(57)【要約】【課題】約８５０℃以下の低温でも導電率が高く、ＳＯＦＣを低温で動作させるのに適した固体酸化物形燃料電池用空気極とその製造方法を提供する。【解決手段】パルスレーザーデポジション法を用いて、所定圧力のＯ２雰囲気下に保たれたチャンバーの中に、固体電解質からなる基板とＧｄ１−ｘＳｒｘＣｏＯ３−δ（０．１≦ｘ≦０．９）の組成を有するターゲットを離間させて対向配置するとともに、前記基板の温度を所定の温度に維持した状態で、これら基板とターゲットを互いに回転させつつ、該ターゲットにレーザー光を照射することにより、このターゲットに対向する前記基板の表面に、前記ターゲットと同じ組成の薄膜状電極を形成する。【選択図】図２
2008004443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体酸化物形燃料電池のセルを構成する空気極であって、
Ｇｄ１−ｘＳｒｘＣｏＯ３−δ（０．１≦ｘ≦０．９）の組成を有する酸化物材を、パルスレーザーデポジション法を用いて、固体電解質の一方の面上に積層することにより形成されていることを特徴とする固体酸化物形燃料電池用空気極。
【請求項２】
固体酸化物形燃料電池のセルを構成する空気極を製造する方法であって、
所定圧力のＯ２雰囲気下に保たれたチャンバーの中に、固体電解質からなる基板とＧｄ１−ｘＳｒｘＣｏＯ３−δ（０．１≦ｘ≦０．９）の組成を有するターゲットを離間させて対向配置するとともに、
前記基板の温度を所定の温度に維持した状態で、これら基板とターゲットを互いに回転させつつ、該ターゲットにレーザー光を照射することにより、このターゲットに対向する前記基板の表面に、前記ターゲットと同じ組成の薄膜状電極を形成することを特徴とする固体酸化物形燃料電池用空気極を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、比較的低温（約８５０℃以下）での動作に適した固体酸化物形燃料電池用空気極およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、温室効果ガスを排出せず、高効率で電気エネルギーを発生できるため、新しい発電装置として期待され、多くの研究が行われている。その中でも、電解質に固体酸化物を用いた固体酸化物形燃料電池（Ｓｏｌｉｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｆｕｌｅ  Ｃｅｌｌ、以下ＳＯＦＣ）は、約９００〜１０００℃以上の高温で動作するため、電池内部でのガス改質（いわゆる内部改質）が可能で、他の燃料電池に比べエネルギー変換効率が高いという特徴を有する。
【０００３】
図４は、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）の作動原理を示す模式的断面図である。
ＳＯＦＣの燃料電池セル（単セル）は、その他の燃料電池と同様、電解質（固体電解質１）および空気（酸素）極，燃料（水素）極とから構成されている。
【０００４】
燃料極（アノード３）には、水素ガス等の燃料ガスが供給され、燃料極と電解質の界面では、水素（Ｈ２）が電子（ｅ−）を放出すると同時に、空気極側から電解質中を移動してきた酸素イオン（Ｏ２−）と反応して水分子（Ｈ２Ｏ）が生成される。一方、空気極（カソード２）には空気が供給され、この空気極と電解質の界面（三相界面）では、空気中の酸素（Ｏ２）が、外部の電気回路を通って空気極に達した電子と反応して酸素イオン（Ｏ２−）となり、電解質中を空気極から燃料極に向かって拡散移動する。
【０００５】
電解質の材料としては、従来主にイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）が用いられており、現在、ＳＯＦＣの低温（約５００〜７００℃）動作化を目指して、セリア系酸化物，スカンジア安定化ジルコニア，ランタンガレート系酸化物などについての研究が進められている（非特許文献１を参照）。
【０００６】
一方、空気極（カソード）層と燃料極（アノード）層はいずれも、電子伝導性の高い材料から構成する必要があり、燃料極材料としては、Ｎｉ−ＹＳＺ，Ｃｏ−ＹＳＺなどのサーメット、あるいはセリア系酸化物等が一般的に用いられる（例えば、特許文献１〜２等を参照。）。
