(57)【要約】【課題】電解質−アノード積層体を同時に焼成させた場合における固体電解質層のイオン伝導性能の低下を防止し、燃料電池の発電性能を高めることができる燃料電池用複合材料を提供する。【解決手段】固体電解質層３とこの固体電解質層に積層されたアノード層２とを備えて構成される燃料電池用複合材料１であって、上記固体電解質層は、ペロブスカイト構造のＡサイトが、バリウム（Ｂａ）とストロンチウム（Ｓｒ）の少なくとも一方からなるとともに、Ｂサイトの四価の陽イオンの一部を三価の稀土類元素で置換したイオン伝導体から構成されており、上記アノード層は、上記固体電解質層と同一組成の電解質成分と、ニッケル（Ｎｉ）触媒を含んで構成されているとともに、少なくとも固体電解質層との境界部分、稀土類元素からなる添加物を含んで構成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体電解質層とこの固体電解質層に積層されたアノード層とを備えて構成される燃料電池用複合材料であって、
上記固体電解質層は、ペロブスカイト構造のＡサイトが、バリウム（Ｂａ）とストロンチウム（Ｓｒ）の少なくとも一方からなるとともに、Ｂサイトの四価の陽イオンの一部を三価の稀土類元素で置換したイオン伝導体から構成されており、
上記アノード層は、上記固体電解質層と同一組成の電解質成分と、ニッケル（Ｎｉ）触媒とを含んで構成されているとともに、少なくとも固体電解質層との境界部分に稀土類元素を含む添加物を含んで構成されている、燃料電池用複合材料。
【請求項２】
上記稀土類元素を含む添加物の添加量が、稀土類元素の原子数比で、上記アノード層に含まれる上記電解質成分中の稀土類元素量の０．００１〜２倍である、請求項１に記載の燃料電池用複合材料。
【請求項３】
上記稀土類元素を含む添加物の添加量が、稀土類元素の原子数比で、上記アノード層に含まれる上記固体電解質成分中の稀土類元素量の０．０１〜１．５倍である請求項１に記載の燃料電池用複合材料。
【請求項４】
上記アノード層は、上記Ｎｉ触媒とそれ以外の陽イオン元素の原子数比が、０．５〜１０.０である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池用複合材料。
【請求項５】
上記固体電解質層を構成する固体電解質が、イットリウム添加ジルコン酸バリウム（ＢａＺｒＯ3−Ｙ2Ｏ3）であり、
上記稀土類元素からなる添加物が、イットリウム（Ｙ）を含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の燃料電池用複合材料。
【請求項６】
請求項１から請求項５に記載された燃料電池用複合材料の製造方法であって、
上記固体電解質層を構成する粉体材料と、上記アノード層を構成する粉体材料とを一体的に積層成形する積層体成形工程と、
上記積層体を熱焼結させる焼成工程とを含む、燃料電池用複合材料の製造方法。
【請求項７】
請求項１に記載の燃料電池用複合材料を備えて構成される、燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、燃料電池用複合材料、燃料電池用複合材料の製造方法及び燃料電池に関する。詳しくは、固体酸化物燃料電池において、電解質層の発電性能を高めることのできる燃料電池用複合材料等に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体酸化物燃料電池（以下、「ＳＯＦＣ」という）は、固体電解質層の両側にアノード層とカソード層とを設けた電解質−電極積層体を備えて構成される。上記固体電解質層中のイオン伝導抵抗を低減させるため、固体電解質層の厚さをできるだけ薄く形成するのが好ましい。一方、固体電解質層を薄く形成すると、固体電解質層の強度が小さくなり、製造工程や使用時に支障が生じる。このため、固体電解質層に積層されるアノード層を厚く設定して、積層体としての強度を確保する構造（アノードサポート構造）が採用されることが多い。
【０００３】
上記電解質−電極積層体を製造する一手法として、アノード層粉末成形体に電解質粉末を薄く塗布し、この電解質−アノード積層体を同時に焼成することが検討されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３０７５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記構成を採用することにより、固体電解質層の厚みを小さく設定しつつ、電解質−アノード積層体の強度を確保することはできるが、Ｎｉを触媒として採用した場合、焼成の際に固体電解質層の性能が低下するという問題がある。
