(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無数の細孔を有する多孔質材料からなる一対の多孔質電極基材と、該一対の多孔質電極基材の間に挟まれた固体電解質膜とを含んでなる固体電解質型燃料電池用電極構造体であって、
前記固体電解質膜は、前記一対の多孔質電極基材の間に挟まれた部分の膜厚が６μｍ以上１０μｍ以下であり、その一部が前記一対の多孔質電極基材のうち少なくとも一方のものの表面から厚さ方向に該膜厚以上の深さまで該多孔質電極基材の前記細孔に入り込んでいることを特徴とする固体電解質型燃料電池用電極構造体。
【請求項２】
前記細孔に入り込んでいる前記一部の深さが前記膜厚の１倍以上３倍以下である請求項１に記載の固体電解質型燃料電池用電極構造体。
【請求項３】
前記固体電解質膜は、前記固体電解質膜の原料となる酸化物粉末を用い原料ペーストを調製する原料ペースト調製工程と、前記原料ペーストを成膜基板の表面に塗布して成膜し、その膜を該成膜基板から剥離して前駆体膜を得る成膜工程と、前記前駆体膜の表面を前記一対の多孔質電極基材のうち少なくとも一方のものの表面に接触させた状態で該前駆体膜を焼成する焼成工程とを行うことにより形成されてなる請求項１又は２に記載の固体電解質型燃料電池用電極構造体。
【請求項４】
無数の細孔を有する多孔質材料からなる一対の多孔質電極基材と、該一対の多孔質電極基材の間に挟まれた固体電解質膜とを含んでなる固体電解質型燃料電池用電極構造体の製造方法であって、
前記固体電解質膜の原料となる酸化物粉末を用い原料ペーストを調製する原料ペースト調製工程と、
前記原料ペーストを成膜基板の表面に塗布して成膜し、その膜を該成膜基板から剥離して前駆体膜を得る成膜工程と、
前記前駆体膜の表面を前記一対の多孔質電極基材のうち少なくとも一方のものの表面に接触させた状態で該前駆体膜を焼成し、前記一対の多孔質電極基材の間に挟まれた部分の膜厚が６μｍ以上１０μｍ以下であり、その一部が前記一対の多孔質電極基材のうち少なくとも一方のものの表面から厚さ方向に該膜厚以上の深さまで該多孔質電極基材の前記細孔に入り込んだ前記固体電解質膜を得る焼成工程と、
を含んでなる固体電解質型燃料電池用電極構造体の製造方法。
【請求項５】
前記原料ペースト調製工程は、前記酸化物粉末を湿潤させる湿潤工程を含み、湿潤させた該酸化物粉末を用いて原料ペーストを調製する工程である請求項４に記載の固体電解質型燃料電池用電極構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体電解質型燃料電池に用いられる電極構造体およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスの電気化学的反応を利用して、化学エネルギを直接電気エネルギに変換する燃料電池は、カルノー効率の制約を受けないため発電効率が高く、排出されるガスがクリーンで環境に対する影響が極めて少ないことから、近年、発電用、低公害の自動車用電源等、種々の用途が期待されている。燃料電池は、その電解質により分類することができ、例えば、リン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池、固体電解質型燃料電池、固体高分子型燃料電池等が知られている。
【０００３】
なかでも、固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）は、発電効率が高く、また、作動温度が約１０００℃と高温であるため、燃料の内部改質が可能であり、燃料の多様化が図れることから、それらの利点を生かした利用が期待されている。
【０００４】
固体電解質型燃料電池は、通常、固体電解質の両側に一対の電極を設けたセルを発電単位とし、一方の電極（空気極）に酸素ガスあるいは空気を供給し、他方の電極（燃料極）に水素やメタンガス等を供給して、ガスと固体電解質と電極との３相界面において電気化学的な反応を進行させることにより電気を取り出すものである。
【０００５】
