JPH11111323A - 高温燃料電池のための電気化学的に活性なエレメント - Google Patents
高温燃料電池のための電気化学的に活性なエレメントInfo
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- JPH11111323A JPH11111323A JP10217557A JP21755798A JPH11111323A JP H11111323 A JPH11111323 A JP H11111323A JP 10217557 A JP10217557 A JP 10217557A JP 21755798 A JP21755798 A JP 21755798A JP H11111323 A JPH11111323 A JP H11111323A
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-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】従来のＰＥＮより脆性の低い高温燃料電池のた
めの電気化学的に活性なエレメントを提供すること。 【解決手段】層状をなし、かつ陽極層3と、陰極層4と、
陽極層及び陰極層間に配置された電解質層2とを有する
高温燃料電池のための電気化学的に活性なエレメント1
を提供する。電解質はイットリウムＹによって安定化さ
れた酸化ジルコニウムＺｒＯ2のセラミック材料であ
り、かつ酸化アルミニウムＡｌ2Ｏ3を更に含み得る。陽
極はパウダ混合物を電解質層上へ焼結することによって
形成され、同混合物は酸化物ＮｉＯ及びＣｅＯ2を含
み、かつＡ2Ｏ3タイプの酸化物を含み得る。Ａ2Ｏ3のＡ
は例えばＳｍ、Ｙ、Ｇｄ及びＰｒのうちの少なくともい
ずれか１つである。混合物の焼結温度を低下させるべ
く、０．５〜５モル％のＣｏＯ、ＦｅＯ及びＭｎＯのう
ちの少なくともいずれか１つを混合物へ加える。
めの電気化学的に活性なエレメントを提供すること。 【解決手段】層状をなし、かつ陽極層3と、陰極層4と、
陽極層及び陰極層間に配置された電解質層2とを有する
高温燃料電池のための電気化学的に活性なエレメント1
を提供する。電解質はイットリウムＹによって安定化さ
れた酸化ジルコニウムＺｒＯ2のセラミック材料であ
り、かつ酸化アルミニウムＡｌ2Ｏ3を更に含み得る。陽
極はパウダ混合物を電解質層上へ焼結することによって
形成され、同混合物は酸化物ＮｉＯ及びＣｅＯ2を含
み、かつＡ2Ｏ3タイプの酸化物を含み得る。Ａ2Ｏ3のＡ
は例えばＳｍ、Ｙ、Ｇｄ及びＰｒのうちの少なくともい
ずれか１つである。混合物の焼結温度を低下させるべ
く、０．５〜５モル％のＣｏＯ、ＦｅＯ及びＭｎＯのう
ちの少なくともいずれか１つを混合物へ加える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高温燃料電池のため
の電気化学的に活性なエレメント及び燃料電池バッテリ
に関する。
の電気化学的に活性なエレメント及び燃料電池バッテリ
に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来の
高温燃料電池の一例は欧州特許出願公開第０７１４１４
７号に開示されている。欧州特許出願公開第０７１４１
４７号に開示されている高温燃料電池は陽極（Ｐ）、電
解質（Ｅ）及び陰極（Ｎ）から構成されているＰＥＮ
（PositiveElektrode（陽極） / Feststoff-Elektrolyt
（固体電解質） / Negative Elektrode（陰極）の略）
と称される電気化学的に活性なエレメントを有し、同エ
レメントは非常に薄く、かつ壊れやすい自己支持型プレ
