(57)【要約】【課題】耐久性に優れ、燃料電池に適用可能な電極材料を提供する。【解決手段】電極材料は、一般式ＡＢＯ３で表されるペロブスカイト構造を有する複合酸化物を含有し、１つの視野内の１０スポットにおいてエネルギー分散型Ｘ線分光法により測定されたＡサイト内の各元素の原子濃度の標準偏差値が１０．３以下である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式ＡＢＯ３で表されるペロブスカイト構造を有する複合酸化物を含有し、
１つの視野内の１０スポットにおいてエネルギー分散型Ｘ線分光法により測定されたＡサイト内の各元素の原子濃度の標準偏差値が１０．３以下である
電極材料。
【請求項２】
前記Ａサイトには、Ｌａ及びＳｒの少なくとも一方の原子が含まれる
請求項１に記載の電極材料。
【請求項３】
前記複合酸化物は、（ＬａＳｒ）（ＣｏＦｅ）Ｏ３、（ＬａＳｒ）ＦｅＯ３、（ＬａＳｒ）ＣｏＯ３、Ｌａ（ＮｉＦｅ）Ｏ３、又は（ＳｍＳｒ）ＣｏＯ３である
請求項２に記載の電極材料。
【請求項４】
前記１つの視野は、電子顕微鏡において１００倍〜５０００倍の倍率で観察される範囲である
請求項１〜３のいずれかに記載の電極材料。
【請求項５】
前記１０スポットそれぞれのサイズは、１μｍ以下である
請求項１〜４のいずれかに記載の電極材料。
【請求項６】
前記１０スポットの位置は、前記１つの視野内における前記原子濃度の分布に基づいて設定される１０段階の濃度レベルに応じて、前記１つの視野内から選択される
請求項１〜５のいずれかに記載の電極材料。
【請求項７】
前記１０段階の濃度レベルは、前記原子濃度の分布の全範囲に渡って設定される
請求項６に記載の電極材料。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の電極材料からなる空気極と、
燃料極と、
前記空気極と前記燃料極との間に配置される固体電解質層と、
を備える
固体酸化物型燃料電池セル。
【請求項９】
ガス流路を内部に有し、電気的絶縁性の多孔質支持基板と、
前記多孔質支持基板上に順次積層された燃料極と固体電解質層と空気極とによって構成される発電素子部と、
請求項１〜７のいずれかに記載の電極材料によって構成されており、前記発電素子部に接続されるインターコネクタと、
を備える
固体酸化物型燃料電池セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極材料及びそれによって形成された空気極を備える固体酸化物型燃料電池セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題及びエネルギー資源の有効利用の観点から、燃料電池に注目が集まっており、燃料電池に関して、いくつかの材料及び構造が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）セルの空気極の原料粉体として、ＬＳＣＦ粉体を用いることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３２１３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、燃料電池を用いた発電を繰り返すうちに、得られる電圧が低下することがある。本発明者らは、電圧の低下の原因の１つが空気極の劣化によるものであることを新たに見出した。
【０００６】
本発明は、このような新たな知見に基づくものであって、新たな電極材料を提供し、またそれを含む固体電解質型燃料電池を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上述の課題を解決するために鋭意検討した結果、電極材料の成分の濃度の均一性を高めることで、電極の劣化を抑制することができるという新たな知見を得た。
【０００８】
すなわち、本発明の第１観点に係る電極材料は、一般式ＡＢＯ３で表されるペロブスカイト構造を有する複合酸化物を含有し、１つの視野内の１０スポットにおいてエネルギー分散型Ｘ線分光法により測定されたＡサイト内の各元素の原子濃度の標準偏差値が１０．３以下である。
【０００９】
また、本発明の第２観点に係る固体酸化物型燃料電池セルは、電極材料からなる空気極と、燃料極と、空気極と燃料極との間に配置される固体電解質層と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
上述の電極材料は、例えば燃料電池の電極を形成する材料として好適である。この電極材料によって形成された電極は、劣化が抑制され、優れた耐久性を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】縦縞型燃料電池の要部構成を示す断面図である。
【図２】実施例のＮｏ．１の試料について、１つの視野におけるＳＥＭ画像及び濃度マッピングの画像を示す。
【図３】実施例のＮｏ．７の試料について、１つの視野におけるＳＥＭ画像及び濃度マッピングの画像を示す。
【図４】横縞型燃料電池の外観を示す斜視図である。
【図５】図４のＩ−Ｉ矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
１．電極材料
電極材料は、ペロブスカイト構造を有する複合酸化物を含む。電極材料は、複合酸化物以外の成分を含んでいてもよい。
【００１３】
複合酸化物の組成は、一般式ＡＢＯ３で表される。また、Ａサイトには、Ｌａ及びＳｒの少なくとも一方が含まれてもよい。このような複合酸化物の具体例としては、ＬＳＣＦつまり（ＬａＳｒ）（ＣｏＦｅ）Ｏ３、ＬＳＦつまり（ＬａＳｒ）ＦｅＯ３、ＬＳＣつまり（ＬａＳｒ）ＣｏＯ３、ＬＮＦつまりＬａ（ＮｉＦｅ）Ｏ３、ＳＳＣつまり（ＳｍＳｒ）ＣｏＯ３等の材料が挙げられる。これらの複合酸化物は、酸素イオン伝導性と電子伝導性を併せ持つ物質であり、混合導電材料と呼ばれる。これらの複合化合物は、燃料電池の空気極の材料として適している。
【００１４】
電極材料は、複合酸化物を「主成分」として含むことができる。組成物Ｘが物質Ｙを「主成分として含む」とは、組成物Ｘ全体のうち、物質Ｙが好ましくは６０重量％以上を占め、より好ましくは７０重量％以上を占め、さらに好ましくは９０重量％以上を占めることを意味する。
【００１５】
また、電極材料は、粉体（例えば平均粒径０．１μｍ〜５μｍ程度）或いは解砕物（例えば平均粒径５μｍ〜５００μｍ程度）であってもよいし、解砕物よりも大きな塊であってもよい。
【００１６】
電極材料は、組成分布が高い均一性を有していることが好ましい。具体的には、電極材料における任意の視野内で、１０スポットにおいて、ＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線分光法：Energy Dispersive x-ray Spectroscopy）により、Ａサイトに含まれる元素のそれぞれの原子濃度を取得し、その原子濃度の標準偏差値を得たとき、Ａサイトにおいて得られる標準偏差値が、１０．３以下であることが好ましい。
【００１７】
例えば、Ａサイトに、Ａ１、Ａ２、Ａ３・・Ａｎのｎ種の元素が含まれるとする。１０スポットで得られた原子濃度に基づいて、各元素の原子濃度の標準偏差値を取得した場合、元素Ａ１についての原子濃度の標準偏差値が、Ａ２〜Ａｎそれぞれについての標準偏差値よりも大きいとき元素Ａ１についての標準偏差値が、１０．３以下であることが好ましい。
ここで、任意の視野とは、ＳＥＭ(走査型電子顕微鏡：Scanning Electron Microscope)やＥＰＭＡ（電子プローブマイクロアナライザー：Electron Probe Micro Analyzer）などの電子顕微鏡において１００倍〜５０００倍の倍率で観察される範囲であればよい。また、１０スポットそれぞれのサイズは、１μｍ以下とすることができる。
なお、１０スポットの位置は、例えばＥＰＭＡ（電子プローブマイクロアナライザー：Electron Probe Micro Analyzer）によって測定される原子濃度の分布に基づいて設定される１０段階の濃度レベルに応じて選択することができる。このような１０段階の濃度レベルは、原子濃度の分布の略全範囲に渡って設定されることが好ましい。例えば、１０段階の濃度レベルは、任意の視野内における特性Ｘ線強度の最大値と最小値の間を１０分割することによって設定することができる。
【００１８】
２．電極材料の製造方法
上記１．欄の電極材料の製造方法の例を以下に説明する。
【００１９】
製造方法は、具体的には、ペロブスカイト構造を有する複合酸化物を得ることを含む。
【００２０】
複合酸化物を得る方法としては、固相法、液相法（クエン酸法、ペチニ法、共沈法等）等が挙げられる。
【００２１】
「固相法」とは、構成元素を含む原料（粉末）を所定の比で混合することで得られた混合物を焼成し、その後に粉砕することで目的材料を得る手法である。
【００２２】
「液相法」とは、
・構成元素を含む原料を溶液に溶かすこと、
・その溶液から目的材料の前駆体を沈殿等によって得ること、及び
・さらに乾燥、焼成、及び粉砕を行うこと、
の工程によって、目的材料を得る手法である。
【００２３】
電極材料における組成分布を制御し得る因子としては、さらに、原料の種類、原料の混合方法、原料の混合条件に加えて、合成温度（９００℃〜１４００℃、１〜３０ｈｒ）が挙げられる。
【００２４】
また、製造方法は、得られた複合酸化物を粉砕することを含んでいてもよい。粉砕には、例えばボールミルが用いられる。粉砕の前に、解砕を行ってもよい。すなわち、ペロブスカイト構造を有する材料の塊を作製し、これを砕いた後（解砕した後）、さらに細かく粉砕することができる。これらの工程によって、材料の平均粒径は、２０μｍ以下、５μｍ以下、又は１μｍ以下に調整される。
【００２５】
３．縦縞型燃料電池（固体酸化物型燃料電池）