【０００６】
たとえば、電解質材料として、ＢａＺｒＯ3−Ｙ2Ｏ3（以下、ＢＺＹという）粉末を採用するとともに、アノード材料として、上記ＢＺＹ粉末に触媒としてニッケル（Ｎｉ）又は酸化ニッケル（ＮｉＯ）を添加したアノード粉末材料を採用した場合、固体電解質層のイオン伝導性が低下しやすいという問題がある。従来、上記電解質−アノード積層体は、上記アノード粉末材料を所定厚みに圧粉成形した成形体の表面に上記ＢＺＹ粉末を塗布して、１４００〜１６００℃で同時に焼成させて形成される。この場合、ＢＺＹからなる固体電解質層の本来のイオン伝導性が損なわれて、これを燃料電池に適用した場合、発電性能が理論上期待されるものより低下することが多い。
【０００７】
上記発電性能が低下する原因についての詳細は不明であるが、上記アノード層に添加したニッケルが固体電解質層に作用して、イオン伝導性を阻害しているものと推測することができる。
【０００８】
本願発明は、上述の問題を解決するために案出されたものであり、電解質−アノード積層体を同時に焼成させた場合における固体電解質層のイオン伝導性能の低下を防止し、燃料電池の発電性能を高めることができる燃料電池用複合材料を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明は、固体電解質層とこの固体電解質層に積層されたアノード層とを備えて構成される燃料電池用複合材料であって、上記固体電解質層は、ペロブスカイト構造のＡサイトが、バリウム（Ｂａ）とストロンチウム（Ｓｒ）の少なくとも一方からなるとともに、Ｂサイトの四価の陽イオンの一部を三価の稀土類元素で置換したイオン伝導体から構成されており、上記アノード層は、上記固体電解質層と同一組成の電解質成分と、ニッケル（Ｎｉ）触媒とを含んで構成されているとともに、少なくとも固体電解質層との境界部分に稀土類元素を含む添加物を含んで構成されている。
【００１０】
上記稀土類元素を含む添加物をアノード層に含ませることにより、固体電解質材料とアノード材料とからなる積層体を同時に焼成させた場合にも、固体電解質層のイオン伝導性能が低下することがなく、これを燃料電池に採用した場合の発電性能を高めることができる。
【発明の効果】
【００１１】
白金（Ｐｔ）等の貴金属に比較して安価なニッケルを触媒として採用するとともに、アノード層と固体電解質層とを同時に焼成してもイオン伝導性能が低下することがない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本願発明に係る燃料電池用複合材料の構造を示す断面図である。
【図２】本願発明に係る燃料電池用複合材料を用いて構成した燃料電池の概略断面図である。
【図３】本実施形態に係る燃料電池用複合材料を用いて構成した燃料電池と、従来例の燃料電池用複合材料を用いて構成した燃料電池との構成の相異及び発電性能を比較した表である。
【図４】Ｊ．Ｊ．Ｌａｎｄｅｒ，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，７３，２４５１（１９５１）から抜粋したものであり、アノード層構成材料の状態図である。
【図５】Ｊ．Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｃｈｅｍ，８８〔１〕２９１−３０２（１９９０）に記載された状態図を参考にして描いた、アノード層構成材料の１０００℃〜１３５０℃における３元状態図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
〔従来の電解質−アノード積層体の問題点の考察〕
本願発明の発明者らは、従来の電解質−アノード積層体について鋭意研究し、イオン伝導性能の低下原因について、以下の知見を得るに到った。
【００１４】
