(57)【要約】【課題】固体電解質型燃料電池用発電セルを提供する。【解決手段】一般式：Ｌａ１−ＸＳｒＸ Ｇａ１−Ｙ−Ｚ ＭｇＹ ＡＺ Ｏ３（式中、Ａ＝Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕの１種または２種以上；Ｘ＝０．０５〜０．３； Ｙ＝０〜０．２９；Ｚ＝０．０１〜０．３； Ｙ＋Ｚ＝０．０２５〜０．３）で表される酸化物イオン伝導体を固体電解質とし、前記固体電解質の一方の面に多孔質の空気極が形成され、他方の面に多孔質の一般式：Ｃｅ１−ｍＢｍＯ２（式中、ＢはＳｍ、Ｇｄ、Ｙ、Ｃａの１種または２種以上、ｍは０＜ｍ≦０．４）で表されるＢドープしたセリアとニッケルとの焼結体からなる燃料極が成形された固体電解質型燃料電池用発電セルであって、前記燃料極のＣｅおよびＢが前記固体電解質に拡散した拡散層を有する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式：Ｌａ１−ＸＳｒＸ Ｇａ１−Ｙ−Ｚ ＭｇＹ ＡＺ Ｏ３（式中、Ａ＝Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕの１種または２種以上；Ｘ＝０．０５〜０．３； Ｙ＝０〜０．２９；Ｚ＝０．０１〜０．３； Ｙ＋Ｚ＝０．０２５〜０．３）で表される酸化物イオン伝導体を固体電解質とし、前記固体電解質の一方の面に多孔質の空気極が形成され、他方の面に多孔質の一般式：Ｃｅ１−ｍＢｍＯ２（式中、ＢはＳｍ、Ｇｄ、Ｙ、Ｃａの１種または２種以上、ｍは０＜ｍ≦０．４）で表されるＢドープしたセリアとニッケルの焼結体からなる燃料極が成形された固体電解質型燃料電池用発電セルであって、
前記燃料極に含まれるＣｅおよびＢが前記固体電解質に拡散した拡散層を有することを特徴とする固体電解質型燃料電池用発電セル。
【請求項２】
一般式：Ｌａ１−ＸＳｒＸ Ｇａ１−Ｙ−Ｚ ＭｇＹ ＡＺ Ｏ３（式中、Ａ＝Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕの１種または2種以上；Ｘ＝０．０５〜０．３； Ｙ＝０〜０．２９；Ｚ＝０．０１〜０．３； Ｙ＋Ｚ＝０．０２５〜０．３）で表される酸化物イオン伝導体を固体電解質とし、前記固体電解質の一方の面に多孔質の空気極が形成され、他方の面に多孔質の一般式：Ｃｅ１−ｍＢｍＯ２（式中、ＢはＳｍ、Ｇｄ、Ｙ、Ｃａの１種または２種以上、ｍは０＜ｍ≦０．４）で表されるＢドープしたセリアとニッケルの焼結体からなる燃料極が成形された固体電解質型燃料電池用発電セルであって、
前記燃料極に含まれるＣｅおよびＢが前記固体電解質に拡散し、一方、固体電解質に含まれるＬａ、Ｓｒ、Ｇａ、ＭｇおよびＡが前記燃料極に拡散した相互拡散層を有することを特徴とする固体電解質型燃料電池用発電セル。
【請求項３】
請求項１または２記載の固体電解質型燃料電池用発電セルを組み込んだことを特徴とする固体電解質型燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、固体電解質としてランタンガレート系固体電解質を用い、燃料極としてＢ（ただし、ＢはＳｍ、Ｇｄ、Ｙ、Ｃａの１種または２種以上）をドープしたセリアとニッケルとの焼結体を用いた固体電解質型燃料電池用発電セルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、固体電解質型燃料電池は、水素ガス、天然ガス、メタノール、石炭ガスなどを燃料とすることができるので、発電における石油代替エネルギー化を促進することができ、さらに廃熱を利用することができるので省資源および環境問題の観点からも注目されている。