燃料電池の一例として、固体酸化物型燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell：ＳＯＦＣ）を挙げる。特に以下では、主に、複数の燃料電池セルが積層されたセルスタック構造を有するＳＯＦＣについて説明する。
【００２６】
３−１．燃料電池の概要
図１に示すように、燃料電池１０は、燃料電池セル（単に「セル」と称される）１と、集電部材４とを備える。
【００２７】
３−２．セル１の概要
セル１はセラミックスの薄板である。セル１の厚みは、例えば３０μｍ〜７００μｍであり、セル１の直径は、例えば５ｍｍ〜５０ｍｍである。セル１は、図１に示すように、燃料極１１、バリア層１３、空気極１４、および電解質層（固体電解質層）１５を備える。
【００２８】
３−３．燃料極
燃料極１１の材料としては、例えば、公知の燃料電池セルにおいて燃料極の形成に用いられる材料が用いられる。燃料極１１の材料として、より具体的には、ＮｉＯ‐ＹＳＺ（酸化ニッケル‐イットリア安定化ジルコニア）及び／又はＮｉＯ‐Ｙ２Ｏ３（酸化ニッケル‐イットリア）が挙げられる。燃料極１１は、これらの材料を主成分として含むことができる。燃料極１１は、アノードとして機能する。
【００２９】
また、燃料極１１は、セル１に含まれる他の層を支持する基板（支持体と言い換えてもよい）として機能してもよい。つまり、燃料極１１の厚みは、セル１に含まれる複数の層の中で、最も大きな厚みを有していてもよい。燃料極１１の厚みは、具体的には１０μｍ〜６００μｍであってもよい。
【００３０】
なお、燃料極１１は、還元処理（例えばＮｉＯをＮｉに還元する処理）を受けることで、導電性を獲得することができる。
【００３１】
また、燃料極１１は、２つ以上の層を有してもよい。例えば、燃料極１１は、２つの層、すなわち、基板とその上に形成された燃料極活性層（燃料側電極）とを有してもよい。基板は、電子伝導性を有する物質を含む材料によって構成される。燃料極活性層は、電子伝導性を有する物質と酸化性イオン（酸素イオン）伝導性を有する物質とを含む材料によって構成される。燃料極活性層における“気孔部分を除いた全体積に対する酸化性イオン（酸素イオン）伝導性を有する物質の体積の割合”は、基板における“気孔部分を除いた全体積に対する酸化性イオン（酸素イオン）伝導性を有する物質の体積の割合”よりも大きい。このような基板及び燃料極活性層の材料は、上述した燃料極１１の材料から選択可能である。より具体的には、ＮｉＯ‐Ｙ２Ｏ３で構成された基板と、ＮｉＯ‐ＹＳＺで構成された燃料極活性層とが組み合わせられてもよい。
【００３２】
３−４．バリア層
バリア層１３は、空気極１４と燃料極１１との間に設けられ、より具体的には、空気極１４と電解質層１５との間に設けられる。
【００３３】
バリア層１３は、セリウムを含む。バリア層は、セリウムをセリア（酸化セリウム）として含んでもよい。具体的には、バリア層１３の材料として、セリア及びセリアに固溶した希土類金属酸化物を含むセリア系材料が挙げられる。バリア層１３は、セリア系材料を主成分として含むことができる。
【００３４】
セリア系材料として、具体的には、ＧＤＣ（（Ｃｅ, Ｇｄ）Ｏ２：ガドリニウムドープセリア）、ＳＤＣ（（Ｃｅ, Ｓｍ）Ｏ２：サマリウムドープセリア）等が挙げられる。セリア系材料における希土類金属の濃度は、好ましくは５〜２０ｍｏｌ％である。バリア層１３は、セリア系材料の他に、添加剤を含んでいてもよい。
【００３５】
バリア層１３の厚みは、３０μｍ以下であってもよい。
【００３６】
バリア層１３は、空気極１４から電解質層１５へのカチオンの拡散を抑制することができる。すなわち、バリア層１３は、出力密度の低下を抑制し、セル１の寿命を長期化することができる。
【００３７】
３−５．空気極
空気極１４は、上記１．欄で説明した電極材料によって構成されている。空気極１４の厚みは、５μｍ〜５０μｍ程度であってもよい。
【００３８】
３−６．電解質層
電解質層１５は、バリア層１３と燃料極１１との間に設けられる。
【００３９】
電解質層１５はジルコニウムを含む。電解質層１５は、ジルコニウムをジルコニア（ＺｒＯ２）として含んでもよい。具体的には、電解質層１５は、ジルコニアを主成分として含むことができる。電解質層１５は、ジルコニアの他に、Ｙ２Ｏ３及び／又はＳｃ２Ｏ３等の添加剤を含むことができる。これらの添加剤は、安定剤として機能することができる。電解質層１５における添加剤の添加量は、３〜２０ｍｏｌ％程度である。すなわち、電解質層１５の材料として、３ＹＳＺ、８ＹＳＺ及び１０ＹＳＺ等のイットリア安定化ジルコニア；並びにＳｃＳＺ（スカンジア安定化ジルコニア）；等のジルコニア系材料が挙げられる。
【００４０】
電解質層１５の厚みは、３０μｍ以下であってもよい。
【００４１】
３−７．集電部材
集電部材４は、複数の導電接続部４１を備える。
【００４２】
図１に示すように、導電接続部４１は、集電部材４に設けられた凹部であり、その底部分が導電性接着剤４１１を介して空気極１４に接続されている。導電接続部４１の底部は、その周囲と非連続な部分を有している。
【００４３】
発電時には、燃料極１１に燃料ガスが供給される。空気極１４への空気の供給は、セルスタック構造の側面側（例えば図１の紙面手前側）から空気を吹き付けることでなされる。
【００４４】
なお、図示しないが、燃料電池１０は、セルスタックで発生した電流を外部装置へ送るリード、燃料ガスを改質する触媒等を含んだガス改質部等の部材をさらに備えている。
【００４５】
４．燃料電池セルの製造方法
４−１．燃料極の形成
燃料極１１は、圧粉成形によって形成可能である。すなわち、燃料極１１は、燃料極１１の材料が混合された粉末を型に入れ、圧縮して、圧粉体を成形することを含んでもよい。
【００４６】
燃料極１１の材料は、燃料電池セルの構成についての上記説明で述べた通りである。材料としては、例えば、酸化ニッケル、ジルコニア、及び必要に応じて造孔剤が用いられる。造孔剤とは、燃料極中に空孔を設けるための添加剤である。造孔剤としては、後の工程で消失する材料が用いられる。このような材料として、例えばセルロース粉末が挙げられる。
【００４７】
材料の混合比は、特に限定されるものではなく、燃料電池に求められる特性等に応じて、適宜設定される。
【００４８】
圧粉成形時に粉末にかけられる圧力も、燃料極が充分な剛性を有するように設定される。
【００４９】
なお、ガスの流路（図示せず）等の燃料極１１の内部構造は、焼成によって消失する部材（セルロースシート等）を粉体の内部に配置した状態で圧粉成形を行い、その後に焼成を行うことによって形成される。
【００５０】
４−２．電解質層の形成
燃料電池セルの製造方法は、圧粉成形によって形成された燃料極の成形体上に、電解質層を形成することを含む。
【００５１】
電解質の形成方法としては、例えば、シート状に加工された電解質材料を用いるＣＩＰ（cold isostatic pressing）若しくは熱圧着、又はスラリー状に調製された電解質材料に燃料極を浸すスラリーディップ法が挙げられる。ＣＩＰ法において、シートの圧着時の圧力は、好ましくは５０〜３００ＭＰａである。
【００５２】
４−３．焼成
燃料電池セルの製造方法は、圧粉成形された燃料極及び電解質層を、共焼成（共焼結）することを含む。焼成の温度及び時間は、セルの材料等に応じて設定される。
【００５３】
４−４．脱脂
上記４−３の焼成の前に、脱脂を行ってもよい。脱脂は、加熱によって実行される。温度及び時間などの条件は、セルの材料等に応じて設定される。
【００５４】
４−５．空気極の形成
空気極は、例えば、燃料極、電解質層、及びバリア層の積層体（焼成後）上に、圧粉形成、印刷法等によって空気極の材料の層を形成した後、焼成することで形成される。
【００５５】
４−６．他の工程
燃料電池セルの構成に応じて、製造方法は他の工程をさらに含んでもよいし、上述の工程の内容が変更されてもよい。例えば、製造方法は、電解質層と空気極との間に反応防止層を設ける工程を含んでもよいし、２層構造の燃料極を形成する工程（基板を形成する工程及び燃料極活性層を形成する工程）を含んでもよい。
【００５６】
５．横縞型燃料電池
上述した燃料電池１０は、積み重ねられた複数のセル１と、セル１間を電気的に接続する集電部材４とを備える。すなわち、燃料電池１０は、縦縞型燃料電池である。ただし、本発明は、横縞型燃料電池にも適用可能である。横縞型燃料電池について、以下に説明する。
【００５７】
横縞型燃料電池（以下、単に「燃料電池」と称する）１００は、支持基板１０２、燃料極１０３、電解質層１０４、空気極１０６、インターコネクタ１０７、集電部１０８及びバリア層１３を備える。また、燃料電池１００はセル１１０を備える。既に説明した構成要素と同様の構成要素については、同符号を付してその説明を省略することがある。なお、図４では、説明の便宜上、集電部１０８は図示されていない。
【００５８】
燃料電池１００は、支持基板１０２上に配置された複数のセル１１０と、セル１１０間を電気的に接続するインターコネクタ１０７とを備える。セル１１０は、燃料極１０３と、その燃料極１０３に対応する空気極１０６と、を備える部分である。具体的には、セル１１０は、支持基板１０２の厚み方向（ｙ軸方向）に積層された、燃料極１０３、電解質層１０４、及び空気極１０６を備える。燃料極１０３、電解質層１０４、及び空気極１０６は、セル１１０の発電素子部を構成する。
【００５９】
支持基板１０２は、扁平かつ一方向（ｚ軸方向）に長い形状である。支持基板１０２は、電気的絶縁性を有する多孔質体である。支持基板１０２は、ニッケルを含んでいてもよい。支持基板１０２は、より具体的には、Ｎｉ‐Ｙ２Ｏ３（ニッケル‐イットリア）を主成分として含有していてもよい。なお、ニッケルは酸化物（ＮｉＯ）として含有されていてもよい。発電時には、ＮｉＯは水素ガスによってＮｉに還元されてもよい。
【００６０】