たとえば、上記ＢＺＹからなる固体電解質層と、このＢＺＹに触媒としてＮｉを通常ＮｉＯの形で添加した材料からなるアノード層を備えて構成される従来の電解質−アノード積層体において、焼成後の固体電解質層の組成を詳細に調べると、Ｎｉ成分が、固体電解質層の全域にわたって高い濃度で存在することが判明した。上記Ｎｉ成分は、上記アノード層に配合した触媒成分であることは明らかであるが、このＮｉ成分が、いかにして電解質層に移動したのか、また、これが固体電解質層のイオン伝導性を阻害するかどうかは、不明であった。
【００１５】
そこで、発明者らは、固体電解質層へのＮｉ成分の移動を抑制し、固体電解質層のＮｉ成分の濃度を低下させた電解質−アノード積層体を試作し、これを適用した燃料電池と、従来の電解質−アノード積層体を備える燃料電池における発電性能を比較した。その結果、固体電解質層のＮｉ成分を低減させることにより、発電性能が高まることを発見した。
【００１６】
〔本願発明の実施形態の概要〕
本願発明は、固体電解質層と、この固体電解質層に積層されたアノード層とを備えて構成される燃料電池用複合材料であって、上記固体電解質層は、ペロブスカイト構造のＡサイトが、バリウム（Ｂａ）とストロンチウム（Ｓｒ）の少なくとも一方からなるとともに、Ｂサイトの四価の陽イオンの一部を三価の稀土類元素で置換したイオン伝導体から構成されており、上記アノード層は、上記固体電解質層と同一組成の電解質成分と、ニッケル（Ｎｉ）触媒とを含んで構成されているとともに、少なくとも固体電解質層との境界部分に稀土類元素を含む添加物を含んで構成されるものである。
【００１７】
上記稀土類元素を含む添加物の添加量は、稀土類元素の原子数比で、上記アノード層に含まれる上記固体電解質成分中の稀土類元素量の０．００１〜２倍とするのが好ましい。上記稀土類元素からなる添加物の添加量が、上記アノード層に含まれる上記固体電解質成分中の稀土類元素量の原子数比で０．００１倍未満であると、イオン伝導性の低下を阻止する効果がほとんどみられず、燃料電池の発電性能を高めることができない。一方、上記稀土類元素を含む添加物の添加量が、稀土類元素の原子数比で、上記アノード層に含まれる上記固体電解質成分中の稀土類元素量の２倍を越えると、固体電解質層との親和性が低下して層間の密着力が低下したり、固体電解質層の組成が変化して、イオン伝導性が低下する恐れがある。さらに、上記稀土類元素を含む添加物の添加量が、稀土類元素の原子数比で、上記アノード層に含まれる上記固体電解質成分中の稀土類元素量の０．０１〜１.５倍となるように構成するのがより好ましい。稀土類元素を含む添加物の添加量が０．０１倍以上では、反応抑制効果が顕著になり、稀土類元素を含む添加物の添加量が１．５倍以下であれば、上述の層間密着力の低下や、固体電解質層の組成への影響が極めて小さい。
【００１８】
また、上記アノード層を、上記Ｎｉ触媒とそれ以外の陽イオン元素の原子数比が、０．５〜１０となるように構成するのが好ましい。上記Ｎｉ触媒とそれ以外の陽イオン元素の原子数比が０．５未満の場合、十分な触媒効果を期待できず、また、アノード層の電子伝導性を確保できない。一方、上記Ｎｉ触媒とそれ以外の陽イオン元素の原子数比が１０を越えると、ＮｉＯからＮｉへの還元時の体積変化が大きくなったり、固体電解質層とアノード層との間の熱膨張率が大きくなって熱応力が増加し、電解質層が破損したり、電解質層へのＮｉ拡散量が増加する恐れがある。
【００１９】
上記固体電解質層を構成する固体電解質として、イットリウム添加ジルコン酸バリウムを採用するとともに、上記添加物として、たとえば、イットリウムを含む添加物を採用できる。上記イットリウムを含む添加物として、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）等を採用できる。上記添加物は、アノード層の全体に添加することができる、また、少なくとも固体電解質層との境界部分に添加することにより効果を期待できる。たとえば、固体電解質層と従来のアノード層との間に、上記添加物を添加したアノード層を設けることもできる。
【００２０】
本願発明に係る燃料電池用複合材料は、上記固体電解質層を構成する粉体材料と、上記アノード層を構成する粉体材料とを一体的に積層成形する積層体成形工程と、上記積層体を熱焼結させる焼成工程とを含んで製造することができる。なお、上記積層体成形工程において、上記アノード層を、上記固体電解質側に形成されるとともに上記添加物を含んだ層と、他側に形成されて上記添加物を含まない２層を備える形態に形成することもできる。
