(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
横縞型の燃料電池が備える絶縁性の支持基板に用いられる支持基板材料であって、ＭｇＯとＭｇＡｌ２Ｏ４とＴｉＯ２とを含み、ＭｇＯとＭｇＡｌ２Ｏ４とを主成分とする、
支持基板材料。
【請求項２】
ＴｉＯ２の含有量が０．０１ｗｔ％超である、
請求項１に記載の支持基板材料。
【請求項３】
ＴｉＯ２の含有量が９．１ｗｔ％以下である、
請求項１又は２に記載の支持基板材料。
【請求項４】
燃料ガス流路が形成された絶縁性の支持基板と、
燃料極と、空気極と、前記燃料極と前記空気極の間に配置される固体電解質膜とをそれぞれ有し、前記支持基板上に配置された複数の発電部と、
を備え、
前記支持基板は、ＭｇＯとＭｇＡｌ２Ｏ４とＴｉＯ２とを含み、ＭｇＯとＭｇＡｌ２Ｏ４とを主成分とする、
横縞型の燃料電池。
【請求項５】
前記支持基板におけるＴｉの平均含有量は、０．０１ｗｔ％超である、
請求項４に記載の横縞型の燃料電池。
【請求項６】
前記支持基板におけるＴｉの平均含有量は、５．５ｗｔ％以下である、
請求項４又は５に記載の横縞型の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持基板材料及び燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料ガス流路が形成された絶縁性の支持基板と、支持基板上に形成された複数の発電部とを備える、いわゆる横縞型の燃料電池が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１では、支持基板の構成材料として、ＭｇＯ（マグネシア）粉末とＭｇＡｌ２Ｏ４（マグネシアアルミナスピネル）粉末の複合材料が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−９４３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＭｇＡｌ２Ｏ４は難焼結性材料であるため、上記の複合材料を用いて支持基板を形成した場合、支持基板の強度が低下しやすいという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、支持基板の強度を向上可能な支持基板材料及び燃料電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る支持基板材料は、横縞型の燃料電池が備える絶縁性の支持基板に用いられる支持基板材料であって、ＭｇＯとＭｇＡｌ２Ｏ４とＴｉＯ２とを含む。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、支持基板の強度を向上可能な支持基板材料及び燃料電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る燃料電池の構成を示す斜視図
【図２】図１のＰ−Ｐ断面図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（支持基板材料）
本実施形態に係る支持基板材料は、後述するように、いわゆる横縞型の燃料電池に用いられる絶縁性の支持基板を構成する材料として好適である。
【００１０】
支持基板材料は、ＭｇＯ（マグネシア）粉末とＭｇＡｌ２Ｏ４（マグネシアアルミナスピネル）粉末の複合材料を主成分として含む。支持基板材料における当該複合材料の含有量は、５０ｖｏｌ％超１００ｖｏｌ％未満とすることができる。支持基板材料における当該複合材料の含有量は、秤量するＭｇＯ粉末とＭｇＡｌ２Ｏ４粉末の投入量によって調整できる。
【００１１】
