(57)【要約】    【課題】  ＬＳＭＧを固体電解質の主体とする固体酸化物形燃料電池であって、９００℃以上の高温で作動させても、ＬＳＭＧ固体電解質が劣化し難く且つ高出力である固体酸化物形燃料電池及び該燃料電池用の固体電解質を提供すること。    【解決手段】  ＬＳＧＭの表面にＹＳＺ層が形成されている固体電解質及び該固体電解質を用いる固体酸化物形燃料電池、あるいはＬＳＧＭ固体電解質と、該ＬＳＧＭ固体電解質と燃料極が接触する面にＹＳＺ層が形成されている燃料極とを、有する固体酸化物形燃料電池。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＳＧＭの表面にＹＳＺ層が形成されることを特徴とする固体電解質。
【請求項２】
前記ＹＳＺ層の厚さが、１〜４０μmであることを特徴とする請求項１記載の固体電解質。
【請求項３】
前記ＹＳＺ層が、燃料極側の面に設けられることを特徴とする請求項１又は２記載の固体電解質。
【請求項４】
前記固体電解質が、固体酸化物形燃料電池用の固体電解質であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の固体電解質。
【請求項５】
ＬＳＧＭの表面に、ＹＳＺスラリーを塗布し、乾燥し、焼成することを特徴とする固体電解質の製造方法。
【請求項６】
前記固体電解質が、固体酸化物形燃料電池用の固体電解質であることを特徴とする請求項５記載の固体電解質の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜４いずれか１項記載の固体電解質を用いることを特徴とする固体酸化物形燃料電池。
【請求項８】
ＬＳＧＭ固体電解質と、該ＬＳＧＭ固体電解質と燃料極が接触する面にＹＳＺ層が形成されている燃料極と、を有することを特徴とする固体酸化物形燃料電池。
【請求項９】
前記ＹＳＺ層の厚さが、１〜４０μｍであることを特徴とする請求項８記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項１０】
ＬＳＧＭ固体電解質と、ＹＳＺ傾斜材で構成される燃料極と、を有することを特徴とする固体酸化物形燃料電池。
【請求項１１】
前記ＹＳＺ傾斜材が、ＹＳＺ及びニッケルの傾斜材であることを特徴とする請求項１０記載の固体酸化物形燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＳＭＧを固体電解質の主体として用いる固体酸化物形燃料電池並びに該燃料電池に用いる固体電解質及び該固体電解質の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）用の固体電解質としては、従来、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）又はこれに類似する金属酸化物が用いられてきた。ＹＳＺ電解質は１０００℃程度で作動する高温作動型の固体電解質であり、信頼性及び耐久性に優れ、低コストであるため用いられてきたものである。しかし、ＹＳＺ電解質はイオン伝導度が低く上記のような高温で作動させてもさほど高出力の燃料電池を得ることができないため、一層の高出力化の要請から、イオン伝導度のより高い固体電解質が求められていた。
【０００３】
これに対し、ＬＳＧＭ（Ｌａ０．８Ｓｒ０．２Ｇａ０．８Ｍｇ０．２Ｏ２．８等）やＬＳＧＭＣ（Ｌａ０．８Ｓｒ０．２Ｇａ０．８Ｍｇ０．１５Ｃｏ０．０５Ｏ３−δ）等のランタンガレート系固体電解質が種々提案されている。これらの固体電解質は、イオン伝導度が高く６００〜８００℃程度の低温で作動させることができるものである。