【００２１】
〔本願発明の実施形態の詳細〕
以下、本願発明の実施形態を図に基づいて説明する。
【００２２】
図１に、本実施形態に係る燃料電池用複合材料の断面図を示す。本実施形態に係る燃料電池用複合材料１は、アノード層２と固体電解質層３とを備える電解質−アノード積層体として形成される。
【００２３】
上記固体電解質層３は、ジルコン酸バリウム（ＢａＺｒＯ3）と酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3 ）の固溶体であるイットリウム添加ジルコン酸バリウム（以下、ＢＺＹ）の粉末を焼成させて構成される。上記ＢＺＹ中のＺｒとＹとの比率は、８：２であり、上記固溶体粉末の化学式は、Ｂａ10(Ｚｒ8・Ｙ2)Ｏ29と推定される。
【００２４】
本実施形態に係るアノード層２を形成する粉末材料として、上記固体電解質層３の構成材料であるＢＺＹ粉末と、触媒となる酸化ニッケル粉末（以下、ＮｉＯという）と、稀土類元素からなる添加物としてのＹ2Ｏ3粉末とを、図３のＡに示す配合比（陽イオン・ａｔ％）となるように調整した。一方、比較例として、従来のアノード層を構成する材料を、図３のＢに示す配合比となるように調整した。なお、本実施形態に係る試料Ａは、試料Ｂに示す従来の成分から構成されるアノード材料のＢＺＹ成分の代わりに、２．８％のＹ2Ｏ3粉末を追加配合した材料から形成される。
【００２５】
これらの混合粉末に、成形助剤としてポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を２０ｖｏｌ％添加し、一軸プレス形成によって、直径２０ｍｍ、厚さ２ｍｍに圧粉成形し、本実施形態に係るアノード成形体Ａと、比較列に係るアノード成形体Ｂをそれぞれ形成した。
【００２６】
上記ＢＺＹ粉末に、バインダとしてＥＣヒビクル（日進化成株式会社製  ＥＣヒビクル試作３−０９７）を、上記ＢＺＹ粉末の５０ｗｔ％添加し、酢酸２−（２−ブトキシエトキシ）エチル及びα・ターピネオールを溶媒とするＢＺＹ粉末スラリーを調整した。このＢＺＹ粉末スラリーを、スクリーン印刷によって、上記アノード成形体Ａとアノード成形体Ｂの片面に、約２０μｍの厚みで塗着して固体電解質層を構成する塗膜を形成し、本実施形態Ａ及び比較例Ｂに係る複層積層体をそれぞれ形成した。
【００２７】
これら複層積層体を、大気中で、７００℃の温度で２４時間加熱して、樹脂成分を除去した後、酸素雰囲気中で１５００℃の温度で１０時間加熱して焼成し、電解質−アノード積層体を得た。焼成に伴う収縮率は約２０％であった。
【００２８】
焼成後のＮｉと固体電解質層の反応状態を評価するため、エネルギ分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）によって、上記固体電解質層の上記アノード層と反対側の表面のＮｉ量の定量分析を行った。その結果を図３に示す。従来と同様にＢＺＹとＮｉＯとを混合した材料から形成された試料Ｂ（比較例）では、高濃度（２．２ａｔ％：陽イオン基準）のＮｉが検出されたのに対し、本実施形態に係る試料Ａでは、Ｎｉの濃度が大幅に低減しており（０．５ａｔ％）、Ｙ2Ｏ3の添加によって、Ｎｉの固体電解質層３への移動が抑制されることが判明した。
【００２９】
この電解質−アノード積層体を、Ｈ2雰囲気中で７００℃の温度で１時間加熱し、アノード層を還元して、金属Ｎｉを析出させ、上記燃料電池用複合材料１を得た。さらに、上記固体電解質層３の上記アノード層２と反対側の表面に、カソード層を構成するＬＳＣＦ（Ｌａ−Ｓｒ−Ｃｏ−Ｆｅ−Ｏ）粉末のスラリーを塗布して、約１０μｍのカソード層を形成して電解質−電極積層体１１を作成した。これら電解質−電極積層体１１を用いて図２に示す燃料電池１０を構成した。
【００３０】
上記燃料電池１０は、筒状容器１２の中間部に電解質−電極積層体１１を支持し、一方の側に燃料ガスを作用させる流路１３，１４を備えるとともに、他方の側に空気を作用させることができる流路１５，１６を備えて構成されている。上記電解質−電極積層体１１のアノード電極表面及びカソード電極表面には、集電体としてプラチナメッシュ１９，２０がそれぞれ設けられており、これらプラチナメッシュ１９，２０に、外部に引き出されたリード線１７，１８がそれぞれ接続されている。
【００３１】
