(57)【要約】【課題】低い運転温度でも燃料側電極の分極発生が抑えられた固体電解質型燃料電池の発電膜及びこれを備える固体電解質型燃料電池を提供する。【解決手段】固体電解質１と、固体電解質１の一側に設けられた空気側電極３と、他の側に設けられた燃料側電極２とを有する固体電解質型燃料電池の発電膜１０であって、燃料側電極２が、固体電解質１側から順に第１層２ａと第２層２ｂとで構成され、第１層２ａが、質量比で酸化ニッケルを２０％以上６０％以下、スカンジウム安定化ジルコニアを２０％以上５０％以下、Ｃｅ１−ｘＬｎｘＯ２（Ｌｎ：ＧｄまたはＴｍ、０．０３≦ｘ≦０．５）を２０％以上５０％以下、の範囲内で混合された混合物を含み、第２層２ｂが、酸化ニッケルと、イットリア安定化ジルコニア、ランタンドープストロンチウムチタネート及びストロンチウムドープランタンクロマイトのうちいずれか一つと、の混合物を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体電解質と、該固体電解質の一側に設けられた空気側電極と、他の側に設けられた燃料側電極とを有する固体電解質型燃料電池の発電膜であって、
前記燃料側電極が、前記固体電解質側から順に、第１層と第２層とで構成され、
前記第１層が、質量比で
酸化ニッケルを２０％以上６０％以下、
スカンジウム安定化ジルコニアを２０％以上５０％以下、
Ｃｅ１−ｘＧｄｘＯ２（０．０３≦ｘ≦０．５）を２０％以上５０％以下、
の範囲内で混合された混合物を含み、
前記第２層が、
酸化ニッケルと、イットリア安定化ジルコニア、ランタンドープストロンチウムチタネート及びストロンチウムドープランタンクロマイトのうちいずれか一つと、の混合物を含む固体電解質型燃料電池の発電膜。
【請求項２】
前記第２層が、質量比で
前記酸化ニッケルを４８％以上８０％以下、
前記イットリア安定化ジルコニアを２０％以上５２％以下、
の割合で含有する請求項１に記載の固体電解質型燃料電池の発電膜。
【請求項３】
前記第２層が、質量比で
前記酸化ニッケルを６０％以上８０％以下、
前記ランタンドープストロンチウムチタネートまたはストロンチウムドープランタンクロマイトを２０％以上４０％以下、
の割合で含有する請求項１に記載の固体電解質型燃料電池の発電膜。
【請求項４】
前記ランタンドープストロンチウムチタネートが、Ｓｒ１−ｍＬａｍＴｉＯ３（０．１≦ｍ≦０．６）で表される化合物である請求項１または請求項２に記載の固体電解質型燃料電池の発電膜。
【請求項５】
前記ストロンチウムドープランタンクロマイトが、Ｌａ１−ｎＳｒｎＣｒＯ３（０．１≦ｎ≦０．５）で表される化合物である請求項１または請求項２に記載の固体電解質型燃料電池の発電膜。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の発電膜を備える固体電解質型燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体電解質型燃料電池の発電膜及びこれを備えた固体電解質型燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）の一般的な構成としては、図５に示すものが知られている。発電膜１０は、固体電解質１とその両面に形成された燃料側電極２、空気側電極３から構成される。燃料側電極２側には導電性接合材４、インターコネクタ６が形成され、空気側電極３側には導電性接合材５、インターコネクタ７が形成されている。
【０００３】