固体電解質型燃料電池における電極には、ガス透過性の良好な多孔質材料が用いられ、例えば、燃料極にはニッケルジルコニアサーメット等が、空気極にはＬａ1-xＳｒxＭｎＯ3やＬａ1-xＳｒxＣｏＯ3等が用いられている。また、固体電解質には、イオン導電体として、例えば、イットリアをジルコニアに固溶したイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）が用いられている。そして、例えば、電極となる上記多孔質材料の表面に、固体電解質となるＹＳＺを膜状に形成して電極構造体が構成される。
【０００６】
一般に、電極となる多孔質材料の表面に固体電解質を膜状に形成して電極構造体を作製する方法として、ドクターブレード法、スクリーン印刷法、テープ成形法等のスラリーコート法が採用されている。この方法は、固体電解質の原料スラリーを直接多孔質電極基材の表面に塗布、乾燥して固体電解質膜を形成し、電極構造体とするものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
多孔質電極基材の表面に形成される固体電解質膜は、イオン導電体であり、イオン導電性をより向上すべく、その膜厚はできるだけ小さいことが望まれる。一方、多孔質電極基材は表面および内部に無数の細孔を有し、その表面は凹凸を有するものである。このような多孔質電極基材の表面に、膜厚が３０μｍ以下となる薄膜を形成することは、上記スラリーコート法では極めて困難である。一般に、薄膜を形成するためには、膜の原料スラリーをできるだけ低粘度化して流動性を良くする必要がある。しかしながら、低粘度化した原料スラリーを上記多孔質電極基材の表面に塗布すると、原料スラリーが基材内部の細孔に吸い込まれてしまい、薄膜を形成することはできない。一方、原料スラリーの粘度を高くすると、ある一定の厚さ以上の膜しか形成することができず、目的とする厚さの薄膜を得ることは困難となる。
【０００８】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、多孔質電極基材の表面に固体電解質膜が形成された固体電解質型燃料電池用電極構造体であって、イオン導電性が大きく、ガスと固体電解質と電極との３相界面長が大きい電極構造体を提供することを課題とする。また、そのような電極構造体を簡便に製造することができる方法を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の固体電解質型燃料電池用電極構造体は、無数の細孔を有する多孔質材料からなる一対の多孔質電極基材と、該一対の多孔質電極基材の間に挟まれた固体電解質膜とを含んでなる固体電解質型燃料電池用電極構造体であって、前記固体電解質膜は、前記一対の多孔質電極基材の間に挟まれた部分の膜厚が６μｍ以上１０μｍ以下であり、その一部が前記一対の多孔質電極基材のうち少なくとも一方のものの表面から厚さ方向に該膜厚以上の深さまで該多孔質電極基材の前記細孔に入り込んでいることを特徴とする。
【００１０】
すなわち、本発明の電極構造体は、一対の多孔質電極基材の間に膜厚が６μｍ以上１０μｍ以下である薄い固体電解質膜が挟まれており、かつ、その固体電解質膜の一部が一対の多孔質電極基材のうち少なくとも一方のものの細孔に膜厚以上の深さまで入り込んでいるものである。
【００１１】
本発明の電極構造体は、固体電解質膜の膜厚が６μｍ以上１０μｍ以下と極めて薄いため、イオン導電性の大きな電極構造体となる。また、固体電解質膜の一部が多孔質電極基材の細孔に入り込んでいるため、ガスと固体電解質と電極との３相界面長が大きくなり、反応面積が大きいため、電池反応がより活性化した電極構造体となる。したがって、本発明の電極構造体は、固体電解質と電極との界面における抵抗が小さいため、出力の大きな燃料電池を構成することができる。
【００１２】
また、本発明の固体電解質型燃料電池用電極構造体の製造方法は、無数の細孔を有する多孔質材料からなる一対の多孔質電極基材と、該一対の多孔質電極基材の間に挟まれた固体電解質膜とを含んでなる固体電解質型燃料電池用電極構造体の製造方法であって、前記固体電解質膜の原料となる酸化物粉末を用い原料ペーストを調製する原料ペースト調製工程と、前記原料ペーストを成膜基板の表面に塗布して成膜し、その膜を該成膜基板から剥離して前駆体膜を得る成膜工程と、前記前駆体膜の表面を前記一対の多孔質電極基材のうち少なくとも一方のものの表面に接触させた状態で該前駆体膜を焼成し、前記一対の多孔質電極基材の間に挟まれた部分の膜厚が６μｍ以上１０μｍ以下であり、その一部が前記一対の多孔質電極基材のうち少なくとも一方のものの表面から厚さ方向に該膜厚以上の深さまで該多孔質電極基材の前記細孔に入り込んだ前記固体電解質膜を得る焼成工程とを含んで構成される。
