【手続補正書】
【提出日】平成25年4月22日(2013.4.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
しかしながら、最終的に得られたカソードは、触媒材料で含浸された、電子伝導性材料及び酸化物イオン伝導性材料を含む混合された複合材料ではあるが、該構造体は、電子伝導性材料及び酸化物イオン伝導性材料が単に肉眼的混合されているにも拘わらず、それでも独立気孔及び相の間の不十分な接触に起因して依然として伝導性の大きな制限を呈し、その結果多くの産業上の用途には未だ不十分な電気性能しか得られない。更に、上記の構造体は、セルが高温で運転される時に腐食問題を招き得る金属の支持体に依存している
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
該目的は、
−  第一の相が電子伝導相であり、そして第二の相が酸化物イオン伝導相である、分離しているがパーコレーションしている（ｐｅｒｃｏｌａｔｉｎｇ）二つの相を含む多孔質の骨格構造体；及び
−  前記骨格構造体の表面上の電極触媒層であって、該電極触媒層は、第一及び第二のナノ粒子を含み、その際、該第一及び第二の粒子は該層の全体にわたってランダムに分布されている、該電極触媒層、
を含み、
その際、該第一のナノ粒子は電極触媒活性ナノ粒子であり、そして該第二のナノ粒子はイオン伝導性材料から形成される、複合酸素電極によって達成される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
骨格構造体
より詳細には、複合電極は、４つ、又は、気相も考慮される場合には５つの相を含む。該電極は、イオン伝導相の、パーコレーションされた酸化物相、及び電子伝導相の骨格構造体を含む。本発明の意味において‘パーコレーションされた（ｐｅｒｃｏｌａｔｅｄ）’は、骨格全体にわたって相が分離することなく、ほとんど全部の電子伝導性粒子、そして同様にイオン伝導性粒子が相互に接触するように激しく混合され、そして混ざりあった、イオン性相及び電子性相の構造体を意味する。パーコレーションによって、従来技術の骨格とは対照的に、二つの相が局所的に密な、すなわち、イオン伝導相の粒子の間、及び電子伝導相の粒子の間に多孔性を本質的に有さない、非多孔質の複合材料を形成する。これは、酸素拡散のための必要な経路を供給せずには伝導性を制限するような独立気孔を、相が全く、あるいはほとんど有さないことを意味する。この二つの相から形成された密な構造体には、ガス拡散経路、すなわち開放ガスチャンネルが全体に行き渡っていて、その結果、その密な構造体の表面上におけるイオン伝導相、電子伝導相及び気相の間に全体的に３つ以上の相界面が得られ、それにより、電極の電気的性能を著しく向上させることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
電子伝導体材料は、好ましくは、ステンレス鋼、Ｌａ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３（ＬＳＭ）、（Ｌｎ１−ｘＳｒｘ）ｓ（Ｎｉ１−ｙ−ｚＦｅｚＣｏｙ）Ｏ３（ＬＳＮＦＣ）、（Ｌｎ１−ｘＭｘ）ｓＴｒＯ３、（Ｌｎ１−ｘＭｘ）ｓＴｒ２Ｏ４（式中、Ｌｎは、Ｌａ、Ｐｒ、Ｇｄ等のようなランタニド元素のいずれか又はそれらの混合物のいずれかであり、Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ等のようなアルカリ土類金属のいずれか又はそれらの組合せのいずれかであり、そしてＴｒは、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ，Ｆｅ、Ｃｕ等のような遷移金属のいずれか又はそれらの混合物のいずれかである）のような金属及び金属合金、又はそれらの組合せからなる群から選択される。好ましくは、適切に選択されたＬＳＮＦＣの複合体である。というのは、その複合体に高い電子伝導性、及びセルの他の材料と適合した、好適なＴＥＣをもたらすようにその構成金属イオンを選択できるからである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
触媒的に活性な酸化物を形成する第一のナノ粒子のための材料は、好ましくは、（Ｌｎ１−ｘＳｒｘ）ｓＣｏＯ３（式中、Ｌｎは、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ等のようなランタン元素であり；ｘは、０＜ｘ≦１であり、ｓは０．９＜ｓ≦１である）、（Ｌａ１−ｘＭａｘ）ｓＣｏ１−ｙＭｂＯ３（式中、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１；０．９  ｓ＜１及びＬａ＝ランタニド元素、Ｍａ＝アルカリ土類元素、及びＭｂ＝遷移金属イオンである）；（Ｌｎ１−ｘＭｘ）ｓＴｒＯ３、（Ｌｎ１−ｘＭｘ）ｓＴｒ２Ｏ４（式中、Ｌｎは、Ｌａ、Ｐｒ、Ｇｄ等のようなランタニド元素のいずれか又はそれらのいずれかの組合せであり、Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ等のようなアルカリ土類金属のいずれか又はそれらのいずれかの組合せであり、そしてＴｒは、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ等のような遷移金属のいずれか又はそれらのいずれかの組合せである）又はそれらの混合物；又はそれらの混合物からなる群から選択される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