【０００４】
しかし、ＬＳＧＭ固体電解質は、燃料電池に用いた場合、６００〜８００°ではセル出力がＹＳＺ電解質と同程度に留まる。そこで、ランタンガレート系固体電解質であるＬＳＧＭをより高温で作動させることにより、ＬＳＧＭ固体電解質のセル出力をＹＳＺ電解質よりも高くすることが検討された。
【非特許文献１】千歳、外１６名、「１０３Ｂ  ランタンガレート系電解質を用いた低温作動ＳＯＦＣの開発（２）」、第１１回ＳＯＦＣ研究発表会講演要旨集、ＳＯＦＣ研究会、２００２年１２月１１日、ｐ．９−１２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＬＳＧＭ固体電解質を燃料電池とし、例えば９５０℃程度の高温で作動させると、ＬＳＧＭ固体電解質の燃料極側、すなわち高温還元雰囲気下におかれた部分が劣化して導電性が著しく低下し易いという問題があった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、ＬＳＭＧを固体電解質の主体とする固体酸化物形燃料電池であって、９００℃以上の高温で作動させても、ＬＳＭＧが劣化し難く且つ高出力である固体酸化物形燃料電池、並びに該固体酸化物形燃料電池に用いる固体電解質及び該固体電解質の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる実情において、本発明者らは鋭意検討を行った結果、ＬＳＧＭと燃料極の間にＹＳＺ層を設け、ＬＳＧＭと燃料極が直接接触しないようにすれば、９００℃以上の高温で作動させても、ＬＳＧＭが劣化し難く且つ高出力である固体酸化物形燃料電池の製造が可能になることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明（１）は、ＬＳＧＭの表面にＹＳＺ層が形成される固体電解質を提供するものである。
【０００９】
また、本発明（２）は、ＬＳＧＭの表面に、ＹＳＺスラリーを塗布し、乾燥し、焼成する固体電解質の製造方法を提供するものである。
【００１０】
また、本発明（３）は、前記本発明（１）の固体電解質を用いる固体酸化物形燃料電池を提供するものである。
【００１１】
また、本発明（４）は、ＬＳＧＭ固体電解質と、該ＬＳＧＭ固体電解質と燃料極が接触する面にＹＳＺ層が形成されている燃料極と、を有する固体酸化物形燃料電池を提供するものである。
【００１２】
また、本発明（５）は、ＬＳＧＭ固体電解質と、ＹＳＺ傾斜材で構成される燃料極と、を有する固体酸化物形燃料電池を提供するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る固体酸化物形燃料電池は、高出力であり且つ９００℃以上の高温還元雰囲気下で用いても、出力低下を起こさない。また、本発明に係る固体電解質は、高出力であり且つ９００℃以上の高温還元雰囲気下で用いても、劣化し難いので、本発明の固体酸化物形燃料電池を製造に好適に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明に係る固体電解質は、ＬＳＧＭの表面にＹＳＺ層が形成された固体電解質（以後、ＹＳＺ／ＬＳＧＭ固体電解質とも記載）である。
【００１５】
本発明で用いられるＬＳＧＭは、一般的にＬＳＧＭと称されるもの全てを含むが、例えば、ＬａＸＳｒ１−ＸＧａＹＭｇ１−ＹＯＺ（０．５＜Ｘ＜１．０、０．５＜Ｙ＜１．０、２．０＜Ｚ＜３．５）のものが用いられる。このうち、好ましくは０．７＜Ｘ＜０．９、０．７＜Ｙ＜０．９、２．７＜Ｚ＜２．９であり、さらに好ましくは略Ｌａ０．８Ｓｒ０．２Ｇａ０．８Ｍｇ０．２Ｏ２．８である。ＬＳＧＭがこのような組成のものであるとＹＳＺ／ＬＳＧＭ固体電解質のイオン伝導性が高くなり易いため好ましい。