【００１３】
すなわち、本発明の電極構造体の製造方法は、一旦、固体電解質膜の前駆体膜を成膜しておき、その前駆体膜の表面を多孔質電極基材の表面に接触させた状態で焼成することにより電極構造体を得るものである。緻密で表面が平滑な成膜基板を使用することで薄膜状の前駆体膜を成膜することができ、その前駆体膜を多孔質電極基材に重ね合わせることで、細孔を有する多孔質電極基材の表面に膜厚の極めて薄い固体電解質膜を形成することができる。
【００１４】
また、前駆体膜の表面を多孔質電極基材の表面に接触させた状態で、前駆体膜を焼成することにより、膜の一部を多孔質電極基材の細孔に入り込ませることができる。つまり、焼成の際の昇温過程において、前駆体膜が軟化し粘度が低下するため、多孔質電極基材の細孔にその一部が流入し、そのまま焼成される。
【００１５】
したがって、本発明の固体電解質型燃料電池用電極構造体の製造方法によれば、予め成膜した前駆体膜の表面を多孔質電極基材の表面に接触させた状態で焼成するという単純な工程により、上記イオン導電性が大きく、かつ、ガスと固体電解質と電極との３相界面長が大きな本発明の電極構造体を簡便に製造することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の固体電解質型燃料電池用電極構造体とその製造方法について、それぞれ順に説明し、その後に、製造された電極構造体の利用形態である固体電解質型燃料電池について言及する。
【００１７】
〈電極構造体〉
本発明の固体電解質型燃料電池用電極構造体は、無数の細孔を有する多孔質材料からなる一対の多孔質電極基材と、該一対の多孔質電極基材の間に挟まれた固体電解質膜とを含んでなる固体電解質型燃料電池用電極構造体であって、前記固体電解質膜は、前記一対の多孔質電極基材の間に挟まれた部分の膜厚が６μｍ以上１０μｍ以下であり、その一部が前記一対の多孔質電極基材のうち少なくとも一方のものの表面から厚さ方向に該膜厚以上の深さまで該多孔質電極基材の前記細孔に入り込んでいるものである。
【００１８】
多孔質電極基材となる多孔質材料は、無数の細孔を有しガス透過性が大きいものであれば、特に限定されるものではなく、一般に、固体電解質型燃料電池の電極として用いられる材料であればよい。例えば、燃料極の材料としては、電子導電性が良好で、高温かつ酸化性雰囲気で安定であることから、ニッケルジルコニアサーメット、コバルト−ジルコニア、白金−ジルコニア等が挙げられる。なかでも、例えば、電解質としてイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）を用いた場合には、耐酸化性が大きく、ＹＳＺとの熱膨張率の差が小さいという理由から、ニッケルジルコニアサーメットを用いることが望ましい。また、空気極の材料としては、電子導電性が良好で、高温かつ還元性雰囲気で安定であることから、Ｌａ1-xＳｒxＭｎＯ3、Ｓｍ0.5Ｓｒ0.5ＣｏＯ3、Ｌａ1-xＳｒxＣｏＯ3、Ｌａ1-xＣａxＭｎＯ3、ＬａＣｒＯ3、Ｌａ0.8Ｓｒ0.2Ｇａ0.8Ｍｇ0.15Ｃｏ0.05Ｏ3等の結晶構造がペロブスカイト型の酸化物や、Ｃｅ0.8Ｓｍ0.2Ｏ19／Ｌａ1-xＳｒxＭｎＯ3（ＳＤＣ／ＬＳＭＯ）等が挙げられる。特に、電子導電性が高い、長期安定性が良好である、電解質であるＹＳＺとの熱膨張率の差が小さい等の理由から、Ｌａ1-xＳｒxＭｎＯ3を用いることが望ましい。そして、上記多孔質材料から燃料極および空気極を構成し、一対の多孔質電極基材とすればよい。
【００１９】
固体電解質膜は、固体電解質を膜状に形成したものであり、その固体電解質は、特に限定されるものではなく、一般に、固体電解質型燃料電池の固体電解質として用いられる材料を使用すればよい。例えば、イオン導電性が大きく緻密な材料として、ジルコニア、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、スカンジウムをジルコニアに固溶したスカンジウム安定化ジルコニア（ＳｃＳＺ）、イットリアをセリアに固溶したイットリア安定化セリア、（ＬａＳｒ）ＧａＭｇＯ、（ＬａＳｒ）ＧａＭｇＣｏＯ3、（ＬａＳｒ）ＧａＭｇＦｅＯ3、（ＬａＳｒ）ＧａＭｇＮｉＯ3等のペロブスカイト、ＣｅＯ2−ＧｄＯ3系等の酸化物が挙げられる。特に、イオン導電性が高く、機械的特性や安定性が良好である等の理由から、スカンジウム安定化ジルコニアを用いることが望ましい。