固体電解質１として、一般にイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）が用いられる。空気側電極３として、優れた出力密度と高い耐久性が得られることから、組成式（Ｌａ（１−ｙ）Ｓｒｙ）ｚＭｎＯ３で表されるランタンストロンチウムマンガン酸化物（ＬＳＭ）とＹＳＺとのコンポジットが用いられる。燃料側電極２には、優れた電子伝導性、電極反応性、水素雰囲気中での安定性が必要とされる。燃料側電極２の材料としては、酸化ニッケル（ＮｉＯ）及びＹＳＺの混合物（ＮｉＯ／ＹＳＺサーメット）が一般的に使用されている。
【０００４】
固体電解質型燃料電池の運転温度は一般的には約１０００℃であるが、より低温（例えば約８００℃以下）で作動する固体電解質型燃料電池が求められている。しかしながら、従来の固体電解質型燃料電池では、固体電解質型燃料電池の運転温度を１０００℃から８００℃以下に低下させると燃料側電極の分極が大きくなり、反応抵抗が大きくなって発電性能が低下するという問題があった。従って、８００℃程度の比較的低温で運転するためには、８００℃でも反応抵抗が低い燃料側電極が必要とされていた。
【０００５】
界面での電気抵抗を低減して高い発電性能を有する固体電解質型燃料電池とするために、例えば特許文献１に、ＳｍやＧｄなどの元素をドープしたセリア膜を、燃料極表面に形成することが開示されている。これにより、電解質膜と燃料極（ＮｉＯ／ＹＳＺサーメット）との間の電気抵抗を低減して、発電性能を向上させることができると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２８３８７７号公報（請求項１、請求項２、段落［００１０］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のサマリアドープセリアなどは、還元雰囲気でイオン導電性及び電子導電性を示すため、イオン導電性のみを示すＹＳＺよりも導電率が向上する。しかし、電極材料に適用するには依然として導電率が不十分という問題があった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、低い運転温度でも燃料側電極の分極発生が抑えられた固体電解質型燃料電池の発電膜及びこれを備える固体電解質型燃料電池を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、固体電解質と、該固体電解質の一側に設けられた空気側電極と、他の側に設けられた燃料側電極とを有する固体電解質型燃料電池の発電膜であって、前記燃料側電極が、前記固体電解質側から順に、第１層と第２層とで構成され、前記第１層が、質量比で酸化ニッケルを２０％以上６０％以下、スカンジウム安定化ジルコニアを２０％以上５０％以下、Ｃｅ１−ｘＧｄｘＯ２（０．０３≦ｘ≦０．５）を２０％以上５０％以下、の範囲内で混合された混合物を含み、前記第２層が、酸化ニッケルと、イットリア安定化ジルコニア、ランタンドープストロンチウムチタネート及びストロンチウムドープランタンクロマイトのうちいずれか一つと、の混合物を含む固体電解質型燃料電池の発電膜を提供する。
【００１０】
スカンジウム安定化ジルコニアは、ジルコニア系材料の中で低温（例えば８００℃）における酸素イオン導電性が最も高い。また、Ｃｅ１−ｘＧｄｘＯ２（０．０３≦ｘ≦０．５）で表される化合物は、低温における酸素イオン導電性及び電子導電性に優れる。酸化ニッケル、スカンジウム安定化ジルコニア、及びＣｅ１−ｘＧｄｘＯ２が上記組成比となるように混合された第１層を固体電解質上に設けることにより、分極抵抗を低下させて高い反応活性を得ることができる。