支持基板材料におけるＭｇＯ粉末の含有量は特に制限されないが、０ｖｏｌ％超１００ｖｏｌ％未満とすることができる。ＭｇＯ粉末の含有量は、支持基板の熱膨張係数を考慮すると、１０ｖｏｌ％以上が好ましい。ＭｇＯの含有量は、支持基板の熱膨張係数を考慮すると、９５ｖｏｌ％以下が好ましい。
【００１２】
支持基板材料におけるＭｇＯ粉末のメディアン径（Ｄ５０）は特に制限されないが、０．０２μｍ以上２０μｍ以下とすることができる。ＭｇＯ粉末のメディアン径は、支持基板の強度向上を考慮すると、３μｍ以下が好ましく、１．７μｍ以下がより好ましい。ＭｇＯ粉末のメディアン径は、支持基板の耐水性を考慮すると、０．１μｍ以上が好ましく、０．３μｍ以上がより好ましい。
【００１３】
支持基板材料におけるＭｇＡｌ２Ｏ４粉末の含有量は、０ｖｏｌ％超１００ｖｏｌ％未満とすることができる。ＭｇＡｌ２Ｏ４粉末の含有量は、支持基板の熱膨張係数を考慮すると、５ｖｏｌ％以上であることが好ましい。ＭｇＡｌ２Ｏ４粉末の含有量は、支持基板の熱膨張係数を考慮すると、９０ｖｏｌ％以下であることが好ましい。
【００１４】
支持基板材料におけるＭｇＡｌ２Ｏ４粉末のメディアン径（Ｄ５０）は特に制限されないが、０．０５μｍ以上１００μｍ以下とすることができる。ＭｇＡｌ２Ｏ４粉末のメディアン径は、支持基板の強度向上を考慮すると、５０μｍ以下が好ましく、５μｍ以下がより好ましい。ＭｇＡｌ２Ｏ４粉末のメディアン径は、原料保管時の吸湿性を考慮すると、０．１μｍ以上が好ましく、０．４μｍ以上がより好ましい。
【００１５】
本実施形態に係る支持基板材料は、ＴｉＯ２（チタニア）粉末を副成分として含有する。すなわち、支持基板材料におけるＴｉＯ２粉末の含有量は、０ｗｔ％超である。これによって、支持基板の強度を向上させることができる。支持基板材料におけるＴｉＯ２粉末の含有量は、０．０１ｗｔ％超であることが好ましい。これによって、ＴｉＯ２粉末の含有量が０ｗｔ％超０．０１ｗｔ％以下である場合に比べて、支持基板の強度を顕著に向上させることができる。
【００１６】
また、支持基板材料におけるＴｉＯ２粉末の含有量は、９．１ｗｔ％以下であることが好ましい。これによって、支持基板材料を用いて形成した支持基板が還元雰囲気に曝されることで内部に異相が形成されることを抑制できるため、支持基板の強度が低下してしまうことを抑制できる。なお、異相とは、ＭｇＯ、ＭｇＡｌ２Ｏ４及びＴｉＯ２とは異なる成分によって構成される相である。異相の有無は、ＸＲＤ（Ｘ線回折）装置で２θ＝２０°〜６０°をスキャンすることによって確認できる。
【００１７】
さらに、支持基板材料におけるＴｉＯ２粉末の含有量は、４．８ｗｔ％以下であることがより好ましい。これによって、支持基板の熱膨張率を高めることができるため、支持基板と他の構成部材との熱膨張率差を低減できる。その結果、燃料電池を繰り返し稼働する際に生じる内部応力を抑制できる。具体的には、ＴｉＯ２粉末の含有量を４．８ｗｔ％以下とすることによって、支持基板の熱膨張率を１０．１×１０−６／Ｋ以上とすることができる。この支持基板の熱膨張率は、熱膨張率の比較的低いＹＳＺ固体電解質膜の熱膨張率１０×１０−６／Ｋに近似する値である。
【００１８】
支持基板材料におけるＴｉＯ２粉末の含有量は、秤量するＴｉＯ２粉末の投入量によって調整できる。
【００１９】
本実施形態に係る支持基板材料は、支持基板の電気的絶縁性が維持される範囲内で、Ｎｉ（ニッケル）及び／又はＮｉＯ（酸化ニッケル）を含んでいてもよい。
【００２０】
本実施形態に係る支持基板材料を用いて支持基板を製造する際の焼成条件は特に制限されるものではなく、横縞型の燃料電池の支持基板を製造する際の一般的な焼成条件（大気雰囲気、１３００℃〜１６００℃、２時間〜２０時間）を用いることができる。
【００２１】
（燃料電池１００の構成）
燃料電池１００の構成について図面を参照しながら説明する。図１は、燃料電池１００の構成を示す斜視図である。図２は、図１のＰ−Ｐ断面図である。
【００２２】