この固体電解質型燃料電池の構造は、一般に、酸化物からなる固体電解質の片面に空気極を積層し、固体電解質のもう一方の片面に燃料極を積層してなる構造を有する発電セルと、この発電セルの空気極の外側に空気極集電体を積層させ、一方、発電セルの燃料極の外側に燃料極集電体を積層させ、前記空気極および燃料極の外側にそれぞれセパレータを積層させた構造を有している。この固体電解質型燃料電池は、一般に８００〜１０００℃で作動するが、近年、作動温度が６００〜８００℃の低温タイプのものが提案されている。
【０００３】
前記低温タイプの固体電解質型燃料電池に組込まれる固体電解質の一つとして、ランタンガレート系酸化物イオン伝導体を用いることが知られており、このランタンガレート系酸化物イオン伝導体は、一般式：Ｌａ１−ＸＳｒＸ Ｇａ１−Ｙ−Ｚ ＭｇＹ ＡＺ Ｏ３（式中、Ａ＝Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕの１種または２種以上；Ｘ＝０．０５〜０．３； Ｙ＝０〜０．２９；Ｚ＝０．０１〜０．３； Ｙ＋Ｚ＝０．０２５〜０．３）で表される酸化物イオン伝導体であることが知られている。
また、前記燃料極としては、Ｂ（ただし、ＢはＳｍ、Ｇｄ、Ｙ、Ｃａの１種または２種以上）をドープしたセリアとニッケルからなる焼結体を用いることが知られており、このＢをドープしたセリアは、一般式：Ｃｅ１−ｍＢｍＯ２（式中、ＢはＳｍ、Ｇｄ、Ｙ、Ｃａの１種または２種以上、ｍは０＜ｍ≦０．４）で表されることなどが知られている。
さらに、空気極は、例えば（Ｓｍ０．５Ｓｒ０．５）ＣｏＯ３などの焼結体で構成されていることが知られている。
そして、固体電解質型燃料電池用発電セルを作製するには、まず一般式：Ｌａ１−ＸＳｒＸ Ｇａ１−Ｙ−Ｚ ＭｇＹ ＡＺ Ｏ３（式中、Ａ＝Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕの１種または２種以上；Ｘ＝０．０５〜０．３； Ｙ＝０〜０．２９；Ｚ＝０．０１〜０．３； Ｙ＋Ｚ＝０．０２５〜０．３）で表されるランタンガレード系酸化物イオン伝導体からなる固体電解質を作製し、次に、この固体電解質の表面に一般式：Ｃｅ１−ｍＢｍＯ２（式中、ＢはＳｍ、Ｇｄ、Ｙ、Ｃａの１種または２種以上、ｍは０＜ｍ≦０．４）で表される酸化物粉末と酸化ニッケル粉を含むスラリーを塗布し乾燥したのち、空気中、１２５０℃に３時間加熱保持することにより前記固体電解質の一方の面に燃料極を焼付けて形成し、さらに固体電解質の他方の面に空気極を焼き付けて固体電解質型燃料電池用発電セルを作製することも知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１６６４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の一般式：Ｌａ１−ＸＳｒＸ Ｇａ１−Ｙ−Ｚ ＭｇＹ ＡＺ Ｏ３（式中、Ａ＝Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕの１種または２種以上；Ｘ＝０．０５〜０．３； Ｙ＝０〜０．２９；Ｚ＝０．０１〜０．３； Ｙ＋Ｚ＝０．０２５〜０．３）で表されるランタンガレード系酸化物イオン伝導体を固体電解質とし、Ｂドープしたセリアとニッケルを含む焼結体を燃料極とした発電セルを組込んだ固体電解質型燃料電池の一層の高出力化を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者等は、一層高出力の固体電解質型燃料電池を得るべく固体電解質型燃料電池用発電セルについての研究を行った。その結果、
