JPH07296839A - 固体電解質型燃料電池セル - Google Patents
固体電解質型燃料電池セルInfo
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- JPH07296839A JPH07296839A JP6092392A JP9239294A JPH07296839A JP H07296839 A JPH07296839 A JP H07296839A JP 6092392 A JP6092392 A JP 6092392A JP 9239294 A JP9239294 A JP 9239294A JP H07296839 A JPH07296839 A JP H07296839A
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- fuel cell
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】支持管の耐クリープ性を向上させ、製造時にお
ける良品率を向上させるとともに発電時におけるセルの
長期安定性を向上させる。 【構成】空気極能を有する多孔質の支持管１上に固体電
解質２と燃料極３とを順次積層してなる固体電解質型燃
料電池セルにおいて、支持管１が、下記化１ 【化１】 で表され、式中のＡは、Ｙおよび希土類元素の群から選
ばれる少なくとも１種、Ｂは、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒの群か
ら選ばれる少なくとも１種、ＣはＣｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｃ
ｅ、ＦｅおよびＭｇの群から選ばれる少なくとも１種か
らなるとともに、ｘ、ｙ、ｚおよびｐが所定の範囲の複
合ペロブスカイト型酸化物からなり、Ａｌ、Ｓｉなどの
金属不純物量を所定範囲以下に制御する。
ける良品率を向上させるとともに発電時におけるセルの
長期安定性を向上させる。 【構成】空気極能を有する多孔質の支持管１上に固体電
解質２と燃料極３とを順次積層してなる固体電解質型燃
料電池セルにおいて、支持管１が、下記化１ 【化１】 で表され、式中のＡは、Ｙおよび希土類元素の群から選
ばれる少なくとも１種、Ｂは、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒの群か
ら選ばれる少なくとも１種、ＣはＣｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｃ
ｅ、ＦｅおよびＭｇの群から選ばれる少なくとも１種か
らなるとともに、ｘ、ｙ、ｚおよびｐが所定の範囲の複
合ペロブスカイト型酸化物からなり、Ａｌ、Ｓｉなどの
金属不純物量を所定範囲以下に制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体電解質型燃料電池
セルに関し、特に空気極能を有する多孔質の支持管の改
良に関する。
セルに関し、特に空気極能を有する多孔質の支持管の改
良に関する。
【０００２】
【従来技術】従来より、固体電解質型燃料電池セルに
は、円筒型と平板型の２種類の燃料電池が知られてい
る。平板型燃料電池セルは、発電の単位体積当り出力密
度が高いという特徴を有するが、実用化に際してはガス
シールの不完全性やセル内の温度分布の不均一性などの
問題がある。それに対して、円筒型燃料電池セルでは、
出力密度は低いものの、セルの機械的強度が高く、また
セル内の温度分布の均一性が保てるという特長がある。
両形状の固体電解質燃料電池セルとも、それぞれの特長
を生かして積極的に研究開発が進められている。
は、円筒型と平板型の２種類の燃料電池が知られてい
る。平板型燃料電池セルは、発電の単位体積当り出力密
度が高いという特徴を有するが、実用化に際してはガス
シールの不完全性やセル内の温度分布の不均一性などの
問題がある。それに対して、円筒型燃料電池セルでは、
出力密度は低いものの、セルの機械的強度が高く、また
セル内の温度分布の均一性が保てるという特長がある。
両形状の固体電解質燃料電池セルとも、それぞれの特長
を生かして積極的に研究開発が進められている。
【０００３】一般に、円筒型燃料電池の単セルは、図２
に示すように開気孔率が約４０％程度のＣａＯ安定化Ｚ
ｒＯ2 からなる支持管１１の表面に例えば、スラリーデ
ィップ法によりＬａＭｎＯ3 系材料からなる多孔性の空
気極１２を形成し、その表面に気相合成法（ＥＶＤ）
や、溶射法などの手法により例えば、Ｙ2 Ｏ3 含有の安
定化ＺｒＯ2 固体電解質１３が形成され、さらに固体電
解質１３の表面に多孔性のＮｉ−ジルコニアなどからな
る燃料極１４が形成される。燃料電池のモジュールは、
上記構成からなる複数の単セルがＬａＣｒＯ3 系材料な
どからなるインターコネクタ１５を介して接続される。
発電は、支持管１１の内部に空気（酸素）を、外部に燃
料（水素）を流し、１０００〜１０５０℃の温度で行わ
れる。
に示すように開気孔率が約４０％程度のＣａＯ安定化Ｚ
ｒＯ2 からなる支持管１１の表面に例えば、スラリーデ
ィップ法によりＬａＭｎＯ3 系材料からなる多孔性の空
気極１２を形成し、その表面に気相合成法（ＥＶＤ）
や、溶射法などの手法により例えば、Ｙ2 Ｏ3 含有の安
定化ＺｒＯ2 固体電解質１３が形成され、さらに固体電
解質１３の表面に多孔性のＮｉ−ジルコニアなどからな
る燃料極１４が形成される。燃料電池のモジュールは、
上記構成からなる複数の単セルがＬａＣｒＯ3 系材料な
どからなるインターコネクタ１５を介して接続される。
発電は、支持管１１の内部に空気（酸素）を、外部に燃
料（水素）を流し、１０００〜１０５０℃の温度で行わ
れる。
【０００４】近年、上記燃料電池セルの作製にあたり、
プロセスを単純化するため、空気極であるＬａＭｎＯ3
系材料を直接多孔性の支持管として使用する試みがなさ
れている。空気極としての機能を合せ持つ支持管材料と
しては、例えばＬａを１０〜２０原子％のＣａあるいは
Ｓｒで置換したＬａＭｎＯ3 固溶体材料が用いられてい
る。
プロセスを単純化するため、空気極であるＬａＭｎＯ3
系材料を直接多孔性の支持管として使用する試みがなさ
れている。空気極としての機能を合せ持つ支持管材料と