ートとして形成されている。陽極は空気側に配置され、
陰極はガス側に配置されている。ＰＥＮは燃料電池バッ
テリへ組込み可能な独立したエレメントである。しか
し、ＰＥＮは壊れやすいため、バッテリの組立は困難で
ある。
高温燃料電池の一例は欧州特許出願公開第０７１４１４
７号に開示されている。欧州特許出願公開第０７１４１
４７号に開示されている高温燃料電池は陽極（Ｐ）、電
解質（Ｅ）及び陰極（Ｎ）から構成されているＰＥＮ
（PositiveElektrode（陽極） / Feststoff-Elektrolyt
（固体電解質） / Negative Elektrode（陰極）の略）
と称される電気化学的に活性なエレメントを有し、同エ
レメントは非常に薄く、かつ壊れやすい自己支持型プレ
ートとして形成されている。陽極は空気側に配置され、
陰極はガス側に配置されている。ＰＥＮは燃料電池バッ
テリへ組込み可能な独立したエレメントである。しか
し、ＰＥＮは壊れやすいため、バッテリの組立は困難で
ある。
【０００３】約９００℃の動作温度で酸素イオンを通す
電解質は安定化された酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）を
有し、酸素イオンの移動性を改善すべく別の物質、即
ち、例えば３〜１２モル％のＹ2Ｏ3が酸化ジルコニウム
に加えられている。更に、電解質層の強度を高めるべく
２〜２０モル％のＡ2Ｏ3を加え得る。
電解質は安定化された酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）を
有し、酸素イオンの移動性を改善すべく別の物質、即
ち、例えば３〜１２モル％のＹ2Ｏ3が酸化ジルコニウム
に加えられている。更に、電解質層の強度を高めるべく
２〜２０モル％のＡ2Ｏ3を加え得る。
【０００４】複数の電極は材料を電解質層上へ焼結する
ことによって形成され、最初に、陽極を約１２５０〜１
４５０℃の焼結温度で焼結し、次いで、陰極を更に低い
焼結温度（１１００〜１３００℃）で焼結する。陽極材
料の焼結中に発生する高温により、粒子の成長が電解質
層内で生じる。粒子の成長により、電解質層は更に脆性
が増して壊れやすくなる。従って、バッテリを組み立て
る際、特別な注意が必要である。更に、バッテリの運転
を繰り返し中断する場合、バッテリの温度を下げ、次い
で再び上げることにより、亀裂がＰＥＮ内に生じ得る。
ことによって形成され、最初に、陽極を約１２５０〜１
４５０℃の焼結温度で焼結し、次いで、陰極を更に低い
焼結温度（１１００〜１３００℃）で焼結する。陽極材
料の焼結中に発生する高温により、粒子の成長が電解質
層内で生じる。粒子の成長により、電解質層は更に脆性
が増して壊れやすくなる。従って、バッテリを組み立て
る際、特別な注意が必要である。更に、バッテリの運転
を繰り返し中断する場合、バッテリの温度を下げ、次い
で再び上げることにより、亀裂がＰＥＮ内に生じ得る。
【０００５】本発明の目的は従来のＰＥＮより脆性の低
い高温燃料電池のための電気化学的に活性なエレメント
を提供することにある。
い高温燃料電池のための電気化学的に活性なエレメント
を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の高温燃料電池の
ための電気化学的に活性なエレメントは層状をなし、か
つ陽極層と、陰極層と、陽極層及び陰極層の間に配置さ
れた電解質層とを有する。電解質はイットリウムＹによ
って安定化された酸化ジルコニウムＺｒＯ2のセラミッ
ク材料を有し、さらに酸化アルミニウムＡｌ2Ｏ3を含み
得る。陽極はパウダ混合物を電解質層上へ焼結すること
によって形成されている。陽極パウダ混合物は酸化物Ｎ
ｉＯ及びＣｅＯ2を含み、さらにＡ2Ｏ3タイプの酸化物