また、上記組成の混合物を含む第２層は、ＮｉＯが還元されてＮｉとなる際の還元収縮による亀裂の発生及び進展を抑制し、還元雰囲気中での高い導電性を確保できる。
従って、本発明の発電膜は、燃料側電極の発電性能を向上させることができる。
【００１１】
上記発明において、前記第２層が、質量比で前記酸化ニッケルを４８％以上８０％以下、前記イットリア安定化ジルコニアを２０％以上５２％以下、の割合で含有することが好ましい。
【００１２】
イットリア安定化ジルコニアは、酸化ニッケルよりも導電性が低い。そのため、イットリア安定化ジルコニアの比率を５２％以下とすることで、高い導電性を確保できる。また、イットリア安定化ジルコニアを２０質量％以上とすることで、還元収縮を確実に抑制することができる。
【００１３】
上記発明において、前記第２層が、質量比で前記酸化ニッケルを６０％以上８０％以下、前記ランタンドープストロンチウムチタネートまたはストロンチウムドープランタンクロマイトを２０％以上４０％以下、の割合で含有することが好ましい。
この場合、前記ランタンドープストロンチウムチタネートが、Ｓｒ１−ｍＬａｍＴｉＯ３（０．１≦ｍ≦０．６）で表される化合物であることが好ましい。
また、前記ストロンチウムドープランタンクロマイトが、Ｌａ１−ｎＳｒｎＣｒＯ３（０．１≦ｎ≦０．５）で表される化合物であることが好ましい。
【００１４】
上記化学組成のランタンドープストロンチウムチタネート及びストロンチウムドープランタンクロマイトは、例えば８００℃の低温において高い導電性を示す。ランタンドープストロンチウムチタネートまたはストロンチウムドープランタンクロマイトと酸化ニッケルとが上記比率で混合された第２層は、上記イットリア安定化ジルコニアと酸化ニッケルとの混合物よりも、８００℃において高い導電率を示すため、集電に有利となる。
【００１５】
上記の発電膜は高い反応活性と高い導電性を両立させた燃料側電極を有するため、上記発電膜を備える本発明の固体電解質型燃料電池は低温でも高い出力密度を得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
上述のような２層構成の燃料側電極とすることにより、低温（例えば８００℃）における燃料側電極での分極抵抗を低減できるとともに、燃料側電極の導電性を向上させることができる。これにより、発電膜の発電特性を向上させて、高出力密度の固体電解質型燃料電池とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る固体電解質型燃料電池の発電膜の断面概略図である。
【図２】Ｃｅ１−ｘＧｄｘＯ２におけるＧｄドープ量と、８００℃における酸化雰囲気中または還元雰囲気中での導電率との相関を表すグラフである。
【図３】Ｓｒ１−ｍＬａｍＴｉＯ３におけるＬａドープ量と、各温度における還元雰囲気での導電率との相関を表すグラフを示す。
【図４】Ｌａ１−ｎＳｒｎＣｒＯ３におけるＳｒドープ量と、各温度における還元雰囲気での導電率との相関を表すグラフを示す。
【図５】固体電解質型燃料電池の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る固体電解質型燃料電池の発電膜の断面概略図である。図１の発電膜１０において、平板状の固体電解質１の一方の面に、空気側電極３が形成される。固体電解質１の他方の面には、固体電解質１側から順に、第１層２ａ及び第２層２ｂが積層された燃料側電極２が形成される。
【００１９】
固体電解質１は、イットリア安定化ジルコニア、セリアがドープされたスカンジウム安定化ジルコニアなどとされる。