【０００７】
また、空気極材料は、約１０００℃前後の高温の酸化性雰囲気中で化学的に安定でなければならないため、この温度付近で電子伝導性を有するペロブスカイト型酸化物が用いられる。ペロブスカイト型酸化物は、一般式Ａ（Ａ１Ａ２）ＢＯ３で表される酸化物であり、ＳＯＦＣの空気極材料には、ＢサイトがＭｎ，Ｃｏ等からなり、Ａ１サイトの希土類元素（Ｌａ，Ｓｍ等）を、Ａ２サイトのアルカリ土類金属（Ｓｒ，Ｃａ等）で置換（ドープ）した固溶体が使用されている（特許文献３〜４等を参照。）。
【０００８】
また、ＳＯＦＣの発電セルは、一般的に、固体電解質層の成形・焼成工程と、燃料極層の成形・焼結工程および空気極層の成形・焼結工程の各工程を経て製造されている。
【０００９】
固体電解質層の形成は、例えば、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）等の酸化物イオン伝導体粉末をドクターブレード法等により薄板状に成形した後、加熱・焼成して固体電解質の薄板を作製する。また、燃料極層は、この固体電解質層の一方の面に、例えば、ＮｉＯとＹＳＺからなるペーストを印刷法等で成形し、焼成・還元して形成される。
【００１０】
また、空気極層は、例えば、ＬａＭｎＯ３やそのＬａの一部を置換したＬａ０．８Ｓｒ０．２ＭｎＯ３，Ｌａ０．６Ｃａ０．４ＭｎＯ３、あるいは、ＬａＣｏＯ３やそのＬａの一部を置換したＬａ０．５Ｓｒ０．５ＣｏＯ３等のペロブスカイト型酸化物の粉末を、前記固体電解質層の他方の面に印刷法，塗布法等で成形し、加熱・焼成して多孔質の空気極層が形成される。
【特許文献１】特開２００３−２６３９９３号公報
【特許文献２】特開２００４−１８６１４８号公報
【特許文献３】特開２００３−３０８８４６号公報
【特許文献４】特開２００４−３４２５５５号公報
【非特許文献１】特許庁総務部技術調査課，平成１２年度「燃料電池に関する技術動向調査」，特許庁，平成１３年５月３１日，ｐ．１８−１９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、現在のＳＯＦＣは、高温（約９００〜１０００℃以上）で動作することから、高熱による構成部材の劣化が問題となっている。また、高温下での耐久性の高い材料を使用しなければならないため、材料コストが高くなってしまうという欠点もある。
【００１２】
そのため、ＳＯＦＣを低温（約５００〜７００℃）で動作させるべく、種々の研究がなされているのであるが、従来の空気極に用いられている材料（ＬａＭｎＯ３系のペロブスカイト型酸化物）は、温度を下げると導電率が低くなり、発電効率が低下してしまうという問題があった。
【００１３】
本発明は、上記する課題に対処するためになされたものであり、約８５０℃以下の低温でも導電率が高く、ＳＯＦＣを低温で動作させるのに適した固体酸化物形燃料電池用空気極とその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者は、ＳＯＦＣの材料費の９０％を占める空気極材料に着目し、その空気極の材料に、従来一般的に用いられているＬａＭｎＯ３系酸化物に代えて、低温での酸素拡散が早いＧｄＳｒＣｏＯ３系のペロブスカイト型酸化物を用いるとともに、高融点物質でも安定した薄膜を形成できるレーザー蒸着法を使用して、このペロブスカイト型酸化物を膜状に積層することにより、低温（約８５０℃以下）での動作に適した固体酸化物形燃料電池用空気極を作成できることを見出した。
【００１５】
本発明は、以上のような知見に基づいてなされたものであり、請求項１に記載の発明は、固体酸化物形燃料電池のセルを構成する空気極であって、Ｇｄ１−ｘＳｒｘＣｏＯ３−δ（０．１≦ｘ≦０．９）の組成を有する酸化物材を、パルスレーザーデポジション法を用いて、固体電解質の一方の面上に積層することにより形成されていることを特徴とする。
【００１６】
すなわち、パルスレーザーデポジション法（以下、ＰＬＤ法）を用いて、固体電解質の一面に、ペロブスカイト型酸化物であるＧｄ１−ｘＳｒｘＣｏＯ３−δの薄膜を形成することにより、低温での動作に適した、多孔質状の固体酸化物形燃料電池用空気極を容易に形成することができる。
