(57)【要約】【課題】電解質抵抗を小さくし、電池の短絡を防ぐことができる上、耐熱性が高い固体酸化物形燃料電池を提供する。【解決手段】酸化セリウムを含む酸化物イオン伝導体からなる電解質層(1)と、この電解質層(1)を挟持する燃料極(2)及び空気極(3)とを含む固体酸化物形燃料電池(10)であって、電解質層(1)が、燃料極(2)側に配置された緻密性電解質層(11)と、空気極(3)側に配置された多孔性電解質層(12)とを含む固体酸化物形燃料電池(10)とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化セリウムを含む酸化物イオン伝導体からなる電解質層と、この電解質層を挟持する燃料極及び空気極とを含む固体酸化物形燃料電池であって、
前記電解質層は、前記燃料極側に配置された緻密性電解質層と、前記空気極側に配置された多孔性電解質層とを含む固体酸化物形燃料電池。
【請求項２】
前記緻密性電解質層の気孔率が、５％以下であり、
前記多孔性電解質層の気孔率が、２０〜６０％である請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項３】
前記多孔性電解質層内の気孔の平均孔径が、０．１〜３μｍである請求項１又は２に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項４】
前記緻密性電解質層の厚みをＴ１μｍとし、前記多孔性電解質層の厚みをＴ２μｍとしたときに、Ｔ１／Ｔ２の値が１．５〜１０である請求項１〜３のいずれか１項に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項５】
前記酸化物イオン伝導体は、一般式（Ｃｅ１−ｘＭｘ）Ｏ２−δ（ただし、Ｍはアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素及び希土類元素から選ばれる１つ以上の元素であり、ｘの範囲は０．０５〜０．３０であり、δの範囲は０．０２５〜０．４５０である）で表される複合金属酸化物である請求項１〜４のいずれか１項に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、酸化セリウムを含む酸化物イオン伝導体からなる電解質層と、この電解質層を挟持する燃料極及び空気極とを含む固体酸化物形燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の固体酸化物形燃料電池（以下、適宜、ＳＯＦＣと略す）において、電解質層に使用される材料としては、例えば蛍石型酸化物であるセリア系酸化物や、ジルコニア系酸化物が知られている。
【０００３】
近年、ＳＯＦＣを６５０℃以下の比較的低温域において作動させる研究が活発化している。これは、発電可能な温度が低ければ、起動までの時間を短縮することができ、起動と停止を繰り返したときの熱応力を低減することができ、さらに、セパレータに金属材料が使用できるなどの利点があるからである。セリア系電解質はジルコニア系電解質に比べ、比較的低温域でも高い電気伝導性があり、ＳＯＦＣの低温作動化に有利である。
【０００４】
電解質層に、ガドリニウムドープセリア（ＧＤＣ）やサマリウムドープセリア（ＳＤＣ）等のセリア系酸化物を用いたＳＯＦＣは、ジルコニア系酸化物、特にイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）を用いたものに比べ、電解質抵抗を小さくできる上、電極と電解質層との界面における反応抵抗を小さくできるものの、還元雰囲気下（酸素分圧が低い雰囲気下）において、セリア系酸化物が電子伝導性を示すため、電池の短絡が生じて起電力が低下する。この短絡を抑制するためには、電解質層の厚みを７０μｍ以上にする必要があるが、その場合は電解質抵抗が大きくなるため、取り出せる電力が低下する。他方、ジルコニア系酸化物を電解質層に用いたＳＯＦＣは、セリア系酸化物を電解質層に用いたものに比べ、電池の短絡については抑制できるものの、電解質抵抗が大きくなる上、電極（特に空気極）と電解質層との界面における反応抵抗も大きくなる。これらのことから、どちらの酸化物を用いても所望の電池特性が得られないという課題があった。
【０００５】