図４及び図５に示すように、支持基板１０２の内部には、流路１２３が設けられる。流路１２３は、支持基板１０２の長手方向（ｚ軸方向）に沿って延びている。発電時には、流路１２３内に燃料ガスが流され、支持基板１０２の有する孔を通って、後述の燃料極１０３へ燃料ガスが供給される。
【００６１】
燃料極１０３は、支持基板１０２上に設けられる。１個の支持基板１０２上に、複数の燃料極１０３が、支持基板１０２の長手方向（ｚ軸方向）において並ぶように配置される。つまり、支持基板１０２の長手方向（ｚ軸方向）において、隣り合う燃料極１０３の間には、隙間が設けられている。
【００６２】
燃料極１０３の組成としては、燃料極１１と同様の組成が適用可能である。
燃料極１０３は、燃料極集電層及び燃料極活性層を有していてもよい。燃料極集電層は支持基板１０２上に設けられ、燃料極活性層は燃料極集電層上に、インターコネクタ１０７とは重ならないように設けられる。
【００６３】
燃料極１０３は、燃料極集電層及び燃料極活性層を有していてもよい。燃料極集電層は支持基板１０２上に設けられ、燃料極活性層は燃料極集電層上に設けられる。燃料極集電層及び燃料極活性層の組成については、上述した通りである。
【００６４】
電解質層１０４は、固体電解質層とも呼ばれる。図５に示すように、電解質層１０４は、燃料極１０３上に設けられる。支持基板１０２上において燃料極１０３が設けられていない領域では、電解質層１０４は、支持基板１０２上に設けられていてもよい。
【００６５】
電解質層１０４は、支持基板１０２の長手方向（ｚ軸方向）において非連続な箇所を有している。つまり、複数の電解質層１０４が、ｚ軸方向において、間隔をもって配置されている。言い換えると、１個の支持基板１０２には、支持基板１０２の長手方向（ｚ軸方向）に沿って、複数の電解質層１０４が設けられる。
ｚ軸方向において隣り合う電解質層１０４は、インターコネクタ１０７によって接続される。言い換えると、電解質層１０４は、あるインターコネクタ１０７から、支持基板１０２の長手方向（ｚ軸方向）においてそのインターコネクタ１０７と隣り合うインターコネクタ１０７まで、連続するように設けられる。インターコネクタ１０７と電解質層１０４とは、支持基板１０２及び燃料極１０３と比べて緻密な構造を有する。よって、インターコネクタ１０７と電解質層１０４とは、燃料電池１００において、ｚ軸方向において連続する構造を有することで、空気と燃料ガスとを切り分けるシール部として機能する。
【００６６】
電解質層１０４の組成については、上述の電解質層１５と同様の組成が適用可能である。
【００６７】
バリア層１３の構成については、縦縞型燃料電池セルにおいて説明した通りである。バリア層１３は、電解質層１０４と空気極１０６との間に設けられる。
【００６８】
空気極１０６は、バリア層１３上に、バリア層１３の外縁を越えないように配置される。１個の燃料極１０３には、１個の空気極１０６が積層される。つまり、１個の支持基板１０２には、支持基板１０２の長手方向（ｚ軸方向）に沿って、複数の空気極１０６が設けられる。
【００６９】
空気極１０６は、上述の空気極１４と同様に、上記１．欄で説明した電極材料によって構成されている。
【００７０】
インターコネクタ１０７は、上述したように、セル１１０間を電気的に接続するように配置される。図５において、インターコネクタ１０７は、燃料極１０３上に積層される。
【００７１】
本明細書において、「積層」とは、２つの要素が接するように配置されている場合、及び接しないがｙ軸方向に重なるように配置されている場合を包含する。
【００７２】
図５において、上述のように、インターコネクタ１０７は、電解質層１０４間を、支持基板１０２の長手方向（ｚ軸方向）において繋ぐように配置される。これによって、支持基板１０２の長手方向（ｚ軸方向）において隣り合うセル１１０同士が、電気的に接続される。
【００７３】
インターコネクタ１０７は、複数のセル１１０どうしを互いに電気的に接続するために用いられる電極を構成している。具体的に、図５に図示されているインターコネクタ１０７は、図５中右側に配置されるセル１１０の電極として機能している。
このように、電極を構成するインターコネクタ１０７は、上述の空気極１０６と同様に、上記１．欄で説明した電極材料によって構成されている。
すなわち、インターコネクタ１０７は、ペロブスカイト型複合酸化物を主成分として含有する。特に、インターコネクタ１０７に用いられるペロブスカイト型複合酸化物としては、ランタンクロマイト（ＬａＣｒＯ３）などのクロマイト系材料が挙げられる。
【００７４】
ここで、ランタンクロマイトの組成式は、以下の一般式（１）で表すことができる。
Ｌｎ１−ｘＡｘＣｒ１−ｙ-ｚＢｙＯ３・・・・・（１）
式（１）中、ＬｎはＹ及びランタノイドからなる群より選択される少なくとも１種類の元素であり、ＡはＣａ，Ｓｒ及びＢａからなる群より選択される少なくとも１種類の元素であり、Ｂは、Ｔｉ，Ｖ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｍｇ及びＡｌからなる群より選択される少なくとも１種類の元素であり、０．０２５≦ｘ≦０．３、０≦ｙ≦０．２２、０≦ｚ≦０．１５である。
このようなランタンクロマイトは、ＳＯＦＣの作動温度（６００〜１０００℃）において、大気・還元両雰囲気で安定に存在できる材料であることから、横縞型を含むＳＯＦＣセルのインターコネクタ材料（電極材料）として好適に用いられる。
【００７５】
しかしながら、ランタンクロマイトは難焼結材料であることが知られており、ＳＯＦＣセルに適用するために支持基板１０２、燃料極１０３および電解質層１０４などと共焼結するためには、焼結助剤（ＣａＯ、ＳｒＯなど）を添加することによって易焼成化を図る必要がある。
そのため、焼結助剤が添加されたインターコネクタ材料（電極材料）においても、上述の通り、組成分布の均一性が高いことが好ましい。具体的には、インターコネクタ材料の任意の視野内の１０スポットにおいて、ＥＤＳによりＡサイトに含まれる元素のそれぞれの原子濃度を取得し、その原子濃度の標準偏差値を得たとき、Ａサイトにおいて得られる標準偏差値が、１０．３以下であることが好ましい。
これによって、インターコネクタ１０７を全体的に緻密化させることができるので、インターコネクタ１０７において局所的に焼成不足の領域（ピンホール）が発生することを抑制することができる。その結果、インターコネクタ１０７の信頼性を向上させることができる。    
【００７６】
集電部１０８は、インターコネクタ１０７とセル１１０とを電気的に接続するように配置される。具体的には、集電部１０８は、空気極１０６から、その空気極１０６を備えるセル１１０と隣り合うセル１１０に含まれるインターコネクタ１０７まで、連続するように設けられる。集電部１０８は、導電性を有すればよい。
【００７７】
セル１１０に含まれる空気極１０６は、集電部１０８及びインターコネクタ１０７によって、隣り合うセル１１０の燃料極１０３と電気的に接続される。つまり、インターコネクタ１０７だけでなく、集電部１０８もセル１１０間の接続に寄与している。
【００７８】
燃料電池１００の各部の寸法は、具体的には、以下のように設定可能である。
支持基板１０２の幅Ｗ１  ：１〜１０ｃｍ
支持基板１０２の厚みＷ２：１〜１０ｍｍ
支持基板１０２の長さＷ３：５〜５０ｃｍ
支持基板１０２の外面（支持基板１０２と燃料極との界面）から流路１２３までの距離Ｗ４：０．１〜４ｍｍ
燃料極１０３の厚み      ：５０〜５００μｍ
（燃料極１０３が、燃料極集電層及び燃料極活性層を有する場合：
燃料極集電層の厚み：５０〜５００μｍ
燃料極活性層の厚み：５〜３０μｍ）
電解質層１０４の厚み    ：３〜５０μｍ
空気極１０６の厚み      ：１０〜１００μｍ
インターコネクタ１０７の厚み：１０〜１００μｍ
集電部１０８の厚み      ：５０〜５００μｍ
特に言及しなかった構成要素については、縦縞型燃料電池セルについて説明した寸法を採用してもよい。言うまでもなく、本発明はこれらの数値に限定されない。
【実施例】
【００７９】
Ａ．セルの作製
ＮｉＯ-８ＹＳＺ燃料極基板（５００μｍ）上に、ＮｉＯ-８ＹＳＺ燃料極活性層（１０μｍ）、８ＹＳＺ電解質層（３μｍ）、ＧＤＣバリア層（３μｍ）を積層した後、１４００℃で２ｈｒの条件で、共焼成した。
【００８０】
表１〜表３に示すように、（Ｌａ０．６Ｓｒ０．４）（Ｃｏ０．２Ｆｅ０．８）Ｏ３を含む１０種の電極材料（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０）は、（Ｌａ０．８Ｓｒ０．２）ＦｅＯ３を含む６種の電極材料（Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１６）、及びＬａ（Ｎｉ０．６Ｆｅ０．４）Ｏ３を含む６種の電極材料（Ｎｏ．１７〜Ｎｏ．２２）を得た。
【００８１】
同じ一般式で表され、かつ番号の異なる電極材料は、出発原料、焼成条件、粉砕条件がそれぞれ異なる。また、各電極材料が固相法及び液相法のいずれで合成されたかは、表中に記載している。
【００８２】
得られた解砕物の平均粒径は２００μｍであった。解砕物を後述の組成分布の測定に用いた。
【００８３】
解砕物をボールミル装置によって粉砕した。電極材料（粉体）の平均粒径をレーザ回折/散乱式粒度分布測定装置（堀場製作所製ＬＡ−７００）で測定したところ、全て０．３μｍ以下であった。
【００８４】
得られた粉体を用いてペーストを作製し、このペーストをスクリーン印刷法により膜化することで、バリア層上に空気極（３０μｍ）を形成した。空気極は、１０００℃下で２ｈｒ加熱されることで、バリア層上に焼き付けられた。
【００８５】
以上の操作によって、ＳＯＦＣセルを得た。
【００８６】
Ｂ．評価
Ｂ−１．組成分布の測定