【００１６】
本発明で用いられるＹＳＺ層は、ＹＳＺからなり、該ＹＳＺは、一般的にＹＳＺと称されるもの全てを含むが、例えば、通常３〜１０mol％のＹ２Ｏ３を含むＺｒＯ２、好ましくは６〜１０mol％のＹ２Ｏ３を含むＺｒＯ２、さらに好ましくは８mol％程度のＹ２Ｏ３を含むＺｒＯ２が挙げられる。この程度の量のＹ２Ｏ３を含むとＹＳＺ／ＬＳＧＭ固体電解質のイオン伝導性が高くなり易いため好ましい。
【００１７】
ＹＳＺ層の厚さは、通常１〜４０μm、好ましくは５〜３０μm、さらに好ましくは１５〜２５μmである。厚さが該範囲内にあるとＹＳＺ／ＬＳＧＭ固体電解質の内部抵抗が小さくなり易いため好ましい。
【００１８】
ＹＳＺ層の下地であるＬＳＧＭの厚さは、特に限定されないが、例えば、１〜４０μm、好ましくは５〜３０μm、さらに好ましくは１５〜２５μmである。厚さが該範囲内にあるとＹＳＺ／ＬＳＧＭ固体電解質のイオン伝導性が高くなり易いため好ましい。
【００１９】
ＹＳＺ層はＬＳＧＭの表面のうち少なくとも燃料極側の面に形成される。ＹＳＺ層は燃料極側の面以外の部分に形成されていてもよいが、空気極側の面にはＹＳＺ層を形成しないほうが、ＬＳＧＭの伝導率が低下しないため好ましい。本発明に係る固体電解質は、固体酸化物形燃料電池、酸素センサー用に使用することができる。
【００２０】
本発明に係る燃料電池は、前記ＹＳＺ／ＬＳＧＭ固体電解質を電解質として用いて得られるものである。該燃料電池においては、ＹＳＺ／ＬＳＧＭ固体電解質の燃料極側をＹＳＺ層が形成された側とすることが、９００℃以上の高温での還元雰囲気下で燃料電池を作動させても、ＹＳＺ層を形成しないＬＳＧＭを固体電解質として用いた場合よりも高出力で且つ劣化が生じ難くなるため好ましい。さらにＹＳＺ／ＬＳＧＭ固体電解質の空気極側をＹＳＺ層が形成されないＬＳＧＭのままとすることが、９００℃以上の高温での酸化雰囲気下で燃料電池を作動させても特にＹＳＺ／ＬＳＧＭ電解質が出力低下を起こさないことから、ＹＳＺ層を形成するコストがかからず且つＹＳＺ層を形成するよりも伝導性が高いため好ましい。
【００２１】
次に、本発明に係る固体電解質の製造方法について説明する。該製造方法においては、まず、ＹＳＺスラリーを調製する。ＹＳＺスラリーは、少なくともＹＳＺ原料紛を溶媒に分散させて得られたものである。なお、必要により、可塑剤、分散剤、消泡剤及び結合剤をさらに配合してもよい。ＹＳＺスラリーは、例えば、溶媒に、ＹＳＺ原料紛、可塑剤、分散剤、消泡剤及び結合剤をこの順序で添加し、混合することにより得ることができる。
【００２２】
本発明で用いられるＹＳＺ原料紛は、上記ＹＳＺの粉末であり、平均粒径が通常０．００５〜０．２μm、好ましくは０．０１〜０．１μm、さらに好ましくは０．０２〜０．０５μmである。ＹＳＺ原料紛の平均粒径が該範囲内にあると充填密度が高いため好ましい。
【００２３】
また、ＹＳＺ原料紛は、上記範囲内の粉末をさらに平均粒径が比較的大きい微粉末とこれより平均粒径が小さい超微粉末とに分け、これらを混合して用いると、スラリーをＬＳＧＭの表面に塗布したときにスラリーの流動性及び充填性が優れるため好ましい。このように微粉末と超微粉末とを混合して用いる例としては、微粉末を平均粒径０．０５μm程度のものとし、且つ超微粉末を平均粒径０．０２μm程度のものとする方法が挙げられる。
【００２４】