空気側電極３は、ランタンストロンチウムマンガン酸化物（Ｌａ（１−ｙ）Ｓｒｙ）ｚＭｎＯ３（ＬＳＭ）とＹＳＺとのコンポジットとされる。
【００２０】
第１層２ａは、反応活性を向上させ、電極反応を円滑にする作用を有する。本実施形態の第１層２ａは、酸化ニッケル（ＮｉＯ）と、スカンジウム安定化ジルコニア（ＳｃＳＺ）と、Ｃｅ１−ｘＧｄｘＯ２で表されるドープセリア化合物（ＧＤＣ）との混合物を含む。具体的に、第１層２ａは、ＮｉＯ粉末、ＳｒＳＺ粉末及びＧＤＣ粉末とを混合したスラリーを固体電解質上に塗布し、乾燥させて形成される。
【００２１】
図２に、ＧＤＣにおけるＧｄ量（ｘ値）と、８００℃における酸化雰囲気中（空気中）または還元雰囲気中（水素ガス中）での導電率との相関を表すグラフを示す。同図において、横軸はＧｄ量、縦軸は酸化雰囲気での導電率（主軸）及び還元雰囲気での導電率（第２軸）である。導電率測定用試料は、Ｃｅ１−ｘＧｄｘＯ２（０≦ｘ≦０．５）で表される組成の粉末を粉末混合法により合成し、（幅４ｍｍ、長さ２０ｍｍ、高さ３ｍｍの直方体）に成形した後、１５００℃、４時間の条件で焼結して得た。導電率は、直流４端子法により測定した。
【００２２】
酸化雰囲気（空気）中の導電率は酸素イオン伝導が主体であり、還元雰囲気（水素ガス）中の導電率は電子伝導が主体である。電極特性の観点から、酸化雰囲気及び還元雰囲気の両方の導電率が高いほど、反応活性が高くなる。図２に示すように、酸化雰囲気中での導電率は、Ｇｄ量ｘ＝０．０３から急激に増大した後、徐々に増加した。ｘ＝０．３以上では、ほぼ一定となった。還元雰囲気中での導電率は、ｘ＝０．０５まではＧｄ量増加に伴い増加し、ｘ＝０．０５を超えると徐々に減少した。図２の結果から、酸化雰囲気及び還元雰囲気のいずれにおいても高い伝導率を得るためには、ＧＤＣにおけるＧｄ量は０．０３≦ｘ≦０．５、好ましくは０．０３≦ｘ≦０．１とされる。
【００２３】
本実施形態のＳｃＳＺは、Ｓｃ２Ｏ３を８〜１２ｍｏｌ％、及び、ＣｅＯ２を１ｍｏｌ％の割合でドープされている。なお、ＣｅＯ２のドープ量は、０．５〜２ｍｏｌ％の範囲内とすることができる。
従って、本実施形態の第１層２ａは、酸素イオン導電性に優れるＳｃＳＺと、酸素イオン導電性及び電子導電性に優れるＧＤＣとを含むため、８００℃の低温において高い電極反応を示す。
【００２４】
Ｃｅ１−ｘＧｄｘＯ２は、Ｎｉ（水素ガス中においてＮｉＯが還元される）よりも電子導電性が低い。そのため、第１層中の上記ドープセリア化合物の割合が多いと、分極抵抗が大きくなり、固体電解質型燃料電池としたときの発電性能が低下する。本実施形態において、第１層２ａ中の混合物は、
ＮｉＯ：２０質量％以上６０質量％以下
ＳｃＳＺ：２０質量％以上５０質量％以下
ＧＤＣ：２０質量％以上５０質量％以下
（但し、ＮｉＯ＋ＳｃＳＺ＋ＧＤＣ＝１００質量％）
とされる。
【００２５】
第２層２ｂは、第１層２ａでの電極反応により発生した電流を集電する役割を担う。本実施形態の第２層２ｂは、酸化ニッケル（ＮｉＯ）と、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、ランタンドープストロンチウムチタネート（ＳＬＴ）及びストロンチウムドープランタンクロマイト（ＬＳＣ）のうちいずれか一つとの混合物を含む。具体的に、第２層２ｂは、ＹＳＺ粉末、ＳＬＴ粉末、またはＬＳＣ粉末を、ＮｉＯ粉末と混合したスラリーを第１層上に塗布して乾燥させて形成される。