【００２０】
また、固体電解質膜は、一対の多孔質電極基材の間に挟まれた部分の膜厚が、イオン導電性をより大きくするという観点から、６μｍ以上１０μｍ以下とする。
【００２１】
さらに、固体電解質膜の一部は、後に写真で示すように、一対の多孔質電極基材の少なくとも一方のものの表面から厚さ方向に膜厚以上の深さまで多孔質電極基材の細孔に入り込んでいる。つまり、固体電解質膜の一部は、固体電解質膜と接している多孔質電極基材の表面から厚さ方向に細孔に入り込んでいる。したがって、電極の内部においてもガスと電解質と電極との反応場が存在することとなり、より電池反応が活性化することとなる。なお、固体電解質膜の一部は、一対の多孔質電極基材のうち一方の基材の細孔に入り込んだ態様であってもよく、また、両方の基材の細孔に入り込んだ態様であってもよい。
【００２２】
また、細孔に入り込んでいる部分の深さは、固体電解質膜の膜厚の１倍以上３倍以下であることが望ましい。１倍未満である場合には、その適正範囲のものと比較して、ガスと固体電解質と電極との３相界面、すなわち反応面積が充分ではなく、３倍を超えると、その適正範囲のものと比較して、ガス透過性が低下し、電池反応の活性度が不充分な状態となるからである。
【００２３】
〈電極構造体の製造方法〉
本発明の電極構造体の製造方法は、原料ペースト調製工程、成膜工程、焼成工程を含んで構成される。以下、各工程について詳しく説明する。
【００２４】
（１）原料ペースト調製工程
本工程は、固体電解質膜の原料となる酸化物粉末を用い原料ペーストを調製する工程である。固体電解質膜の原料となる酸化物としては、上述した、ジルコニア、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、スカンジウム安定ジルコニア（ＳｃＳＺ）等の酸化物を用いればよい。そして、それらの酸化物を粉末状にして、原料ペーストを調製する。
【００２５】
原料ペーストを調製する方法は、特に制限するものではない。例えば、酸化物粉末を湿潤させた後、有機バインダを混合して原料ペーストを調製することができる。この場合には、原料ペースト調製工程は、酸化物粉末を湿潤させる湿潤工程を含み、湿潤させた該酸化物粉末を用いて原料ペーストを調製する工程とすればよい。酸化物粉末を湿潤させるとは、粉末を構成する粒子間に液体を介在させることであり、予めこのような状態にしておくことにより、調製するペースト中での酸化物粉末の凝集を抑制することができる。酸化物粉末を湿潤させるには、例えば、酸化物粉末に溶媒を加えればよく、この場合、溶媒には、例えば、アセトン、エタノール等の有機溶媒や、水等を用いればよい。
【００２６】
また、酸化物粉末を構成する粒子の粒子径は、製造される固体電解質膜の膜厚に影響を与える。よって、例えば、膜厚が３０μｍ以下の固体電解質膜を得るためには、酸化物粉末を構成する粒子の粒子径は、１５μｍ以下とすることが望ましい。酸化物粉末の粒子径の調整は、粉砕や、化学的な合成方法等、一般的に粒子径の調整に用いられる方法を用いて行えばよい。例えば、比較的大きな粒子径の粉末を粉砕して酸化物粉末を得る場合には、酸化物粉末を上記溶媒に分散して湿式粉砕することができる。この場合には、粉砕後に溶媒をある程度まで除去することで、簡便に酸化物粉末を湿潤させることができる。
【００２７】
有機バインダは、ペーストの粘度を調整し、前駆体膜を形成するために添加するものであり、後の成膜工程における成膜方法に応じて適宜選択すればよい。例えば、メタアクリル系樹脂、アクリル系樹脂、プリラール、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、ポリアセテート、エチルシリケート、ポリエチレングリコール等を用いることができる。なお、原料ペーストの粘度は、成膜する膜の厚さや成膜方法等を考慮して適宜決定すればよく、通常、０．０１〜１Ｐａ・ｓ程度とすればよい。
【００２８】
（２）成膜工程
