JPH1050329A - Solid electrolyte fuel cell - Google Patents
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- JPH1050329A JPH1050329A JP8205140A JP20514096A JPH1050329A JP H1050329 A JPH1050329 A JP H1050329A JP 8205140 A JP8205140 A JP 8205140A JP 20514096 A JP20514096 A JP 20514096A JP H1050329 A JPH1050329 A JP H1050329A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、固体電解質の保
護膜に改良を加えた固体電解質型燃料電池に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid electrolyte fuel cell in which a solid electrolyte protective film is improved.
【0002】[0002]
【従来の技術】固体電解質型燃料電池の原理構成を示す
概略構成図を図14に示す。図14において、酸素イオ
ン電導性のある固体電解質51の図示両側にペロブスカ
イトから成る多孔質の酸素極52(カソード)とNi−Y
SZサーメットから成る多孔質の水素極53(アノード)
を取り付ける。酸素極52側の酸素供給室54に酸素ガ
スO2もしくは空気を流し込むと、酸素極52で酸素分
子は酸素電極の触媒55によって酸素イオンO2-とな
る。次式にその反応式を示す。2. Description of the Related Art FIG. 14 is a schematic configuration diagram showing the principle configuration of a solid oxide fuel cell. In FIG. 14, a porous oxygen electrode 52 (cathode) made of perovskite and Ni-Y are provided on both sides of a solid electrolyte 51 having oxygen ion conductivity.
Porous hydrogen electrode 53 (anode) made of SZ cermet
Attach. When oxygen gas O 2 or air flows into the oxygen supply chamber 54 on the oxygen electrode 52 side, oxygen molecules are converted to oxygen ions O 2− by the catalyst 55 of the oxygen electrode at the oxygen electrode 52. The following equation shows the reaction formula.
【0003】 1/2O2 + 2e- → O2- …… (1) 酸素イオンO2-は酸素イオン電導性のある固体電解質5
1を拡散しながら水素極53に達する。水素極53側に
は水素ガスもしくは天然ガスなどの燃料ガスが燃料ガス
供給室56に流し込まれていて、固体電解質51を通過
してきた酸素イオンO2-は水素電極の触媒57の助けを
借りて燃料ガスと反応して水蒸気や二酸化炭素となって
燃料ガス中に除去される。次式は酸素イオンが水素ガス
と反応するときの反応式である。[0003] 1 / 2O 2 + 2e - → O 2- ...... (1) oxygen ions O 2- oxygen ion conductivity of a solid electrolyte 5
1 reaches the hydrogen electrode 53 while diffusing. A fuel gas such as hydrogen gas or natural gas is poured into the fuel gas supply chamber 56 on the hydrogen electrode 53 side, and the oxygen ions O 2− that have passed through the solid electrolyte 51 are assisted by the catalyst 57 of the hydrogen electrode. It reacts with the fuel gas to become water vapor or carbon dioxide and is removed from the fuel gas. The following equation is a reaction equation when oxygen ions react with hydrogen gas.
【0004】 H2 + O2- → H2O + 2e- …… (2) なお、固体電解質51には酸素イオンは通すけれども、
電子には絶縁である物質が使用される。58は負荷で、
この負荷58はカソード・アノード間に接続される。H 2 + O 2− → H 2 O + 2e − (2) Although oxygen ions pass through the solid electrolyte 51,
A substance that is insulating is used for electrons. 58 is a load,
This load 58 is connected between the cathode and the anode.
【0005】前記固体電解質型燃料電池で使用される固
体電解質51の材料には、イットリウムなどの酸化物を
ジルコニアに固溶させて生成された安定化ジルコニア
(YSZ)を使用したものが多い。このYSZを使用した
燃料電池の動作は約1000℃の高温となるために、固
体電解質型燃料電池の構成材料には耐熱性のあるもの例
えばセラミックス等の耐熱材料を使用する。しかし、セ
ラミックスは高価で加工しにくい問題がある。そこで、
電池の動作温度を下げて電池構成材料の耐熱性を低下さ
せる試みがなされている。その手段としては固体電解質
の材料に例えばCeO2,Bi2O3等の物質を使用して
燃料電池の動作温度を約700〜800℃にしたものが
研究されている。これら固体電解質は水素極雰囲気等の
還元雰囲気において還元されてしまう問題があるけれど
も、動作温度をYSZの場合よりも低くできる利点があ
る。この為、最近ではYSZの代替材料にCeO2系の
電解質を使用した燃料電池が使用されるようになってき
た。The material of the solid electrolyte 51 used in the solid oxide fuel cell is a stabilized zirconia formed by dissolving an oxide such as yttrium in zirconia.