しては、例えばＬａを１０〜２０原子％のＣａあるいは
Ｓｒで置換したＬａＭｎＯ3 固溶体材料が用いられてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする問題】しかしながら、前記の
ＣａＯあるいはＳｒＯを固溶したＬａＭｎＯ3 材料を支
持管として使用する場合、この表面に気相合成法（ＥＶ
Ｄ）や溶射法で固体電解質膜あるいはインターコネクタ
を被覆する際、支持管は１０００℃以上、特に気相合成
法では１２００〜１４００℃の高温下に保持される。こ
のため、固体電解質膜あるいはインターコネクタ膜の成
膜中に支持管がクリープ変形しセル間の接続が出来ない
という問題が起こっている。また、発電においても、セ
ルは１０００℃の高温に長時間保持されるため、同様に
支持管が変形してセル間の接続が悪くなり、出力が低下
するという問題も発生している。
ＣａＯあるいはＳｒＯを固溶したＬａＭｎＯ3 材料を支
持管として使用する場合、この表面に気相合成法（ＥＶ
Ｄ）や溶射法で固体電解質膜あるいはインターコネクタ
を被覆する際、支持管は１０００℃以上、特に気相合成
法では１２００〜１４００℃の高温下に保持される。こ
のため、固体電解質膜あるいはインターコネクタ膜の成
膜中に支持管がクリープ変形しセル間の接続が出来ない
という問題が起こっている。また、発電においても、セ
ルは１０００℃の高温に長時間保持されるため、同様に
支持管が変形してセル間の接続が悪くなり、出力が低下
するという問題も発生している。
【０００６】本発明は、この空気極機能を有する支持管
の耐クリープ性を向上させ、セル作製工程あるいは発電
時における支持管の変形の問題を解決し、セルの良品率
を向上させることおよび高温に保持されても長期安定性
のあるセルを提供することを目的とする。
の耐クリープ性を向上させ、セル作製工程あるいは発電
時における支持管の変形の問題を解決し、セルの良品率
を向上させることおよび高温に保持されても長期安定性
のあるセルを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記問題
点を解決するために検討を重ねた結果、ＬａＭｎＯ3系
材料を支持管として形成し、そのＬａＭｎＯ3 系材料に
おけるＬａの一部を所定のアルカリ土類元素と同時に特
定の３価の金属により置換し、場合によりＭｎの一部を
他の遷移金属元素により置換した組成からなると同時
に、金属不純物量を所定量以下に制御するか、あるいは
上記系においてＭｎの一部を遷移金属とともにＣｒによ
り特定の比率で置換することにより、上記目的が達成さ
れることを知見した。
点を解決するために検討を重ねた結果、ＬａＭｎＯ3系
材料を支持管として形成し、そのＬａＭｎＯ3 系材料に
おけるＬａの一部を所定のアルカリ土類元素と同時に特
定の３価の金属により置換し、場合によりＭｎの一部を
他の遷移金属元素により置換した組成からなると同時
に、金属不純物量を所定量以下に制御するか、あるいは
上記系においてＭｎの一部を遷移金属とともにＣｒによ
り特定の比率で置換することにより、上記目的が達成さ
れることを知見した。
【０００８】即ち、本発明の固体電解質型燃料電池セル
は、空気極能を有する多孔質の支持管上に固体電解質と
燃料極とを順次積層してなる固体電解質型燃料電池セル
において、前記支持管が、下記化１
は、空気極能を有する多孔質の支持管上に固体電解質と
燃料極とを順次積層してなる固体電解質型燃料電池セル
において、前記支持管が、下記化１
【０００９】
【化１】
【００１０】で表され、式中のＡは、Ｙおよび希土類元
素の群から選ばれる少なくとも１種、Ｂは、Ｃａ、Ｂａ
及びＳｒの群から選ばれる少なくとも１種、ＣはＣｏ、
Ｎｉ、Ｚｒ、Ｃｅ、ＦｅおよびＭｇの群から選ばれる少
なくとも１種からなるとともに、ｘ、ｙ、ｚおよびｐ
が、０．０５≦ｘ≦０．３、０．２５≦ｙ≦０．５、
０．９≦ｚ≦１．０５および０≦ｐ≦０．３を満足する
複合ペロブスカイト型酸化物からなり、且つ前記構成元
素以外の金属不純物のうちＡｌおよびＳｉが合量で０．
２重量％以下、金属不純物の合量が０．８重量％以下で
あることを特徴とするものである。
素の群から選ばれる少なくとも１種、Ｂは、Ｃａ、Ｂａ
及びＳｒの群から選ばれる少なくとも１種、ＣはＣｏ、
Ｎｉ、Ｚｒ、Ｃｅ、ＦｅおよびＭｇの群から選ばれる少
なくとも１種からなるとともに、ｘ、ｙ、ｚおよびｐ
が、０．０５≦ｘ≦０．３、０．２５≦ｙ≦０．５、
０．９≦ｚ≦１．０５および０≦ｐ≦０．３を満足する
複合ペロブスカイト型酸化物からなり、且つ前記構成元
素以外の金属不純物のうちＡｌおよびＳｉが合量で０．
２重量％以下、金属不純物の合量が０．８重量％以下で
あることを特徴とするものである。
【００１１】また、空気極能を有する多孔質の支持管上
に固体電解質と燃料極とを順次積層してなる固体電解質
型燃料電池セルにおいて、前記支持管が、下記化２
に固体電解質と燃料極とを順次積層してなる固体電解質
型燃料電池セルにおいて、前記支持管が、下記化２
【００１２】
【化２】
【００１３】で表され、式中のＡは、Ｙおよび希土類元
素の群から選ばれる少なくとも１種、Ｂは、Ｃａ、Ｂａ
およびＳｒの群から選ばれる少なくとも１種、ＣはＣ
ｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｃｅ、ＦｅおよびＭｇの群から選ばれ
る少なくとも１種からなるとともに、ａ，ｂ，ｃ，ｄお
よびｅが、０．０２≦ａ≦０．５０、０．２０≦ｂ≦
０．６０、０．９０≦ｃ≦１．０５、０≦ｄ≦０．４０
および０．０２≦ｅ≦０．５０を満足する複合ペロブス
カイト型酸化物からなることを特徴とするものである。
素の群から選ばれる少なくとも１種、Ｂは、Ｃａ、Ｂａ
およびＳｒの群から選ばれる少なくとも１種、ＣはＣ
ｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｃｅ、ＦｅおよびＭｇの群から選ばれ
る少なくとも１種からなるとともに、ａ，ｂ，ｃ，ｄお
よびｅが、０．０２≦ａ≦０．５０、０．２０≦ｂ≦
０．６０、０．９０≦ｃ≦１．０５、０≦ｄ≦０．４０
および０．０２≦ｅ≦０．５０を満足する複合ペロブス
カイト型酸化物からなることを特徴とするものである。
【００１４】以下、本発明を詳述する。図１は、本発明