燃料電池１００は、支持基板１０、燃料極２０、インターコネクタ３０、固体電解質層４０、反応防止膜５０、空気極６０及び空気極集電膜７０を備える。燃料極２０、固体電解質膜４０、反応防止膜５０及び空気極６０によって発電素子部Ａが構成されている。燃料電池１００は、図２に示すように、４つの発電素子部Ａが長手方向に所定間隔で配置された、いわゆる横縞型燃料電池である。支持基板１０の両主面上に発電素子部Ａが４つずつ配置されているが、各発電素子部Ａの構成は同じであるため、以下においては１つの発電素子部Ａの構成について主に説明する。
【００２３】
支持基板１０は、平板状の多孔体である。支持基板１０は、長手方向に延びる複数の燃料ガス流路１１を内部に有する。供給される燃料ガスは、複数の燃料ガス流路１１それぞれを通過する。支持基板１０の厚さは特に制限されないが、１ｍｍ〜５ｍｍとすることができる。
【００２４】
本実施形態に係る支持基板１０の材料としては、上述した支持基板材料が好適である。従って、支持基板１０は、ＭｇＯとＭｇＡｌ２Ｏ４とＴｉＯ２とを含む。ＭｇＡｌ２Ｏ４の一部は、ＴｉＯ２と固溶することによってＭｇｘＡｌ２（１−ｘ）Ｔｉ（１＋ｘ）Ｏ５を形成していてもよい。
【００２５】
支持基板１０におけるＴｉの平均含有量は、０．０１ｗｔ％超であることが好ましい。これによって、Ｔｉの平均含有量が０ｗｔ％％超０．０１ｗｔ％以下である場合に比べて、支持基板１０の強度向上を顕著に向上させることができる。なお、支持基板１０におけるＴｉの平均含有量を０．０１ｗｔ％超とするには、支持基板材料におけるＴｉＯ２粉末の含有量を０．０２ｗｔ％超とすればよい。
【００２６】
また、支持基板１０におけるＴｉの平均含有量は、５．５ｗｔ％以下であることが好ましい。これによって、支持基板１０が還元雰囲気に曝されることで内部に異相が形成されることを抑制できるため、支持基板１０の強度が低下してしまうことを抑制できる。なお、支持基板１０におけるＴｉの平均含有量を５．５ｗｔ％以下とするには、支持基板材料におけるＴｉＯ２粉末の含有量を９．１ｗｔ％以下とすればよい。
【００２７】
さらに、支持基板１０におけるＴｉの平均含有量は、２．９ｗｔ％以下であることがより好ましい。これによって、支持基板１０と他の構成部材との熱膨張率差を低減できるため、燃料電池１００を繰り返し稼働する際に生じる内部応力を抑制できる。なお、支持基板１０におけるＴｉの平均含有量を２．９ｗｔ％以下とするには、支持基板材料におけるＴｉＯ２粉末の含有量を４．８ｗｔ％以下とすればよい。
【００２８】
支持基板１０におけるＴｉの平均含有量は、支持基板１０の断面において、支持基板１０の板面に垂直な厚み方向において均等に離れた５箇所で測定されるＴｉの含有量を算術平均した値である。支持基板１０の断面におけるＴｉの含有量は、日本電子株式会社製の電界放射型分析電子顕微鏡付属の電界放出型電子線マイクロアナライザ（ＦＥ−ＥＰＭＡ）を用いた元素分析法によって測定することができる。
【００２９】
支持基板１０は、燃料ガスの改質反応を促す触媒（炭化水素系のガスの改質触媒）として機能し得る遷移金属を含有していてもよい。このような遷移金属としてはＮｉが好適である。支持基板１０は、ＮｉをＮｉＯ（酸化ニッケル）の形態で含有していてもよい。
【００３０】
燃料極２０は、支持基板１０の主面に形成された凹部１２内に配置される。燃料極２０は、燃料極集電部２１と燃料極活性部２２を有する。燃料極集電部２１は、電子伝導性を有する物質を含む。燃料極集電部２１は、例えば、ＮｉＯ−ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）、ＮｉＯ−Ｙ２Ｏ３（イットリア）、ＮｉＯ−ＣＳＺ（カルシア安定化ジルコニア）などによって構成することができる。燃料極活性部２２の厚みは特に制限されないが、５μｍ〜３０μｍとすることができる。燃料極活性部２２は、燃料極集電部２１の凹部２１ａ内に配置される。燃料極活性部２２は、例えば、ＮｉＯ−ＹＳＺ、ＮｉＯ−ＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）などによって構成することができる。燃料極集電部２１の厚みは特に制限されないが、５０μｍ〜５００μｍとすることができる。