Many use (YSZ). Since the operation of the fuel cell using YSZ is at a high temperature of about 1000 ° C., a heat-resistant material such as ceramics is used as a constituent material of the solid oxide fuel cell. However, there is a problem that ceramics are expensive and difficult to process. Therefore,
Attempts have been made to lower the operating temperature of the battery to lower the heat resistance of the battery components. As a means for doing so, research has been conducted to use a material such as CeO 2 or Bi 2 O 3 as the material of the solid electrolyte and raise the operating temperature of the fuel cell to about 700 to 800 ° C. Although these solid electrolytes have the problem of being reduced in a reducing atmosphere such as a hydrogen electrode atmosphere, they have the advantage that the operating temperature can be lower than in the case of YSZ. For this reason, fuel cells using CeO 2 -based electrolytes as alternative materials to YSZ have recently been used.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】一般に燃料電池には燃
料電池セル部分に内部抵抗があるので、取り出す電流が
多くなると内部抵抗のために電圧降下を生じて外部に取
り出せる出力電圧が低下してしまう問題がある。In general, a fuel cell has an internal resistance in the fuel cell unit. Therefore, when a large amount of current is taken out, a voltage drop occurs due to the internal resistance and the output voltage that can be taken out outside is reduced. There's a problem.
【0007】この内部抵抗には2種類あり、第1の内部
抵抗の問題は、電極や電解質のバルクの抵抗であり電流
に比例して電圧を降下させることである。電池には内部
抵抗Rがあるので、取り出す電流Iを多くすると、オー
ムの法則により抵抗Rと電流Iの積RIだけ出力電圧が
低下してしまう。なお、バルクの抵抗については、Ce
O2系ではSmをドープした(CeO2)X(Sm2O3)
1-X(X;実数,0<X<1)(以下SDCと称する)が
電解質の酸素イオンに対する抵抗が最も小さいとされて
いる。[0007] There are two types of internal resistance, and the first problem with internal resistance is the resistance of the bulk of the electrodes and the electrolyte, which causes the voltage to drop in proportion to the current. Since the battery has an internal resistance R, if the current I to be taken out is increased, the output voltage is reduced by the product RI of the resistance R and the current I according to Ohm's law. The bulk resistance is Ce
In the O 2 system, Sm-doped (CeO 2 ) X (Sm 2 O 3 )
1-X (X; real number, 0 <X <1) (hereinafter referred to as SDC) is considered to have the lowest resistance of the electrolyte to oxygen ions.
【0008】第2の内部抵抗の問題は、過電圧と呼ばれ
るもので、この過電圧は電極と固体電解質の間の界面の
抵抗で次に示すTafelの式により発生するものである。
次式において、ηは過電圧を、A,Bは定数を、Iは電
流を示す。[0008] The second problem of the internal resistance is called overvoltage, and this overvoltage is generated by the Tafel equation shown below, which is the resistance of the interface between the electrode and the solid electrolyte.
In the following equation, η indicates an overvoltage, A and B indicate constants, and I indicates a current.
【0009】η=A+B*ln(I) …… (3) 通常、燃料電池で使用される大きな電流領域では、電流
の変化に対して、過電圧の値はあまり大きく変化しない
のが特徴である。それ故に過電圧による抵抗は、電流で
割って抵抗Ωを単位として表示されることは少なく、電
圧の損失としてV(volt)の単位で表示されることが多
い。Η = A + B * ln (I) (3) Usually, in a large current region used in a fuel cell, the value of the overvoltage does not change so much with a change in current. Therefore, resistance due to overvoltage is rarely displayed in units of resistance Ω divided by current, and is often displayed in units of V (volt) as loss of voltage.