（イ）一般式：Ｌａ１−ＸＳｒＸ Ｇａ１−Ｙ−Ｚ ＭｇＹ ＡＺ Ｏ３（式中、Ａ＝Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕの１種または２種以上；Ｘ＝０．０５〜０．３； Ｙ＝０〜０．２９；Ｚ＝０．０１〜０．３； Ｙ＋Ｚ＝０．０２５〜０．３）で表されるランタンガレード系酸化物イオン伝導体を固体電解質とし、前記固体電解質の一方の面に多孔質の空気極が形成され、他方の面に一般式：Ｃｅ１−ｍＢｍＯ２（式中、ＢはＳｍ、Ｇｄ、Ｙ、Ｃａの１種または２種以上、ｍは０＜ｍ≦０．４）で表されるＢドープしたセリアとニッケルの焼結体からなる多孔質の燃料極が成形された通常の固体電解質型燃料電池用発電セルにおいて、前記固体電解質と前記燃料極との境界領域に、燃料極のＢドープしたセリアにおけるＣｅおよびＢの一部がランタンガレード系酸化物イオン伝導体の固体電解質に拡散して形成された拡散層を有する固体電解質型燃料電池用発電セルを作製し、この拡散層を有する固体電解質型燃料電池用発電セルを組み込んで作製した固体電解質型燃料電池は、発電出力を一層高めることができる、
（ロ）一般式：Ｌａ１−ＸＳｒＸ Ｇａ１−Ｙ−Ｚ ＭｇＹ ＡＺ Ｏ３（式中、Ａ＝Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕの１種または２種以上；Ｘ＝０．０５〜０．３； Ｙ＝０〜０．２９；Ｚ＝０．０１〜０．３； Ｙ＋Ｚ＝０．０２５〜０．３）で表されるランタンガレード系酸化物イオン伝導体を固体電解質とし、前記固体電解質の一方の面に多孔質の空気極が形成され、他方の面に一般式：Ｃｅ１−ｍＢｍＯ２（式中、ＢはＳｍ、Ｇｄ、Ｙ、Ｃａの１種または２種以上、ｍは０＜ｍ≦０．４）で表されるＢドープしたセリアとニッケルの焼結体からなる多孔質の燃料極が成形された固体電解質型燃料電池用発電セルにおいて、前記固体電解質と前記燃料極との境界領域に、燃料極のＢドープしたセリアにおけるＣｅおよびＢの一部がランタンガレード系酸化物イオン伝導体の固体電解質に拡散し、一方、固体電解質のＬａ、Ｓｒ、Ｇａ、ＭｇおよびＡが前記燃料極に拡散した相互拡散層を有する固体電解質型燃料電池用発電セルを作製し、この相互拡散層を有する固体電解質型燃料電池用発電セルを組み込んで作製した固体電解質型燃料電池は、発電出力をさらに一層高めることができる、という研究結果が得られたのである。
【０００６】
この発明は、かかる研究結果に基づいてなされたものであって、
（１）一般式：Ｌａ１−ＸＳｒＸ Ｇａ１−Ｙ−Ｚ ＭｇＹ ＡＺ Ｏ３（式中、Ａ＝Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕの１種または２種以上；Ｘ＝０．０５〜０．３； Ｙ＝０〜０．２９；Ｚ＝０．０１〜０．３； Ｙ＋Ｚ＝０．０２５〜０．３）で表される酸化物イオン伝導体を固体電解質とし、前記固体電解質の一方の面に多孔質の空気極が形成され、他方の面に多孔質の一般式：Ｃｅ１−ｍＢｍＯ２（式中、ＢはＳｍ、Ｇｄ、Ｙ、Ｃａの１種または２種以上、ｍは０＜ｍ≦０．４）で表されるＢドープしたセリアとニッケルの焼結体からなる燃料極が成形された固体電解質型燃料電池用発電セルであって、前記燃料極に含まれるＣｅおよびＢが前記固体電解質に拡散した拡散層を有する固体電解質型燃料電池用発電セル、