における固体電解質型燃料電池セルの一実施例を説明す
るための図である。図１において、１は支持管、２は固
体電解質、３は燃料極である。
における固体電解質型燃料電池セルの一実施例を説明す
るための図である。図１において、１は支持管、２は固
体電解質、３は燃料極である。
【００１５】本発明によれば、支持管１は、それ自体導
電性セラミックスからなる円筒形状からなる。この円筒
状支持管１上には固体電解質２が形成され、さらにその
上には燃料極３が形成される。かかる構造のセルにより
発電を行う場合、円筒型の支持管１の内部に大気などの
酸素を含有するガスが、一方、燃料極３側には、水素ガ
スなどの燃料ガスが供給されることにより、支持管１と
燃料極３間に電力が発生する。そのため、支持管１およ
び燃料極３はそれぞれ供給されたガスを固体電解質に供
給可能とするために、それ自体３５〜４０％の開気孔率
を有する多孔質体から構成されている。また、燃料電池
モジュールは、複数のセルが、インターコネクタ４を介
して接続されることにより構成される。
電性セラミックスからなる円筒形状からなる。この円筒
状支持管１上には固体電解質２が形成され、さらにその
上には燃料極３が形成される。かかる構造のセルにより
発電を行う場合、円筒型の支持管１の内部に大気などの
酸素を含有するガスが、一方、燃料極３側には、水素ガ
スなどの燃料ガスが供給されることにより、支持管１と
燃料極３間に電力が発生する。そのため、支持管１およ
び燃料極３はそれぞれ供給されたガスを固体電解質に供
給可能とするために、それ自体３５〜４０％の開気孔率
を有する多孔質体から構成されている。また、燃料電池
モジュールは、複数のセルが、インターコネクタ４を介
して接続されることにより構成される。
【００１６】本発明の第１の発明によれば、上記構成に
おいて支持管１を下記化１
おいて支持管１を下記化１
【００１７】
【化１】
【００１８】で表され、式中のＡは、Ｙおよび希土類元
素の群から選ばれる少なくとも１種、Ｂは、Ｃａ、Ｂａ
及びＳｒの群から選ばれる少なくとも１種、ＣはＣｏ、
Ｎｉ、Ｚｒ、Ｃｅ、ＦｅおよびＭｇの群から選ばれる少
なくとも１種からなる元素より構成すると同時に、化１
中の、ｘ、ｙ、ｚおよびｐを、０．０５≦ｘ≦０．３、
０．２５≦ｙ≦０．５、０．９≦ｚ≦１．０５および０
≦ｐ≦０．３を満足するような材料により構成すること
を大きな特徴とする。また、かかる材料は、複合ペロブ
スカイト型酸化物からなる。
素の群から選ばれる少なくとも１種、Ｂは、Ｃａ、Ｂａ
及びＳｒの群から選ばれる少なくとも１種、ＣはＣｏ、
Ｎｉ、Ｚｒ、Ｃｅ、ＦｅおよびＭｇの群から選ばれる少
なくとも１種からなる元素より構成すると同時に、化１
中の、ｘ、ｙ、ｚおよびｐを、０．０５≦ｘ≦０．３、
０．２５≦ｙ≦０．５、０．９≦ｚ≦１．０５および０
≦ｐ≦０．３を満足するような材料により構成すること
を大きな特徴とする。また、かかる材料は、複合ペロブ
スカイト型酸化物からなる。
【００１９】なお、本発明において、前記支持管材料の
組成を上記の範囲に限定したのは、ＬａへのＹ、Ｙｂ、
Ｓｃ、Ｅｒなどの置換量を示すｘ値が０．０５より小さ
いか、または０．３より大きいとクリープ変形量が大き
くなり、また、ＬａへのＣａ、Ｓｒ、Ｂａの置換量を示
すｙ値が０．２５より小さくてもクリープ変形量は大き
くなり、ｙ値が０．５より大きいと焼成温度を１６００
℃以上に高める必要があり経済的でなく、低温での焼成
では焼結性が悪くなり所定の開気孔率の有する材料を作
製することができ難くなる。
組成を上記の範囲に限定したのは、ＬａへのＹ、Ｙｂ、
Ｓｃ、Ｅｒなどの置換量を示すｘ値が０．０５より小さ
いか、または０．３より大きいとクリープ変形量が大き
くなり、また、ＬａへのＣａ、Ｓｒ、Ｂａの置換量を示
すｙ値が０．２５より小さくてもクリープ変形量は大き
くなり、ｙ値が０．５より大きいと焼成温度を１６００
℃以上に高める必要があり経済的でなく、低温での焼成
では焼結性が悪くなり所定の開気孔率の有する材料を作
製することができ難くなる。
【００２０】また、ＡサイトとＢサイトとの比率を示す
ｚ値は、ペロブスカイト型結晶構造では通常１である
が、ｚ値が０．９までの不定比であっても同様な効果が
得られるが、０．９より小さいとペロブスカイト型以外
のＭｎなどを含む異相が析出しクリープ変形量が大きく
なる。逆に、この値が１．０５を越えるとＬａ2 Ｏ3 が
析出して材料が短時間に風化してしまう。
ｚ値は、ペロブスカイト型結晶構造では通常１である
が、ｚ値が０．９までの不定比であっても同様な効果が
得られるが、０．９より小さいとペロブスカイト型以外
のＭｎなどを含む異相が析出しクリープ変形量が大きく
なる。逆に、この値が１．０５を越えるとＬａ2 Ｏ3 が
析出して材料が短時間に風化してしまう。
【００２１】さらに、ＬａＭｎＯ3 系固溶体を基本とし
て、ＭｎをＣｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｆｅ等で置換して
もその格子欠陥構造は本質的に変化しない。しかし、こ
れらの元素により置換量ｐ値が０．３を越えるとクリー
プ変形量は大きくなる。
て、ＭｎをＣｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｆｅ等で置換して
もその格子欠陥構造は本質的に変化しない。しかし、こ
れらの元素により置換量ｐ値が０．３を越えるとクリー
プ変形量は大きくなる。
【００２２】本発明において、前記化１の組成系におい
て特に望ましい範囲は、０．０５≦ｘ≦０．２、０．２
５≦ｙ≦０．４、０．９５≦ｚ≦１．０、０≦ｐ≦０．
２である。
て特に望ましい範囲は、０．０５≦ｘ≦０．２、０．２
５≦ｙ≦０．４、０．９５≦ｚ≦１．０、０≦ｐ≦０．
２である。
【００２３】さらに、上記化１で示される系において
は、前記支持管を構成する材料中に含まれる金属不純物
量が０．８重量％以下であり、その中のＡｌおよびＳｉ
が合量で０．２重量％以下であることが重要である。本
発明における金属不純物としては、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、
Ｎｂ、Ｎａ、Ｖなどを不純物として取り扱うものであ
る。これらの金属不純物量が０．８重量％を越えたり、