運転中にＮｉＯはＮｉに還元されて導電性を発現するが、燃料側電極にＮｉＯが使用された場合、還元時の収縮により燃料側電極に亀裂が発生する。これにより燃料側電極の導電性が低下する。ＮｉＯ中にＹＳＺ粒子、ＳＬＴ粒子、またはＬＳＣ粒子が添加されると、亀裂発生及び進展が抑制されて、第２層の還元収縮が抑制される。このため、還元雰囲気での高い導電性が維持される。
【００２６】
第２層２ｂに適用されるＹＳＺは、Ｙ２Ｏ３を７〜１０ｍｏｌ％の割合でドープされている。
表１に、ＮｉＯとＹＳＺとの混合比率を変えた場合の１０００℃及び８００℃での導電率を示す。導電率測定用試料は、ＮｉＯとＹＳＺとを所定の割合で混合した粉末を用い、上述のＧＤＳの場合と同様の条件で焼結して得た。導電率は、直流４端子法により測定した。なお、表１の取得では、８ｍｏｌ％Ｙ２Ｏ３安定化ジルコニアを用いた。
ＹＳＺは、Ｎｉと比較すると電子導電性に劣る。そのため、第２層中のＹＳＺの割合が多いと、分極抵抗が大きくなり、固体電解質型燃料電池としたときの発電性能が低下する。表１より、８００℃においても高い導電率（１０００Ｓ／ｃｍ以上）を維持するためには、ＹＳＺの割合は４８質量％以下とされる。また、還元収縮を防止するためには、ＹＳＺの割合は、２０質量％以上であることが必要とされる。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
図３に、ＳＬＴにおけるＬａ量（ｍ値）と、各温度における還元雰囲気（水素ガス中）での導電率との相関を表すグラフを示す。同図において、横軸はＬａ量、縦軸は導電率である。導電率測定用試料は、Ｓｒ１−ｍＬａｍＴｉＯ３（０≦ｍ≦０．６）で表される組成の粉末を粉末混合法により合成し、上述のＧＤＳの場合と同様の条件で焼結して得た。導電率は、直流４端子法により測定した。
【００２９】
図３に示すように、Ｌａをドープすることにより還元雰囲気での導電率が上昇する。温度が低いほど導電率が低くなる傾向があるが、いずれの温度でも、ｍ＝０．３のときに極大となった。Ｌａ量が０．１≦ｍ≦０．６の範囲で、８００℃で十分な導電性を確保できると言える。特に、Ｌａ量が０．２≦ｍ≦０．５の範囲では２０Ｓ／ｃｍと高い導電率を得ることができる。
【００３０】
表２に、ＮｉＯとＳＬＴ（Ｓｒ０．７Ｌａ０．３ＴｉＯ３）との混合比率を変えた場合の各温度における導電率を示す。導電率測定用試料は、ＮｉＯとＳＬＴとを所定の割合で混合した粉末を用い、上述のＧＤＳの場合と同様の条件で焼結して得た。導電率は、直流４端子法により測定した。
ＳＬＴは、Ｎｉと比較すると電子導電性が低いため、第２層中のＳＬＴの割合が多いと、分極抵抗が大きくなり、固体電解質型燃料電池としたときの発電性能が低下する。表２より、８００℃においても１０００Ｓ／ｃｍ以上を維持するためには、ＳＬＴの割合は４０質量％以下とされる。また、還元収縮を防止するためには、ＳＬＴの割合は、２０質量％以上であることが必要とされる。
また、ＳＬＴはＹＳＺよりも電子導電性が高い。そのため、ＳＬＴを適用することにより第２層２ｂの導電性をより向上させることができるため有利である。
【００３１】
【表２】
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【００３２】
図４に、ＬＳＣにおけるＳｒ量（ｎ値）と、各温度における還元雰囲気（水素ガス中）での導電率との相関を表すグラフを示す。同図において、横軸はＳｒ量、縦軸は導電率である。導電率測定用試料は、Ｌａ１−ｎＳｒｎＣｒＯ３（０．１≦ｎ≦０．５）で表される組成の粉末を粉末混合法により合成し、上述のＧＤＳの場合と同様の条件で焼結して得た。導電率は、直流４端子法により測定した。
【００３３】