【００１７】
また、ＧｄはＬａより安価であることに加え、このＧｄを用いたＧｄＳｒＣｏＯ３系のペロブスカイト型酸化物は、従来のＬａＭｎＯ３系ペロブスカイト型酸化物に比べ、約８５０〜５００℃（約１１２３〜７７３Ｋ）付近における導電率も高いことから、低温下でも発電効率の高い燃料電池セルを低コストで製造できる可能性がある。
【００１８】
また、請求項２に記載の発明は、固体酸化物形燃料電池のセルを構成する空気極を製造する方法であって、所定圧力のＯ２雰囲気下に保たれたチャンバーの中に、固体電解質からなる基板とＧｄ１−ｘＳｒｘＣｏＯ３−δ（０．１≦ｘ≦０．９）の組成を有するターゲットを離間させて対向配置するとともに、前記基板の温度を所定の温度に維持した状態で、これら基板とターゲットを互いに回転させつつ、該ターゲットにレーザー光を照射することにより、このターゲットに対向する前記基板の表面に、前記ターゲットと同じ組成の薄膜状電極を形成することを特徴とする。
【００１９】
パルスレーザーデポジション（Ｐｕｌｓｅｄ  Ｌａｓｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法は、ペロブスカイト型酸化物のような高融点物質でも被加工物への蒸着（薄膜化）が可能で、材料となるターゲットと被加工物上に生成された膜間で組成ずれが起こりにくいという特徴を有する。また、蒸着（成膜）条件の設定により、配向性を持った薄膜を作成することもできる。
【００２０】
本発明においては、成膜時の雰囲気ガスにＯ２を用いるとともに、固体電解質からなる基板とＧｄ１−ｘＳｒｘＣｏＯ３−δからなるターゲットとをチャンバー内に対向配置し、被加工物（蒸着対象物）である基板を加熱した状態で、これら基板とターゲットを互いに回転させつつ、該ターゲットにパルスレーザーを照射する方法により、基板の表面に、多孔質でかつ不純物の少ない、高品質な薄膜状空気極を作成することができた。
【００２１】
なお、ＰＬＤ法を用いた薄膜状空気極の品質を左右する条件（要素）としては、被加工物である基板温度、雰囲気ガス（Ｏ２）の圧力、基板−ターゲット間の距離、パルスレーザーの出力（フルエンス）・繰り返し周波数（デューティサイクル）・ショット数等を挙げることができる。中でも、基板温度とＯ２ガスの圧力は、基板表面に成長するＧｄ１−ｘＳｒｘＣｏＯ３−δの結晶（柱状結晶）の形や大きさ、および膜表面の形状（すなわち「平坦さ」と「多孔質さ」）への関与が大きい。
【００２２】
従って、使用するレーザー機器等にも左右されるが、固体酸化物形燃料電池用の空気極に求められる「ガス拡散の容易さ」や「三相界面の実効面積が広い」などの諸条件を満たすべく、本発明においては、基板温度が好ましくは７００℃（９７３Ｋ）以上、更に好ましくは８００℃（１０２３Ｋ）以上の状態で成膜することが望ましい。
【００２３】
また、Ｏ２ガスの圧力が高いほど多孔質な膜構造をとることから、チャンバー内のＯ２ガス圧を、好ましくは５０Ｐａ以上、更に好ましくは１００Ｐａ以上とした状態で成膜することが望ましい。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、本発明によれば、約８５０℃以下の低温でも導電率が高く、多孔質でかつ不純物の少ない高品質な薄膜状空気極を、容易に製造することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照しつつこの発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態における固体酸化物形燃料電池の単セルの概略を表す図であり、図２は、本発明の実施形態における固体酸化物形燃料電池用空気極の作成に用いたＰＬＤ装置の概略構成図である。
【００２６】
本実施形態における固体酸化物形燃料電池の単セルも、従来と同様、板状の固体電解質１と、この固体電解質１の一方の面に形成された空気極（カソード２）と、他方の面に形成された燃料極（アノード３）とから構成されている。なお、隣接する単セル間に配置されたセパレータは図示を省略している。
【００２７】