上記燃料電池１０に、燃料ガスとして水素を２０〜１００ｃｃ／ｍｎで流動させてアノードに作用させるとともに、空気を２０〜１００ｃｃ／ｍｉｎで流動させてカソードに作用させ、６００℃で運転した場合の発電性能を測定した。
【００３２】
図３に示すように、本実施形態に係る複合材料である試料Ａから形成された電解質−電極積層体を備えて構成される燃料電池では、１００ｍＷ／ｃｍ2の発電性能が得られたのに対し、従来の複合材料である試料Ｂから形成された電解質−電極積層体備えて構成される燃料電池では、３０ｍＷ／ｃｍ2の発電性能しか発揮されず、本実施形態に係る複合材料である試料Ａから形成された電解質−電極積層体を備えて構成される燃料電池は高い発電性能を発揮することが判明した。
【００３３】
〔従来の燃料電池用複合材料（電極−アノード積層体）におけるＮｉ成分の移動とイオン伝導性阻害原因の検討〕
従来の電解質−アノード積層体において、固体電解質層におけるＮｉ成分が相当量拡散する原因と、本発明の作用機構について、速度論的観点及び熱力学的観点から考察した。
【００３４】
発明者らは、速度論的観点に関し、焼成過程においてＮｉ成分が液相となり、毛細管現象等によって固体電解質層の全域に移動したのではないかとの仮説をたてた。液相による移動は、固体拡散による移動に比べて、移動量、移動速度が格段に高くなると考えられるためである。
【００３５】
従来のアノード層は、ＢＺＹ粉末とＮｉＯ粉末の混合粉体から形成されており、焼成過程において以下の反応が生じると考えられる。
【００３６】
（反応式１）
Ｂａ10(Ｚｒ8Ｙ2)Ｏ29＋２ＮｉＯ→Ｂａ8Ｚｒ8Ｏ24＋Ｙ2ＢａＮｉＯ5＋ＢａＮｉＯ2
【００３７】
図４に、ＢａＯ−ＮｉＯ系化合物の状態図を示す。この図から明らかなように、ＢａＯ−ＮｉＯ系化合物の融点は、約１１００〜１２００℃であり、ＢａＯとＮｉＯの配合比率が１：１となる近傍では液相の温度が低くなっていることが判る。上記反応式１から推定される組成物ＢａＮｉＯ2も、ＢａＯとＮｉＯとのモル比が５０％となっており、したがって、焼成温度１５００℃において、ＢａＮｉＯ2あるいはこれに近いＮｉ含有化合物が生成されて、液相となっていることが推測できる。また、液相となった上記ＢａＮｉＯ2あるいはこれに近いＮｉ含有化合物が、焼成過程における固体電解質層の空隙を毛細管現象等により移動して、固体電解質層全体に存在することになったと推測される。そして、上記ＢａＮｉＯ2あるいはこれに近いＮｉ含有化合物が、凝固過程等において、上記固体電解質層の粒界に析出したり、ＢＺＹ粒内にＮｉが固溶して、固体電解質層における粒界間のイオン伝導性を阻害しているものと考えられる。
【００３８】
上記知見に基づき、本願発明者らは、上記Ｎｉ含有化合物の液相化を阻止することにより、Ｎｉ成分の固体電解質層への移動を抑制できるものと推測し、試行を繰り返した結果、本願発明を案出するに到った。
【００３９】
〔本願発明の実施形態に係る燃料電池用複合材料（電解質−アノード積層体）の作用効果の考察〕
【００４０】
本実施形態では、上記反応式１におけるＢａＮｉＯ2の生成を阻止するため、アノード層を構成する粉体材料に稀土類元素からなる添加物を含ませて焼成する。
【００４１】
アノード層として、上記ＢＺＹからなる粉体に、触媒成分としてＮｉＯを加え、さらに、Ｙ2Ｏ3を上記添加物として加えて焼成した場合を考察する。
【００４２】
ＢａＮｉＯ2の代わりにＹ2ＢａＮｉＯ5が生成されると仮定した場合には、上記Ｙ2Ｏ3の添加量は、最大でアノード層中のＢＺＹに含まれるＹ2Ｏ3の量と同量になる。たとえば、ＢａＺｒＯ3中のＺｒの２０ａｔ％をＹで置換した場合、ＮｉＯとの反応式は、Ｙ2Ｏ3 の添加によって下記のようになると考えられる。
【００４３】
（反応式２）
Ｂａ10(Ｚｒ8Ｙ2)Ｏ29＋２ＮｉＯ＋Ｙ2Ｏ3→Ｂａ8Ｚｒ8Ｏ24＋２Ｙ2ＢａＮｉＯ5
【００４４】
アノード層にＹ2Ｏ3を添加することにより上記反応式に示す反応が生じると、上記反応式１において生成されるＢａＮｉＯ2が生成されない。また、この量のＹ2Ｏ3を添加した場合、ＢＺＹ中のＹの全量がＢａと共にＮｉＯと反応したとしてもＢａＮｉＯ2が生成されない。
【００４５】