【００３１】
インターコネクタ３０は、燃料極集電部２１の凹部２１ｂ内に配置される。インターコネクタ３０は、燃料極２０と面一で形成される。インターコネクタ３０は、電子伝導性を有する緻密材料によって構成することができる。インターコネクタ３０は、例えば、ＬａＣｒＯ３（ランタンクロマイト）や（Ｓｒ，Ｌａ）ＴｉＯ３（ストロンチウムチタネート）などによって構成することができる。インターコネクタ３０の厚みは特に制限されないが、１０μｍ〜１００μｍとすることができる。
【００３２】
固体電解質膜４０は、燃料極２０とインターコネクタ３０の一部を覆う。燃料極２０がインターコネクタ３０と固体電解質膜４０に覆われることによって、燃料ガスと空気との混合が防止される。固体電解質膜４０は、酸素イオン伝導性を有しかつ電子伝導性を有さない緻密材料によって構成することができる。固体電解質膜４０は、例えば、ＹＳＺやＬＳＧＭ（ランタンガレート）などによって構成することができる。固体電解質膜４０の厚みは特に制限されないが、３μｍ〜５０μｍとすることができる。
【００３３】
反応防止膜５０は、固体電解質膜４０と空気極６０の間に配置される。反応防止膜５０は、固体電解質膜４０が含有するＹＳＺと空気極６０が含有するＳｒとが反応して電気抵抗層が形成されることを抑制する。反応防止膜５０は、例えば、ＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）などによって構成することができる。反応防止膜５０の厚みは特に制限されないが、３μｍ〜５０μｍとすることができる。
【００３４】
空気極６０は、反応防止膜５０上に配置される。空気極６０は、電子伝導性を有する多孔質材料によって構成される。空気極６０は、例えば、ＬＳＣＦ（ランタンストロンチウムコバルトフェライト）、ＬＳＦ（ランタンストロンチウムフェライト）、ＬＮＦ（ランタンニッケルフェライト）、ＬＳＣ（ランタンストロンチウムコバルタイト）などによって構成することができる。空気極６０は、ＬＳＣＦによって構成される下層とＬＳＣによって構成される上層の二層構造であってもよい。空気極６０の厚みは特に制限されないが、１０μｍ〜１００μｍとすることができる。
【００３５】
空気極集電膜７０は、固体電解質膜４０と空気極６０を覆う。空気極集電膜７０の端部は、隣接する他の発電素子部Ａのインターコネクタ３０に接続される。これにより隣接する発電素子部Ａどうしが電気的に直列に接続される。
【００３６】
（燃料電池１００の製造方法）
次に、燃料電池１００の製造方法燃料電池１００の製造方法の一例を説明する。
【００３７】
まず、上述した支持基板材料を用いて支持基板の成形体を作製する。支持基板の成形体は、例えば、支持基板材料の粉末にバインダー等が添加されたスラリーを用いた押出成形法で平板体を作製した後に、切削法で平板体の両板面に凹部１２を形成することによって作製できる。
【００３８】
次に、支持基板の成形体の両板面に形成された凹部１２に、燃料極集電部２１の成形体を埋設する。そして、燃料極集電部２１の成形体の表面に形成された凹部２１ａに、燃料極活性部２２の成形体を埋設する。燃料極集電部２１及び燃料極活性部２２それぞれの成形体は、例えば、燃料極２０の材料粉末（例えば、ＮｉとＹＳＺ）にバインダー等が添加されたスラリーを用いた印刷法等で作製することができる。
【００３９】
次に、燃料極集電部２１の成形体の表面に形成された凹部２１ｂに、インターコネクタ３０の成形体を埋設する。インターコネクタ３０の成形体は、例えば、インターコネクタ３０の材料粉末（例えば、ＬａＣｒＯ３）にバインダー等が添加されたスラリーを用いた印刷法等で作製することができる。