なお、本発明において、ＹＳＺ原料紛は、溶媒等に添加混合してスラリーを調製する前に十分に乾燥させておくと、作製されるスラリー膜中に原料紛粒子がムラなく均一に分散し易く、また焼成時においてＹＳＺ層が破損し難くなるため好ましい。乾燥条件としては、例えば、１０５℃で２４時間以上乾燥処理する方法が挙げられる。
【００２５】
本発明で用いられる溶媒としては、ＹＳＺ原料紛を分散可能なものであればよく、特に限定されないが、例えば、アセトン、イソプロパノール、エタノール、メタノール等の有機溶媒が挙げられる。これらの有機溶媒を上記のものの１種又は２種以上を混合して用いてもよい。たとえば、アセトンとイソプロパノールとを容量を当量として併用すると、作製されるスラリー膜中に原料紛粒子がムラなく均一に分散し易いため好ましい。
【００２６】
必要により本発明で用いられる可塑剤としては、例えば、フタル酸ジ―ｎ―ブチル、ジエチルフタレート、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート等が挙げられる。このうち、フタル酸ジ―ｎ―ブチルは作製されるスラリー膜中に原料紛粒子がムラなく均一に分散し易いため好ましい。
【００２７】
必要により本発明で用いられる分散剤としては、例えば、ジエチルアミン系分散剤、トリエチルアミン系分散剤等が挙げられる。このうち、青木油脂株式会社製ＯＰ−８３ＲＡＴ等のジエチルアミン系分散剤は、作製されるスラリー膜中に原料紛粒子がムラなく均一に分散し易いため好ましい。
【００２８】
必要により本発明で用いられる消泡剤としては、例えば、モノ−ｐ−オクチルフェニルエーテル等が挙げられる。
【００２９】
必要により本発明で用いられる結合剤としては、例えば、ポリビニルブチラール樹脂、エチルセルロース、アセチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルエーテル等が挙げられる。このうち、ポリビニルブチラール樹脂は、作製されるスラリー膜中に原料紛粒子がムラなく均一に分散し易いため好ましい。
【００３０】
ＹＳＺスラリーを調製するには、まず、上記ＹＳＺ原料紛等を溶媒に混合して分散させる。混合は十分に行うことが好ましく、このような混合方法としては、例えば、ミル容器とミルボールとを用い、ミル容器に、上記ＹＳＺ原料紛や溶媒等のスラリー材料と共にミルボールを入れ、蓋をしたミル容器をミル装置にセットし、高速で回転させる方法が挙げられる。この場合、ミル容器の混合条件は、例えば、１秒に１回転の回転速度で１５時間以上行う方法が挙げられる。
【００３１】
ＹＳＺスラリーにおけるＹＳＺ原料紛と結合剤との配合比率は、ＹＳＺ原料紛１００重量部に対して、結合剤を通常１〜２０重量部、好ましくは３〜１０重量部とすると、作製されるスラリー膜中に原料紛粒子がムラなく均一に分散し易いため好ましい。
【００３２】
スラリーの混合後は、ＹＳＺスラリーの粘度調整のために脱泡処理を行うことが好ましい。脱泡処理は、例えばエバポレータを用いて行うことができる。ＹＳＺスラリーは、粘度が通常１０００〜５０００mPa・sec、好ましくは２０００〜４０００mPa・secになるようにすると、作製されるスラリー膜中に原料紛粒子がムラなく均一に分散し易いため望ましい。
【００３３】
次に、上記のようにして得られたＹＳＺスラリーをＬＳＧＭの表面に塗布する。なお、ＹＳＺスラリーを塗布する前に、ＬＳＧＭの表面をアセトンで洗浄しておくと、ＬＳＧＭの表面の油分等が除去され、ＹＳＺスラリーの塗布後、乾燥、焼成して得られるＹＳＺ層とＬＳＧＭとの界面の結合が強固になり、界面で剥離が生じ難くなるため好ましい。
【００３４】