固体電解質には、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）の粉末を薄板状に成形したＹＳＺ基板１２（厚さ０．５ｍｍ：Dalian Danning Optp-electronics Technology Co製）が用いられている。また、特に限定されるものではないが、燃料極材料としては、Ｎｉ−ＹＳＺ，Ｃｏ−ＹＳＺなどのサーメット、あるいはセリア系酸化物等、従来公知の材料が使用されている。
【００２８】
本実施形態における固体酸化物形燃料電池用空気極の特徴は、空気極の材料として、ＧｄＣｏＯ３のＧｄの半分を置換（ドープ）したＧｄ０．５Ｓｒ０．５ＣｏＯ３の組成を有するペロブスカイト型酸化物が使用されており、このＧｄ０．５Ｓｒ０．５ＣｏＯ３を、前記ＹＳＺ基板１２の一面に、パルスレーザーデポジション（ＰＬＤ）法を用いて薄膜状に積層した点である。
【００２９】
本実施形態において使用したＰＬＤ装置（日本真空株式会社製，ＭＢ９４−５００６型）の基本的な構成は、公知のＰＬＤ装置と同様であり、真空容器（チャンバー２０）と、このチャンバー２０内の空気を排出するロータリーポンプ２１およびターボ分子ポンプ２２等からなる排気系と、レーザー発振器２３，ミラー２４，レンズ２５等からなる光学系とを主体として構成されている。なお、図２においては、排気後のチャンバー２０内に雰囲気ガス（酸素ガス）を供給するボンベや供給口，配管等は図示を省略してある。
【００３０】
また、チャンバー２０の側面には、レーザー光を導入するため、石英ガラス等からなる窓２０ａが設けられており、その内部には、レーザー光を照射するターゲット１０を載置するテーブル１１と、被加工物であるＹＳＺ基板１２を固定するホルダー１３とが、所定の距離をおいて対向配置されている。なお、これらテーブル１１とホルダー１３とは、その距離（間隙）を調節する機構が設けられているとともに、これらの他端側が図示しないモーター等に接続され、互いに独立して回転できるように構成されている。また、ホルダー１３の内部には、ランプやヒーター等の加熱装置（図示せず）が内蔵されており、ホルダー１３に取り付けられたＹＳＺ基板１２の温度を制御できるように設計されている。
【００３１】
次に、このＰＬＤ装置を用いた具体的な固体酸化物形燃料電池用空気極の製造方法について説明する。なお、本実施形態においては、レーザー光源に波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓのＫｒＦエキシマレーザーを用いた。また、パルスレーザーは、ターゲット表面に対し水平方向から約３０°の角度で入射している。
【００３２】
先ず、チャンバー２０内のテーブル１１およびホルダー１３に、ターゲット１０となるＧｄ０．５Ｓｒ０．５ＣｏＯ３および被加工物となるＹＳＺ基板１２をそれそれ固定する。チャンバー２０を密閉した後、ロータリーポンプ２１およびターボ分子ポンプ２２等により、チャンバー２０内の排気を開始する。また、ホルダー１３に内蔵されたランプ等により、ＹＳＺ基板１２の加熱を開始する。
【００３３】
チャンバー２０内の真空度が確認された後、別途設置したボンベ等から該チャンバー２０内に、Ｏ２ガスを所定圧力になるまで供給する。その後、基板温度とＯ２ガス圧が設定値になったら、ターゲット１０とＹＳＺ基板１２の間隙を調整した後、これらターゲット１０とＹＳＺ基板１２をそれぞれ回転させた状態で、パルスレーザー光を照射する。
【００３４】
この時、ターゲット１０の表面からは、原子、分子、クラスターなどの粒子群（プルーム）が爆発的に放出され、それらの粒子はターゲット１０と対向して配置された基板１２上に到達し、基板１２表面を拡散して安定なサイトに落ち着いて薄膜となる。
【００３５】
本実施形態においては、基板温度、雰囲気ガス（Ｏ２）の圧力、基板−ターゲット間の距離、パルスレーザーの出力（フルエンス）・繰り返し周波数（デューティサイクル）・ショット数等を考慮することにより、ＹＳＺ基板１２の表面に、多孔質でかつ不純物の少ない、厚さ２〜３μｍの薄膜状空気極を作成することができた。
【００３６】
［実施例］
次に、ＰＬＤ法による最適な成膜条件を見出すべく行なった実施例について述べる。