【００４０】
次に、燃料極２０及びインターコネクタ３０それぞれの成形体が埋設された支持基板１０の成形体上に固体電解質膜４０の成形体を形成する。固体電解質膜４０の成形体は、例えば、固体電解質膜４０の材料粉末（例えば、ＹＳＺ）にバインダー等が添加されたスラリーを用いた印刷法やディッピング法等で作製することができる。
【００４１】
次に、固体電解質膜４０の成形体上に反応防止膜５０の成形体を形成する。反応防止膜５０の成形体は、例えば、反応防止膜５０の材料粉末（例えば、ＧＤＣ）にバインダー等が添加されたスラリーを用いた印刷法等で作製することができる。
【００４２】
次に、支持基板１０、燃料極２０、インターコネクタ３０、固体電解質膜４０及び反応防止膜５０それぞれの成形体の積層体を焼成（大気雰囲気、１３００℃〜１６００℃、２時間〜２０時間）する。
【００４３】
次に、反応防止膜５０上に空気極６０の成形体を形成する。空気極６０の成形体は、例えば、空気極６０の材料粉末（例えば、ＬＳＣＦ）にバインダー等が添加されたスラリーを用いた印刷法等で作製することができる。
【００４４】
次に、空気極６０の成形体とインターコネクタ３０とを跨ぐように、空気極集電膜７０の成形体を形成する。空気極集電膜７０の成形体は、例えば、空気極集電膜７０の材料粉末（例えば、ＬＳＣＦ）にバインダー等が添加されたスラリーを用いた印刷法等で作製することができる。
【００４５】
次に、空気極６０と空気極集電膜７０それぞれの成形体を焼成（大気雰囲気、１０００〜１１００℃、１〜１０時間）する。以上によって、本実施形態に係る燃料電池１００が完成する。
【００４６】
なお、燃料電池１００の製造方法の詳細は、特開２０１５−０３５４１８号公報に開示されている。本実施形態では、燃料電池１００の製造方法として特開２０１５−０３５４１８号公報の内容を援用する。
【００４７】
（他の実施形態）
上記実施形態において、燃料電池１００は、反応防止膜５０を備えることとしたが、反応防止膜５０を備えていなくてもよい。
【００４８】
上記実施形態において、燃料電池１００は、空気極集電膜７０を備えることとしたが、空気極集電膜７０を備えていなくてもよい。この場合には、空気極６０がインターコネクタ３０と電気的に接続されていればよい。
【実施例】
【００４９】
以下において本発明に係る支持基板の実施例について説明するが、本発明は以下に説明する実施例に限定されるものではない。
【００５０】
１．水準１〜７
（水準１）
まず、表１に示すように、メディアン径が３μｍのＭｇＯ粉末とメディアン径が５０μｍのＭｇＡｌ２Ｏ４粉末を秤量して混合することによって、７７ｖｏｌ％のＭｇＯ粉末と２３ｖｏｌ％のＭｇＡｌ２Ｏ４粉末の複合材料を準備した。
【００５１】
次に、表１に示すように、ＭｇＯ粉末とＭｇＡｌ２Ｏ４粉末の複合材料に対してＴｉＯ２を添加しない粉体サンプルと、ＭｇＯ粉末とＭｇＡｌ２Ｏ４粉末の複合材料に対してＴｉＯ２を０．０１ｗｔ％〜０．１７ｗｔ％添加した８種類の粉体サンプルとを作製した。
【００５２】
次に、各粉体サンプルにバインダーとしてセルロースを添加したスラリーを用いた押出成形法によって、ＪＩＳ  Ｒ１６０１（２００８）に準拠した多孔体四点曲げ抗折力試験に対応する抗折棒（３ｍｍ×４ｍｍ×４０ｍｍ）の成形体を作製した。
【００５３】
次に、各粉体サンプルに係る抗折棒の成形体を焼成（大気雰囲気、１４００℃、２時間）した。そして、ＪＩＳ  Ｒ１６０１（２００８）に準拠した手法によって、各粉体サンプルに係る抗折棒の四点曲げ強度（Ｍｐａ）を測定した。表１では、各粉体サンプルに係る四点曲げ強度の平均値（ｎ＝５）が示されている。
【００５４】
（水準２）