上記課題を解決するために、例えば下記特許文献１では、ジルコニア系酸化物からなる保護層とセリア系酸化物層とを積層させた電解質層を用いることにより、発電損失を改善できるＳＯＦＣが提案されている。
【０００６】
また、下記特許文献２では、ジルコニア焼結体からなる電解質層上に多孔質セリア焼結体を形成し、この多孔質セリア焼結体の孔内に空気極材料の結晶粒を析出させることにより、電解質層と空気極との間に、セリア系酸化物及び空気極材料からなる中間層を形成する方法が提案されている。この方法によれば、電解質層と空気極との界面抵抗を低減できるＳＯＦＣが得られる。
【０００７】
【特許文献１】特開平０９−８２３４３号公報
【特許文献２】特開２００７−１４９４３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１のＳＯＦＣでは、ジルコニア系酸化物とセリア系酸化物との間で、熱膨張率差により剥離が生じたり、作製時や使用時の熱により酸化物間で反応が生じたりする可能性があったため、耐熱性の点で課題を残していた。また、セリア系酸化物層と燃料極との間に配置された保護層がジルコニア系酸化物からなるため、ジルコニア自身の電解質抵抗の大きさに加え、セリアとジルコニアとの反応生成物が大きな電解質抵抗を生じさせてしまうという課題も残していた。
【０００９】
また、特許文献２に記載された中間層（多孔質セリア焼結体の孔内に空気極材料の結晶粒を析出させたもの）を電解質層として使用すると、多孔質セリア焼結体中の空気極材料が電子移動パスとなり、セルの起電力が低下する可能性がある。また、特許文献２では、電解質層としてジルコニア系酸化物を使用しているため、上述した特許文献１のＳＯＦＣと同様の課題があった。
【００１０】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、電解質抵抗を小さくし、電池の短絡を防ぐことができる上、耐熱性が高い固体酸化物形燃料電池を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の固体酸化物形燃料電池は、酸化セリウムを含む酸化物イオン伝導体からなる電解質層と、この電解質層を挟持する燃料極及び空気極とを含む固体酸化物形燃料電池であって、前記電解質層は、前記燃料極側に配置された緻密性電解質層と、前記空気極側に配置された多孔性電解質層とを含む固体酸化物形燃料電池である。
【００１２】
本発明の固体酸化物形燃料電池によれば、燃料極側に配置された緻密性電解質層により、電解質抵抗を小さくできる。また、空気極側に配置された多孔性電解質層によって、使用時における酸素分圧が高くなり、電子伝導が抑制されるため、電池の短絡を防ぐことができる。また、電解質層全体が酸化セリウムを含む酸化物イオン伝導体（蛍石型酸化物）で形成されているため、電解質抵抗を小さくできると共に耐熱性の向上が可能となる。
【００１３】
本発明の固体酸化物形燃料電池では、前記緻密性電解質層の気孔率が５％以下であり、前記多孔性電解質層の気孔率が２０〜６０％であることが好ましい。緻密性電解質層の気孔率が５％以下であれば、ガスを透過させない十分な緻密性を維持できるため、燃料ガスと空気との接触を確実に防ぐことができる。また、多孔性電解質層の気孔率が２０％以上の場合は、多孔性電解質層内における酸素分圧をより高く維持できるため、電子伝導を効果的に抑制できる。一方、多孔性電解質層の気孔率が６０％以下の場合は、酸化物イオンの伝導経路を確保できるため、電解質抵抗が増大するのを防止できる。なお、上記「気孔率」は、以下の方法で測定することができる。
【００１４】
（気孔率の測定方法）
ビーカーにサンプル（セル）を入れ、ロータリーポンプを用いて真空容器中で３０分間真空脱泡した後、このビーカーに熱硬化性樹脂を流し込み、１時間ロータリーポンプで脱気して、多孔性電解質層の内部に樹脂を浸透させる。次いで、このビーカーを乾燥機に入れて、６０℃で２４時間保持し、上記樹脂を硬化させる。次いで、このサンプルを、研磨機を用いてダイヤモンドペースト（砥粒の平均粒子径：１μｍ）により研磨し、測定する電解質層の表面出しをおこなう。そして、この表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により５０００倍で観察する。