を含み得る。そして、Ａ2Ｏ3のＡは例えばＳｍ、Ｙ、Ｇ
ｄ及びＰｒのうちの少なくともいずれか１つである。本
発明では、陽極パウダ混合物の焼結温度を低下させるべ
く、０．５〜５モル％のＣｏＯ、ＦｅＯ及びＭｎＯのう
ちの少なくともいずれか１つを陽極パウダ混合物へ加え
る。
ための電気化学的に活性なエレメントは層状をなし、か
つ陽極層と、陰極層と、陽極層及び陰極層の間に配置さ
れた電解質層とを有する。電解質はイットリウムＹによ
って安定化された酸化ジルコニウムＺｒＯ2のセラミッ
ク材料を有し、さらに酸化アルミニウムＡｌ2Ｏ3を含み
得る。陽極はパウダ混合物を電解質層上へ焼結すること
によって形成されている。陽極パウダ混合物は酸化物Ｎ
ｉＯ及びＣｅＯ2を含み、さらにＡ2Ｏ3タイプの酸化物
を含み得る。そして、Ａ2Ｏ3のＡは例えばＳｍ、Ｙ、Ｇ
ｄ及びＰｒのうちの少なくともいずれか１つである。本
発明では、陽極パウダ混合物の焼結温度を低下させるべ
く、０．５〜５モル％のＣｏＯ、ＦｅＯ及びＭｎＯのう
ちの少なくともいずれか１つを陽極パウダ混合物へ加え
る。
【０００７】本発明によって陽極を製造する際の焼結温
度が低下することにより、電解質内の結晶成長は減少す
る。この結果、電解質層の初期強度が十分維持される。
本発明の燃料電池バッテリは本発明の電気化学的に活性
なエレメントを有する。
度が低下することにより、電解質内の結晶成長は減少す
る。この結果、電解質層の初期強度が十分維持される。
本発明の燃料電池バッテリは本発明の電気化学的に活性
なエレメントを有する。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は燃料電池バッテリ１０の部
分縦断面図であり、同燃料電池バッテリ１０は複数のＰ
ＥＮエレメント１と、複数の平坦なガス及び空気供給エ
レメント（以下、ガス・空気供給エレメントと称する）
６とを有する。バッテリ１０は軸線１７を中心とした実
質的な中心対称をなす。分離可能なＰＥＮエレメント１
及びガス・空気供給エレメント６は互い違いに積層さ
れ、かつ互いに電気的に接続されており、複数の接続ポ
イントは電極領域全体にわたって均一に分布している。
分縦断面図であり、同燃料電池バッテリ１０は複数のＰ
ＥＮエレメント１と、複数の平坦なガス及び空気供給エ
レメント（以下、ガス・空気供給エレメントと称する）
６とを有する。バッテリ１０は軸線１７を中心とした実
質的な中心対称をなす。分離可能なＰＥＮエレメント１
及びガス・空気供給エレメント６は互い違いに積層さ
れ、かつ互いに電気的に接続されており、複数の接続ポ
イントは電極領域全体にわたって均一に分布している。
【０００９】ガス状燃料７０はスタック軸線１７に沿っ
て延びる中心通路７及び各ガス・空気供給エレメント６
を介して陽極３へ供給される。空気８０はスタックの周
縁部において間隙チャンバ８１内へ供給される。空気８
０はチャンバ８１内で予熱された後、中心付近に位置す
る通路開口８２を通じて陰極４の表面へ流れ、さらには
スタックの周縁部へ向かってガス７０と平行に流動す
る。複数の電極３，４にそれぞれ面するガス・空気供給
エレメント６の複数の側面は複数の隆起７３，８４を有
し、同複数の隆起７３，８４は複数の電極上における電
気的接続ポイントを形成している。ガス・空気供給エレ
メント６は金属材料から形成されているため、電流は各
ＰＥＮ内に形成された電圧に基づいてスタック１７の軸
線の方向へ流動可能である。
て延びる中心通路７及び各ガス・空気供給エレメント６
を介して陽極３へ供給される。空気８０はスタックの周
縁部において間隙チャンバ８１内へ供給される。空気８
０はチャンバ８１内で予熱された後、中心付近に位置す