ＰＬＤ法により成膜を行う場合、基板温度、雰囲気ガス圧力、基板―ターゲット間距離、繰り返し周波数、レーザーフルエンス、ショット数のパラメーターが膜の構造特性を左右するため、これらのパラメーターを変化させることによる影響（表面構造の変化）を評価した。
【００３７】
なお、燃料電池は、空気極・電解質・燃料極で１つのセルを構成するが、本実施例においては、Ｇｄ０．５Ｓｒ０．５ＣｏＯ３をＹＳＺ基板上に成膜した場合の評価を行った。また、ＹＳＺ基板上におけるＧｄ０．５Ｓｒ０．５ＣｏＯ３結晶の「成長度合い」を、Ｘ線回折装置の回折スペクトルにより、得られた空気極表面の「多孔性」（膜構造の多孔質さ）を、走査型電子顕微鏡による表面および断面の観察により、それぞれ評価した。
【００３８】
（実施例１）
ＰＬＤ法における以下の成膜条件を固定した状態で、
・チャンバー内の酸素ガス圧  ：  ５３Ｐａ
・基板−ターゲット間距離  ：  ３２．５ｍｍ
・パルスレーザーの繰り返し周波数  ：  １０Ｈｚ
・レーザー光のフルエンス  ：  ２８ｋＪ／ｍ２
・パルスレーザーのショット数  ：  １４４００回
基板温度を、室温，４２３Ｋ，５２３Ｋ，８７３Ｋ，９２３Ｋ，９７３Ｋ，１０２３Ｋと変化させて成膜を行なった。
【００３９】
Ｘ線回折のスペクトルからは、
・基板温度９２３ＫまではＧｄ０．５Ｓｒ０．５ＣｏＯ３のピークが確認されず、アモルファスである。
走査型電子顕微鏡による観察からは、
・８７３Ｋ以下では低温になるにつれて多孔質になるが、室温で蒸着した膜は機械的強度が非常に弱い。
・８７３〜１０２３Ｋでは、基板温度が上昇するに従い柱状晶の直径が大きくなる。
・できるだけ多孔質で、かつ、Ｇｄ０．５Ｓｒ０．５ＣｏＯ３の結晶が得られている（酸素極に適した）構造の膜は、１０２３Ｋで蒸着した膜であると考えられる。
以上の知見が得られた。
【００４０】
（実施例２）
ＰＬＤ法における以下の成膜条件を固定した状態で、
・基板温度  ：  ９７３Ｋ
・基板−ターゲット間距離  ：  ３２．５ｍｍ
・パルスレーザーの繰り返し周波数  ：  １０Ｈｚ
・レーザー光のフルエンス  ：  ２８ｋＪ／ｍ２
・パルスレーザーのショット数  ：  １４４００回
チャンバー内の酸素ガス圧を、２７Ｐａ，５３Ｐａ，１０７Ｐａ，１６０Ｐａと変化させて成膜を行なった。
【００４１】
Ｘ線回折のスペクトルからは、
・２７〜５３Ｐａの低い圧力よりも１０７〜１６０Ｐａの高い圧力の方が、Ｇｄ０．５Ｓｒ０．５ＣｏＯ３の強いピークが得られた。
走査型電子顕微鏡による観察からは、
・酸素ガス圧を上げると、より大きな凝集柱状晶が形成される。
・酸素ガス圧が高いほうが多孔質な構造をとる。
・できるだけ多孔質で、かつ、Ｇｄ０．５Ｓｒ０．５ＣｏＯ３の結晶が得られている（酸素極に適した）構造の膜は、１０７Ｐａで蒸着した膜であると考えられる。
以上の知見が得られた。
【００４２】
（実施例３）
ＰＬＤ法における以下の成膜条件を固定した状態で、
・基板温度  ：  ９７３Ｋ
・チャンバー内の酸素ガス圧  ：  ５３Ｐａ
・パルスレーザーの繰り返し周波数  ：  １０Ｈｚ
・レーザー光のフルエンス  ：  ２８ｋＪ／ｍ２
・パルスレーザーのショット数  ：  １４４００回
基板−ターゲット間の距離を、３２．５ｍｍ，４２．５ｍｍ，５２．５ｍｍと変化させて成膜を行なった。
Ｘ線回折スペクトルと走査型電子顕微鏡による観察から、基板−ターゲット間の距離を４２．５ｍｍとした場合に、酸素極に適した構造の膜が得られることが分かった。
【００４３】
（実施例４）
ＰＬＤ法における以下の成膜条件を固定した状態で、
・基板温度  ：  ９７３Ｋ
・チャンバー内の酸素ガス圧  ：  ５３Ｐａ
・基板−ターゲット間距離  ：  ３２．５ｍｍ
・レーザー光のフルエンス  ：  ２８ｋＪ／ｍ２
・パルスレーザーのショット数  ：  １４４００回
パルスレーザーの繰り返し周波数を、２Ｈｚ，１０Ｈｚ，５０Ｈｚと変化させて成膜を行なった。
Ｘ線回折スペクトルと走査型電子顕微鏡による観察から、パルスレーザーの繰り返し周波数を５０Ｈｚとした場合に、酸素極に適した構造の膜が得られることが分かった。
【００４４】
（実施例５）
ＰＬＤ法における以下の成膜条件を固定した状態で、