あるいはＡｌおよびＳｉ量が０．２重量％を越えるとク
リープ変形量が増大する。本発明によれば、特にＡｌお
よびＳｉ量は０．１重量％以下、上記金属不純物の合量
が０．５重量％以下に制御されることが望ましい。
は、前記支持管を構成する材料中に含まれる金属不純物
量が０．８重量％以下であり、その中のＡｌおよびＳｉ
が合量で０．２重量％以下であることが重要である。本
発明における金属不純物としては、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、
Ｎｂ、Ｎａ、Ｖなどを不純物として取り扱うものであ
る。これらの金属不純物量が０．８重量％を越えたり、
あるいはＡｌおよびＳｉ量が０．２重量％を越えるとク
リープ変形量が増大する。本発明によれば、特にＡｌお
よびＳｉ量は０．１重量％以下、上記金属不純物の合量
が０．５重量％以下に制御されることが望ましい。
【００２４】さらに、本発明によれば、前記支持管を、
下記化２
下記化２
【００２５】
【化２】
【００２６】で表され、式中のＡは、Ｙおよび希土類元
素の群から選ばれる少なくとも１種、Ｂは、Ｃａ、Ｂａ
およびＳｒの群から選ばれる少なくとも１種、ＣはＣ
ｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｃｅ、ＦｅおよびＭｇの群から選ばれ
る少なくとも１種からなるとともに、ａ，ｂ，ｃ，ｄお
よびｅが、０．０２≦ａ≦０．５０、０．２０≦ｂ≦
０．６０、０．９０≦ｃ≦１．０５、０≦ｄ≦０．４０
および０．０２≦ｅ≦０．５０を満足する複合ペロブス
カイト型酸化物により構成することにより、同様な効果
を奏するものである。
素の群から選ばれる少なくとも１種、Ｂは、Ｃａ、Ｂａ
およびＳｒの群から選ばれる少なくとも１種、ＣはＣ
ｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｃｅ、ＦｅおよびＭｇの群から選ばれ
る少なくとも１種からなるとともに、ａ，ｂ，ｃ，ｄお
よびｅが、０．０２≦ａ≦０．５０、０．２０≦ｂ≦
０．６０、０．９０≦ｃ≦１．０５、０≦ｄ≦０．４０
および０．０２≦ｅ≦０．５０を満足する複合ペロブス
カイト型酸化物により構成することにより、同様な効果
を奏するものである。
【００２７】なお、化２の組成からなる複合ペロブスカ
イト型酸化物において、組成を上記の範囲に限定したの
は、Ｙや希土類元素のＬａへの置換量ａ値が０．０２よ
り小さいか、または０．５０より大きいとクリ−プ変形
量が大きくなり、また、Ｃａ、Ｓｒ、ＢａのＬａへの置
換量ｂ値が０．２０より小さくてもクリ−プ変形量は大
きくなり、ｂ値が０．６より大きいと焼成温度を１６０
０℃以上に高める必要があり経済的でなく、低温での焼
成では焼結性が悪くなり所定の開気孔率の有する材料を
作製することができ難くなる。
イト型酸化物において、組成を上記の範囲に限定したの
は、Ｙや希土類元素のＬａへの置換量ａ値が０．０２よ
り小さいか、または０．５０より大きいとクリ−プ変形
量が大きくなり、また、Ｃａ、Ｓｒ、ＢａのＬａへの置
換量ｂ値が０．２０より小さくてもクリ−プ変形量は大
きくなり、ｂ値が０．６より大きいと焼成温度を１６０
０℃以上に高める必要があり経済的でなく、低温での焼
成では焼結性が悪くなり所定の開気孔率の有する材料を
作製することができ難くなる。
【００２８】また、ＡサイトとＢサイトとの比率を示す
ｃ値は、ペロブスカイト型結晶構造では通常１である
が、ｚ値が０．９までの不定比であっても同様な効果が
得られるが、０．９より小さいとペロブスカイト型以外
のＭｎなどを含む異相が析出しクリープ変形量が大きく
なる。逆に、この値が１．０５を越えるとＬａ2 Ｏ3 が
析出して材料が短時間に風化してしまう。
ｃ値は、ペロブスカイト型結晶構造では通常１である
が、ｚ値が０．９までの不定比であっても同様な効果が
得られるが、０．９より小さいとペロブスカイト型以外
のＭｎなどを含む異相が析出しクリープ変形量が大きく
なる。逆に、この値が１．０５を越えるとＬａ2 Ｏ3 が
析出して材料が短時間に風化してしまう。
【００２９】さらに、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｆｅ等
のＭｎへの置換量ｄが０．４０を越えるとクリ−プ変形
量は大きくなる。さらにＭｎへのＣｒへの置換量ｅが
０．０２より小さいとクリープ変形量が大きく、０．５
０より大きいと焼結性が悪くなり所定の開気孔率を有す
る材料を作製することが出来にくくなる。
のＭｎへの置換量ｄが０．４０を越えるとクリ−プ変形
量は大きくなる。さらにＭｎへのＣｒへの置換量ｅが
０．０２より小さいとクリープ変形量が大きく、０．５
０より大きいと焼結性が悪くなり所定の開気孔率を有す
る材料を作製することが出来にくくなる。
【００３０】本発明において、前記化２の組成系におい
て特に望ましい範囲は、０．０５≦ａ≦０．２０、０．
２０≦ｂ≦０．４０、０．９５≦ｃ≦１．０、０≦ｄ≦
０．３および０．０５≦ｅ≦０．２がよい。
て特に望ましい範囲は、０．０５≦ａ≦０．２０、０．
２０≦ｂ≦０．４０、０．９５≦ｃ≦１．０、０≦ｄ≦
０．３および０．０５≦ｅ≦０．２がよい。
【００３１】なお、本発明の燃料電池セルにおいて用い
られる固体電解質はＹ2 Ｏ3 やＣａＯなどの安定化材を
含む周知の安定化ＺｒＯ2 からなり、さらに燃料極材料
としてはＮｉ−ジルコニアなどが用いられ、さらにイン
ターコネクタは、ＬａＣｒＯ3 系で、Ｌａの一部をＣａ
などのアルカリ土類で置換した複合酸化物などが用いら
れる。
られる固体電解質はＹ2 Ｏ3 やＣａＯなどの安定化材を
含む周知の安定化ＺｒＯ2 からなり、さらに燃料極材料
としてはＮｉ−ジルコニアなどが用いられ、さらにイン
ターコネクタは、ＬａＣｒＯ3 系で、Ｌａの一部をＣａ
などのアルカリ土類で置換した複合酸化物などが用いら
れる。
【００３２】本発明によれば、平板型燃料電池セルにお
いて、空気極をガスディフューザとして使用する場合に
も、高温での変形が小さいため、電解質との接続に優
れ、その結果接続不良による発電出力低下を抑制するこ
とができる。
いて、空気極をガスディフューザとして使用する場合に
も、高温での変形が小さいため、電解質との接続に優
れ、その結果接続不良による発電出力低下を抑制するこ
とができる。