（２）一般式：Ｌａ１−ＸＳｒＸ Ｇａ１−Ｙ−Ｚ ＭｇＹ ＡＺ Ｏ３（式中、Ａ＝Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕの１種または2種以上；Ｘ＝０．０５〜０．３； Ｙ＝０〜０．２９；Ｚ＝０．０１〜０．３； Ｙ＋Ｚ＝０．０２５〜０．３）で表される酸化物イオン伝導体を固体電解質とし、前記固体電解質の一方の面に多孔質の空気極が形成され、他方の面に多孔質の一般式：Ｃｅ１−ｍＢｍＯ２（式中、ＢはＳｍ、Ｇｄ、Ｙ、Ｃａの１種または２種以上、ｍは０＜ｍ≦０．４）で表されるＢドープしたセリアとニッケルの焼結体からなる燃料極が成形された固体電解質型燃料電池用発電セルであって、前記燃料極に含まれるＣｅおよびＢが前記固体電解質に拡散し、一方、固体電解質に含まれるＬａ、Ｓｒ、Ｇａ、ＭｇおよびＡが前記燃料極に拡散した相互拡散層を有する固体電解質型燃料電池用発電セル、に特徴を有するものである。
【０００７】
前記拡散層は０．１〜５μmの範囲内にあることが好ましく、また、前記相互拡散層は０．１〜５μmの範囲内にあることが好ましい。
【０００８】
一般に、固体電解質型燃料電池用発電セルにおけるランタンガレード系酸化物イオン伝導体からなる固体電解質とＢドープしたセリアおよびニッケルの焼結体からなる燃料極を形成するには、固体電解質の表面に燃料極のスラリーを塗布し乾燥させたのち１２５０℃で３時間程度保持する条件で焼結することにより形成しているが、この発明の固体電解質と燃料極の境界領域に前記拡散層を形成するには１２５０℃で従来の焼結時間よりも一層長い時間保持することにより形成され、１２５０℃で５時間以上保持することにより前記拡散層が形成されようになる。さらに長時間保持すると、前記相互拡散層が形成されるようになり、１２５０℃で６時間程度保持すると前記相互拡散層が生成し始める。したがって、前記相互拡散層を形成するには１２５０℃で６時間以上保持することが必要である。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の固体電解質と燃料極の境界領域に前記拡散層または相互拡散層を設けてなる発電セルを組込んだ固体酸化物型燃料電池は、低温作動しても発電出力を一層高めることができる、さらに燃料電池発電モジュールのコンパクト化、高効率化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施例１
まず、下記の（ａ）〜（ｄ）に示される方法で原料粉末を製造した。
（ａ）ランタンガレート系酸化物イオン伝導体からなる固体電解質原料粉末の製造：
酸化ランタン、炭酸ストロンチウム、酸化ガリウム、酸化マグネシウム、酸化コバルトを用意し、（Ｌａ０．８Ｓｒ０．２）（Ｇａ０．８Ｍｇ０．１５Ｃｏ０．０５）Ｏ３で示される組成となるよう秤量し、ボールミル混合の後、空気中、１３５０℃に３時間加熱保持し、得られた塊状焼結体をハンマーミルで粗粉砕の後、ボールミルで微粉砕して、平均粒径１．３μmのランタンガレート系酸化物イオン伝導体（以下、ＬＳＧＭＣという）からなる固体電解質原料粉末を製造した。
【００１１】
（ｂ）サマリウムをドープしたセリア粉末の製造：
０．５ｍｏｌ／Ｌの硝酸セリウム水溶液８部と０．５ｍｏｌ／Ｌの硝酸サマリウム水溶液２部の混合水溶液に１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液を攪拌しながら滴下し、酸化セリウムと酸化サマリウムを共沈させ、ろ過した後、純水での攪拌洗浄とろ過を６回繰返して水洗し、酸化セリウムと酸化サマリウムの共沈粉を製造し、これを空気中、１０００℃に３時間加熱保持して、（Ｃｅ０．８Ｓｍ０．２）Ｏ２の組成を有する平均粒径約０．８μmのサマリウムをドープしたセリア（以下、ＳＤＣという）粉末を製造した。