この際、測定範囲１０μｍ四方において、画像処理ソフト（Ｖｉｓｕａｌ ｂａｓｓｉｃ ６、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ製）を用いて、１画素毎の赤色、青色、緑色の強さ（０〜２５５）を読み取る。このとき、上記色の強さの合計（０〜７６５）を、その１画素の色の強さとする。続いて、測定範囲における全画素の色の強さの個数分布グラフを作成し、気孔部の極大値を示す色の強さをαとし、粒子部の極大値を示す色の強さをβとしたときに、色の強さが（α＋β）／２未満の領域を気孔部とし、その他の領域を粒子部として区分する。そして、気孔部を示す画素数が測定範囲の全画素数に占める割合を算出し、この値を気孔率とする。
【００１５】
本発明の固体酸化物形燃料電池では、前記多孔性電解質層内の気孔の平均孔径が、０．１〜３μｍであることが好ましい。平均孔径が０．１μｍ以上の場合は、空気を充分に拡散できるため、多孔性電解質層内における酸素分圧をより高く維持できる。一方、平均孔径が３μｍ以下の場合は、酸化物イオンの伝導経路を確保できるため、電解質抵抗が増大するのを防止できる。なお、上記「平均孔径」は、以下の方法で測定することができる。
【００１６】
（平均孔径の測定方法）
上記「気孔率の測定方法」と同様の方法でＳＥＭ観察し、測定範囲１０μｍ四方の画像をＡ３用紙に出力し、当該画像上に、紙面の長辺方向と平行な方向に横切る任意の直線を引く。そして、直線が横切る各気孔部において、当該気孔部により切り取られる直線の長さを当該気孔部の孔径として記録し、測定した気孔数が２００を超えるまで上記作業を繰り返す。次いで、上記で求めた孔径の累積分布グラフを作成し、５０％累積頻度粒径（メディアン径）となる孔径を平均孔径とする。
【００１７】
本発明の固体酸化物形燃料電池では、前記緻密性電解質層の厚みをＴ１μｍとし、前記多孔性電解質層の厚みをＴ２μｍとしたときに、Ｔ１／Ｔ２の値が１．５〜１０であることが好ましい。Ｔ１／Ｔ２の値が１．５以上の場合、電解質抵抗が増大しない程度に、多孔性電解質層の厚みを制御できる。一方、Ｔ１／Ｔ２の値が１０以下の場合、電子伝導の抑制効果を維持できる程度に、多孔性電解質層の厚みを制御できる。なお、緻密性電解質層及び多孔性電解質層の厚みは、いずれもＳＥＭにより５０００倍の倍率で断面観察して測定することができる。
【００１８】
本発明の固体酸化物形燃料電池では、前記酸化物イオン伝導体は、一般式（Ｃｅ１−ｘＭｘ）Ｏ２−δ（ただし、Ｍはアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素及び希土類元素から選ばれる１つ以上の元素であり、ｘの範囲は０．０５〜０．３０であり、δの範囲は０．０２５〜０．４５０である）で表される複合金属酸化物であることが好ましい。当該複合金属酸化物であれば、充分な酸化物イオン伝導性を示すため、電解質抵抗の低減が容易となるからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の固体酸化物形燃料電池の一例を示す概略断面図である。
【００２０】
図１に示すように、固体酸化物形燃料電池１０は、酸化セリウムを含む酸化物イオン伝導体からなる電解質層１と、この電解質層１を挟持する燃料極２及び空気極３とを含む。そして、電解質層１は、燃料極２側に配置された緻密性電解質層１１と、空気極３側に配置された多孔性電解質層１２とを含む。
【００２１】
固体酸化物形燃料電池１０によれば、燃料極２側に配置された緻密性電解質層１１により、電解質抵抗を小さくできる。また、空気極３側に配置された多孔性電解質層１２によって、使用時における酸素分圧が高くなり、電子伝導が抑制されるため、電池の短絡を防ぐことができる。また、電解質層１の全体がセリア系酸化物イオン伝導体で形成されているため、電解質抵抗を小さくできると共に耐熱性の向上が可能となる。なお、図１では、単セル構造の例を示しているが、本発明はこれに限定されず、複数の単セルが積層されたスタック構造を有していてもよい。また、集電体等の他の部材を別途設けてもよい。
【００２２】