別の実施形態において、本発明は、上述の複合電極の製造方法を提供するものであり、該方法は、
−  第一の相が電子伝導相であり、第二の相が酸化物イオン伝導相である、分離されているがパーコレーションされた二つの相を含む多孔質の骨格構造体を形成する工程；そして−  前記骨格構造体の表面上に電極触媒層を適用する工程であって、その際、該電極触媒層は第一及び第二のナノ粒子を含む、前記工程、
その際、該第一のナノ粒子は電極触媒活性のナノ粒子であり、そして
その際、第二のナノ粒子はイオン伝導性材料から形成される、該工程
を含む。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
次いで、真空補助による浸透を用いて、その多孔質の構造体に硝酸セリウム及びＰ−１２３の水性溶液を充填する。より高温で燃料電池を稼働させる際に、電極の表面上にＣｅＯ２のナノ粒子がその場で形成される。結果として得られた薄膜は、図１に図解的に示されるように、ランダムに分布された触媒的に活性なナノ粒子の群である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−  第一の相が電子伝導相であり、そして第二の相が酸化物イオン伝導相である、分離しているがパーコレーションしている二つの相を含む多孔質の骨格構造体；及び
−  前記骨格構造体の表面上の電極触媒層であって、該電極触媒層は、第一及び第二のナノ粒子を含み、その際、該第一及び第二の粒子は該層の全体にわたってランダムに分布されている、該層、
を含み、
その際、該第一のナノ粒子は、電極触媒活性のナノ粒子であり、そしてその際、該第二のナノ粒子は、イオン伝導性材料から形成される、複合酸素電極。
【請求項２】
前記第一のナノ粒子及び／又は前記第二のナノ粒子が、０．１〜５００ｎｍの平均粒子寸法を有する、請求項１に記載の複合電極。
【請求項３】
前記第一のナノ粒子及び／又は前記第二のナノ粒子が、１〜１００ｎｍの平均粒子寸法を有する、請求項１に記載の複合電極。
【請求項４】
前記第一の相が、Ｌａ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３（ＬＳＭ）、（Ｌｎ１−ｘＳｒｘ）ｓ（Ｎｉ１−ｙ−ｚＦｅｚＣｏｙ）Ｏ３（ＬＣＮ）、（Ｌｎ１−ｘＭｘ）ｓＴｒＯ３、（Ｌｎ１−ｘＭｘ）ｓＴｒ２Ｏ４（式中、Ｌｎは、ランタニド元素のいずれか又はそれらの混合物のいずれかであり、Ｍは、アルカリ土類金属のいずれか又はそれらの組合せのいずれかであり、そしてＴｒは、遷移金属のいずれか又はそれらの組合せのいずれかである）、又はそれらの組合せからなる群から選択される材料を含む、請求項１に記載の複合電極。
【請求項５】
前記第二の相が、イオン伝導性のアパタイト、イットリア、スカンジアもしくはガドリニウム安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、ドープされたランタンガラート、及びイットリア、スカンジアもしくはガドリニウムドープセリア（ＣＧＯ）からなる群から選択される材料を含む、請求項１に記載の複合電極。
【請求項６】
前記第一のナノ粒子が、Ｌａ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３（ＬＳＭ）、（Ｌｎ１−ｘＳｒｘ）ｓ（Ｎｉ１−ｙ−ｚＦｅｚＣｏｙ）Ｏ３（ＬＣＮ）、（Ｌｎ１−ｘＭｘ）ｓＴｒＯ３、（Ｌｎ１−ｘＭｘ）ｓＴｒ２Ｏ４（式中、Ｌｎは、ランタニド元素のいずれか又はそれらの混合物のいずれかであり、Ｍは、アルカリ土類金属のいずれか又はそれらの組合せのいずれかであり、そしてＴｒは、遷移金属のいずれか又はそれらの組合せのいずれかである）、又はそれらの組合せからなる群から選択される材料を含む、請求項１に記載の複合電極。
【請求項７】
前記第二のナノ粒子が、イオン伝導性のアパタイト、イットリア、スカンジアもしくはガドリニウム安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、ドープされたランタンガラート、及びイットリア、スカンジアもしくはガドリニウムドープセリア（ＣＧＯ）からなる群から選択される材料を含む、請求項１に記載の複合電極。
【請求項８】
請求項１に記載の複合電極を製造する方法であって、
−  第一の相が電子伝導相であり、そして第二の相が酸化物イオン伝導相である、分離しているがパーコレーションしている二つの相を含む多孔質の骨格構造体を形成させる工程；そして
−  前記骨格構造体の表面上に、第一及び第二のナノ粒子を含む電極触媒層を適用する工程、
を含む、上記の方法。
【請求項９】
前記電極触媒層を前記骨格構造体上に適用する前に焼結する工程を更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１０】
前記電極触媒層が、前記第一及び第二のナノ粒子を含む懸濁物の形態で適用される、請求項１０に記載の方法。