【００３３】
【作用】ペロブスカイト型結晶は、一般的にＡＢＯ3 で
表され、結晶中の格子点はＡサイト、Ｂサイトおよび酸
素（Ｏ）サイトの３つに分けられる。ＬａＭｎＯ3 、Ｌ
ａＦｅＯ3 、ＬａＣｏＯ3 系にＣａＯあるいはＳｒＯを
固溶させた材料中の格子欠陥構造についての詳細な研究
結果から、これらの材料では、Ａサイトの欠損の程度に
よらずＣａあるいはＳｒのＬａに対する置換量が２５原
子％より小さいと、下記数１
表され、結晶中の格子点はＡサイト、Ｂサイトおよび酸
素（Ｏ）サイトの３つに分けられる。ＬａＭｎＯ3 、Ｌ
ａＦｅＯ3 、ＬａＣｏＯ3 系にＣａＯあるいはＳｒＯを
固溶させた材料中の格子欠陥構造についての詳細な研究
結果から、これらの材料では、Ａサイトの欠損の程度に
よらずＣａあるいはＳｒのＬａに対する置換量が２５原
子％より小さいと、下記数１
【００３４】
【数１】
【００３５】の反応によりＬａとＭｎの陽イオン空孔が
支配的に生成する。
支配的に生成する。
【００３６】それに対して、置換量が２５原子％以上に
なると、下記数２
なると、下記数２
【００３７】
【数２】
【００３８】の反応により、酸素イオン空孔が支配的に
なることを明らかにした。
なることを明らかにした。
【００３９】これらの結果は、上記の固溶体はＣａ、あ
るいはＳｒの置換量が２５原子％より小さいと、陽イオ
ン空孔を介しての陽イオンの拡散速度が大きくなること
を意味している。
るいはＳｒの置換量が２５原子％より小さいと、陽イオ
ン空孔を介しての陽イオンの拡散速度が大きくなること
を意味している。
【００４０】クリ−プ変形に関して、その変形が拡散で
起こり粒子内（体積）拡散が支配的である場合、クリー
プ変形速度は、下記数３
起こり粒子内（体積）拡散が支配的である場合、クリー
プ変形速度は、下記数３
【００４１】
【数３】
【００４２】で表される。
【００４３】また、粒界拡散が支配的な場合は、下記数
４
４
【００４４】
【数４】
【００４５】のように表される。
【００４６】一般的には、ＤV 、Ｄb は結晶内の陰イオ
ン、陽イオンのうち遅い方のイオンの拡散係数である。
ペロブスカイト型結晶においては、数１、数２中の拡散
係数は陽イオンのそれになる。これらの式に従うと、耐
クリ−プ性は、拡散係数の小さいほど、また粒子の大き
いほど優れることが容易に判断される。
ン、陽イオンのうち遅い方のイオンの拡散係数である。
ペロブスカイト型結晶においては、数１、数２中の拡散
係数は陽イオンのそれになる。これらの式に従うと、耐
クリ−プ性は、拡散係数の小さいほど、また粒子の大き
いほど優れることが容易に判断される。
【００４７】Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒの置換比率（ｙ値）が２
５原子％より小さい場合にクリープによる変形量が大き
いのは、上記の格子欠陥構造と考え合わせると、数１に
より生成した陽イオン空孔の濃度が高いため、陽イオン
の粒子内あるいは粒界の拡散速度が早く、その結果クリ
−プ変形速度が大きくなったと考えられる。また、Ｙ、
Ｙｂ等の希土類元素の添加効果に関しては、希土類元素
の添加量（ｘ値）が５原子％未満および３０原子％を越
えると、希土類イオンとＬａイオンとのイオン半径の違
いから、この範囲においては材料中に大きな結晶の格子
歪みを生じ、陽イオンの拡散の活性化エネルギーが減少
して、拡散係数が大きくなり、その結果クリープ変形速
度が増大したものと考えられる。Ａサイトが欠損した不
定比系においても、同様な結果が得られるのは、定比系
と比較して格子欠陥構造に本質的な変化が無いためであ
る。
５原子％より小さい場合にクリープによる変形量が大き
いのは、上記の格子欠陥構造と考え合わせると、数１に
より生成した陽イオン空孔の濃度が高いため、陽イオン
の粒子内あるいは粒界の拡散速度が早く、その結果クリ
−プ変形速度が大きくなったと考えられる。また、Ｙ、
Ｙｂ等の希土類元素の添加効果に関しては、希土類元素
の添加量（ｘ値）が５原子％未満および３０原子％を越
えると、希土類イオンとＬａイオンとのイオン半径の違
いから、この範囲においては材料中に大きな結晶の格子
歪みを生じ、陽イオンの拡散の活性化エネルギーが減少
して、拡散係数が大きくなり、その結果クリープ変形速
度が増大したものと考えられる。Ａサイトが欠損した不
定比系においても、同様な結果が得られるのは、定比系
と比較して格子欠陥構造に本質的な変化が無いためであ
る。
【００４８】また、材料中の不純物量に関しては、ごく
わずかな量は結晶内に固溶されるが、固溶限界より多く
存在するとこれらが粒界に偏析するか、または粒界でガ
ラス相を形成する。このような粒界が存在する場合、粒
子間ですべりが起こり、クリープ速度が増大する。金属
不純物量が０．８重量％を越える場合にクリープ変形量
が増大するのもこのような粒界相互のすべりに起因する
ものであると推察される。特に、金属不純物の中でもＡ
ｌ、Ｓｉはガラス相を形成しやすいため、これらの量は
特に少ない範囲に制御することが必要である。
わずかな量は結晶内に固溶されるが、固溶限界より多く
存在するとこれらが粒界に偏析するか、または粒界でガ
ラス相を形成する。このような粒界が存在する場合、粒
子間ですべりが起こり、クリープ速度が増大する。金属
不純物量が０．８重量％を越える場合にクリープ変形量
が増大するのもこのような粒界相互のすべりに起因する
ものであると推察される。特に、金属不純物の中でもＡ
ｌ、Ｓｉはガラス相を形成しやすいため、これらの量は
特に少ない範囲に制御することが必要である。
【００４９】さらに、ＢサイトのＭｎをＮｉ，Ｃｏ等で
置換してもＬａＭｎＯ3 と同一の格子欠陥構造を有する
ため、このような置換系でもクリープ変形のメカニズム
はＬａＭｎＯ3 系と同じである。しかしながら、ＬａＮ
ｉＯ3 ，ＬａＣｏＯ3 固溶体系の焼結速度はＬａＭｎＯ
3 のそれと比較して早い傾向にある。このことは、Ｌａ
ＮｉＯ3 あるいはＬａＣｏＯ3 固溶体系内の陽イオン拡
散係数が、ＬａＭｎＯ3 のそれより大きいことを意味し
ている。そのため、ＭｎのＮｉ、Ｃｏ等による置換量
（ｐ値）が０．３を越えると、ＮｉあるいはＣｏ添加に
より陽イオンの拡散速度が大きくなるためクリープ速度
が増大すると考えられる。
置換してもＬａＭｎＯ3 と同一の格子欠陥構造を有する