電解質層１を構成する酸化物イオン伝導体としては、酸化セリウムを含む限り特に限定されないが、一般式（Ｃｅ１−ｘＭｘ）Ｏ２−δ（ただし、Ｍはアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素及び希土類元素から選ばれる１つ以上の元素であり、ｘの範囲は０．０５〜０．３０であり、δの範囲は０．０２５〜０．４５０である）で表される複合金属酸化物であることが好ましい。当該複合金属酸化物であれば、充分な酸化物イオン伝導性を示すため、電解質抵抗の低減が容易となるからである。
【００２３】
上記一般式における元素Ｍは、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素及び希土類元素から選ばれる１つ以上の元素である限り特に限定されず、例えば、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）等のアルカリ金属元素、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）等のアルカリ土類金属元素、ランタン（Ｌａ）、ネオジウム（Ｎｄ）、イットリウム（Ｙ）、サマリウム（Ｓｍ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、イットリビウム（Ｙｂ）等の希土類元素等の単一の元素であってもよく、サマリウムガドリニウム（ＳｍＧｄ）、イットリウムランタン（ＹＬａ）、イットリウムネオジウム（ＹＮｄ）等の二種以上の元素の組み合わせであってもよい。なかでも、Ｓｍ、Ｇｄを使用した場合は、特に酸化物イオン伝導性が高まるため好ましい。
【００２４】
上記一般式で示される複合金属酸化物において、ｘの範囲は０．０５〜０．３０であるが、酸化物イオン伝導性の観点から０．１０〜０．２５の範囲であることが好ましい。また、上記複合金属酸化物において、δの範囲は０．０２５〜０．４５０であるが、上記と同様の観点から、０．０５０〜０．３７５の範囲であることが好ましい。
【００２５】
なお、緻密性電解質層１１を構成するセリア系酸化物イオン伝導体と、多孔性電解質層１２を構成するセリア系酸化物イオン伝導体とは、電解質層１として耐熱性を確保できる限り、相違するものを使用してもよい。ただし、緻密性電解質層１１と多孔性電解質層１２との間の密着性を向上させるには、同一組成のセリア系酸化物イオン伝導体を使用するのが好ましい。
【００２６】
また、電解質層１として耐熱性を確保できる限り、緻密性電解質層１１と多孔性電解質層１２との間に、セリア系酸化物イオン伝導体からなる中間層（図示せず）を設けてもよい。この中間層としては、気孔率が、緻密性電解質層１１の気孔率より大きく、かつ多孔性電解質層１２の気孔率より小さいものが好ましい。緻密性電解質層１１と多孔性電解質層１２との間の密着性を向上させることができると共に、緻密性電解質層１１と多孔性電解質層１２との間の界面抵抗を低減できるからである。
【００２７】
固体酸化物形燃料電池１０では、緻密性電解質層１１の気孔率が５％以下であることが好ましく、３％以下であることがより好ましく、１％以下であることが更に好ましい。緻密性電解質層１１の気孔率が５％以下であれば、ガスを透過させない十分な緻密性を維持できるため、燃料ガスと空気との接触を確実に防ぐことができる。一方、多孔性電解質層１２の気孔率は２０〜６０％であることが好ましく、３０〜５５％であることがより好ましく、４０〜５０％であることが更に好ましい。多孔性電解質層１２の気孔率が２０％以上の場合は、多孔性電解質層１２内における酸素分圧をより高く維持できるため、電子伝導を効果的に抑制できる。一方、多孔性電解質層１２の気孔率が６０％以下の場合は、酸化物イオンの伝導経路を確保できるため、電解質抵抗が増大するのを防止できる。なお、緻密性電解質層１１の気孔率を上記範囲内とするには、緻密性電解質層１１を形成するためのスラリー中のセリア系酸化物の濃度を例えば４０〜６５重量％とし、焼成温度を例えば１３００〜１４５０℃とし、焼成時間を例えば２〜５時間とすればよい。また、多孔性電解質層１２の気孔率を上記範囲内とするには、多孔性電解質層１２を形成するためのスラリー中のセリア系酸化物の濃度を例えば５〜３０重量％とし、焼成温度を例えば１２００〜１３５０℃とし、焼成時間を例えば１〜４時間とすればよい。
【００２８】
