(57)【要約】      （修正有）【課題】ＣＯ２とＨ２とを用いることで発電できる固体電解質層を具備する燃料電池を提供することである。【解決手段】  電解質層１と、前記電解質層１の一面側に設けられた燃料極２と、前記電解質層１の他面側に設けられた酸素極３と、前記酸素極３の表面に設けられた酸化鉄層４とを具備する。酸化鉄は、好ましくは、酸素欠陥型の酸化鉄である。特に、酸素欠陥型のマグネタイトである。【効果】自動車で排出される高温の燃焼ガス（ＣＯ２を含む燃焼ガス）を酸化鉄層に供給し、燃料極にＨ２を供給したならば、電力が得られるばかりか、排出される排ガス対策にもなり、非常に有効である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質層と、
前記電解質層の一面側に設けられた燃料極と、
前記電解質層の他面側に設けられた酸素極と、
前記酸素極の表面に設けられた酸化鉄層
とを具備することを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
酸化鉄は酸素欠陥型の酸化鉄である
ことを特徴とする請求項１〜請求項３いずれかの燃料電池。
【請求項３】
酸化鉄が酸素欠陥型のマグネタイトである
ことを特徴とする請求項１又は請求項２の燃料電池。
【請求項４】
請求項１〜請求項３いずれかの燃料電池による発電方法であって、
酸化鉄層側には二酸化炭素が供給され、
燃料極側には水素が供給される
ことを特徴とする発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の燃料電池が開発されていることは周知の通りである。例えば、アルカリ型燃料電池（ＡＦＣ）、リン酸型燃料電池（ＰＡＦＣ）、溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）、固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）、及び固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）が知られている。このうち最後のものは、発電効率に優れるなどの理由から大きな注目を浴びており、本格的な実用化に向けての研究が鋭意推し進められている。
【０００３】
この固体酸化物型燃料電池は、概して言うと、固体酸化物である安定化ジルコニアなどの特殊なセラミックスからなる電解質層を、左右から二つの電極で挟んだ構造となっている。この二つの電極の中の一方の電極、即ち、燃料極に燃料である水素が、他方の電極、即ち、酸素極（空気極）に酸化剤である酸素が供給されると、電極が有する触媒作用によって酸素がイオン化され、この酸素イオン（Ｏ２−）は電解質層を透過して燃料極に至る。そして、酸素イオンは水素イオン（Ｈ＋）と出会って反応し、水が生じる。この際、電子が燃料極から酸素極に移動するので、電流が生じる。これが、固体酸化物型燃料電池が電力を発生させる仕組みである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した通り、これまでの燃料電池は、水素と酸素とを必要としている。酸素以外の二酸化炭素を供給しても発電できない。
【０００５】
従って、本発明が解決しようとする課題は、例えば二酸化炭素と水素とを用いることで発電できる燃料電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の課題は、
電解質層と、
前記電解質層の一面側に設けられた燃料極と、
前記電解質層の他面側に設けられた酸素極と、
前記酸素極の表面に設けられた酸化鉄層
とを具備することを特徴とする燃料電池によって解決される。
【０００７】
特に、二酸化炭素と水素とが供給されて発電が行なわれる燃料電池であって、
電解質層と、
前記電解質層の一面側に設けられた燃料極と、
前記電解質層の他面側に設けられた酸素極と、
前記酸素極の表面に設けられた酸化鉄層
とを具備することを特徴とする燃料電池によって解決される。
【０００８】
又、上記の燃料電池による発電方法であって、
酸化鉄層側には二酸化炭素が供給され、
燃料極側には水素が供給される
ことを特徴とする発電方法によって解決される。
【発明の効果】
【０００９】
二酸化炭素を用いての発電が可能になった。このことは、ＣＯ２対策にもなり、非常に好都合である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は燃料電池である。特に、二酸化炭素と水素とが供給されることで発電が可能になる燃料電池である。そして、電解質層を具備する。特に、固体電解質層を具備する。又、前記電解質層の一面側に設けられた燃料極を具備する。かつ、前記電解質層の他面側に設けられた酸素極を具備する。更に、前記酸素極の表面に設けられた酸化鉄層を具備する。酸化鉄は、好ましくは、酸素欠陥型の酸化鉄である。特に、酸素欠陥型のマグネタイトである。
【００１１】
本発明の発電方法は、上記燃料電池を用いての発電方法である。すなわち、上記燃料電池の酸化鉄層側には二酸化炭素が供給され、燃料極側には水素が供給されることによって発電が行なわれる方法である。
【００１２】
以下、更に詳しく説明する。
【００１３】
図１は、本発明になる燃料電池の概略断面図である。
【００１４】