る通路開口８２を通じて陰極４の表面へ流れ、さらには
スタックの周縁部へ向かってガス７０と平行に流動す
る。複数の電極３，４にそれぞれ面するガス・空気供給
エレメント６の複数の側面は複数の隆起７３，８４を有
し、同複数の隆起７３，８４は複数の電極上における電
気的接続ポイントを形成している。ガス・空気供給エレ
メント６は金属材料から形成されているため、電流は各
ＰＥＮ内に形成された電圧に基づいてスタック１７の軸
線の方向へ流動可能である。
【００１０】図２は平坦なＰＥＮの構成を示し、同ＰＥ
Ｎは陽極３、電解質２、陰極４及び中間層５を有し、同
中間層５は必ずしも設ける必要はない。分極作用の低減
は電解質層２及び陰極層４の間に配置された中間層５に
よって実現可能である。即ち、電子伝導及びイオン伝導
の両方が促進される。更に、中間層５は拡散バリアとな
る好ましくない相の形成を陰極４の焼結中に防止するた
め、ＰＥＮの長期的安定を中間層５によって高め得る。
Ｎは陽極３、電解質２、陰極４及び中間層５を有し、同
中間層５は必ずしも設ける必要はない。分極作用の低減
は電解質層２及び陰極層４の間に配置された中間層５に
よって実現可能である。即ち、電子伝導及びイオン伝導
の両方が促進される。更に、中間層５は拡散バリアとな
る好ましくない相の形成を陰極４の焼結中に防止するた
め、ＰＥＮの長期的安定を中間層５によって高め得る。
【００１１】複数の電極を形成する際におけるパウダ混
合物の塗布はシルクスクリーン印刷によって行い得る。
この場合、パウダの粒子は流動可能な混合物を形成すべ
く結合、加水及び溶解を行う手段によって混合される。
粘度等を調整すべく蝋等の別の物質を添加することは効
果的である。
合物の塗布はシルクスクリーン印刷によって行い得る。
この場合、パウダの粒子は流動可能な混合物を形成すべ
く結合、加水及び溶解を行う手段によって混合される。
粘度等を調整すべく蝋等の別の物質を添加することは効
果的である。
【００１２】電解質層２の厚さは約１００〜３００μｍ
である。陽極層３及び陰極層４は約３０μｍの厚さをそ
れぞれ有する。中間層５は約１〜５μｍの平均厚さを有
する。中間層５の厚さはミクロン範囲で大きく変化して
おり、これによって陰極層４に対する境界面４５は電解
質層２に対する境界面２５より実質的に大きくなる。
である。陽極層３及び陰極層４は約３０μｍの厚さをそ
れぞれ有する。中間層５は約１〜５μｍの平均厚さを有
する。中間層５の厚さはミクロン範囲で大きく変化して
おり、これによって陰極層４に対する境界面４５は電解
質層２に対する境界面２５より実質的に大きくなる。
【００１３】陽極３のパウダ混合物は酸化物ＮｉＯ及び
ＣｅＯ2と、Ａ2Ｏ3タイプの酸化物とを有し、Ａは例え
ばＳｍ（サマリウム）、Ｙ（イットリウム）、Ｇｄ（ガ
ドリニウム）及びＰｒ（プラセオジウム）のうちの少な
くともいずれか１つである。更に、陽極パウダ混合物の
焼結温度を低減すべく、０．５〜５モル％のＣｏＯ、Ｆ
ｅＯ及びＭｎＯのうちの少なくともいずれか１つが陽極
パウダ混合物に加えられている。陽極パウダ混合物の焼
結温度は前記の物質によって少なくとも１００°Ｋ低下
させ得る。焼結温度が低下することにより、電解質内の
結晶成長は減少する。この結果、電解質層の初期強度が
十分維持され、従来のＰＥＮより脆性の低い電気化学的
に活性なエレメントが実現される。
ＣｅＯ2と、Ａ2Ｏ3タイプの酸化物とを有し、Ａは例え
ばＳｍ（サマリウム）、Ｙ（イットリウム）、Ｇｄ（ガ
ドリニウム）及びＰｒ（プラセオジウム）のうちの少な
くともいずれか１つである。更に、陽極パウダ混合物の
焼結温度を低減すべく、０．５〜５モル％のＣｏＯ、Ｆ
ｅＯ及びＭｎＯのうちの少なくともいずれか１つが陽極
パウダ混合物に加えられている。陽極パウダ混合物の焼