ため、このような置換系でもクリープ変形のメカニズム
はＬａＭｎＯ3 系と同じである。しかしながら、ＬａＮ
ｉＯ3 ，ＬａＣｏＯ3 固溶体系の焼結速度はＬａＭｎＯ
3 のそれと比較して早い傾向にある。このことは、Ｌａ
ＮｉＯ3 あるいはＬａＣｏＯ3 固溶体系内の陽イオン拡
散係数が、ＬａＭｎＯ3 のそれより大きいことを意味し
ている。そのため、ＭｎのＮｉ、Ｃｏ等による置換量
（ｐ値）が０．３を越えると、ＮｉあるいはＣｏ添加に
より陽イオンの拡散速度が大きくなるためクリープ速度
が増大すると考えられる。
【００５０】以上の説明から明らかなように、本発明の
構成によれば、化１に示される組成系においてそれらの
ｘ、ｙ、ｚおよびｐ値を前記の特定の範囲に限定するこ
とにより、高温で保持された場合においても優れた耐ク
リープ性が達成されるのである。
構成によれば、化１に示される組成系においてそれらの
ｘ、ｙ、ｚおよびｐ値を前記の特定の範囲に限定するこ
とにより、高温で保持された場合においても優れた耐ク
リープ性が達成されるのである。
【００５１】また、本発明の化２で示された組成系につ
いて、特にＭｎをＣｒで置換しても上記ＬａＭｎＯ3 系
と同様な格子欠陥構造からなる。一般に、ＬａＣｒＯ3
は燃料電池のインターコネクタとして使用される材料で
ある。通常、ＬａＣｒＯ3 は難焼結性材料であるため、
焼結体を得るためには還元性雰囲気で２０００℃付近の
高温で焼成する必要がある。このことはＬａＣｒＯ3 固
溶体系内の陽イオン拡散係数がＬａＭｎＯ3 のそれより
小さいことを意味している。このため、ＢサイトのＭｎ
をＣｒで置換した場合、置換量（ｅ値）が０．０２以上
では、Ｃｒの添加により陽イオン拡散係数が小さくなる
ことから、クリープ速度が小さくなると考えられる。
いて、特にＭｎをＣｒで置換しても上記ＬａＭｎＯ3 系
と同様な格子欠陥構造からなる。一般に、ＬａＣｒＯ3
は燃料電池のインターコネクタとして使用される材料で
ある。通常、ＬａＣｒＯ3 は難焼結性材料であるため、
焼結体を得るためには還元性雰囲気で２０００℃付近の
高温で焼成する必要がある。このことはＬａＣｒＯ3 固
溶体系内の陽イオン拡散係数がＬａＭｎＯ3 のそれより
小さいことを意味している。このため、ＢサイトのＭｎ
をＣｒで置換した場合、置換量（ｅ値）が０．０２以上
では、Ｃｒの添加により陽イオン拡散係数が小さくなる
ことから、クリープ速度が小さくなると考えられる。
【００５２】さらに、ＢサイトのＭｎをＣｅ、Ｎｉ、Ｃ
ｏ、Ｚｒ、Ｍｇ等で置換した場合、あるいはペロブスカ
イト構造中のＡサイト／Ｂサイト比が１よりわずかにず
れた不定比系においてもＬａＭｎＯ3 と同一の格子欠陥
構造を有するため、クリープ変形のメカニズムはＬａＭ
ｎＯ3 系と同一である。
ｏ、Ｚｒ、Ｍｇ等で置換した場合、あるいはペロブスカ
イト構造中のＡサイト／Ｂサイト比が１よりわずかにず
れた不定比系においてもＬａＭｎＯ3 と同一の格子欠陥
構造を有するため、クリープ変形のメカニズムはＬａＭ
ｎＯ3 系と同一である。
【００５３】以上の理由から、化２において、ａ，ｂ，
ｃ，ｄおよびｅを特定の比率に限定することにより耐ク
リープ性を高めることができる。
ｃ，ｄおよびｅを特定の比率に限定することにより耐ク
リープ性を高めることができる。
【００５４】本発明によれば、上記のような化１および
化２で示される材料からなる支持管上に固体電解質およ
び燃料極を形成する場合、これらの形成過程で支持管が
クリープ変形することがないために、固体電解質や燃料
極膜が剥離することがなく、また燃料電池セルとしての
高温での長期作動時においても優れた耐久性を付与する
ことができる。
化２で示される材料からなる支持管上に固体電解質およ
び燃料極を形成する場合、これらの形成過程で支持管が
クリープ変形することがないために、固体電解質や燃料
極膜が剥離することがなく、また燃料電池セルとしての
高温での長期作動時においても優れた耐久性を付与する
ことができる。
【００５５】
【実施例】次に、本発明を実施例に基づき説明する。 実施例１ 市販の純度９９．９％のＹ2 Ｏ3 、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｙｂ2
Ｏ3 、Ｓｃ2 Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ3 、Ｇｄ2 Ｏ3 、Ｄｙ2 Ｏ
3 、Ｅｒ2 Ｏ3 、ＣａＣＯ3 、ＳｒＣＯ3 、ＢａＣ
Ｏ3 、Ｍｎ2 Ｏ3 、ＮｉＯ、ＣｏＯ、ＺｒＯ2 、ＣｅＯ
2 、ＦｅＯおよびＭｇＯを出発原料として、これを表１
および表２の組成になるように調合し、ジルコニアボー
ルを用いて１０時間混合した後、１３００℃で１０時間
固相反応させた。さらに場合により、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｓｉ
Ｏ2 、ＴｉＯ2 、Ｎｂ2 Ｏ5 などの影響を調べるため、
上記固溶体粉末に別途添加し、この粉末をジルコニアボ
ールを用いて、さらに２４時間粉砕混合を行った。この
後、外径１５ｍｍ、内径１１ｍｍ、長さ２００ｍｍに円
筒状に成形して、１４５０〜１５００℃にて焼成し、開
気孔率が３８〜４１％の円筒状焼結体を得た。なお、得
られた焼結体中の不純物はケイ光Ｘ線分析により、また
その量はＩＣＰ発光分光分析により測定した。
Ｏ3 、Ｓｃ2 Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ3 、Ｇｄ2 Ｏ3 、Ｄｙ2 Ｏ
3 、Ｅｒ2 Ｏ3 、ＣａＣＯ3 、ＳｒＣＯ3 、ＢａＣ
Ｏ3 、Ｍｎ2 Ｏ3 、ＮｉＯ、ＣｏＯ、ＺｒＯ2 、ＣｅＯ
2 、ＦｅＯおよびＭｇＯを出発原料として、これを表１
および表２の組成になるように調合し、ジルコニアボー
ルを用いて１０時間混合した後、１３００℃で１０時間
固相反応させた。さらに場合により、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｓｉ
Ｏ2 、ＴｉＯ2 、Ｎｂ2 Ｏ5 などの影響を調べるため、
上記固溶体粉末に別途添加し、この粉末をジルコニアボ
ールを用いて、さらに２４時間粉砕混合を行った。この
後、外径１５ｍｍ、内径１１ｍｍ、長さ２００ｍｍに円