ＹＳＺスラリーをＬＳＧＭの表面に塗布する方法としては、特に限定されないが、例えば、ポリエチレン樹脂、塩化ビニール樹脂、ゴム等の軟質材料をシート状に加工してなるブレードを用いて塗布する方法であると、ＹＳＺスラリーを均一な厚さで塗布することができるため好ましい。塗布量は、焼成後のＹＳＺ層の厚さが、通常１〜４０μm、好ましくは５〜３０μm、さらに好ましくは１５〜２５μmとなる量にする。該厚さが該範囲内にあると固体電解質のイオン伝導性が高くなり易いため好ましい。
【００３５】
次に、ＬＳＧＭの表面に塗布されたＹＳＺスラリーを乾燥させる。乾燥方法としては、特に限定されないが、急激に乾燥させるとＹＳＺ原料紛の分散の悪化が起こり、ＹＳＺコーティング膜に亀裂が生じ易いため、室温又はあまり加熱しない程度でゆっくりと乾燥させることが好ましい。例えば、室温で３時間以上乾燥させる方法が挙げられる。
【００３６】
ＹＳＺコーティング膜の乾燥が終了したら、ＹＳＺコーティング膜が形成されたＬＳＧＭの焼成を行う。焼成条件としては、焼成温度が、通常１２００〜１５００℃、好ましくは１２５０〜１４５０℃、さらに好ましくは１３５０〜１４５０℃であり、焼成時間が、通常２〜８時間、好ましくは４〜６時間である。また、焼成は、大気下又は酸素雰囲気下で行い、炉内の圧力は特に限定されないが例えば大気圧程度とすればよい。
【００３７】
焼成終了後、放置して冷却するとＬＳＧＭの表面にＹＳＺ層が形成されたＹＳＺ／ＬＳＧＭ固体電解質が得られる。本発明で得られたＹＳＺ／ＬＳＧＭ固体電解質は、固体酸化物形燃料電池、酸素センサー用に使用することができる。
【００３８】
本発明に係る燃料電池の一の形態は、前記ＹＳＺ／ＬＳＧＭ固体電解質を用いる固体酸化物形燃料電池（以後、固体酸化物形燃料電池（１）とも記載）である。該固体酸化物形燃料電池（１）は、燃料極、前記ＹＳＺ／ＬＳＧＭ固体電解質及び空気極をこの順序で界面同士を接触させ、燃料極及び空気極を電気的に接続することにより作製することができる。燃料極及び空気極の材料としては公知のものを用いることができ、燃料極としては、例えばＮｉとＹＳＺの混合燒結体であるＮｉ／ＹＳＺサーメットを用いることができ、空気極としては、例えばＬＳＧＭを用いることができる。本発明に係る燃料電池の形態は特に限定されず、平板型、円筒型のいずれであってもよい。本発明に係る燃料電池は、例えば、燃料電池コージェネレーションシステムに使用することができる。
【００３９】
当該固体酸化物形燃料電池（１）は、ＬＳＭＧを固体電解質の主体として用いているので、高出力であり、且つ燃料極との接触面にＹＳＺ層が設置されているので、９００℃以上の高温で作動させてもＬＳＧＭが劣化し難く、出力低下を起こさない。
【００４０】
また、本発明に係る固体酸化物形燃料電池の他の形態は、ＬＳＧＭそのものを固体電解質として用い、該ＬＳＧＭと燃料極が接触する面がＹＳＺで構成されている燃料極を用いる固体酸化物形燃料電池（以後、固体酸化物形燃料電池（２）とも記載）である。以後、該固体酸化物形燃料電池（２）の固体電解質として用いるＬＳＧＭそのものを、ＬＳＧＭ固体電解質と記載する。そして、表面がＹＳＺで構成されている燃料極、ＬＳＧＭ固体電解質及び空気極の界面同士を接触させ、燃料極及び空気極を電気的に接続することにより、固体酸化物形燃料電池（２）を作製することができる。
【００４１】
固体酸化物形燃料電池（２）に係る燃料極は、ＬＳＧＭ固体電解質と燃料極が接触する面に、一定の厚みを持つＹＳＺ層が形成されているもの（以後、燃料極（１）とも記載）であってもよいし、あるいは、ＹＳＺの傾斜材（以後、燃料極（２）とも記載）であってもよい。一般に、一定方向に組成が連続的に変化する材質は、傾斜材と呼ばれており、該燃料極（２）の組成は、ＬＳＧＭ固体電解質と接触する面が、ＹＳＺが１００％であり、該接触する面から厚さ方向に遠ざかるに従って、ＹＳＺの含有量が減少する。