本工程は、前記原料ペースト調製工程において調製した原料ペーストを成膜基板の表面に塗布して成膜し、その膜を該成膜基板から剥離して前駆体膜を得る工程である。成膜基板は、特に制限されるものではなく、薄膜を成膜することができる緻密で表面が平滑な基板を用いればよい。また、原料ペーストから成膜する方法は、原料ペーストを成膜基板の表面に塗布して成膜する方法であれば、特に制限するものではない。例えば、原料ペーストをスクリーン印刷、ドクターブレード、テープキャスティング、グラビアコート、スプレーコート、ディップコート等の方法で成膜基板の表面に塗布して成膜することができる。なかでも、均一な薄膜を形成できるという観点から、スクリーン印刷、ドクターブレード、グラビアコートのいずれかの方法により成膜することが望ましい。
【００２９】
成膜条件は、目的とする固体電解質膜の膜厚等を考慮して適宜決定すればよい。得られる固体電解質膜は、その一部が多孔質電極基材に入り込んでいるため、成膜時に得られた膜の膜厚より薄く形成される。したがって、多孔質電極基材に入り込む厚さをも考慮して、例えば、成膜時の膜厚は、固体電解質膜の膜厚の１〜４倍程度とすることが望ましい。
【００３０】
成膜した後にその膜を成膜基板から剥離する方法は、特に制限するものではない。例えば、予め水溶性の樹脂をコートした成膜基板の表面に成膜し、その後、成膜基板ごと水中に浸漬することにより、膜を成膜基板から剥離して前駆体膜を得る態様を採用することができる。この態様を採用する場合には、膜を保形するという理由から、成膜後、水中に浸漬させる前に、その膜の表出している面をアクリル樹脂等の非水溶性の樹脂で覆っておくことが望ましい。なお、この保護膜となる非水溶性の樹脂は、後の焼成工程で燃焼し、消滅する。
【００３１】
（３）焼成工程
本工程は、前記成膜工程において得られた前駆体膜の表面を一対の多孔質電極基材のうち少なくとも一方のものの表面に接触させた状態で該前駆体膜を焼成し、その一部が該多孔質電極基材の細孔に入り込んだ前記固体電解質膜を得る工程である。多孔質電極基材は、上述した、ニッケルジルコニアサーメット、Ｌａ1-xＳｒxＭｎＯ3系のペロブスカイト型酸化物等を用いればよい。
【００３２】
前駆体膜の表面を多孔質電極基材の表面に接触させた状態で前駆体膜を焼成する方法は、特に限定されるものではない。例えば、前駆体膜の両表面のうち一方の表面と一方の多孔質電極基材の表面とを合わせた状態、言い換えれば、前駆体膜を一方の多孔質電極基材に重ね合わせた状態で焼成すればよい。また、多孔質電極基材を前駆体膜を重ね合わせた面を下にして焼成台上に置き焼成してもよい。さらに、多孔質電極基材を前駆体膜を重ね合わせた面を下にして焼成台に置き、その多孔質電極基材に荷重をかけながら焼成してもよい。特に、多孔質電極基材の細孔により深い厚さまで入り込んだ固体電解質膜を得るという観点から、前駆体膜を重ね合わせた面を下にして焼成台上に置き、多孔質電極基材に荷重をかけながら焼成することが望ましい。なお、上記態様を採用する場合には、焼成後に得られた固体電解質膜の多孔質電極基材と接合していない表面に、他方の多孔質電極基材をコーティングして、さらに焼成することで電極構造体とすることができる。
【００３３】
また、例えば、前駆体膜の両面を、一対の多孔質電極基材の表面にそれぞれ接触させた状態で焼成する態様を採用することができる。本態様の場合には、前駆体膜を一対の多孔質電極基材の間に挟んだ状態で焼成すればよい。なお、本態様の場合にも、上記同様、多孔質電極基材に荷重をかけながら焼成することが望ましい。
【００３４】
焼成温度は、通常、固体電解質膜を焼結する温度とすればよく、１０００〜１４５０℃程度の温度で焼成すればよい。焼成は、一般に用いられる電気炉等を使用すればよく、焼成時間は０．５〜６時間程度とすればよい。なお、焼成する際の昇温速度や、かける荷重等を調整して、多孔質電極基材の細孔に入り込む固体電解質膜の深さを調整することができる。
【００３５】
〈固体電解質型燃料電池〉
本発明の電極構造体の利用形態である固体電解質型燃料電池は、一般に、一対の電極と固体電解質とを含んでなる電極構造体から構成されるセルを発電単位とし、円筒方式、平板方式、一体積層方式等、種々の構造を採用することができる。本実施形態の固体電解質型燃料電池も、電極構造体に本発明の電極構造体を用いる他は、その一般的な構成に従えばよい。
【００３６】
〈他の実施形態の許容〉