筒状に成形して、１４５０〜１５００℃にて焼成し、開
気孔率が３８〜４１％の円筒状焼結体を得た。なお、得
られた焼結体中の不純物はケイ光Ｘ線分析により、また
その量はＩＣＰ発光分光分析により測定した。
【００５６】上記の焼結体について、支点間距離を１５
０ｍｍとなるようにジルコニアブロックで支え、大気中
１４００℃で１０時間保持し、加熱前後の最大変形量を
支点間距離で除した比率をクリープ変形量とした。測定
の結果は表１および表２に示した。
０ｍｍとなるようにジルコニアブロックで支え、大気中
１４００℃で１０時間保持し、加熱前後の最大変形量を
支点間距離で除した比率をクリープ変形量とした。測定
の結果は表１および表２に示した。
【００５７】
【表１】
【００５８】
【表２】
【００５９】表１および表２の結果から明らかなよう
に、２価金属の置換量（ｙ値）が０．２５より小さいと
変形量が大きい。またｙ値が０．５を越えると、焼結性
が悪くなり所定の開気孔率を有した円筒支持管の作製が
できなかった。３価金属の置換量（ｘ値）が０．０５よ
り小さいか、または０．３を越えるものについても同様
に変形量が大きかった。Ａサイトが欠損した不定比のも
のに関しては、ｚ値が０．９より小さくなるとペロブス
カイト型以外のＭｎを含有する異相が析出し、変形量が
大きくなった。その他のｘ、ｙ、ｚ、ｐ値に対して本発
明の範囲を逸脱する試料はいずれも変形が認められた。
に、２価金属の置換量（ｙ値）が０．２５より小さいと
変形量が大きい。またｙ値が０．５を越えると、焼結性
が悪くなり所定の開気孔率を有した円筒支持管の作製が
できなかった。３価金属の置換量（ｘ値）が０．０５よ
り小さいか、または０．３を越えるものについても同様
に変形量が大きかった。Ａサイトが欠損した不定比のも
のに関しては、ｚ値が０．９より小さくなるとペロブス
カイト型以外のＭｎを含有する異相が析出し、変形量が
大きくなった。その他のｘ、ｙ、ｚ、ｐ値に対して本発
明の範囲を逸脱する試料はいずれも変形が認められた。
【００６０】また、不純物量が０．８重量％を越えるも
の、あるいはＡｌ、Ｓｉ量が０．２重量％を越えるもの
もやはり変形量が大きくなった。
の、あるいはＡｌ、Ｓｉ量が０．２重量％を越えるもの
もやはり変形量が大きくなった。
【００６１】実施例２ 実施例１の表１、２中、試料Ｎo.１、２、３、４、１
１、１２、１９、３１、３３、４２、４５、５１、５
８、６５、７４、７６、７８の組成からなる長さ５０ｃ
ｍの支持管を作製し、その表面に気相合成法により１１
００℃で１０モル％のＹ2 Ｏ3 を含有するＺｒＯ2 から
なる固体電解質を形成し、それぞれ１０本作製したとこ
ろ、従来品および本発明の範囲を逸脱する試料Ｎo.１、
２、３、１２、１９、３１、４５については、クリープ
変形が発生し、固体電解質膜の一部剥離が観察された
が、その他の本発明の試料は、何ら固体電解質形成時に
おいても変形が生じなかった。
１、１２、１９、３１、３３、４２、４５、５１、５
８、６５、７４、７６、７８の組成からなる長さ５０ｃ
ｍの支持管を作製し、その表面に気相合成法により１１
００℃で１０モル％のＹ2 Ｏ3 を含有するＺｒＯ2 から
なる固体電解質を形成し、それぞれ１０本作製したとこ
ろ、従来品および本発明の範囲を逸脱する試料Ｎo.１、
２、３、１２、１９、３１、４５については、クリープ
変形が発生し、固体電解質膜の一部剥離が観察された
が、その他の本発明の試料は、何ら固体電解質形成時に
おいても変形が生じなかった。
【００６２】実施例３ 市販の純度９９．９％のＹ2 Ｏ3 、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｙｂ2
Ｏ3 、Ｓｃ2 Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ3 、Ｇｄ2 Ｏ3 、Ｄｙ2 Ｏ
3 、Ｅｒ2 Ｏ3 、ＣａＣＯ3 、ＳｒＣＯ3 、ＢａＣ
Ｏ3 、Ｍｎ2 Ｏ3 、ＮｉＯ、ＣｏＯ、ＺｒＯ2 、ＣｅＯ
2 、ＦｅＯ、Ｃｒ2Ｏ3 、ＭｇＯを出発原料として、こ
れを表３および表４の組成になるように調合し、ジルコ
ニアボールを用いて１０時間混合した後、１３００℃で
１０時間固相反応させた。
Ｏ3 、Ｓｃ2 Ｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ3 、Ｇｄ2 Ｏ3 、Ｄｙ2 Ｏ
3 、Ｅｒ2 Ｏ3 、ＣａＣＯ3 、ＳｒＣＯ3 、ＢａＣ
Ｏ3 、Ｍｎ2 Ｏ3 、ＮｉＯ、ＣｏＯ、ＺｒＯ2 、ＣｅＯ
2 、ＦｅＯ、Ｃｒ2Ｏ3 、ＭｇＯを出発原料として、こ
れを表３および表４の組成になるように調合し、ジルコ
ニアボールを用いて１０時間混合した後、１３００℃で
１０時間固相反応させた。
【００６３】この固溶体をジルコニアボールを用いて、
さらに２４時間粉砕混合を行った後、外径１５ｍｍ、内
径１１ｍｍ、長さ２００ｍｍに円筒状に成形して、１４
５０〜１５００℃にて焼成し、開気孔率が３８〜４１％
の円筒状焼結体を得た。
さらに２４時間粉砕混合を行った後、外径１５ｍｍ、内
径１１ｍｍ、長さ２００ｍｍに円筒状に成形して、１４
５０〜１５００℃にて焼成し、開気孔率が３８〜４１％
の円筒状焼結体を得た。
【００６４】得られた焼結体に対して、支点間距離を１
５０ｍｍとなるようにジルコニアブロックで支え、大気
中１４００℃で１０時間保持し、加熱前後の最大変形量
を支点間距離で除した比率をクリープ変形量とした。測
定の結果は表３および表４に示した。なお、金属不純物
としてＡｌおよびＳｉは合量で１０００ｐｐｍ以下、Ａ
ｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、ＮａおよびＶの合量は１重量％
以下であった。
５０ｍｍとなるようにジルコニアブロックで支え、大気
中１４００℃で１０時間保持し、加熱前後の最大変形量
を支点間距離で除した比率をクリープ変形量とした。測
定の結果は表３および表４に示した。なお、金属不純物
としてＡｌおよびＳｉは合量で１０００ｐｐｍ以下、Ａ
ｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、ＮａおよびＶの合量は１重量％
以下であった。
【００６５】
【表３】
【００６６】
【表４】
【００６７】表３および表４から明らかなように、Ｌａ