電極材料の解砕物について、ＥＰＭＡにより各元素の原子濃度分布を測定した。具体的には、日本電子株式会社の電界放射型電子プローブマイクロアナライザー（型番：JXA−８５００F）を用いて測定を行った。次に、ＥＤＳにより任意の視野において、ＳＥＭ像で確認できる空洞になっていない１０スポットで、Ａサイトの各元素、Ｂサイトの各元素の酸化物としての原子濃度（mol%）を測定した。具体的には、ＺＥＩＳＳ社（ドイツ）の電界放射型走査電子顕微鏡（型番：ULTRA５５）を用いて測定を行った。
【００８７】
具体的には、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０の各試料について、ＡサイトのＬａ及びＳｒのそれぞれの濃度を１０スポットで測定し、Ｌａ濃度の平均値及び各スポットにおける濃度の標準偏差値、並びにＳｒ濃度の平均値及び各スポットにおける濃度の標準偏差値を得た。また、ＢサイトのＣｏ及びＦｅについても同様に、濃度平均値及び各スポットにおける濃度の標準偏差値を得た。さらに、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０の各試料について、Ａサイトの元素の原子濃度についての標準偏差値の最大値、及びＢサイトの元素の原子濃度についての標準偏差値の最大値を得た。
【００８８】
Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１６の各試料については、ＡサイトのＬａ及びＳｒ、並びにＢサイトのＦｅの濃度に関して同様の作業を行い、Ｎｏ．１７〜Ｎｏ．２２の各試料については、ＡサイトのＬａ及びＳｒ、並びにＢサイトのＦｅの濃度に関して同様の作業を行った。
【００８９】
Ｂ−２．耐久性試験
作製したＳＯＦＣセルを用いて連続発電を実施した。発電条件は温度：７５０℃、電流密度：０．３Ａ／ｃｍ２であり、この条件による１０００時間あたりの電圧降下率（劣化率）を算出した。劣化率が１％以下のものを“良好”と判定した。
【００９０】
Ｃ．結果
Ｃ−１．Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０：（Ｌａ０．６Ｓｒ０．４）（Ｃｏ０．２Ｆｅ０．８）Ｏ３について
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０の試料のうち、一例としてＮｏ．１の試料における濃度の測定結果、平均値及び標準偏差値の算出結果を表１に示す。表２には、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０の各試料について、各元素の原子濃度の標準偏差値の最大値を示す。各試料について、Ａサイトにおける標準偏差値の最大値及びＢサイトにおける標準偏差値の最大値に、下線を付す。表３には、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０の試料について、表２に示したＡサイトにおける標準偏差値の最大値及びＢサイトにおける標準偏差値の最大値と、１０００時間当たりの電圧降下率（劣化率）と、電圧降下率に基づく評価結果と、を示す。
【００９１】
また、図２及び図３には、Ｎｏ．１及びＮｏ．７の試料について、それぞれの同一視野におけるＳＥＭ画像及び濃度マッピングの画像を示す。図２及び図３において、実際には、原子濃度の高い箇所は赤色で、低い箇所は青色で示される。
【００９２】
【表１】
2012043774.tif 000002
【００９３】
【表２】
2012043774.tif 000003
【００９４】
【表３】
2012043774.tif 000004
【００９５】
表１〜表３、図２及び図３に示すように、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４、Ｎｏ．７〜Ｎｏ．１０の試料については、劣化率が小さく抑えられた。これらの試料では、Ａサイトの元素の原子濃度の標準偏差（ばらつき）は、１０．５未満であり、具体的には１０．３以下であった。また、Ｂサイトの元素の原子濃度の標準偏差は３．９９以下であった。
【００９６】
その一方で、劣化率が大きかったＮｏ．５〜Ｎｏ．６の試料では、Ａサイトの元素の原子濃度の標準偏差は１１．５以上であり、Ｂサイトの元素の原子濃度の標準偏差は４．１８以上であった。
【００９７】
Ｃ−２．Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１６：（Ｌａ０．６Ｓｒ０．４）（Ｃｏ０．２Ｆｅ０．８）Ｏ３について
Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１６の試料のうち、一例としてＮｏ．１１の試料における濃度の測定結果、平均値及び標準偏差値の算出結果を表４に示す。表５には、Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１６の各試料について、各元素の原子濃度の標準偏差値の最大値を示す。各試料について、Ａサイトにおける標準偏差値の最大値及びＢサイトにおける標準偏差値の最大値に、下線を付す。表６には、Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１６の試料について、表５に示したＡサイトにおける標準偏差値の最大値及びＢサイトにおける標準偏差値の最大値と、１０００時間当たりの電圧降下率（劣化率）と、電圧降下率に基づく評価結果と、を示す。
【００９８】
【表４】
2012043774.tif 000005
【００９９】
【表５】
2012043774.tif 000006
【０１００】
【表６】
2012043774.tif 000007
【０１０１】
表４〜表６に示すように、Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１３、Ｎｏ．１５〜Ｎｏ．１６の試料については、劣化率が小さく抑えられた。これらの試料では、Ａサイトの元素の原子濃度の標準偏差（ばらつき）は、７．９１以下であった。また、Ｂサイトの元素の原子濃度の標準偏差は、４．１６以下であった。
【０１０２】
その一方で、劣化率が大きかったＮｏ．１４の試料では、Ａサイトの元素の原子濃度の標準偏差は１０．９５と比較的大きかった。また、Ｂサイトの元素の原子濃度の標準偏差も４．９８と比較的大きかった。
【０１０３】
Ｃ−３．Ｎｏ．１７〜Ｎｏ．２２：（Ｌａ０．８Ｓｒ０．２）ＦｅＯ３について
Ｎｏ．１７〜Ｎｏ．２２の試料のうち、一例としてＮｏ．１７の試料における濃度の測定結果、平均値及び標準偏差値の算出結果を表７に示す。表８には、Ｎｏ．１７〜Ｎｏ．２２の各試料について、各元素の原子濃度の標準偏差値の最大値を示す。各試料について、Ａサイトにおける標準偏差値の最大値及びＢサイトにおける標準偏差値の最大値に、下線を付す。表９には、Ｎｏ．１７〜Ｎｏ．２２の試料について、表８に示したＡサイトにおける標準偏差値の最大値及びＢサイトにおける標準偏差値の最大値と、１０００時間当たりの電圧降下率（劣化率）と、電圧降下率に基づく評価結果と、を示す。
【０１０４】
【表７】
2012043774.tif 000008
【０１０５】
【表８】
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【０１０６】
【表９】
2012043774.tif 000010
【０１０７】
表７〜表９に示すように、Ｎｏ．１７、Ｎｏ．１９〜Ｎｏ．２２の試料については、劣化率が小さく抑えられた。これらの試料では、Ａサイトの元素の原子濃度の標準偏差（ばらつき）は、７．７２以下であった。
【０１０８】
その一方で、劣化率が大きかったＮｏ．１４の試料では、Ａサイトの元素の原子濃度の標準偏差は１０．５と比較的大きかった。
【０１０９】
Ｃ−４．まとめ
以上の結果から、原子の分布が比較的均一である（標準偏差が小さい）ことで、空気極の劣化が抑制されると考えられる。
【０１１０】
なお、いずれの材料においても、マクロ的な組成は、原料の仕込み組成と一致することを、湿式分析（ＩＣＰ分析）により確認した。
【０１１１】
原子の分布と空気極の劣化との関係については、以下のように考察することができる。
【０１１２】
粉体の空気極材料の全体の組成は仕込み組成に一致していても、ミクロの部分を観察した場合に各元素の存在（分布）が不均一であれば、その部分の組成は、全体的な組成からずれている。このような部分では、導電性及び触媒活性が低く、発電時の空気極としての機能が低い。よって、燃料電池セルとして動作した場合には、このような不活性な部分を回避するように電流が流れるため、その部分の周辺における電流密度が高くなる。その結果、この周辺部分では加速的に劣化が進むものと考えられる。
【０１１３】
なお、解砕物を用いることで上述の各表では原子濃度のばらつきを算出したが、粉砕体であっても、解析時のスポット径が粉砕体の径よりも小さいので、原子の分布状態（ばらつき）は解砕物と相違しないことを、いずれの材料においても確認した。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明に係る電極材料は、導電性が求められる種々の部材に適用可能である。特に、この電極材料は、固体酸化物型燃料電池セルの空気極に適用可能である。
【符号の説明】
【０１１５】
１    燃料電池セル
１０  燃料電池
１１  燃料極
１３  バリア層
１４  空気極
１５  電解質層
４    集電部材
４１  導電接続部
【図１】
2012043774.tif 000011
【図４】
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【図５】
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【図２】