【００１２】
（ｃ）酸化ニッケル粉末の製造：
１ｍｏｌ／Ｌの硝酸ニッケル水溶液に１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液を攪拌しながら滴下し、水酸化ニッケルを沈殿させ、ろ過した後、純水での攪拌洗浄とろ過を６回繰返して水洗し、これを空気中、９００℃に３時間加熱保持して、平均粒径１．１μｍの酸化ニッケル粉を製造した。
【００１３】
（ｄ）サマリウムストロンチウムコバルタイト系空気極原料粉末の製造：
酸化サマリウム、炭酸ストロンチウム、酸化コバルトのそれぞれ試薬級の粉体を用意し、（Ｓｍ０．５Ｓｒ０．５）ＣｏＯ３で示される組成となるよう秤量し、ボールミル混合の後、空気中、１０００℃に３時間加熱保持し、得られた粉体をボールミルで微粉砕して、平均粒径１．１μmのサマリウムストロンチウムコバルタイト系空気極原料粉末を製造した。
【００１４】
次に、前記（ａ）〜（ｄ）で製造した原料粉末を用いて、固体電解質型燃料電池用発電セルを製造する方法を説明する。
（Ａ）ランタンガレート系固体電解質の製造：
前記（ａ）で製造したＬＳＧＭＣからなる固体電解質原料粉末をトルエン-エタノール混合溶媒にポリビニルブチラルとフタル酸Ｎジオクチルを溶解した有機バインダー溶液と混合してスラリーとし、ドクターブレード法で薄板状に成形し、円形に切りだした後、空気中、１４５０℃に４時間加熱保持して焼結し、厚さ２００μm、直径１２０mmの円板状のランタンガレート系固体電解質を製造した。
【００１５】
（Ｂ）燃料極の成形・焼き付け：
前記（ｃ）で製造した酸化ニッケル粉と前記（ｂ）で製造したＳＤＣ粉末を６０：４０の体積比率で混合し、トルエン-エタノール混合溶媒にポリビニルブチラルとフタル酸Ｎジオクチルを溶解した有機バインダー溶液と混合してスラリーとし、このスラリーをスクリーン印刷法で、前記（Ａ）で製造したランタンガレート系固体電解質の一方の面に、平均厚さ：３０μｍになるようにスラリーを塗布し、乾燥することによりグリーン層を成形し、空気中、１２５０℃に５時間加熱保持することによりランタンガレート系固体電解質の一方の面に燃料極を焼付け形成した。
【００１６】
（Ｃ）空気極の成形・焼付け：
前記（ｄ）で製造したサマリウムストロンチウムコバルタイト系空気極原料粉末をトルエン-エタノール混合溶媒にポリビニルブチラルとフタル酸Ｎジオクチルを溶解した有機バインダー溶液と混合してスラリーを作製し、このスラリーをランタンガレート系固体電解質の他方の面にスクリーン印刷法により厚さ：３０μｍになるように成形し乾燥したのち、空気中、１１００℃に５時間加熱保持して空気極を成形・焼きつけた。
【００１７】
このようにして、固体電解質、燃料極および空気極からなる本発明固体電解質型燃料電池用発電セル（以下、本発明発電セルと言う）１を製造し、本発明発電セル１におけるランタンガレート系固体電解質と燃料極の境界領域を二次イオン質量分析計で測定したところ、燃料極を構成するＳＤＣのＣｅおよびＳｍの一部がランタンガレート系固体電解質に拡散浸透して形成された拡散層が形成されていることが分かった。
【００１８】
実施例２