図１中、１は電解質層である。この電解質（Electrode）層１における電解質（固体電解質）は、電池の作動時に、燃料極に導入される燃料ガス又は空気極（酸素極）に導入される支燃性ガスのうちの一方の一部をイオンとして移動させることが出来るイオン伝導性を有する。このイオンとしては、例えば酸素イオンや水素イオン等が挙げられる。固体電解質の材料としては、例えばイットリウム安定化ジルコニア（ＹＳＺ）やスカンジア安定化ジルコニア（ＳｃＳＺ）等のＺｒＯ２系セラミック、ランタンガレート（ＬａＧａＯ３）等のＬａＧａＯ３系セラミック、ＢａＣｅＯ３系セラミック、ＳｒＣｅＯ３系セラミック、ＳｒＺｒＯ３系セラミック、ＣａＺｒＯ３系セラミック、セリア系電解質（ＳＤＣ，ＧＤＣ）等が挙げられる。勿論、これ等に限られるものでは無い。そして、前記の如きの材料で構成される電解質層は、その厚さが約０．１〜２０ｍｍ、特に０．５〜１０ｍｍである。
【００１５】
２は燃料極である。電解質層１の一面側に設けられた燃料極（Anode，Fuel
Electrode）２は、還元剤となる燃料ガスと接触し、セルにおける負電極として機能するものである。この燃料極の材料としては、例えばＮｉ，Ｆｅ等の金属と、Ｓｃ，Ｙ等の希土類元素の中の少なくとも一種により安定化されたジルコニア等のＺｒＯ２系セラミック、ＣｅＯ２系セラミック及び酸化マンガン等のセラミックの中の少なくとも一種との混合物などが挙げられる。又、Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｎｉ，Ｆｅ等の金属が挙げられる。これらの金属は一種のみでも良く、二種以上の金属の合金でも良い。更に、これらの金属及び／又は合金と、上記セラミックの各々の少なくとも一種との混合物（サーメットを含む）も挙げられる。又、Ｎｉ，Ｆｅ等の金属の酸化物と、上記セラミックの各々の少なくとも一種との混合物なども挙げられる。又、ＮｉＯ−ＹＳＺ，ＮｉＯ−ＳｃＳＺ，ＮｉＯ−ＳＤＣ等も挙げられる。勿論、これ等に限られるものでは無い。そして、前記の如きの材料で構成される燃料極は、その厚さが約０．０３〜０．５ｍｍである。
【００１６】
３は酸素極である。電解質層１の他面側に設けられた酸素極（空気極：Cathode，Air
Electrode）３は、酸化剤となる支燃性ガスと接触し、セルにおける正電極として機能するものである。この酸素極の材料としては、例えば各種の金属、金属の酸化物、金属の複酸化物等を用いることが出来る。金属としては、Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ｒｈ等の金属又は二種以上の金属を含有する合金が挙げられる。更に、金属の酸化物としては、Ｌａ，Ｓｒ，Ｃｅ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｆｅ等の酸化物（Ｌａ２Ｏ３，ＳｒＯ，Ｃｅ２Ｏ３，Ｃｏ２Ｏ３，ＭｎＯ２，ＦｅＯ等）が挙げられる。又、複酸化物としては、Ｌａ，Ｐｒ，Ｓｍ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｍｎ等を含有する複酸化物（例えば、Ｌａ１−ｘＳｒｘＣｏＯ３系複酸化物、Ｌａ１−ｘＳｒｘＦｅＯ３系複酸化物、Ｌａ１−ｘＳｒｘＣｏ１−ｙＦｅｙＯ３系複酸化物、Ｌａ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３系複酸化物、Ｐｒ１−ｘＢａｘＣｏＯ３系複酸化物、Ｓｍ１−ｘＳｒｘＣｏＯ３系複酸化物等）が挙げられる。勿論、これ等に限られるものでは無い。そして、前記の如きの材料で構成される酸素極は、その厚さが約０．０３〜０．５ｍｍである。
【００１７】
４は、厚さが約０．１〜５０ｍｍ、特に１〜４０ｍｍの酸化鉄層である。この酸化鉄層４は、ＣＯ２から酸素を生成する機能を奏するものである。すなわち、酸素極３の表面（電解質層１とは反対側の表面）には酸化鉄層４が設けられている。特に、化学量論的に酸素欠陥型の酸化鉄（特に、マグネタイト）からなる酸化鉄層４が設けられている。尚、酸化鉄層４は酸素極３の表面に一体的に設けられているが、酸素極３の表面に着脱自在に設けられていても良い。すなわち、酸化鉄層４をＣＯ２が通過する中に酸素が生成するようになっておれば良いものである。尚、ＣＯ２供給により発電がなされる場合、酸化鉄層の表面にはカーボンが析出することから、酸素極３に密着した酸化鉄層４を着脱式にしていると、好都合である。酸化鉄層４は公知の手法を採用して構成できる。例えば、ＦｅＣｌ２からＦｅ２Ｏ３を生成する手法とか、炭酸コロイドを用いる手法とか、Ｆｅ（ＣＯ）５からＦｅ３Ｏ４を生成する手法を用いることが出来る。これ以外にも各種の手法が有る。
【００１８】
そして、上記のように構成させた燃料電池を３５０〜７００℃に保持し、燃料極２に１００ｍｌ／ｍｉｎの割合でＨ２を、酸化鉄層４に１００ｍｌ／ｍｉｎの割合でＣＯ２を供給した処、電極単位面積当たり約２ｍＷの電力が得られた。
【００１９】
これに対して、酸化鉄層４が設けられていない他は同様な燃料電池の燃料極２にＨ２を、酸素極３にＣＯ２を供給したが、発電は行なわれなかった。
【００２０】
従って、例えば自動車で排出される高温の燃焼ガス（ＣＯ２を含む燃焼ガス）を酸化鉄層４に供給し、燃料極２にＨ２を供給したならば、電力が得られるばかりか、排出される排ガス対策にもなり、非常に有効である。又、自動車からの高温燃焼ガスばかりか、各種の内燃機関や燃焼装置（例えば、ゴミ焼却場における燃焼装置、その他の各所に設置されている燃焼装置ヤボイラ）から排出される高温燃焼ガスを用いることが出来、排ガスの有効活用が効果的に図れる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の燃料電池の概略断面図
【符号の説明】
【００２２】
１              電解質層
２                燃料極
３              酸素極
４              酸化鉄層
代  理  人    宇高  克己
【図１】
2009054393.tif 000003