以上、本発明の固体電解質型燃料電池用電極構造体およびその製造方法の実施形態について説明したが、上述した実施形態は一実施形態にすぎず、本発明の固体電解質型燃料電池用電極構造体およびその製造方法は、上記実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の形態で実施することができる。
【００３７】
【実施例】
上記実施の形態に基づいて、本発明の固体電解質型燃料電池用電極構造体を製造した。以下、電極構造体の製造方法および製造した電極構造体について説明する。
【００３８】
〈電極構造体の製造〉
アノードとなる多孔質電極基材にニッケルジルコニアサーメットを、カソードとなる多孔質電極基材にＬａ0.8Ｓｒ0.2ＭｎＯ3を用い、固体電解質膜をスカンジウム安定ジルコニア（ＳｃＳＺ）とした電極構造体を製造した。まず、固体電解質膜の原料となるＳｃ2Ｏ3（１１ｍｏｌ％）／ＺｒＯ2（８９ｍｏｌ％）にＡｌ2Ｏ3を１ｗｔ％加えた酸化物粉末をエタノール中に分散させ、ボールミルを用いて、１２０時間湿式粉砕し、湿潤状態の酸化物粉末を得た。この湿潤状態の酸化物粉末に、有機バインダとしてメタアクリル系樹脂を、重量比で酸化物粉末：有機バインダが８：５となるように混合し、残存するエタノールを蒸発させて粘度が約０．０６Ｐａ・ｓである原料ペーストを調製した。
【００３９】
調整した原料ペーストを、水溶性樹脂であるデキストリンをコートした成膜基板の表面にスクリーン印刷して成膜し、さらに、その膜表面全体を非水溶性樹脂であるアクリル系樹脂でコートした。なお、成膜した膜の厚さは、約２０μｍであった。このように成膜、コートした成膜基板を水中に浸漬し、成膜した膜を成膜基板から剥離して、アクリル系樹脂でコートされた前駆体膜を得た。
【００４０】
この前駆体膜を一方の多孔質電極基材であるニッケルジルコニアサーメットの表面に重ね合わせ、その前駆体膜を重ね合わせた面を下にして焼成台上に設置し、約５０Ｐａの荷重をかけて焼成した。焼成温度は、約１４００℃とし、昇温速度は、２℃／ｍｉｎ、焼成時間は約４時間とした。
【００４１】
焼成後に得られた固体電解質膜のニッケルジルコニアサーメットと接合していない表面に、他方の多孔質電極基材となるＬａ0.8Ｓｒ0.2ＭｎＯ3粉末をスクリーン印刷によりコーティングして、さらに約１１００℃で焼成して電極構造体を得た。なお、得られた固体電解質膜は、一対の多孔質電極基材の間に挟まれた部分の膜厚が約６μｍであった。
【００４２】
〈製造した電極構造体〉
製造した電極構造体の厚さ方向の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察した写真を図１に示す。図１の写真の中央部分は、固体電解質膜であるスカンジウム安定ジルコニア膜であり、その上下は多孔質電極基材である。多孔質電極基材には無数の細孔が存在し、固体電解質膜の一部が下方の多孔質電極基材の表面から厚さ方向に膜厚以上の深さまで細孔に入り込んでいることがわかる。そして、その細孔に入り込んでいる深さは、固体電解質膜の膜厚の約２倍であった。
【００４３】
したがって、本発明の固体電解質型燃料電池用電極構造体の製造方法によれば、一対の多孔質電極基材の間に挟まれた部分の膜厚が６μｍ以上１０μｍ以下であり、その一部が一対の多孔質電極基材のうち少なくとも一方のものの表面から厚さ方向に該膜厚以上の深さまで該多孔質電極基材の細孔に入り込んでいる本発明の電極構造体を製造することができることが確認できた。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の固体電解質型燃料電池用電極構造体は、イオン導電性が大きく、ガスと電解質と電極との３相界面、つまり電極反応面積が大きいため、電解質と電極との界面抵抗が小さく、発電効率の高い電極構造体となる。また、本発明の固体電解質型燃料電池用電極構造体の製造方法によれば、前駆体膜の厚さ等の成膜条件や焼成条件等により、固体電解質膜の膜厚や、多孔質電極基材の細孔へ入り込ませる程度等を調整することが容易であり、上記本発明の電極構造体を簡便に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の電極構造体の厚さ方向の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察した写真を示す。
【図１】
0005110337.tif 000002