実施例１における（Ｂ）の燃料極の成形・焼き付け工程において、グリーン層の焼付け時間を７時間に延ばす以外は全く同じ条件で加熱保持することによりランタンガレート系固体電解質の一方の面に燃料極を焼付け形成し、他方の面に実施例１の（Ｃ）に示される条件と同じ条件で空気極を焼付け形成することにより本発明発電セル２を作製した。本発明発電セル２におけるランタンガレート系固体電解質と燃料極の境界領域を二次イオン質量分析計で測定したところ、燃料極を構成するＳＤＣのＣｅおよびＳｍの一部がランタンガレート系固体電解質に拡散浸透し、一方、ランタンガレート系固体電解質を構成するＬａ、Ｓｒ、Ｇａ、ＭｇおよびＣｏの一部が燃料極に拡散浸透している相互拡散層が形成されていることが分かった。
【００１９】
実施例３
下記の（ｅ）および（ｆ）に示される方法で原料粉末を製造した。
（ｅ）ガドリウムをドープしたセリア粉末の製造：
０．５ｍｏｌ／Ｌの硝酸セリウム水溶液９部と０．５ｍｏｌ／Ｌの硝酸ガドリウム水溶液１部の混合水溶液に１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液を攪拌しながら滴下し、酸化セリウムと酸化ガドリウムを共沈させ、ろ過した後、純水での攪拌洗浄とろ過を６回繰返して水洗し、酸化セリウムと酸化ガドリウムの共沈粉を製造し、これを空気中、１０００℃に３時間加熱保持して、（Ｃｅ０．９Ｇｄ０．１）Ｏ２の組成を有する平均粒径約０．８μmのガドリウムをドープしたセリア（以下、ＧＤＣという）粉末を製造した。
【００２０】
（ｆ）ランタンバリウムコバルタイト系空気極原料粉末の製造：
酸化ランタン、炭酸バリウム、酸化コバルトのそれぞれ試薬級の粉体を用意し、（Ｌａ０．５Ｂａ０．５）ＣｏＯ３で示される組成となるよう秤量し、ボールミル混合の後、空気中、１０００℃に３時間加熱保持し、得られた粉体をボールミルで微粉砕して、平均粒径１．１μmのランタンバリウムコバルタイト系空気極原料粉末を製造した。
【００２１】
次に、実施例１（ａ）および（ｃ）で製造した原料粉末並びに前記（ｅ）および（ｆ）で製造した原料粉末を用い、下記の方法で固体電解質型燃料電池用発電セルを製造した。
まず、実施例１の（ｃ）で製造した酸化ニッケル粉と前記（ｅ）で製造したＧＤＣ粉末を６０：４０の体積比率で混合し、トルエン-エタノール混合溶媒にポリビニルブチラルとフタル酸Ｎジオクチルを溶解した有機バインダー溶液と混合してスラリーとし、このスラリーをスクリーン印刷法で、実施例１の（ａ）で製造したＬＳＧＭＣからなる固体電解質原料粉末を用い実施例１の（Ａ）で製造したランタンガレート系固体電解質の一方の面に、平均厚さ：３０μｍになるようにスラリーを塗布し、乾燥することによりグリーン層を成形し、空気中、１２５０℃に５時間加熱保持することによりランタンガレート系固体電解質の一方の面に燃料極を焼付け形成した。
【００２２】
さらに、前記（ｆ）で製造したランタンバリウムコバルタイト系空気極原料粉末をトルエン-エタノール混合溶媒にポリビニルブチラルとフタル酸Ｎジオクチルを溶解した有機バインダー溶液と混合してスラリーを作製し、このスラリーを実施例１の（Ａ）で製造したランタンガレート系固体電解質の他方の面にスクリーン印刷法により厚さ：３０μｍになるように成形し乾燥したのち、空気中、１１００℃に５時間加熱保持して空気極を成形・焼きつけた。
【００２３】
このようにして、固体電解質、燃料極および空気極からなる本発明発電セル３を製造し、本発明発電セル３におけるランタンガレート系固体電解質と燃料極の境界領域を二次イオン質量分析計で測定したところ、燃料極を構成するＧＤＣのＣｅおよびＧｄの一部がランタンガレート系固体電解質に拡散浸透して形成された拡散層が形成されていることが分かった。