図５に示す３元状態図において、Ａ２で示す領域は、Ｙ2Ｏ3が添加されておらず、上記図４に示すＡ１で示す液相線温度が大きく低下する領域に相当し、液相が生じると考えられる。また、従来のアノード層を構成する材料は、ＢＺＹ中のＹの全量がＢａとともに粒外に流出してＮｉＯと反応した場合に、Ｃ２で示す組成の粒界を形成する配合となっており、焼成時に、ＢａＹ2ＮｉＯ5Ｎｉとともに、液相状態にあるＢａ−Ｎｉ−Ｏ化合物であると推測できる。
【００４６】
一方、本実施形態では、Ｙ2Ｏ3を添加しているため、上記３元状態図におけるＤ２の領域の化合物ＢａＹ2ＮｉＯ5が生じていると考えられる。上記ＢａＹ2ＮｉＯ5の融点は高く、１５００℃の温度においても固相状態にあると推測できる。
【００４７】
この結果、焼成過程において生じるＮｉを含む化合物が液相状態となるのを阻止することができ、アノード層から固体電解質層へのＮｉ成分の移動を阻止することができる。一方、熱力学的観点からは、アノード層へのＹ2Ｏ3の添加にともなって、アノード層のＹの化学ポテンシャルが上昇し、アノード層中のＢＹＺからのＹの流出が抑制されたと推定される。Ｂａの流出は、Ｂサイトの陽イオンと同時でない場合には生じにくいため、結果的に、ＹとＢａのＢＺＹ粒外への流出、すなわち、Ｙ、ＢａとＮｉＯの反応抑制につながったと推定される。
【００４８】
Ｙ2Ｏ3の添加量は、液相の生成を抑制する観点から多い方が好ましいが、固体電解質層のＢＺＹとの親和性の維持やアノード層への影響を抑制する観点からは少ない方が好ましい。Ｙ2Ｏ3の添加量が原子数比で０．００１倍未満の場合には、液相生成抑制効果が少ない。一方、２倍を越える場合には、固体電解質層との親和性が低下して層間の密着力が低下したり、電解質のＺｒ：Ｙの比率が変化して、イオン伝導性が低下する恐れがある。上記Ｙ2Ｏ3の添加量が、稀土類元素の原子数比で、上記アノード層に含まれる上記固体電解質成分中の稀土類元素量の０．０１〜１.５倍となるように構成するのがより好ましい。Ｙ2Ｏ3の添加量が０．０１倍以上では、反応抑制効果が顕著になり、稀土類元素を含む添加物の添加量が１．５倍以下であれば、上述の層間密着力の低下や、固体電解質層の組成への影響が極めて小さい。
【００４９】
なお、図３のＡ（本実施形態）に係る複合材料を用いた場合にも、０．１ａｔ％のＮｉが、固体電解質層から検出されているが、移動量が少なく、イオン伝導性を大きく阻害しなかったと考えられる。
【００５０】
なお、本実施形態は、ペロブスカイト構造のＡサイトがバリウム（Ｂａ）からなり、Ｂサイトの四価の陽イオンの一部をイットリウムで置換したイオン伝導体から構成された固体電解質層を備えるものに適用したが、Ａサイトが、ストロンチウム（Ｓｒ）、又は、バリウム（Ｂａ）及びストロンチウム（Ｓｒ）からなるイオン伝導体を固体電解質層とするものに本願発明を適用することもできる。また、本実施形態では、アノード層の全体に、Ｙ2Ｏ3を添加したが、少なくとも固体電解質層との境界部分に稀土類元素を含む添加物を添加することができる。たとえば、Ｙ2Ｏ3を添加した層を境界部分に別途形成することもできる。
【００５１】
本願発明の範囲は、上述の実施形態に限定されることはない。今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって、制限的なものでないと考えられるべきである。本願発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
発電性能の高い燃料電池を構成できる電解質−アノード積層体を、安価に提供することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１    電解質−アノード積層体（燃料電池用複合材料）
２    アノード層
３    固体電解質層
１０    燃料電池
１１    電解質−電極積層体
１２    筒状容器
１３    流路（燃料ガス）
１４    流路（燃料ガス）
１５    流路（空気）
１６    流路（空気）
１７    リード線
１８    リード線
１９    プラチナメッシュ
２０    プラチナメッシュ
【図１】
2015022869.tif 000003
【図２】
2015022869.tif 000004
【図３】
2015022869.tif 000005
【図４】
2015022869.tif 000006
【図５】
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