図４に示すように、Ｓｒ量の増加に伴い、導電率が上昇する。また、温度が低いほど導電率が低くなる傾向があった。しかし、ＬＳＣはＳｒ量が増加すると、還元膨張量が増大するため、運転時に第２層２ｂに亀裂が発生する。導電率と還元膨張量とを考慮すると、Ｓｒ量は、０．１≦ｎ≦０．５、好ましくは０．２≦ｎ≦０．４とされる。
【００３４】
表３に、ＮｉＯとＬＳＣ（Ｌａ０．７Ｓｒ０．３ＣｒＯ３）との混合比率を変えた場合の各温度における導電率を示す。導電率測定用試料は、ＮｉＯとＬＳＣとを所定の割合で混合した粉末を用い、上述のＧＤＳの場合と同様の条件で焼結して得た。導電率は、直流４端子法により測定した。
ＬＳＣは、Ｎｉと比較すると電子導電性が低い。表２より、８００℃においても１０００Ｓ／ｃｍ以上を維持するためには、ＬＳＣの割合は４０質量％以下とされる。これにより、分極抵抗の増大を防止することができる。また、還元収縮を防止するためには、ＬＳＣの割合は、２０質量％以上であることが必要とされる。
ＬＳＣもＹＳＺよりも電子導電性が高いため、ＬＳＣを適用することにより第２層２ｂの導電性をより向上させることができるという利点を有する。
【００３５】
【表３】
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【実施例】
【００３６】
（例１）
固体電解質として、１０ｍｏｌ％Ｓｃ２Ｏ３−１ｍｏｌ％ＣｅＯ２安定化ジルコニア平板（直径３０ｍｍ、厚さ２００μｍ）を作製した。固体電解質の片面に、ＬＳＭ（Ｌａ０．８Ｓｒ０．２ＭｎＯ３）／ＹＳＺ（８ｍｏｌ％Ｙ２Ｏ３安定化ジルコニア）＝８０：２０（質量比）の混合粉末と溶媒（エタノール）との混合液を、直径１０ｍｍの大きさで塗布した。その後、１３００℃、４時間の条件で焼成し、空気側電極を形成したハーフセルを作製した。
【００３７】
燃料側電極用材料として、粒径０．１μｍのＣｅ０．９５Ｇｄ０．０５Ｏ２粉末を粉末混合法により合成した。上記ハーフセルの空気側電極と反対側の面に、表４に示す混合比となるように調整した混合粉末と溶媒（エタノール）との混合液を、直径１０ｍｍの大きさで塗布し、燃料側電極の第１層を形成した。乾燥後の第１層膜厚が１０μｍとなるように、塗布量を調整した。なお、ＳｃＳＺは、１０ｍｏｌ％Ｓｃ２Ｏ３−１ｍｏｌ％ＣｅＯ２安定化ジルコニアとした。
【００３８】
第１層乾燥後、ＮｉＯ：ＹＳＺ（Ｙ２Ｏ３８ｍｏｌ％）＝７０：３０（質量比）の混合粉末と溶媒（エタノール）との混合液を、直径１０ｍｍの大きさで第１層上に塗布し、燃料側電極の第２層を形成した。なお、乾燥後の第２層膜厚が５０μｍとなるように、塗布量を調整した。
第２層乾燥後、固体電解質を１２５０℃、４時間の条件で焼成し、試料番号１〜８の発電膜を得た。
【００３９】
比較対象の発電膜として、上記ハーフセルの空気側電極と反対側の面に、ＮｉＯ：ＹＳＺ（Ｙ２Ｏ３８ｍｏｌ％）＝７０：３０（質量比）の混合粉末と溶媒（エタノール）との混合液を、直径１０ｍｍの大きさで塗布し、燃料側電極を形成した。なお、乾燥後の燃料側電極の膜厚が８０μｍとなるように、塗布量を調整した。
【００４０】
試料番号１〜８の発電膜及び比較対象の発電膜に発電試験用の白金電極を取り付け、１０００℃及び８００℃における０．７Ｖでの燃料側電極のＩＲ抵抗及び分極抵抗を測定した。表４に結果を示す。
【００４１】
【表４】
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【００４２】
１０００℃での分極抵抗及びＩＲ抵抗は、第１層の組成に依存しなかった。また、１層構成の燃料側電極と２層構成の燃料側電極とで、１０００℃での分極抵抗及びＩＲ抵抗は一定であった。