まず、メディアン径が３μｍのＭｇＯ粉末とメディアン径が５μｍのＭｇＡｌ２Ｏ４粉末を秤量して混合することによって、７７ｖｏｌ％のＭｇＯ粉末と２３ｖｏｌ％のＭｇＡｌ２Ｏ４粉末の複合材料を準備した。
【００５５】
次に、ＭｇＯ粉末とＭｇＡｌ２Ｏ４粉末の複合材料に対してＴｉＯ２を添加しない粉体サンプルと、ＴｉＯ２を０．０１ｗｔ％〜０．１５ｗｔ％添加した７種類の粉体サンプルとを作製した。そして、水準１と同様の手法で各粉体サンプルの四点曲げ強度を測定した。
【００５６】
（水準３）
まず、メディアン径が３μｍのＭｇＯ粉末とメディアン径が０．６μｍのＭｇＡｌ２Ｏ４粉末を秤量して混合することによって、７７ｖｏｌ％のＭｇＯ粉末と２３ｖｏｌ％のＭｇＡｌ２Ｏ４粉末の複合材料を準備した。
【００５７】
次に、ＭｇＯ粉末とＭｇＡｌ２Ｏ４粉末の複合材料に対してＴｉＯ２を添加しない粉体サンプルと、ＴｉＯ２を０．０１ｗｔ％〜０．１５ｗｔ％添加した７種類の粉体サンプルとを作製した。そして、水準１と同様の手法で各粉体サンプルの四点曲げ強度を測定した。
【００５８】
（水準４）
まず、メディアン径が３μｍのＭｇＯ粉末とメディアン径が０．４μｍのＭｇＡｌ２Ｏ４粉末を秤量して混合することによって、７７ｖｏｌ％のＭｇＯ粉末と２３ｖｏｌ％のＭｇＡｌ２Ｏ４粉末の複合材料を準備した。
【００５９】
次に、ＭｇＯ粉末とＭｇＡｌ２Ｏ４粉末の複合材料に対してＴｉＯ２を添加しない粉体サンプルと、ＴｉＯ２を０．０１ｗｔ％〜０．１５ｗｔ％添加した７種類の粉体サンプルとを作製した。そして、水準１と同様の手法で各粉体サンプルの四点曲げ強度を測定した。
【００６０】
（水準５）
まず、メディアン径が１．７μｍのＭｇＯ粉末とメディアン径が５μｍのＭｇＡｌ２Ｏ４粉末を秤量して混合することによって、７７ｖｏｌ％のＭｇＯ粉末と２３ｖｏｌ％のＭｇＡｌ２Ｏ４粉末の複合材料を準備した。
【００６１】
次に、ＭｇＯ粉末とＭｇＡｌ２Ｏ４粉末の複合材料に対してＴｉＯ２を添加しない粉体サンプルと、ＴｉＯ２を０．０１ｗｔ％〜０．１０ｗｔ％添加した６種類の粉体サンプルとを作製した。そして、水準１と同様の手法で各粉体サンプルの四点曲げ強度を測定した。
【００６２】
（水準６）
まず、メディアン径が１．７μｍのＭｇＯ粉末とメディアン径が５μｍのＭｇＡｌ２Ｏ４粉末を秤量して混合することによって、９５ｖｏｌ％のＭｇＯ粉末と５ｖｏｌ％のＭｇＡｌ２Ｏ４粉末の複合材料を準備した。
【００６３】
次に、ＭｇＯ粉末とＭｇＡｌ２Ｏ４粉末の複合材料に対してＴｉＯ２を添加しない粉体サンプルと、ＴｉＯ２を０．０１ｗｔ％〜０．１０ｗｔ％添加した６種類の粉体サンプルとを作製した。そして、水準１と同様の手法で各粉体サンプルの四点曲げ強度を測定した。
【００６４】
（水準７）
まず、メディアン径が１．７μｍのＭｇＯ粉末とメディアン径が０．４μｍのＭｇＡｌ２Ｏ４粉末を秤量して混合することによって、９５ｖｏｌ％のＭｇＯ粉末と５ｖｏｌ％のＭｇＡｌ２Ｏ４粉末の複合材料を準備した。
【００６５】
次に、ＭｇＯ粉末とＭｇＡｌ２Ｏ４粉末の複合材料に対してＴｉＯ２を添加しない粉体サンプルと、ＴｉＯ２を０．０１ｗｔ％〜０．１０ｗｔ％添加した６種類の粉体サンプルとを作製した。そして、水準１と同様の手法で各粉体サンプルの四点曲げ強度を測定した。
【００６６】
【表１】
0006271621.tif 000002
【００６７】
表１に示すように、ＭｇＯとＭｇＡｌ２Ｏ４の混合比やメディアン径に関わらず、ＭｇＯとＭｇＡｌ２Ｏ４を含む支持基板材料にＴｉＯ２を含有させることによって支持基板の強度を向上させることができた。このような結果が得られたのは、ＴｉＯ２を添加することによって、難焼結性材料であるＭｇＡｌ２Ｏ４の焼結性を改善することができたためである。
【００６８】
また、支持基板における強度向上率が、ＴｉＯ２の含有率０．０１ｗｔ％を変曲点として顕著に大きくなっていることから、支持基板材料におけるＴｉＯ２の含有量を０．０１ｗｔ％超とすることによって、支持基板の強度をより向上できることが分かった。