結温度は前記の物質によって少なくとも１００°Ｋ低下
させ得る。焼結温度が低下することにより、電解質内の
結晶成長は減少する。この結果、電解質層の初期強度が
十分維持され、従来のＰＥＮより脆性の低い電気化学的
に活性なエレメントが実現される。
【００１４】成分ＮｉＯは陽極パウダ混合物の６０〜８
０重量％を占め、同成分ＮｉＯの一部はＲｕＯ2と置換
可能である。ＲｕＯ2はメタンの改質（燃料ガス中にＨ2
Ｏを含まない状態でのＣＯ及びＨ2へのＣＨ4の変換）を
陽極３によって実施する場合に陽極パウダ混合物へ加え
る。
０重量％を占め、同成分ＮｉＯの一部はＲｕＯ2と置換
可能である。ＲｕＯ2はメタンの改質（燃料ガス中にＨ2
Ｏを含まない状態でのＣＯ及びＨ2へのＣＨ4の変換）を
陽極３によって実施する場合に陽極パウダ混合物へ加え
る。
【００１５】Ａ2Ｏ3タイプの酸化物は約１０〜２０モル
％で陽極パウダ混合物内に含まれ、陽極パウダ混合物の
残りの部分はＮｉＯと、ＲｕＯ2を含む場合には同Ｒｕ
Ｏ2との他にＣｅＯ2、ＣｏＯ、ＦｅＯ及びＭｎＯのうち
の少なくともいずれか１つを含む。
％で陽極パウダ混合物内に含まれ、陽極パウダ混合物の
残りの部分はＮｉＯと、ＲｕＯ2を含む場合には同Ｒｕ
Ｏ2との他にＣｅＯ2、ＣｏＯ、ＦｅＯ及びＭｎＯのうち
の少なくともいずれか１つを含む。
【００１６】陰極４の混合物は（Ｌｎ1−WＥW）（Ｇ1-Z
ＪZ）Ｏ3で表される組成を有し、前記のＬｎはランタニ
ドであり、同ランタニドは例えばＹ、ＬａまたはＰｒで
あり、このうちＰｒが好ましく、Ｅはアルカリ土類金属
であり、同アルカリ土類金属は例えばＭｇ、Ｃａまたは
Ｓｒであり、このうちＳｒが好ましく、Ｇは遷移金属で
あり、同遷移金属は例えばＣｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏまた
はＮｉであり、このうちＭｎが好ましく、ＪはＧとは異
なる第２の遷移金属であり、好ましくはＣｏであり、Ｗ
は０．１より大きく、かつ０．５より小さく、好ましく
は０．４であり、Ｚは０．０１より大きく、かつ０．５
より小さく、好ましくは０．０２である。
ＪZ）Ｏ3で表される組成を有し、前記のＬｎはランタニ
ドであり、同ランタニドは例えばＹ、ＬａまたはＰｒで
あり、このうちＰｒが好ましく、Ｅはアルカリ土類金属
であり、同アルカリ土類金属は例えばＭｇ、Ｃａまたは
Ｓｒであり、このうちＳｒが好ましく、Ｇは遷移金属で
あり、同遷移金属は例えばＣｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏまた
はＮｉであり、このうちＭｎが好ましく、ＪはＧとは異
なる第２の遷移金属であり、好ましくはＣｏであり、Ｗ
は０．１より大きく、かつ０．５より小さく、好ましく
は０．４であり、Ｚは０．０１より大きく、かつ０．５
より小さく、好ましくは０．０２である。
【００１７】陰極パウダ混合物のうちの１０〜３０重量
％を部分的または完全に安定化されたＺｒＯ2と置換可
能である。陰極パウダ混合物に含まれるＰｒ、Ｓｒ、Ｍ
ｎ及びＣｏなどの金属は有機物の塩、特に、アセテート
の塩としてパウダ混合物へ加え得る。有機物の同時除去
をともなって行われる金属の金属酸化物への変換は燃料
電池を動作させた際、即ち、動作温度への加熱の際に大
気酸素の作用下において実施される。陰極反応を触媒作
用によって加速する手段として、貴金属の塩、特にパラ
ジウム・アセテートを陰極パウダ混合物へ加え得る。
％を部分的または完全に安定化されたＺｒＯ2と置換可
能である。陰極パウダ混合物に含まれるＰｒ、Ｓｒ、Ｍ
ｎ及びＣｏなどの金属は有機物の塩、特に、アセテート
の塩としてパウダ混合物へ加え得る。有機物の同時除去