【００４２】
ＹＳＺ層が形成される当該燃料極（１）の基材は、固体酸化物形燃料電池の燃料極として用いられているものであれば、特に制限されず、ニッケル、コバルト、白金、ルテニウム又はパラジウム等が挙げられる。これらの内、集電時の抵抗が低い点で、ニッケル又はルテニウムが好ましい。また、該ＹＳＺ層を形成するＹＳＺ及び該ＹＳＺ層の厚さは、前記ＹＳＺ／ＬＳＧＭ固体電解質のＹＳＺ層の場合と同様ある。
【００４３】
また、当該燃料極（１）は、ＬＳＧＭの代わりに当該燃料極（１）の基材を用いる他は、前記ＹＳＺ／ＬＳＧＭ固体電解質の製造方法と同様の方法で、ＹＳＺ層を形成させ、製造することができる。
【００４４】
一方、当該燃料極（２）は、ＬＳＧＭ固体電解質と接触する面の組成はＹＳＺが１００％であり、該接触する面から厚さ方向に遠ざかるに従って、ＹＳＺの含有量が減少し、他の成分の含有量が増える。当該他の成分としては、一般に固体酸化物形燃料電池の燃料極として用いられる成分であれば特に制限されず、ニッケル、コバルト、白金、ルテニウム又はパラジウム等が挙げられる。これらの内、集電時の抵抗が低い点で、ニッケル又はルテニウムが好ましい。
【００４５】
当該燃料極（２）は、例えば、傾斜機能材料（工業調査会著作）の「第２章傾斜機能材料作製技術の概要」に記載されている気相析出法、粉末形成法、プラズマ溶射法、ＳＨＳ法（Ｓｅｌｆ−ｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ  Ｈｉｇｈ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）、電解析出法又は繊維整列法等の一般的な傾斜材の製造方法を用いて製造することができる。
【００４６】
当該燃料極（２）は、連続的に組成が変化しているので、ＹＳＺ層を有する燃料極に比べ界面抵抗を小さくすることができる。また、ＹＳＺ層を有する燃料極は、燃料極基材の形成工程及びＹＳＺ層の形成工程という２段の製造工程が必要であるが、当該燃料極（２）は、１段の工程で製造できるという利点を有している。
【００４７】
固体酸化物形燃料電池（２）に係るＬＳＧＭ固体電解質は、前記ＹＳＺ／ＬＳＧＭ固体電解質のＹＳＺ層が形成される前のＬＳＧＭと同様である。
【００４８】
固体酸化物形燃料電池（２）に係る空気極は、前記固体酸化物形燃料電池（１）に係る空気極と同様である。
【００４９】
当該固体酸化物形燃料電池（２）は、ＬＳＭＧ固体電解質を用いているので、高出力であり、且つ燃料極が該ＬＳＧＭ固体電解質と接触する面がＹＳＺで構成されているので、９００℃以上の高温で作動させてもＬＳＧＭ固体電解質が劣化し難く、出力低下を起こさない。
【００５０】
以下に実施例を示すが、本発明はこれらに限定されて解釈されるものではない。
【実施例１】
【００５１】
（ＹＳＺスラリーの混合）
まず、ＹＳＺ原料紛として、平均粒径０．０５μmのＹＳＺ微粉末（東ソー株式会社製ＴＺ−８Ｙ：８mol％のＹ２Ｏ３を含むＺｒＯ２粉末）及び平均粒径０．０２μmのＹＳＺ超微粉末（東ソー株式会社製ＴＺ−８ＹＳ：８mol％のＹ２Ｏ３を含むＺｒＯ２粉末）を、それぞれ１０５℃で２４時間以上かけて十分に乾燥させた。次に、５００mlのミル容器内に、直径２０mmのミルボール４９７mg及び直径１０mmのミルボール１１７mgを入れた後、溶媒としてアセトン８０ml及びイソプロパノール８０mlを注ぎ込んで攪拌混合し、その後溶媒を攪拌したまま、ＹＳＺ原料紛として上記ＹＳＺ微粉末５０g及びＹＳＺ超微粉末５０g、可塑剤としてフタル酸ジ―ｎ―ブチル１０ml、分散剤として日本油脂株式会社製ＯＰ−８３ＲＡＴ（ジエチルアミン系分散剤）２ml、消泡剤としてモノ−ｐ−オクチルフェニルエーテル２ml、結合剤としてポリビニルブチラール樹脂（和光純薬工業株式会社製）５gをこの順番で溶媒中に添加し、混合した。