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【図３】
2012043774.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成23年10月13日(2011.10.13)
【手続補正１】
【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】
一般式ＡＢＯ3で表されるペロブスカイト構造を有する複合酸化物を含有し、
１つの視野内の１０スポットにおいてエネルギー分散型Ｘ線分光法により測定されたＡサイト内の各元素の原子濃度の標準偏差値が１０．３以下である
固体酸化物型燃料電池セルの空気極材料。
【請求項２】
前記Ａサイトには、Ｌａ及びＳｒの少なくとも一方の原子が含まれる
請求項１に記載の固体酸化物型燃料電池セルの空気極材料。
【請求項３】
前記複合酸化物は、（ＬａＳｒ）（ＣｏＦｅ）Ｏ3、（ＬａＳｒ）ＦｅＯ3、（ＬａＳｒ）ＣｏＯ3、Ｌａ（ＮｉＦｅ）Ｏ3、又は（ＳｍＳｒ）ＣｏＯ3である
請求項２に記載の固体酸化物型燃料電池セルの空気極材料。
【請求項４】
前記１つの視野は、電子顕微鏡において１００倍〜５０００倍の倍率で観察される範囲である
請求項１〜３のいずれかに記載の固体酸化物型燃料電池セルの空気極材料。
【請求項５】
前記１０スポットそれぞれのサイズは、１μｍ以下である
請求項１〜４のいずれかに記載の固体酸化物型燃料電池セルの空気極材料。
【請求項６】
前記１０スポットの位置は、前記１つの視野内における前記原子濃度の分布に基づいて設定される１０段階の濃度レベルに応じて、前記１つの視野内から選択される
請求項１〜５のいずれかに記載の固体酸化物型燃料電池セルの空気極材料。
【請求項７】
前記１０段階の濃度レベルは、前記原子濃度の分布の全範囲に渡って設定される
請求項６に記載の固体酸化物型燃料電池セルの空気極材料。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の空気極材料からなる空気極と、
燃料極と、
前記空気極と前記燃料極との間に配置される固体電解質層と、
を備える
固体酸化物型燃料電池セル。
【請求項９】
一般式ＡＢＯ3で表されるペロブスカイト構造を有する複合酸化物を含有し、
１つの視野内の１０スポットにおいてエネルギー分散型Ｘ線分光法により測定されたＡサイト内の各元素の原子濃度の標準偏差値が１０．３以下である
固体酸化物型燃料電池セルのインターコネクタ材料。
【請求項１０】
ガス流路を内部に有し、電気的絶縁性の多孔質支持基板と、
前記多孔質支持基板上に順次積層された燃料極と固体電解質層と空気極とによって構成される発電素子部と、
請求項９に記載のインターコネクタ材料によって構成されており、前記発電素子部に接続されるインターコネクタと、
を備える
固体酸化物型燃料電池セル。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極材料及びそれによって形成された空気極を備える固体酸化物型燃料電池セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題及びエネルギー資源の有効利用の観点から、燃料電池に注目が集まっており、燃料電池に関して、いくつかの材料及び構造が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）セルの空気極の原料粉体として、ＬＳＣＦ粉体を用いることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３２１３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、燃料電池を用いた発電を繰り返すうちに、得られる電圧が低下することがある。本発明者らは、電圧の低下の原因の１つが空気極の劣化によるものであることを新たに見出した。
【０００６】
本発明は、このような新たな知見に基づくものであって、新たな電極材料を提供し、またそれを含む固体電解質型燃料電池を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上述の課題を解決するために鋭意検討した結果、電極材料の成分の濃度の均一性を高めることで、電極の劣化を抑制することができるという新たな知見を得た。
【０００８】
すなわち、本発明の第１観点に係る電極材料は、一般式ＡＢＯ3で表されるペロブスカイト構造を有する複合酸化物を含有し、１つの視野内の１０スポットにおいてエネルギー分散型Ｘ線分光法により測定されたＡサイト内の各元素の原子濃度の標準偏差値が１０．３以下である。
【０００９】
また、本発明の第２観点に係る固体酸化物型燃料電池セルは、電極材料からなる空気極と、燃料極と、空気極と燃料極との間に配置される固体電解質層と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
上述の電極材料は、例えば燃料電池の電極を形成する材料として好適である。この電極材料によって形成された電極は、劣化が抑制され、優れた耐久性を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】縦縞型燃料電池の要部構成を示す断面図である。
【図２】実施例のＮｏ．１の試料について、１つの視野におけるＳＥＭ画像及び濃度マッピングの画像を示す。
【図３】実施例のＮｏ．７の試料について、１つの視野におけるＳＥＭ画像及び濃度マッピングの画像を示す。
【図４】横縞型燃料電池の外観を示す斜視図である。
【図５】図４のＩ−Ｉ矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
１．電極材料
電極材料は、ペロブスカイト構造を有する複合酸化物を含む。電極材料は、複合酸化物以外の成分を含んでいてもよい。
【００１３】
複合酸化物の組成は、一般式ＡＢＯ3で表される。また、Ａサイトには、Ｌａ及びＳｒの少なくとも一方が含まれてもよい。このような複合酸化物の具体例としては、ＬＳＣＦつまり（ＬａＳｒ）（ＣｏＦｅ）Ｏ3、ＬＳＦつまり（ＬａＳｒ）ＦｅＯ3、ＬＳＣつまり（ＬａＳｒ）ＣｏＯ3、ＬＮＦつまりＬａ（ＮｉＦｅ）Ｏ3、ＳＳＣつまり（ＳｍＳｒ）ＣｏＯ3等の材料が挙げられる。これらの複合酸化物は、酸素イオン伝導性と電子伝導性を併せ持つ物質であり、混合導電材料と呼ばれる。これらの複合化合物は、燃料電池の空気極の材料として適している。
【００１４】
電極材料は、複合酸化物を「主成分」として含むことができる。組成物Ｘが物質Ｙを「主成分として含む」とは、組成物Ｘ全体のうち、物質Ｙが好ましくは６０重量％以上を占め、より好ましくは７０重量％以上を占め、さらに好ましくは９０重量％以上を占めることを意味する。
【００１５】
また、電極材料は、粉体（例えば平均粒径０．１μｍ〜５μｍ程度）或いは解砕物（例えば平均粒径５μｍ〜５００μｍ程度）であってもよいし、解砕物よりも大きな塊であってもよい。
【００１６】
電極材料は、組成分布が高い均一性を有していることが好ましい。具体的には、電極材料における任意の視野内で、１０スポットにおいて、ＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線分光法：Energy Dispersive x-ray Spectroscopy）により、Ａサイトに含まれる元素のそれぞれの原子濃度を取得し、その原子濃度の標準偏差値を得たとき、Ａサイトにおいて得られる標準偏差値が、１０．３以下であることが好ましい。
【００１７】
例えば、Ａサイトに、Ａ１、Ａ２、Ａ３・・Ａｎのｎ種の元素が含まれるとする。１０スポットで得られた原子濃度に基づいて、各元素の原子濃度の標準偏差値を取得した場合、元素Ａ１についての原子濃度の標準偏差値が、Ａ２〜Ａｎそれぞれについての標準偏差値よりも大きいとき元素Ａ１についての標準偏差値が、１０．３以下であることが好ましい。
ここで、任意の視野とは、ＳＥＭ(走査型電子顕微鏡：Scanning Electron Microscope)やＥＰＭＡ（電子プローブマイクロアナライザー：Electron Probe Micro Analyzer）などの電子顕微鏡において１００倍〜５０００倍の倍率で観察される範囲であればよい。また、１０スポットそれぞれのサイズは、１μｍ以下とすることができる。
なお、１０スポットの位置は、例えばＥＰＭＡ（電子プローブマイクロアナライザー：Electron Probe Micro Analyzer）によって測定される原子濃度の分布に基づいて設定される１０段階の濃度レベルに応じて選択することができる。このような１０段階の濃度レベルは、原子濃度の分布の略全範囲に渡って設定されることが好ましい。例えば、１０段階の濃度レベルは、任意の視野内における特性Ｘ線強度の最大値と最小値の間を１０分割することによって設定することができる。
【００１８】
２．電極材料の製造方法
上記１．欄の電極材料の製造方法の例を以下に説明する。
【００１９】
製造方法は、具体的には、ペロブスカイト構造を有する複合酸化物を得ることを含む。
【００２０】
複合酸化物を得る方法としては、固相法、液相法（クエン酸法、ペチニ法、共沈法等）等が挙げられる。
【００２１】
「固相法」とは、構成元素を含む原料（粉末）を所定の比で混合することで得られた混合物を焼成し、その後に粉砕することで目的材料を得る手法である。
【００２２】
「液相法」とは、
・構成元素を含む原料を溶液に溶かすこと、
・その溶液から目的材料の前駆体を沈殿等によって得ること、及び
・さらに乾燥、焼成、及び粉砕を行うこと、
の工程によって、目的材料を得る手法である。
【００２３】
電極材料における組成分布を制御し得る因子としては、さらに、原料の種類、原料の混合方法、原料の混合条件に加えて、合成温度（９００℃〜１４００℃、１〜３０ｈｒ）が挙げられる。