固体酸化物形燃料電池１０では、多孔性電解質層１２内の気孔の平均孔径が、０．１〜３μｍであることが好ましく、０．２〜２．５μｍであることがより好ましく、０．３〜２μｍであることが更に好ましい。平均孔径が０．１μｍ以上の場合は、空気を充分に拡散できるため、多孔性電解質層内における酸素分圧をより高く維持できる。一方、平均孔径が３μｍ以下の場合は、酸化物イオンの伝導経路を確保できるため、電解質抵抗が増大するのを防止できる。なお、多孔性電解質層１２内の気孔の平均孔径を上記範囲内とするには、多孔性電解質層１２を形成するためのセリア系酸化物として、平均粒子径が０．０１〜２μｍ程度の粉末を使用して、上記のスラリー濃度及び焼成条件で焼成すればよい。ここで、上記「平均粒子径」は、レーザー回折・散乱法により測定した平均粒子径を指し、例えば、マイクロトラック（Honeywell製、HRA MODEL9320-X100）により測定することができる。
【００２９】
固体酸化物形燃料電池１０では、緻密性電解質層１１の厚みをＴ１μｍとし、多孔性電解質層１２の厚みをＴ２μｍとしたときに、Ｔ１／Ｔ２の値が１．５〜１０であることが好ましく、２〜８であることがより好ましく、３〜６であることが更に好ましい。Ｔ１／Ｔ２の値が１．５以上の場合、電解質抵抗が増大しない程度に、多孔性電解質層１２の厚みを制御できる。一方、Ｔ１／Ｔ２の値が１０以下の場合、電子伝導の抑制効果を維持できる程度に、多孔性電解質層１２の厚みを制御できる。なお、上記と同様の観点から、緻密性電解質層１１の厚みは、１．５〜３０μｍが好ましく、５〜２０μｍがより好ましく、７〜１５μｍが更に好ましい。また、上記と同様の観点から、多孔性電解質層１２の厚みは、１〜７μｍが好ましく、１．５〜４μｍがより好ましく、２〜３μｍが更に好ましい。
【００３０】
なお、燃料極２及び空気極３については、ＳＯＦＣ用の電極材料として使用できるものであれば、特に限定されない。例えば燃料極２としては、ニッケルと一般式（Ｃｅ１−ｘＭｘ）Ｏ２−δで表される複合金属酸化物との複合材料（例えばＮｉ−ＧＤＣ、Ｎｉ−ＳＤＣ等）や、ニッケルとイットリア安定化ジルコニアとの複合材料（Ｎｉ−ＹＳＺ）、あるいはニッケルとスカンジア安定化ジルコニアとの複合材料（Ｎｉ−ＳｃＳＺ）等が例示でき、電極性能、及びセリア系電解質との反応性の観点からＮｉ−ＧＤＣが好ましい。また、空気極３としては、例えばランタンストロンチウムコバルト酸化物（ＬＳＣ）、ランタンストロンチウムマンガン酸化物（ＬＳＭ）、ランタンストロンチウムコバルト鉄酸化物（ＬＳＣＦ）、あるいはこれらの酸化物とＧＤＣとの複合材料等が例示でき、電極性能、及びセリア系電解質との熱膨張率の整合性の観点からＬＳＣＦが好ましい。
【実施例】
【００３１】
次に、本発明の固体酸化物形燃料電池の好適な実施例について、比較例と併せて説明する。なお、各種物性値については、下記のようにして測定を行った。
【００３２】
（ＢＥＴ値）
ＢＥＴ値は、マウンテック製ＭＯＤＥＬ−１２０１を用い、一点式ＢＥＴ法により測定した。
【００３３】
（平均粒子径）
平均粒子径は、マイクロトラック（Honeywell製、HRA MODEL9320-X100）により測定した。
【００３４】
（断面観察）
断面観察は、ＳＥＭ（日立製作所製、Ｓ−３５００Ｎ）により行った。
【００３５】
（起電力）
セルの起電力は、６００℃の温度条件で燃料極に３％加湿水素を供給し、ＮｉＯをＮｉに還元した後、空気極に空気、燃料極に３％加湿水素をそれぞれ供給し、動作温度６００℃で、デジタルマルチメーター（アドバンテスト製、R6452A）により測定した。
【００３６】
［実施例１]
（緻密性電解質シートの形成）
緻密性電解質の出発原料として、ガドリニウムが１０ｍｏｌ％ドープされたＧＤＣ粉末（ＢＥＴ値１１ｍ２／ｇ、平均粒子径０．２９μｍ）を準備した。そして、このＧＤＣ粉末１００重量部に対し分散剤（日本油脂株式会社製、マリアリムAKM-0531）を３重量部加え、これらをエタノール中に分散させた。次いでこれらを２４時間混合した後、ＧＤＣ粉末１００重量部に対し結合剤としてポリビニルブチラール（ＰＶＢ）を１２重量部加え、再び２４時間混合し、ＧＤＣ粉末のスラリーを調製した。続いて、このスラリーを脱泡した後、ドクターブレードを用いてキャリアフィルム上に塗布し、エタノールを乾燥させて緻密性電解質シート（厚み１６μｍ）を得た。
【００３７】
（燃料極／緻密性電解質層ハーフセルの形成）
