすることが発電出力の確保に有利であることが確認された。
【００９０】
本発明は、上記各実施形態、各実験例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、各実施形態、各実験例に示される各構成は、それぞれ任意に組み合わせることができる。
【符号の説明】
【００９１】
１  固体酸化物形燃料電池用アノード
２  拡散層
２３  界面
３  活性層
３１  層本体部
３２  ガス流路
４  固体電解質層
７  固体酸化物形燃料電池
Ｆ  燃料ガス
【図１】
2018085200.tif 000004
【図２】
2018085200.tif 000005
【図３】
2018085200.tif 000006
【図４】
2018085200.tif 000007
【図５】
2018085200.tif 000008
【図６】
2018085200.tif 000009
【図７】
2018085200.tif 000010