【００２４】
また、製造方法は、得られた複合酸化物を粉砕することを含んでいてもよい。粉砕には、例えばボールミルが用いられる。粉砕の前に、解砕を行ってもよい。すなわち、ペロブスカイト構造を有する材料の塊を作製し、これを砕いた後（解砕した後）、さらに細かく粉砕することができる。これらの工程によって、材料の平均粒径は、２０μｍ以下、５μｍ以下、又は１μｍ以下に調整される。
【００２５】
３．縦縞型燃料電池（固体酸化物型燃料電池）
燃料電池の一例として、固体酸化物型燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell：ＳＯＦＣ）を挙げる。特に以下では、主に、複数の燃料電池セルが積層されたセルスタック構造を有するＳＯＦＣについて説明する。
【００２６】
３−１．燃料電池の概要
図１に示すように、燃料電池１０は、燃料電池セル（単に「セル」と称される）１と、集電部材４とを備える。
【００２７】
３−２．セル１の概要
セル１はセラミックスの薄板である。セル１の厚みは、例えば３０μｍ〜７００μｍであり、セル１の直径は、例えば５ｍｍ〜５０ｍｍである。セル１は、図１に示すように、燃料極１１、バリア層１３、空気極１４、および電解質層（固体電解質層）１５を備える。
【００２８】
３−３．燃料極
燃料極１１の材料としては、例えば、公知の燃料電池セルにおいて燃料極の形成に用いられる材料が用いられる。燃料極１１の材料として、より具体的には、ＮｉＯ‐ＹＳＺ（酸化ニッケル‐イットリア安定化ジルコニア）及び／又はＮｉＯ‐Ｙ2Ｏ3（酸化ニッケル‐イットリア）が挙げられる。燃料極１１は、これらの材料を主成分として含むことができる。燃料極１１は、アノードとして機能する。
【００２９】
また、燃料極１１は、セル１に含まれる他の層を支持する基板（支持体と言い換えてもよい）として機能してもよい。つまり、燃料極１１の厚みは、セル１に含まれる複数の層の中で、最も大きな厚みを有していてもよい。燃料極１１の厚みは、具体的には１０μｍ〜６００μｍであってもよい。
【００３０】
なお、燃料極１１は、還元処理（例えばＮｉＯをＮｉに還元する処理）を受けることで、導電性を獲得することができる。
【００３１】
また、燃料極１１は、２つ以上の層を有してもよい。例えば、燃料極１１は、２つの層、すなわち、基板とその上に形成された燃料極活性層（燃料側電極）とを有してもよい。基板は、電子伝導性を有する物質を含む材料によって構成される。燃料極活性層は、電子伝導性を有する物質と酸化性イオン（酸素イオン）伝導性を有する物質とを含む材料によって構成される。燃料極活性層における“気孔部分を除いた全体積に対する酸化性イオン（酸素イオン）伝導性を有する物質の体積の割合”は、基板における“気孔部分を除いた全体積に対する酸化性イオン（酸素イオン）伝導性を有する物質の体積の割合”よりも大きい。このような基板及び燃料極活性層の材料は、上述した燃料極１１の材料から選択可能である。より具体的には、ＮｉＯ‐Ｙ2Ｏ3で構成された基板と、ＮｉＯ‐ＹＳＺで構成された燃料極活性層とが組み合わせられてもよい。
【００３２】
３−４．バリア層
バリア層１３は、空気極１４と燃料極１１との間に設けられ、より具体的には、空気極１４と電解質層１５との間に設けられる。
【００３３】
バリア層１３は、セリウムを含む。バリア層は、セリウムをセリア（酸化セリウム）として含んでもよい。具体的には、バリア層１３の材料として、セリア及びセリアに固溶した希土類金属酸化物を含むセリア系材料が挙げられる。バリア層１３は、セリア系材料を主成分として含むことができる。
【００３４】
セリア系材料として、具体的には、ＧＤＣ（（Ｃｅ, Ｇｄ）Ｏ2：ガドリニウムドープセリア）、ＳＤＣ（（Ｃｅ, Ｓｍ）Ｏ2：サマリウムドープセリア）等が挙げられる。セリア系材料における希土類金属の濃度は、好ましくは５〜２０ｍｏｌ％である。バリア層１３は、セリア系材料の他に、添加剤を含んでいてもよい。
【００３５】
バリア層１３の厚みは、３０μｍ以下であってもよい。
【００３６】
バリア層１３は、空気極１４から電解質層１５へのカチオンの拡散を抑制することができる。すなわち、バリア層１３は、出力密度の低下を抑制し、セル１の寿命を長期化することができる。
【００３７】
３−５．空気極
空気極１４は、上記１．欄で説明した電極材料によって構成されている。空気極１４の厚みは、５μｍ〜５０μｍ程度であってもよい。
【００３８】
３−６．電解質層
電解質層１５は、バリア層１３と燃料極１１との間に設けられる。
【００３９】
電解質層１５はジルコニウムを含む。電解質層１５は、ジルコニウムをジルコニア（ＺｒＯ2）として含んでもよい。具体的には、電解質層１５は、ジルコニアを主成分として含むことができる。電解質層１５は、ジルコニアの他に、Ｙ2Ｏ3及び／又はＳｃ2Ｏ3等の添加剤を含むことができる。これらの添加剤は、安定剤として機能することができる。電解質層１５における添加剤の添加量は、３〜２０ｍｏｌ％程度である。すなわち、電解質層１５の材料として、３ＹＳＺ、８ＹＳＺ及び１０ＹＳＺ等のイットリア安定化ジルコニア；並びにＳｃＳＺ（スカンジア安定化ジルコニア）；等のジルコニア系材料が挙げられる。
【００４０】
電解質層１５の厚みは、３０μｍ以下であってもよい。
【００４１】
３−７．集電部材
集電部材４は、複数の導電接続部４１を備える。
【００４２】
図１に示すように、導電接続部４１は、集電部材４に設けられた凹部であり、その底部分が導電性接着剤４１１を介して空気極１４に接続されている。導電接続部４１の底部は、その周囲と非連続な部分を有している。
【００４３】
発電時には、燃料極１１に燃料ガスが供給される。空気極１４への空気の供給は、セルスタック構造の側面側（例えば図１の紙面手前側）から空気を吹き付けることでなされる。
【００４４】
なお、図示しないが、燃料電池１０は、セルスタックで発生した電流を外部装置へ送るリード、燃料ガスを改質する触媒等を含んだガス改質部等の部材をさらに備えている。
【００４５】
４．燃料電池セルの製造方法
４−１．燃料極の形成
燃料極１１は、圧粉成形によって形成可能である。すなわち、燃料極１１は、燃料極１１の材料が混合された粉末を型に入れ、圧縮して、圧粉体を成形することを含んでもよい。
【００４６】
燃料極１１の材料は、燃料電池セルの構成についての上記説明で述べた通りである。材料としては、例えば、酸化ニッケル、ジルコニア、及び必要に応じて造孔剤が用いられる。造孔剤とは、燃料極中に空孔を設けるための添加剤である。造孔剤としては、後の工程で消失する材料が用いられる。このような材料として、例えばセルロース粉末が挙げられる。
【００４７】
材料の混合比は、特に限定されるものではなく、燃料電池に求められる特性等に応じて、適宜設定される。
【００４８】
圧粉成形時に粉末にかけられる圧力も、燃料極が充分な剛性を有するように設定される。
【００４９】
なお、ガスの流路（図示せず）等の燃料極１１の内部構造は、焼成によって消失する部材（セルロースシート等）を粉体の内部に配置した状態で圧粉成形を行い、その後に焼成を行うことによって形成される。
【００５０】
４−２．電解質層の形成
燃料電池セルの製造方法は、圧粉成形によって形成された燃料極の成形体上に、電解質層を形成することを含む。
【００５１】
電解質の形成方法としては、例えば、シート状に加工された電解質材料を用いるＣＩＰ（cold isostatic pressing）若しくは熱圧着、又はスラリー状に調製された電解質材料に燃料極を浸すスラリーディップ法が挙げられる。ＣＩＰ法において、シートの圧着時の圧力は、好ましくは５０〜３００ＭＰａである。
【００５２】
４−３．焼成
燃料電池セルの製造方法は、圧粉成形された燃料極及び電解質層を、共焼成（共焼結）することを含む。焼成の温度及び時間は、セルの材料等に応じて設定される。
【００５３】
４−４．脱脂
上記４−３の焼成の前に、脱脂を行ってもよい。脱脂は、加熱によって実行される。温度及び時間などの条件は、セルの材料等に応じて設定される。
【００５４】
４−５．空気極の形成
空気極は、例えば、燃料極、電解質層、及びバリア層の積層体（焼成後）上に、圧粉形成、印刷法等によって空気極の材料の層を形成した後、焼成することで形成される。
【００５５】
４−６．他の工程
燃料電池セルの構成に応じて、製造方法は他の工程をさらに含んでもよいし、上述の工程の内容が変更されてもよい。例えば、製造方法は、電解質層と空気極との間に反応防止層を設ける工程を含んでもよいし、２層構造の燃料極を形成する工程（基板を形成する工程及び燃料極活性層を形成する工程）を含んでもよい。
【００５６】
５．横縞型燃料電池
上述した燃料電池１０は、積み重ねられた複数のセル１と、セル１間を電気的に接続する集電部材４とを備える。すなわち、燃料電池１０は、縦縞型燃料電池である。ただし、本発明は、横縞型燃料電池にも適用可能である。横縞型燃料電池について、以下に説明する。
【００５７】
横縞型燃料電池（以下、単に「燃料電池」と称する）１００は、支持基板１０２、燃料極１０３、電解質層１０４、空気極１０６、インターコネクタ１０７、集電部１０８及びバリア層１３を備える。また、燃料電池１００はセル１１０を備える。既に説明した構成要素と同様の構成要素については、同符号を付してその説明を省略することがある。なお、図４では、説明の便宜上、集電部１０８は図示されていない。
【００５８】
燃料電池１００は、支持基板１０２上に配置された複数のセル１１０と、セル１１０間を電気的に接続するインターコネクタ１０７とを備える。セル１１０は、燃料極１０３と、その燃料極１０３に対応する空気極１０６と、を備える部分である。具体的には、セル１１０は、支持基板１０２の厚み方向（ｙ軸方向）に積層された、燃料極１０３、電解質層１０４、及び空気極１０６を備える。燃料極１０３、電解質層１０４、及び空気極１０６は、セル１１０の発電素子部を構成する。