次に、ミル容器内に上記ＹＳＺ原料紛等のＹＳＺスラリー材料が入ったままの状態でミル容器に蓋をし、さらにビニールテープで固定した。この蓋をしたミル容器をボールミル装置にセットした後、１秒に１回転の速度で１５時間以上回転させてＹＳＺスラリー材料を混合した。
（脱泡処理）
混合後得られたＹＳＺスラリー２４０gをミル容器よりエバポレータ用ナスフラスコに移し替え、該フラスコをエバポレータにセットした。エバポレータの回転速度を２秒間に１回転とし、まず、６５℃、４００torrにて６０分間、次いで６５℃、３７０torrにて１８０分間脱泡処理を行った。脱泡処理後、ＹＳＺスラリーは１５５gであり、粘度は２８００mPa・secであった。
（ＬＳＧＭ電解質へのＹＳＺスラリーの塗付）
まず、直径１４．５mm、厚さ１mmの円盤状のＬＳＧＭ（Ｌａ０．８Ｓｒ０．２Ｇａ０．８Ｍｇ０．２Ｏ２．８）電解質をアセトンにて１０分間超音波洗浄した。次に、幅方向及び長さ方向の略中央部に直径１３mmの穴をあけた幅２０mm、長さ４０mm程度、厚さ６０μmのメンディングテープを準備し、メンディングテープの穴の中心とＬＳＧＭ電解質の中心とが一致するようにして、メンディングテープをＬＳＧＭ電解質の片面に貼り付けた。これにより、ＬＳＧＭ電解質の片面は、メンディングテープの穴の部分以外がメンディングテープでマスクされ、該穴とＬＳＧＭ電解質の片面とで形成される凹部が形成された。
【００５２】
次に、凹部に、該凹部を埋めきれる程度の極少量のＹＳＺスラリーを流し込み、１５mm×３０mmのポリエチレンフィルムシートからなるブレードで凹部上面を静かになでて、凹部の厚さ６０μmのＹＳＺコーティング膜を形成した。
（ＹＳＺコーティング膜の乾燥、ＬＳＧＭ／ＹＳＺ電解質の焼成）
さらに、これを室温で３時間以上放置して乾燥させた。乾燥後、ＹＳＺコーティング膜は収縮し、厚さは乾燥前の略１／３の２０μm強であった。
【００５３】
次に、これを大気圧下１４００℃で５時間、加熱処理を行い、ＬＳＧＭ／ＹＳＺ電解質を焼成した。焼成後、ＹＳＺ層はさらに収縮し、厚さは２０μmであった。
（伝導率の測定）
得られたＬＳＧＭ／ＹＳＺ電解質について、ＹＳＺ層が形成された側をＳＯＦＣの燃料極側とする固体電解質として用いることを想定して、ＹＳＺ層が形成された側を９５０℃で５％Ｈ２、９５％Ｎ２の還元雰囲気下におき、ＬＳＧＭ／ＹＳＺ電解質のイオン伝導率を測定した。イオン伝導率は、後述の比較例１の伝導率との比較値で表した。結果を図１に示す。図１の縦軸は、実施例１のＬＳＧＭ／ＹＳＺ電解質の伝導率（ＬＳＧＭ／ＹＳＺ）σを、比較例１のＬＳＧＭ電解質の伝導率ＬＳＧＭσで除した値を示す。図１の横軸は、測定時間を示す。
（比較例１）
実施例１で用いた、直径１４．５mm、厚さ１mmの円盤状のＬＳＧＭ（Ｌａ０．８Ｓｒ０．２Ｇａ０．８Ｍｇ０．２Ｏ２．８）電解質そのものであって、ＹＳＺ層を形成しないものを比較例１とした。
（伝導率の測定）
ＬＳＧＭ電解質の表面で測定する以外は実施例１と同様の条件で、伝導率を比較した。伝導率は、実施例１の伝導率との比較値で表した。結果を図１に示す。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施例１と比較例１との伝導率の比較を示すグラフである。
【図１】
2004241380.tif 000002