へのＹや希土類元素、またはＣａ、Ｓｒ、Ｂａによる置
換量が、本発明の範囲を逸脱すると変形量が大きくなっ
た。
へのＹや希土類元素、またはＣａ、Ｓｒ、Ｂａによる置
換量が、本発明の範囲を逸脱すると変形量が大きくなっ
た。
【００６８】さらに、ＢサイトのＭｎに対するＣｒの置
換を行うことにより耐クリープ性が向上することが理解
される。しかし、Ｃｒの置換量ｅが０．５を越えると焼
結性が低下した。
換を行うことにより耐クリープ性が向上することが理解
される。しかし、Ｃｒの置換量ｅが０．５を越えると焼
結性が低下した。
【００６９】
【発明の効果】以上の説明したように、本発明によれ
ば、支持管自体の高温における耐クリープ性に優れ、セ
ル作製工程おけるセルの良品率を向上させるとともに、
高温作動時における長時間の発電においても変形による
セル間の接続不良を起こさない耐久性に優れた燃料電池
セルを提供することができる。
ば、支持管自体の高温における耐クリープ性に優れ、セ
ル作製工程おけるセルの良品率を向上させるとともに、
高温作動時における長時間の発電においても変形による
セル間の接続不良を起こさない耐久性に優れた燃料電池
セルを提供することができる。
【図１】本発明における燃料電池セルの構造を説明する
ための図である。
ための図である。
【図２】従来の燃料電池セルの構造を説明するための図
である。
である。
１ 支持管 ２ 固体電解質 ３ 燃料極 ４ インターコネクタ ５ 空気極
Claims (2)
- 【請求項１】空気極能を有する多孔質の支持管上に固体
電解質と燃料極とを順次積層してなる固体電解質型燃料
電池セルにおいて、前記支持管が、下記化１ 【化１】 で表され、式中のＡは、Ｙおよび希土類元素の群から選
ばれる少なくとも１種、Ｂは、Ｃａ、ＢａおよびＳｒの
群から選ばれる少なくとも１種、ＣはＣｏ、Ｎｉ、Ｚ
ｒ、Ｃｅ、ＦｅおよびＭｇの群から選ばれる少なくとも
１種からなるとともに、ｘ、ｙ、ｚおよびｐが、０．０
５≦ｘ≦０．３、０．２５≦ｙ≦０．５、０．９≦ｚ≦
１．０５および０≦ｐ≦０．３を満足する複合ペロブス
カイト型酸化物からなり、前記構成元素以外の金属不純
物のうち、ＡｌおよびＳｉが合量で０．２重量％以下、
且つ金属不純物の合量が０．８重量％以下であることを
特徴とする固体電解質型燃料電池セル。 - 【請求項２】空気極能を有する多孔質の支持管上に固体
電解質と燃料極とを順次積層してなる固体電解質型燃料
電池セルにおいて、前記支持管が、下記化２ 【化２】 で表され、式中のＡは、Ｙおよび希土類元素の群から選
ばれる少なくとも１種、Ｂは、Ｃａ、ＢａおよびＳｒの
群から選ばれる少なくとも１種、ＣはＣｏ、Ｎｉ、Ｚ
ｒ、Ｃｅ、ＦｅおよびＭｇの群から選ばれる少なくとも
１種からなるとともに、ａ，ｂ，ｃ，ｄおよびｅが、
０．０２≦ａ≦０．５０、０．２０≦ｂ≦０．６０、
０．９０≦ｃ≦１．０５、０≦ｄ≦０．４０および０．
０２≦ｅ≦０．５０を満足する複合ペロブスカイト型酸
化物からなることを特徴とする固体電解質型燃料電池セ
ル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6092392A JPH07296839A (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | 固体電解質型燃料電池セル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6092392A JPH07296839A (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | 固体電解質型燃料電池セル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07296839A true JPH07296839A (ja) | 1995-11-10 |
Family
ID=14053153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6092392A Pending JPH07296839A (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | 固体電解質型燃料電池セル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07296839A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004253376A (ja) * | 2003-01-27 | 2004-09-09 | Kyocera Corp | 燃料電池セル及びその製法並びに燃料電池 |
| JP2004265734A (ja) * | 2003-02-28 | 2004-09-24 | Kyocera Corp | 燃料電池セル |
| WO2009019833A1 (ja) * | 2007-08-03 | 2009-02-12 | Mitsubishi Materials Corporation | サーミスタ用金属酸化物焼結体、サーミスタ素子及びサーミスタ温度センサ並びにサーミスタ用金属酸化物焼結体の製造方法 |
| FR2925486A1 (fr) * | 2007-12-21 | 2009-06-26 | Saint Gobain Ct Recherches | Procede de fabrication d'un produit fondu a base de lanthane et de manganese |
| JP2014171919A (ja) * | 2013-03-06 | 2014-09-22 | Japan Fine Ceramics Center | 窒素酸化物分解材料及びその利用 |
| WO2015030215A1 (ja) * | 2013-08-31 | 2015-03-05 | 京セラ株式会社 | セル、セルスタック装置、モジュールおよびモジュール収容装置 |
-
1994
- 1994-04-28 JP JP6092392A patent/JPH07296839A/ja active Pending
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