燃料極の出発原料として、上記ＧＤＣ粉末と、ＮｉＯ粉末（ＢＥＴ値１１ｍ２／ｇ、平均粒子径０．６１μｍ）とを準備した。これらの粉末を粒子複合化装置(ホソカワミクロン株式会社製、ノビルタＮＯＢ−１３０)を用い、ローター回転速度３５００ｒｐｍ、ローターと容器内壁との間隙１．５ｍｍ、処理時間１０分の条件で複合化処理し、ＢＥＴ値が９．４ｍ２／ｇのＮｉＯ−ＧＤＣ複合粉体を作製した。そして、このＮｉＯ−ＧＤＣ複合粉体１００重量部に対し分散剤（日本油脂株式会社製、マリアリムAKM-0531）を３重量部加え、これらをエタノール中に分散させた。次いでこれらを２４時間混合した後、ＮｉＯ−ＧＤＣ複合粉体１００重量部に対し結合剤としてＰＶＢを１５重量部加え、再び２４時間混合し、ＮｉＯ−ＧＤＣ複合粉体のスラリーを調製した。続いて、このスラリーを脱泡した後、ドクターブレードを用いて上記緻密性電解質シート上に塗布し、６０℃で１０時間乾燥させた後、直径１９ｍｍの大きさに切り抜き、これを１３８０℃で２時間焼成し、ＮｉＯ−ＧＤＣ複合粉体からなる燃料極と緻密性電解質層との積層体（燃料極／緻密性電解質層ハーフセル）を得た。このハーフセルにおいて、ＮｉＯ−ＧＤＣ層（燃料極）の厚みは５００μｍで、緻密性電解質層の厚みは１０μｍであった。
【００３８】
（多孔性電解質層の形成）
多孔性電解質の出発原料として、上記ＧＤＣ粉末を準備した。このＧＤＣ粉末１００重量部に対しポリエチレングリコールを１３０重量部加え、これらをエタノール中で３０分間混合した後、ＧＤＣ粉末１００重量部に対しイオン交換水を３５０重量部加え、ＧＤＣスラリーを調製した。このスラリー０．００５ｇを上記燃料極／緻密性電解質層ハーフセルの緻密性電解質層上にスピンコート法により塗布し、１３００℃で２時間焼成し、多孔性電解質層（厚み２μｍ）を緻密性電解質層上に形成した。
【００３９】
（空気極の形成）
空気極の出発原料として、（Ｌａ０．６Ｓｒ０．４Ｃｏ０．２Ｆｅ０．８）Ｏ３−δ（ＬＳＣＦ）粉末（ＢＥＴ値１６ｍ２／ｇ、平均粒子径０．３７μｍ、δの範囲０．１〜０．２）を準備した。このＬＳＣＦ粉末１００重量部に対しポリエチレングリコールを３３重量部加え、これらをエタノール中で３０分間混合してＬＳＣＦペーストを調製した。このペーストを上記多孔性電解質層上にスクリーン印刷法により塗布した。そして、これを９００℃で４時間焼成し、空気極（厚み２０μｍ）を多孔性電解質層上に形成して、実施例１のセルを得た。
【００４０】
得られたセルについてＳＥＭによる断面観察を行った結果を図２Ａ,Ｂに示す。図２Ａは、セルの全層の断面図であり、図２Ｂは図２Ａの多孔性電解質層の拡大図である。図２Ａ,Ｂに示すように、実施例１のセルは、燃料極２側に配置された緻密性電解質層１１と、空気極３側に配置された多孔性電解質層１２とを有していた。また、実施例１のセルでは、緻密性電解質層の気孔率、及び多孔性電解質層の気孔率は、それぞれ３％及び５２％であり、多孔性電解質層の平均孔径は０．５８μｍであった。さらに、実施例１のセルの起電力を上記方法により測定したところ、０．９５３Ｖであった。
【００４１】
［実施例２]
多孔性電解質層の厚みを６．５μｍとしたこと以外は、上記実施例１と同様の方法でセルを得た。実施例２のセルでは、緻密性電解質層の気孔率、及び多孔性電解質層の気孔率は、それぞれ３％及び４８％であり、多孔性電解質層の平均孔径は０．６２μｍであった。さらに、得られたセルの起電力を上記方法により測定したところ、０．９５５Ｖであった。
【００４２】
［比較例１]
多孔性電解質層を形成しないこと以外は、上記実施例１と同様の方法でセルを得た。得られたセルの起電力を上記方法により測定したところ、０．８６８Ｖであった。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の固体酸化物形燃料電池の一例を示す概略断面図である。
【図２】Ａは実施例１のセルの全層の断面図であり、ＢはＡの多孔性電解質層の拡大図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  電解質層
２  燃料極
３  空気極
１０  固体酸化物形燃料電池
１１  緻密性電解質層
１２  多孔性電解質層
【図１】
2009259746.tif 000003
【図２】
2009259746.tif 000004