【００５９】
支持基板１０２は、扁平かつ一方向（ｚ軸方向）に長い形状である。支持基板１０２は、電気的絶縁性を有する多孔質体である。支持基板１０２は、ニッケルを含んでいてもよい。支持基板１０２は、より具体的には、Ｎｉ‐Ｙ2Ｏ3（ニッケル‐イットリア）を主成分として含有していてもよい。なお、ニッケルは酸化物（ＮｉＯ）として含有されていてもよい。発電時には、ＮｉＯは水素ガスによってＮｉに還元されてもよい。
【００６０】
図４及び図５に示すように、支持基板１０２の内部には、流路１２３が設けられる。流路１２３は、支持基板１０２の長手方向（ｚ軸方向）に沿って延びている。発電時には、流路１２３内に燃料ガスが流され、支持基板１０２の有する孔を通って、後述の燃料極１０３へ燃料ガスが供給される。
【００６１】
燃料極１０３は、支持基板１０２上に設けられる。１個の支持基板１０２上に、複数の燃料極１０３が、支持基板１０２の長手方向（ｚ軸方向）において並ぶように配置される。つまり、支持基板１０２の長手方向（ｚ軸方向）において、隣り合う燃料極１０３の間には、隙間が設けられている。
【００６２】
燃料極１０３の組成としては、燃料極１１と同様の組成が適用可能である。
燃料極１０３は、燃料極集電層及び燃料極活性層を有していてもよい。燃料極集電層は支持基板１０２上に設けられ、燃料極活性層は燃料極集電層上に、インターコネクタ１０７とは重ならないように設けられる。
【００６３】
燃料極１０３は、燃料極集電層及び燃料極活性層を有していてもよい。燃料極集電層は支持基板１０２上に設けられ、燃料極活性層は燃料極集電層上に設けられる。燃料極集電層及び燃料極活性層の組成については、上述した通りである。
【００６４】
電解質層１０４は、固体電解質層とも呼ばれる。図５に示すように、電解質層１０４は、燃料極１０３上に設けられる。支持基板１０２上において燃料極１０３が設けられていない領域では、電解質層１０４は、支持基板１０２上に設けられていてもよい。
【００６５】
電解質層１０４は、支持基板１０２の長手方向（ｚ軸方向）において非連続な箇所を有している。つまり、複数の電解質層１０４が、ｚ軸方向において、間隔をもって配置されている。言い換えると、１個の支持基板１０２には、支持基板１０２の長手方向（ｚ軸方向）に沿って、複数の電解質層１０４が設けられる。
ｚ軸方向において隣り合う電解質層１０４は、インターコネクタ１０７によって接続される。言い換えると、電解質層１０４は、あるインターコネクタ１０７から、支持基板１０２の長手方向（ｚ軸方向）においてそのインターコネクタ１０７と隣り合うインターコネクタ１０７まで、連続するように設けられる。インターコネクタ１０７と電解質層１０４とは、支持基板１０２及び燃料極１０３と比べて緻密な構造を有する。よって、インターコネクタ１０７と電解質層１０４とは、燃料電池１００において、ｚ軸方向において連続する構造を有することで、空気と燃料ガスとを切り分けるシール部として機能する。
【００６６】
電解質層１０４の組成については、上述の電解質層１５と同様の組成が適用可能である。
【００６７】
バリア層１３の構成については、縦縞型燃料電池セルにおいて説明した通りである。バリア層１３は、電解質層１０４と空気極１０６との間に設けられる。
【００６８】
空気極１０６は、バリア層１３上に、バリア層１３の外縁を越えないように配置される。１個の燃料極１０３には、１個の空気極１０６が積層される。つまり、１個の支持基板１０２には、支持基板１０２の長手方向（ｚ軸方向）に沿って、複数の空気極１０６が設けられる。
【００６９】
空気極１０６は、上述の空気極１４と同様に、上記１．欄で説明した電極材料によって構成されている。
【００７０】
インターコネクタ１０７は、上述したように、セル１１０間を電気的に接続するように配置される。図５において、インターコネクタ１０７は、燃料極１０３上に積層される。
【００７１】
本明細書において、「積層」とは、２つの要素が接するように配置されている場合、及び接しないがｙ軸方向に重なるように配置されている場合を包含する。
【００７２】
図５において、上述のように、インターコネクタ１０７は、電解質層１０４間を、支持基板１０２の長手方向（ｚ軸方向）において繋ぐように配置される。これによって、支持基板１０２の長手方向（ｚ軸方向）において隣り合うセル１１０同士が、電気的に接続される。
【００７３】
インターコネクタ１０７は、複数のセル１１０どうしを互いに電気的に接続するために用いられる電極を構成している。具体的に、図５に図示されているインターコネクタ１０７は、図５中右側に配置されるセル１１０の電極として機能している。
このように、電極を構成するインターコネクタ１０７は、上述の空気極１０６と同様に、上記１．欄で説明した電極材料によって構成されている。
すなわち、インターコネクタ１０７は、ペロブスカイト型複合酸化物を主成分として含有する。特に、インターコネクタ１０７に用いられるペロブスカイト型複合酸化物としては、ランタンクロマイト（ＬａＣｒＯ3）などのクロマイト系材料が挙げられる。
【００７４】
ここで、ランタンクロマイトの組成式は、以下の一般式（１）で表すことができる。
Ｌｎ１−ｘＡｘＣｒ１−ｙ-ｚＢｙＯ3・・・・・（１）
式（１）中、ＬｎはＹ及びランタノイドからなる群より選択される少なくとも１種類の元素であり、ＡはＣａ，Ｓｒ及びＢａからなる群より選択される少なくとも１種類の元素であり、Ｂは、Ｔｉ，Ｖ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｍｇ及びＡｌからなる群より選択される少なくとも１種類の元素であり、０．０２５≦ｘ≦０．３、０≦ｙ≦０．２２、０≦ｚ≦０．１５である。
このようなランタンクロマイトは、ＳＯＦＣの作動温度（６００〜１０００℃）において、大気・還元両雰囲気で安定に存在できる材料であることから、横縞型を含むＳＯＦＣセルのインターコネクタ材料（電極材料）として好適に用いられる。
【００７５】
しかしながら、ランタンクロマイトは難焼結材料であることが知られており、ＳＯＦＣセルに適用するために支持基板１０２、燃料極１０３および電解質層１０４などと共焼結するためには、焼結助剤（ＣａＯ、ＳｒＯなど）を添加することによって易焼成化を図る必要がある。
そのため、焼結助剤が添加されたインターコネクタ材料（電極材料）においても、上述の通り、組成分布の均一性が高いことが好ましい。具体的には、インターコネクタ材料の任意の視野内の１０スポットにおいて、ＥＤＳによりＡサイトに含まれる元素のそれぞれの原子濃度を取得し、その原子濃度の標準偏差値を得たとき、Ａサイトにおいて得られる標準偏差値が、１０．３以下であることが好ましい。
これによって、インターコネクタ１０７を全体的に緻密化させることができるので、インターコネクタ１０７において局所的に焼成不足の領域（ピンホール）が発生することを抑制することができる。その結果、インターコネクタ１０７の信頼性を向上させることができる。
【００７６】
集電部１０８は、インターコネクタ１０７とセル１１０とを電気的に接続するように配置される。具体的には、集電部１０８は、空気極１０６から、その空気極１０６を備えるセル１１０と隣り合うセル１１０に含まれるインターコネクタ１０７まで、連続するように設けられる。集電部１０８は、導電性を有すればよい。
【００７７】
セル１１０に含まれる空気極１０６は、集電部１０８及びインターコネクタ１０７によって、隣り合うセル１１０の燃料極１０３と電気的に接続される。つまり、インターコネクタ１０７だけでなく、集電部１０８もセル１１０間の接続に寄与している。
【００７８】
燃料電池１００の各部の寸法は、具体的には、以下のように設定可能である。
支持基板１０２の幅Ｗ１  ：１〜１０ｃｍ
支持基板１０２の厚みＷ２：１〜１０ｍｍ
支持基板１０２の長さＷ３：５〜５０ｃｍ
支持基板１０２の外面（支持基板１０２と燃料極との界面）から流路１２３までの距離Ｗ４：０．１〜４ｍｍ
燃料極１０３の厚み      ：５０〜５００μｍ
（燃料極１０３が、燃料極集電層及び燃料極活性層を有する場合：
燃料極集電層の厚み：５０〜５００μｍ
燃料極活性層の厚み：５〜３０μｍ）
電解質層１０４の厚み    ：３〜５０μｍ
空気極１０６の厚み      ：１０〜１００μｍ
インターコネクタ１０７の厚み：１０〜１００μｍ
集電部１０８の厚み      ：５０〜５００μｍ
特に言及しなかった構成要素については、縦縞型燃料電池セルについて説明した寸法を採用してもよい。言うまでもなく、本発明はこれらの数値に限定されない。
【実施例】
【００７９】
Ａ．セルの作製
ＮｉＯ-８ＹＳＺ燃料極基板（５００μｍ）上に、ＮｉＯ-８ＹＳＺ燃料極活性層（１０μｍ）、８ＹＳＺ電解質層（３μｍ）、ＧＤＣバリア層（３μｍ）を積層した後、１４００℃で２ｈｒの条件で、共焼成した。
【００８０】
表１〜表３に示すように、（Ｌａ0.6Ｓｒ0.4）（Ｃｏ0.2Ｆｅ0.8）Ｏ3を含む１０種の電極材料（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０）、（Ｌａ0.8Ｓｒ0.2）ＦｅＯ3を含む６種の電極材料（Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１６）、及びＬａ（Ｎｉ0.6Ｆｅ0.4）Ｏ3を含む６種の電極材料（Ｎｏ．１７〜Ｎｏ．２２）を得た。
【００８１】
同じ一般式で表され、かつ番号の異なる電極材料は、出発原料、焼成条件、粉砕条件がそれぞれ異なる。また、各電極材料が固相法及び液相法のいずれで合成されたかは、表中に記載している。
【００８２】
得られた解砕物の平均粒径は２００μｍであった。解砕物を後述の組成分布の測定に用いた。
【００８３】
解砕物をボールミル装置によって粉砕した。電極材料（粉体）の平均粒径をレーザ回折/散乱式粒度分布測定装置（堀場製作所製ＬＡ−７００）で測定したところ、全て０．３μｍ以下であった。