８００℃でのＩＲ抵抗は、燃料側電極の組成に依らずほぼ一定であったが、分極抵抗は組成により変化した。表４に示すように、ＮｉＯが２０質量％から６０質量％の範囲で低い分極抵抗が得られ、ＮｉＯが４０質量％（試料番号５）で分極抵抗は極小となった。一方、ＮｉＯが１０質量％（試料番号１）及び７０質量％（試料番号８）の発電膜は、比較対象と同等程度の分極抵抗となった。
試料番号２〜７の発電膜では、低温での燃料側電極の分極抵抗が大幅に低下するため、発電特性を向上させることが可能となる。
【００４３】
（例２）
上記ハーフセルの空気側電極と反対側の面に、上述と同様の方法にて表５に示す組成の第１層を形成した。各第１層上に、ＮｉＯ：ＹＳＺ（Ｙ２Ｏ３８ｍｏｌ％）＝７０：３０（質量比）の第２層を形成し、試料番号９〜１４の発電膜を得た。第１層及び第２層の膜厚は、それぞれ１０μｍ、５０μｍとした。
【００４４】
試料番号９〜１４の発電膜に発電試験用の白金電極を取り付け、１０００℃及び８００℃における０．７Ｖでの燃料側電極のＩＲ抵抗及び分極抵抗を測定した。表５に結果を示す。
【００４５】
【表５】
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【００４６】
１０００℃での分極抵抗及びＩＲ抵抗は、第１層の組成及び燃料側電極の構成に依存しなかった。
８００℃でのＩＲ抵抗は、各発電膜でほぼ一定であった。一方、分極抵抗は、試料番号９〜１４の組成の第１層を設けることにより、比較対象の発電膜よりも大幅に低下した。
試料番号９〜１４の発電膜では、低温での燃料側電極の分極抵抗が大幅に低下するため、発電特性を向上させることが可能となる。
【００４７】
なお、Ｃｅ１−ｘＧｄｘＯ２（０．０３≦ｘ≦０．５）とされたＧＤＣ、及び、８〜１２ｍｏｌ％Ｓｃ２Ｏ３−ＺｒＯ２用いた場合も、上記実験と同様に、質量比でＮｉＯ：２０〜６０％、ＳｃＳＺ：１０〜５０％、ＧＤＣ：１０〜５０％の範囲にて、８００℃での分極抵抗が低下することが確認された。
【００４８】
（例３）
上記ハーフセルの空気側電極と反対側の面に、上述と同様の方法にて試料番号５と同じ第１層を形成した。第１層上に、ＮｉＯ：ＳＬＴ（Ｓｒ０．７Ｌａ０．３ＴｉＯ３）＝７０：３０（質量比）またはＮｉＯ：ＬＳＣ（Ｌａ０．７Ｓｒ０．３ＣｒＯ３）＝７０：３０（質量比）とされる第２層をそれぞれ形成し、試料番号１５及び１６の発電膜を得た。第１層及び第２層の膜厚は、それぞれ１０μｍ、５０μｍとした。
【００４９】
試料番号１５及び１６の発電膜に発電試験用の白金電極を取り付け、１０００℃及び８００℃における０．７Ｖでの燃料側電極のＩＲ抵抗及び分極抵抗を測定した。表６に結果を示す。
【００５０】
【表６】
2011210623.tif 000008
【００５１】
上記混合比率のＮｉＯ／ＳＬＴ、及び、ＮｉＯ／ＬＳＣは、表２及び表３に示されるように、非常に高い導電率を有する。従って、試料番号１５及び１６では、低温での燃料側電極の分極抵抗が大幅に低下した。このため、発電特性を向上させることが可能となる。
【符号の説明】
【００５２】
１  固体電解質
２  燃料側電極
２ａ  第１層
２ｂ  第２層
３  空気側電極
４，５  導電性接合材
６，７  インターコネクタ
１０  発電膜
【図１】
2011210623.tif 000009
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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