をともなって行われる金属の金属酸化物への変換は燃料
電池を動作させた際、即ち、動作温度への加熱の際に大
気酸素の作用下において実施される。陰極反応を触媒作
用によって加速する手段として、貴金属の塩、特にパラ
ジウム・アセテートを陰極パウダ混合物へ加え得る。
【００１８】中間層は大半がセラミック材料から形成さ
れ、同セラミック材料はＣｅＯと、陽極パウダ混合物に
含まれていたのと同じＡ2Ｏ3タイプの酸化物とを含む。
焼結温度を低下させるべく陽極パウダ混合物へ含める物
質と同じ物質、即ち、ＣｏＯ、ＦｅＯ及びＭｎＯのうち
の少なくともいずれか１つをセラミック材料へ加え、こ
れによって、Ｃｅ1-x-y Ａx Ｄy Ｏ2+/-k の化学式を有
する組成物が存在し、ＡはＹ、Ｐｒ、Ｓｍ及びＧｄのう
ちの少なくともいずれか１つであり、ＤはＦｅ、Ｃｏ及
びＭｎのうちの少なくともいずれか１つであり、ｘは
０．１より大きく、かつ０．４より小さく、ｙは０．０
０５より大きく、かつ０．０５より小さく、ｋは０．１
のオーダーの小さな数である。
れ、同セラミック材料はＣｅＯと、陽極パウダ混合物に
含まれていたのと同じＡ2Ｏ3タイプの酸化物とを含む。
焼結温度を低下させるべく陽極パウダ混合物へ含める物
質と同じ物質、即ち、ＣｏＯ、ＦｅＯ及びＭｎＯのうち
の少なくともいずれか１つをセラミック材料へ加え、こ
れによって、Ｃｅ1-x-y Ａx Ｄy Ｏ2+/-k の化学式を有
する組成物が存在し、ＡはＹ、Ｐｒ、Ｓｍ及びＧｄのう
ちの少なくともいずれか１つであり、ＤはＦｅ、Ｃｏ及
びＭｎのうちの少なくともいずれか１つであり、ｘは
０．１より大きく、かつ０．４より小さく、ｙは０．０
０５より大きく、かつ０．０５より小さく、ｋは０．１
のオーダーの小さな数である。
【００１９】更に、前記の複数の組成のうちの１つを有
するＰＥＮは平坦な形状に代えて管状などの湾曲した形
状を有し得る。
するＰＥＮは平坦な形状に代えて管状などの湾曲した形
状を有し得る。
【００２０】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、高温燃料電池のための電気化学的に活性なエレメン
トの脆性を低くするという優れた効果を発揮する。
ば、高温燃料電池のための電気化学的に活性なエレメン
トの脆性を低くするという優れた効果を発揮する。
【図１】本発明の燃料電池バッテリの一部を示す部分縦
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明の電気化学的に活性なエレメントの一部
を示す部分拡大縦断面図である。
を示す部分拡大縦断面図である。
１…電気化学的に活性なエレメント、２…電解質層、３
…陽極層、４…陰極層、５…中間層、１０…燃料電池バ
ッテリ。
…陽極層、４…陰極層、５…中間層、１０…燃料電池バ
ッテリ。
Claims (11)
- 【請求項１】層状をなし、かつ陽極層（３）と、陰極層
（４）と、前記陽極層（３）及び陰極層（４）の間に配
置された電解質層（２）とを有する高温燃料電池のため
の電気化学的に活性なエレメント（１）であって、 前記電解質はイットリウムＹによって安定化された酸化
ジルコニウムＺｒＯ2のセラミック材料であり、かつ酸
化アルミニウムＡｌ2Ｏ3を更に含み得ることと 、前記陽極はパウダ混合物を電解質層上へ焼結すること
によって形成されていることと、 前記陽極パウダ混合物は酸化物ＮｉＯ及びＣｅＯ2を含
み、かつＡ2Ｏ3タイプの酸化物を含み得るとともに、前
記Ａ2Ｏ3のＡは例えばＳｍ、Ｙ、Ｇｄ及びＰｒのうちの
少なくともいずれか１つであることを含むエレメント
（１）において、 前記陽極パウダ混合物の焼結温度を低下させるべく、
０．５〜５モル％のＣｏＯ、ＦｅＯ及びＭｎＯのうちの