【００８４】
得られた粉体を用いてペーストを作製し、このペーストをスクリーン印刷法により膜化することで、バリア層上に空気極（３０μｍ）を形成した。空気極は、１０００℃下で２ｈｒ加熱されることで、バリア層上に焼き付けられた。
【００８５】
以上の操作によって、ＳＯＦＣセルを得た。
【００８６】
Ｂ．評価
Ｂ−１．組成分布の測定
電極材料の解砕物について、ＥＰＭＡにより各元素の原子濃度分布を測定した。具体的には、日本電子株式会社の電界放射型電子プローブマイクロアナライザー（型番：JXA−８５００F）を用いて測定を行った。次に、ＥＤＳにより任意の視野において、ＳＥＭ像で確認できる空洞になっていない１０スポットで、Ａサイトの各元素、Ｂサイトの各元素の酸化物としての原子濃度（mol%）を測定した。具体的には、ＺＥＩＳＳ社（ドイツ）の電界放射型走査電子顕微鏡（型番：ULTRA５５）を用いて測定を行った。
【００８７】
具体的には、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０の各試料について、ＡサイトのＬａ及びＳｒのそれぞれの濃度を１０スポットで測定し、Ｌａ濃度の平均値及び各スポットにおける濃度の標準偏差値、並びにＳｒ濃度の平均値及び各スポットにおける濃度の標準偏差値を得た。また、ＢサイトのＣｏ及びＦｅについても同様に、濃度平均値及び各スポットにおける濃度の標準偏差値を得た。さらに、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０の各試料について、Ａサイトの元素の原子濃度についての標準偏差値の最大値、及びＢサイトの元素の原子濃度についての標準偏差値の最大値を得た。
【００８８】
Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１６の各試料については、ＡサイトのＬａ及びＳｒ、並びにＢサイトのＦｅの濃度に関して同様の作業を行い、Ｎｏ．１７〜Ｎｏ．２２の各試料については、ＡサイトのＬａ及びＮｉ、並びにＢサイトのＦｅの濃度に関して同様の作業を行った。
【００８９】
Ｂ−２．耐久性試験
作製したＳＯＦＣセルを用いて連続発電を実施した。発電条件は温度：７５０℃、電流密度：０．３Ａ／ｃｍ2であり、この条件による１０００時間あたりの電圧降下率（劣化率）を算出した。劣化率が１％以下のものを“良好”と判定した。
【００９０】
Ｃ．結果
Ｃ−１．Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０：（Ｌａ0.6Ｓｒ0.4）（Ｃｏ0.2Ｆｅ0.8）Ｏ3について
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０の試料のうち、一例としてＮｏ．１の試料における濃度の測定結果、平均値及び標準偏差値の算出結果を表１に示す。表２には、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０の各試料について、各元素の原子濃度の標準偏差値の最大値を示す。各試料について、Ａサイトにおける標準偏差値の最大値及びＢサイトにおける標準偏差値の最大値に、下線を付す。表３には、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０の試料について、表２に示したＡサイトにおける標準偏差値の最大値及びＢサイトにおける標準偏差値の最大値と、１０００時間当たりの電圧降下率（劣化率）と、電圧降下率に基づく評価結果と、を示す。
【００９１】
また、図２及び図３には、Ｎｏ．１及びＮｏ．７の試料について、それぞれの同一視野におけるＳＥＭ画像及び濃度マッピングの画像を示す。図２及び図３において、実際には、原子濃度の高い箇所は赤色で、低い箇所は青色で示される。
【００９２】
【表１】
2012043774.tif 000016
【００９３】
【表２】
2012043774.tif 000017
【００９４】
【表３】
2012043774.tif 000018
【００９５】
表１〜表３、図２及び図３に示すように、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４、Ｎｏ．７〜Ｎｏ．１０の試料については、劣化率が小さく抑えられた。これらの試料では、Ａサイトの元素の原子濃度の標準偏差（ばらつき）は、１０．５未満であり、具体的には１０．３以下であった。また、Ｂサイトの元素の原子濃度の標準偏差は３．９９以下であった。
【００９６】
その一方で、劣化率が大きかったＮｏ．５〜Ｎｏ．６の試料では、Ａサイトの元素の原子濃度の標準偏差は１１．５以上であり、Ｂサイトの元素の原子濃度の標準偏差は４．１８以上であった。
【００９７】
Ｃ−２．Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１６：（Ｌａ0.8Ｓｒ0.2）ＦｅＯ3について
Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１６の試料のうち、一例としてＮｏ．１１の試料における濃度の測定結果、平均値及び標準偏差値の算出結果を表４に示す。表５には、Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１６の各試料について、各元素の原子濃度の標準偏差値の最大値を示す。各試料について、Ａサイトにおける標準偏差値の最大値及びＢサイトにおける標準偏差値の最大値に、下線を付す。表６には、Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１６の試料について、表５に示したＡサイトにおける標準偏差値の最大値及びＢサイトにおける標準偏差値の最大値と、１０００時間当たりの電圧降下率（劣化率）と、電圧降下率に基づく評価結果と、を示す。
【００９８】
【表４】
2012043774.tif 000019
【００９９】
【表５】
2012043774.tif 000020
【０１００】
【表６】
2012043774.tif 000021
【０１０１】
表４〜表６に示すように、Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１３、Ｎｏ．１５〜Ｎｏ．１６の試料については、劣化率が小さく抑えられた。これらの試料では、Ａサイトの元素の原子濃度の標準偏差（ばらつき）は、７．９１以下であった。また、Ｂサイトの元素の原子濃度の標準偏差は、４．１６以下であった。
【０１０２】
その一方で、劣化率が大きかったＮｏ．１４の試料では、Ａサイトの元素の原子濃度の標準偏差は１０．９５と比較的大きかった。また、Ｂサイトの元素の原子濃度の標準偏差も４．９８と比較的大きかった。
【０１０３】
Ｃ−３．Ｎｏ．１７〜Ｎｏ．２２：Ｌａ（Ｎｉ0.6Ｆｅ0.4）Ｏ3について
Ｎｏ．１７〜Ｎｏ．２２の試料のうち、一例としてＮｏ．１７の試料における濃度の測定結果、平均値及び標準偏差値の算出結果を表７に示す。表８には、Ｎｏ．１７〜Ｎｏ．２２の各試料について、各元素の原子濃度の標準偏差値の最大値を示す。各試料について、Ａサイトにおける標準偏差値の最大値及びＢサイトにおける標準偏差値の最大値に、下線を付す。表９には、Ｎｏ．１７〜Ｎｏ．２２の試料について、表８に示したＡサイトにおける標準偏差値の最大値及びＢサイトにおける標準偏差値の最大値と、１０００時間当たりの電圧降下率（劣化率）と、電圧降下率に基づく評価結果と、を示す。
【０１０４】
【表７】
2012043774.tif 000022
【０１０５】
【表８】
2012043774.tif 000023
【０１０６】
【表９】
2012043774.tif 000024
【０１０７】
表７〜表９に示すように、Ｎｏ．１７、Ｎｏ．１９〜Ｎｏ．２２の試料については、劣化率が小さく抑えられた。これらの試料では、Ａサイトの元素の原子濃度の標準偏差（ばらつき）は、７．７２以下であった。
【０１０８】
その一方で、劣化率が大きかったＮｏ．１８の試料では、Ａサイトの元素の原子濃度の標準偏差は１０．５と比較的大きかった。
【０１０９】
Ｃ−４．まとめ
以上の結果から、原子の分布が比較的均一である（標準偏差が小さい）ことで、空気極の劣化が抑制されると考えられる。
【０１１０】
なお、いずれの材料においても、マクロ的な組成は、原料の仕込み組成と一致することを、湿式分析（ＩＣＰ分析）により確認した。
【０１１１】
原子の分布と空気極の劣化との関係については、以下のように考察することができる。
【０１１２】
粉体の空気極材料の全体の組成は仕込み組成に一致していても、ミクロの部分を観察した場合に各元素の存在（分布）が不均一であれば、その部分の組成は、全体的な組成からずれている。このような部分では、導電性及び触媒活性が低く、発電時の空気極としての機能が低い。よって、燃料電池セルとして動作した場合には、このような不活性な部分を回避するように電流が流れるため、その部分の周辺における電流密度が高くなる。その結果、この周辺部分では加速的に劣化が進むものと考えられる。
【０１１３】
なお、解砕物を用いることで上述の各表では原子濃度のばらつきを算出したが、粉砕体であっても、解析時のスポット径が粉砕体の径よりも小さいので、原子の分布状態（ばらつき）は解砕物と相違しないことを、いずれの材料においても確認した。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明に係る電極材料は、導電性が求められる種々の部材に適用可能である。特に、この電極材料は、固体酸化物型燃料電池セルの空気極に適用可能である。
【符号の説明】
【０１１５】
１    燃料電池セル
１０  燃料電池
１１  燃料極
１３  バリア層
１４  空気極
１５  電解質層
４    集電部材
４１  導電接続部