【００２４】
実施例４
酸化ランタン、炭酸ストロンチウム、酸化ガリウム、酸化マグネシウム、酸化第二鉄を用意し、（Ｌａ０．８Ｓｒ０．２）（Ｇａ０．８Ｍｇ０．１５Ｆｅ０．０５）Ｏ３で示される組成となるよう秤量し、ボールミル混合の後、空気中、１３５０℃に３時間加熱保持し、得られた塊状焼結体をハンマーミルで粗粉砕の後、ボールミルで微粉砕して、平均粒径１．３μmのランタンガレート系酸化物イオン伝導体（以下、ＬＳＧＭＦという）からなる固体電解質原料粉末を製造した。
【００２５】
前記ＬＳＧＭＦからなる固体電解質原料粉末をトルエン-エタノール混合溶媒にポリビニルブチラルとフタル酸Ｎジオクチルを溶解した有機バインダー溶液と混合してスラリーとし、ドクターブレード法で薄板状に成形し、円形に切りだした後、空気中、１４５０℃に４時間加熱保持して焼結し、厚さ２００μm、直径１２０mmの円板状のランタンガレート系固体電解質を製造した。
【００２６】
このランタンガレート系固体電解質を用いる以外は実施例１と同様にして本発明発電セル４を製造し、本発明発電セル４におけるランタンガレート系固体電解質と燃料極の境界領域を二次イオン質量分析計で測定したところ、燃料極を構成するＧＤＣのＣｅおよびＧｄの一部がランタンガレート系固体電解質に拡散浸透して形成された拡散層が形成されていることが分かった。
【００２７】
従来例１
実施例１における（Ｂ）の燃料極の成形・焼き付け工程において、グリーン層の焼付け時間を通常行われている３時間とする以外は実施例１と全く同じ条件で加熱保持することによりランタンガレート系固体電解質の一方の面に燃料極を焼付け形成し、実施例１と同様にしてランタンガレート系固体電解質の他方の面に空気極を焼付け形成することにより従来発電セル１を作製した。このようにして作製した従来発電セル１におけるランタンガレート系固体電解質と燃料極の境界領域を二次イオン質量分析計で測定したところ、実施例１〜４に見られるような拡散層または相互拡散層は検出されなかった。
【００２８】
実施例１〜４および従来例１で得られた本発明発電セル１〜４および従来発電セル１の燃料極の上に厚さ１ｍｍの多孔質ニッケルからなる燃料極集電体を積層し、一方、本発明発電セル１〜４および従来発電セル１の空気極の上に厚さ１．２ｍｍの多孔質銀からなる空気極集電体を積層し、さらに前記燃料極集電体および空気極集電体の上にセパレータを積層することにより本発明固体電解質型燃料電池１〜４および従来固体電解質型燃料電池１を作製し、これら本発明固体電解質型燃料電池１〜４および従来固体電解質型燃料電池１を用いて、次の条件で発電試験を実施し、負荷電流密度、燃料利用率、セル電圧、出力、出力密度および発電効率を測定し、その結果を表１に示した。
＜発電試験＞
温度：７５０℃、
燃料ガス：水素、
燃料ガス流量：０．３４Ｌ／ｍｉｎ（＝３ｃｃ/nin/cm2）、
酸化剤ガス：空気、
酸化剤ガス流量：１．７Ｌ／ｍｉｎ（＝１５ｃｃ/nin/cm2）、
【００２９】
【表１】
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【００３０】
表１に示される結果から、本発明固体電解質型燃料電池１〜４と従来固体電解質型燃料電池１とは、固体電解質と燃料極との境界領域に拡散層または相互拡散層を有する構成が相違するのみで、その他の構成は同じであるが、本発明固体電解質型燃料電池１〜４は従来固体電解質型燃料電池１と比べて、負荷電流密度、燃料利用率、セル電圧、出力、出力密度、および発電効率がいずれも優れた値を示すことがわかる。