少なくともいずれか１つを前記陽極パウダ混合物へ加え
たことを含むエレメント。 - 【請求項２】 前記成分ＮｉＯは陽極パウダ混合物の６
０〜８０重量％を占め、同成分ＮｉＯの一部はＲｕＯ2
と置換可能である請求項１に記載のエレメント。 - 【請求項３】 Ａ2Ｏ3タイプの酸化物は陽極パウダ混合
物内に最大で２０モル％含まれ、前記陽極パウダ混合物
の残りは、 ＣｅＯ2と、 ＣｏＯ、ＦｅＯ及びＭｎＯのうちの少なくともいずれか
１つと、 ＮｉＯと、 ＲｕＯ2を含む場合には同ＲｕＯ2とを含む請求項２に記
載のエレメント。 - 【請求項４】 前記陰極（４）はパウダ混合物を焼結す
ることによって形成され、前記陰極パウダ混合物は（Ｌ
ｎ1−WＥW）（Ｇ1-ZＪZ）Ｏ3で表される組成を有し、 前記Ｌｎはランタニドであり、同ランタニドは例えば
Ｙ、ＬａまたはＰｒであり、このうちＰｒが好ましいこ
とと、 前記Ｅはアルカリ土類金属であり、同アルカリ土類金属
は例えばＭｇ、ＣａまたはＳｒであり、このうちＳｒが
好ましいことと、 前記Ｇは遷移金属であり、同遷移金属は例えばＣｒ、Ｍ
ｎ、Ｆｅ、ＣｏまたはＮｉであり、このうちＭｎが好ま
しいことと、 前記Ｊは前記Ｇとは異なる第２の遷移金属であり、好ま
しくはＣｏであることと、 前記Ｗは０．１より大きく、かつ０．５より小さく、好
ましくは０．４であることと、 前記Ｚは０．０１より大きく、かつ０．５より小さく、
好ましくは０．０２であることを含む請求項１乃至３の
いずれか一項に記載のエレメント。 - 【請求項５】 前記陰極パウダ混合物の１０〜３０重量
％は部分的または完全に安定化されたＺｒＯ2によって
置換されている請求項４に記載のエレメント。 - 【請求項６】 前記陰極パウダ混合物に含まれるＰｒ、
Ｓｒ、Ｍｎ及びＣｏなどの金属は有機物の塩、特にはア
セテートの塩として陰極パウダ混合物へ加えられている
ことと、前記有機物の同時除去をともなって行われる大
気酸素の作用下における前記金属の金属酸化物への変換
は燃料電池を動作させた際に実施されることを含む請求
項４または５に記載のエレメント。 - 【請求項７】 分極作用の低減を実現し得る中間層
（５）を電解質層（２）及び陰極層（４）の間に配置し
た請求項４乃至６のいずれか一項に記載のエレメント。 - 【請求項８】 前記中間層（５）は大半がセラミック材
料から形成され、同セラミック材料はＣｅＯと、前記陽
極パウダ混合物に含まれるのと同じＡ2Ｏ3タイプの酸化
物とを含み、焼結温度を低下させるべく前記陽極パウダ
混合物へ含める物質と同じ物質、即ち、ＣｏＯ、ＦｅＯ
及びＭｎＯのうちの少なくともいずれか１つを前記セラ
ミック材料へ加え、これによって、Ｃｅ1-x-y Ａx Ｄy
Ｏ2+/- k の化学式を有する組成物が存在し、前記Ａは
Ｙ、Ｐｒ、Ｓｍ及びＧｄのうちの少なくともいずれか１
つの元素であり、前記ＤはＦｅ、Ｃｏ及びＭｎのうちの
少なくともいずれか１つの元素であり、前記ｘは０．１
より大きく、かつ０．４より小さく、前記ｙは０．００
５より大きく、かつ０．０５より小さく、前記ｋは０．
１のオーダーの小さな数である請求項７に記載のエレメ
ント。 - 【請求項９】 前記中間層（５）は約１〜５μｍの平均
厚さを有し、前記厚さはミクロン範囲で大きく変化し、
これによって陰極層（４）の境界面は電解質層の境界面
より実質的に大きい請求項８に記載のエレメント。 - 【請求項１０】 平坦な形状を有し、前記電解質層
（２）の厚さは約１００〜３００μｍであり、前記陽極
層（３）及び陰極層（４）はそれぞれ約３０μｍの厚さ
を有する請求項１乃至９のいずれか一項に記載のエレメ
ント。 - 【請求項１１】 請求項１０に記載の電気化学的に活性
な複数のエレメント（１）を有する燃料電池バッテリ
（１０）であって、前記電気化学的に活性な複数のエレ