・基板温度  ：  ９７３Ｋ
・チャンバー内の酸素ガス圧  ：  ５３Ｐａ
・基板−ターゲット間距離  ：  ３２．５ｍｍ
・パルスレーザーの繰り返し周波数  ：  １０Ｈｚ
・パルスレーザーのショット数  ：  １４４００回
レーザー光のフルエンスを、１７ｋＪ／ｍ２，２２ｋＪ／ｍ２，２８ｋＪ／ｍ２と変化させて成膜を行なった。
Ｘ線回折スペクトルと走査型電子顕微鏡による観察から、レーザー光のフルエンスを２２ｋＪ／ｍ２とした場合に、酸素極に適した構造の膜が得られることが分かった。
【００４５】
（実施例６）
ＰＬＤ法における以下の成膜条件を固定した状態で、
・基板温度  ：  ９７３Ｋ
・チャンバー内の酸素ガス圧  ：  ５３Ｐａ
・基板−ターゲット間距離  ：  ３２．５ｍｍ
・パルスレーザーの繰り返し周波数  ：  １０Ｈｚ
・レーザー光のフルエンス  ：  ２８ｋＪ／ｍ２
パルスレーザーのショット数を、１０００回，５０００回，１４４００回と変化させて成膜を行なった。
Ｘ線回折スペクトルと走査型電子顕微鏡による観察から、パルスレーザーのショット数を１４４００回とした場合に、酸素極に適した構造の膜が得られることが分かった。
【００４６】
さて、これらの実施例の結果から、
・基板温度  ：  ９７３Ｋ
・チャンバー内の酸素ガス圧  ：  １０７Ｐａ
・基板−ターゲット間距離  ：  ３２．５ｍｍ
・パルスレーザーの繰り返し周波数  ：  １０Ｈｚ
・レーザー光のフルエンス  ：  ２８ｋＪ／ｍ２
・パルスレーザーのショット数  ：  １４４００回
以上の条件でＹＳＺ基板上に積層した固体酸化物形燃料電池用空気極の非抵抗を、室温〜８５０℃までの各温度下で測定し、この比抵抗より計算される導電率をグラフ化して図３に示した。（なお、この測定温度とは、成膜時の基板温度ではなく、セルとして構成した後のＳＯＦＣの稼動環境を想定した温度である。）
【００４７】
このグラフから、本実施例で得られたＹＳＺ基板上のＧｄ０．５Ｓｒ０．５ＣｏＯ３空気極は、現在のＳＯＦＣの稼動域よりも低い１０２３〜１１２３Ｋ（約７５０〜８５０℃）の温度域において、従来のＬａＭｎＯ３系ペロブスカイト型酸化物を用いた空気極に比べ、約７倍（約６００Ｓ／ｃｍ）の導電率を有することが分かる。
【００４８】
従って、本実施形態における固体酸化物形燃料電池用空気極を用いることにより、発電効率の低下を招くことなく、ＳＯＦＣの低温動作が可能になる。
【００４９】
また、空気極材料が安価であることから、低コストで固体酸化物形燃料電池を作製できる可能性があり、ＳＯＦＣの低温動作下によるセル寿命向上と相まって、燃料電池のランニングコストを低減することもできる。
【００５０】
なお、固体酸化物形燃料電池における空気極以外の固体電解質および燃料極を構成する材料と、これらを作成する方法は、以上の実施形態における例に限定されるものではない。例えば、空気極に加えて、固体電解質の他面側に位置する燃料極を、上記と同様のＰＬＤ法を用いて構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態における固体酸化物形燃料電池の単セルの概略を表す図である。
【図２】本発明の実施形態における固体酸化物形燃料電池用空気極の作成に用いたＰＬＤ装置の概略構成図である。
【図３】本発明の実施例で得られた固体酸化物形燃料電池用空気極の導伝率対温度を示すグラフである。
【図４】固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）の作動原理を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  固体電解質
２  カソード（空気極）
３  アノード（燃料極）
１０  ターゲット
１１  テーブル
１２  ＹＳＺ基板
１３  ホルダー
２０  チャンバー
２１  ロータリーポンプ
２２  ターボ分子ポンプ
２３  レーザー発振器
２４  ミラー
２５  レンズ
【図１】
2008004443.tif 000003
【図２】
2008004443.tif 000004
【図３】
2008004443.tif 000005
【図４】
2008004443.tif 000006