【００６９】
２．水準８〜１０
（水準８）
まず、表２に示すように、メディアン径が３μｍのＭｇＯ粉末とメディアン径が５μｍのＭｇＡｌ２Ｏ４粉末を秤量して混合することによって、５０ｖｏｌ％のＭｇＯ粉末と５０ｖｏｌ％のＭｇＡｌ２Ｏ４粉末の複合材料を準備した。
【００７０】
次に、表２に示すように、ＭｇＯ粉末とＭｇＡｌ２Ｏ４粉末の複合材料に対してＴｉＯ２を添加しない粉体サンプルと、ＴｉＯ２を２．０ｗｔ％〜１６．７ｗｔ％添加した６種類の粉体サンプルとを作製した。
【００７１】
次に、各粉体サンプルにバインダーとしてセルロースを添加したスラリーを用いた押出成形法によって平板状の支持基板の成形体（２ｍｍ×２００ｍｍ×２００ｍｍ）を形成した。
【００７２】
次に、支持基板の成形体を焼成（大気雰囲気、１４００℃、２時間）して支持基板を作製した。続いて、各支持基板に還元処理を施した。具体的には、各支持基板を４％水素雰囲気に維持しつつ常温から７５０℃まで２００℃/ｈｒで昇温し、４％水素雰囲気から１００％水素雰囲気に切り替えて１００時間維持した後、Ａｒガスと水素ガスを供給して還元雰囲気を維持しつつ常温まで１２時間かけて降温した。
【００７３】
次に、還元処理後の支持基板の断面をＸＲＤ装置（ＢＲＵＫＥＲ製Ｄ８ＡＤＶＡＮＣＥ）で２θ＝２０〜６０°をスキャンすることによってＸ線回折パターンを取得し、そして、ＭｇＯ、ＭｇＡｌ２Ｏ４及びＴｉＯ２以外の成分（すなわち、異相）の回折パターンが検出されたかどうか確認した。表２には、異相の回折パターンの有無がまとめて示されている。
【００７４】
（水準９）
まず、表２に示すように、メディアン径が３μｍのＭｇＯ粉末とメディアン径が５μｍのＭｇＡｌ２Ｏ４粉末を秤量して混合することによって、７７ｖｏｌ％のＭｇＯ粉末と２３ｖｏｌ％のＭｇＡｌ２Ｏ４粉末の複合材料を準備した。
【００７５】
次に、表２に示すように、ＭｇＯ粉末とＭｇＡｌ２Ｏ４粉末の複合材料に対してＴｉＯ２を添加しない粉体サンプルと、ＴｉＯ２を２．０ｗｔ％〜１６．７ｗｔ％添加した６種類の粉体サンプルとを作製した。そして、水準８と同様の手法で、異相の回折パターンの有無を確認した。
【００７６】
（水準１０）
まず、表２に示すように、メディアン径が３μｍのＭｇＯ粉末とメディアン径が５μｍのＭｇＡｌ２Ｏ４粉末を秤量して混合することによって、９５ｖｏｌ％のＭｇＯ粉末と５ｖｏｌ％のＭｇＡｌ２Ｏ４粉末の複合材料を準備した。
【００７７】
次に、表２に示すように、ＭｇＯ粉末とＭｇＡｌ２Ｏ４粉末の複合材料に対してＴｉＯ２を添加しない粉体サンプルと、ＴｉＯ２を２．０ｗｔ％〜１６．７ｗｔ％添加した６種類の粉体サンプルとを作製した。そして、水準８と同様の手法で、異相の回折パターンの有無を確認した。
【００７８】
【表２】
0006271621.tif 000003
【００７９】
表２に示すように、ＭｇＯとＭｇＡｌ２Ｏ４の混合比に関わらず、支持基板材料におけるＴｉＯ２の含有率を９．１ｗｔ％以下とすることによって、還元処理後の支持基板に異相が発生することを抑制できた。このことから、支持基板材料におけるＴｉＯ２の含有率を９．１ｗｔ％以下とすることによって、支持基板の強度低下を抑制できることが分かった。
【符号の説明】
【００８０】
１００    燃料電池
１０      支持基板
１１      燃料ガス流路
２０      燃料極
２１      燃料極集電部
２２      燃料極活性部
３０      インターコネクタ
４０      固体電解質膜
５０      反応防止膜
６０      空気極
７０      空気極集電膜
【図１】
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【図２】
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