メント（１）の大半は平坦な複数のガス・空気供給エレ
メント（６）とともに積層され、電気化学的に活性な各
エレメント（１）及び各ガス・空気供給エレメント
（６）は分離可能な状態で互いに接触している燃料電池
バッテリ（１０）。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP97810647A EP0902493B1 (de) | 1997-09-11 | 1997-09-11 | Elektrochemisch aktives Element zu einer Festoxidbrennstoffzelle |
| DE97810647-4 | 1997-09-11 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11111323A true JPH11111323A (ja) | 1999-04-23 |
| JP4371385B2 JP4371385B2 (ja) | 2009-11-25 |
| JP4371385B6 JP4371385B6 (ja) | 2010-02-03 |
Family
ID=
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007324087A (ja) * | 2006-06-05 | 2007-12-13 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 固体酸化物形燃料電池の空気極用セリア系バッファー層及びその製造方法 |
| JP2013175479A (ja) * | 2013-05-09 | 2013-09-05 | Toshiba Corp | 固体酸化物電気化学セルの燃料極及び固体酸化物電気化学セル |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007324087A (ja) * | 2006-06-05 | 2007-12-13 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 固体酸化物形燃料電池の空気極用セリア系バッファー層及びその製造方法 |
| JP2013175479A (ja) * | 2013-05-09 | 2013-09-05 | Toshiba Corp | 固体酸化物電気化学セルの燃料極及び固体酸化物電気化学セル |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ATE198519T1 (de) | 2001-01-15 |
| AU8322098A (en) | 1999-03-25 |
| JP4371385B2 (ja) | 2009-11-25 |
| US6232009B1 (en) | 2001-05-15 |
| EP0902493B1 (de) | 2001-01-03 |
| DE59702857D1 (de) | 2001-02-08 |
| CN1183620C (zh) | 2005-01-05 |
| AU736147B2 (en) | 2001-07-26 |
| EP0902493A1 (de) | 1999-03-17 |
| KR100499651B1 (ko) | 2005-09-30 |
| DK0902493T3 (da) | 2001-02-05 |
| CN1211088A (zh) | 1999-03-17 |
| KR19990029690A (ko) | 1999-04-26 |
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