【0010】上述したように、燃料電池には内部抵抗の
問題があるが、前述したCeO2系電解質は以下の2つ
の点でYSZ系電解質よりも優れている特徴がある。As described above, the fuel cell has a problem of internal resistance, but the above-mentioned CeO 2 -based electrolyte is characterized by being superior to the YSZ-based electrolyte in the following two points.
【0011】(1)酸素イオン導電率がはるかに高い。
一般に酸素イオン導電率は温度を下げると指数的に低下
する。1000℃で使用するYSZ系電解質に比較し
て、800℃まで温度を下げてもCeO2系電解質はY
SZ系電解質(1000℃)とほぼ等しい約0.1S/
cmの酸素イオン導電率を持っている。(1) The oxygen ion conductivity is much higher.
In general, oxygen ion conductivity decreases exponentially with decreasing temperature. Compared to the YSZ-based electrolyte used at 1000 ° C., the CeO 2 -based electrolyte is Y
Approximately 0.1S /, almost equal to SZ-based electrolyte (1000 ° C)
cm oxygen ion conductivity.
【0012】(2)過電圧がYSZ系電解質より小さ
い。すなわち、同じ温度、同じ電流において、CeO2
系電解質はYSZ系電解質よりも過電圧による出力電圧
の損失が極めて小さい。(2) The overvoltage is smaller than the YSZ-based electrolyte. That is, at the same temperature and the same current, CeO 2
The loss of the output voltage due to the overvoltage is much smaller in the system electrolyte than in the YSZ system electrolyte.
【0013】ところがCeO2系電解質では、水素によ
って、還元されて半導体であるCe2O3に変化してしま
うことに起因する開放電圧降下が生じることの問題があ
る。例えば、800℃で燃料ガスに常圧の水素(水蒸気
3%含む)をカソード側ガスに常圧の酸素を用いたYS
Z系電解質の開放電圧が理論通りの1.15Vであるの
に対して、CeO2系電解質では0.8V程度しか開放電
圧が生じないからである。この発明は上記の事情に鑑み
てなされたもので、CeO2(セリア系)電解質の開放
電圧の上昇を図るとともに、耐久性の向上を図った固体
電解質型燃料電池を提供することを課題とする。However, the CeO 2 -based electrolyte has a problem that an open-circuit voltage drop is caused by being reduced by hydrogen to change into Ce 2 O 3 which is a semiconductor. For example, YS using normal pressure hydrogen (containing 3% water vapor) as fuel gas at 800 ° C. and normal pressure oxygen as cathode gas
This is because the open-circuit voltage of the Z-based electrolyte is 1.15 V as theoretically, whereas the open-circuit voltage of the CeO 2 -based electrolyte is only about 0.8 V. The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a solid oxide fuel cell that increases the open circuit voltage of a CeO 2 (ceria) electrolyte and improves durability. .
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を達成するために、第1発明は、酸素イオン導電性のあ
る固体電解質に水素極と酸素極を形成し、水素ガス若し
くは天然ガスなどの燃料ガスを水素極側に、酸素ガス若
しくは空気を酸素極側に流して両極間に電力を発生させ
る固体電解質型燃料電池において、前記固体電解質の水
素極側に、酸素イオン導電性のあるCeO2,ZrO2を
含む酸素欠損型のペロブスカイト型結晶構造の酸化物膜
を形成したことを特徴とするものである。According to a first aspect of the present invention, a hydrogen electrode or a natural gas is formed by forming a hydrogen electrode and an oxygen electrode on a solid electrolyte having oxygen ion conductivity. In a solid electrolyte fuel cell in which a fuel gas such as is supplied to the hydrogen electrode side, oxygen gas or air is supplied to the oxygen electrode side to generate electric power between the two electrodes, the hydrogen electrode side of the solid electrolyte has oxygen ion conductivity. An oxide film having an oxygen-deficient perovskite crystal structure containing CeO 2 and ZrO 2 is formed.
【0015】第2発明は、前記酸化物膜は緻密な膜から
なることを特徴とするものである。第3発明は、前記固
体電解質にCeO2を主たる成分とする電解質を用い、
その電解質の水素極側に、酸素イオン導電性のあるCe
O2,ZrO2を含む酸素欠損型のペロブスカイト型結晶
構造の酸化物膜を形成したことを特徴とするものであ
る。The second invention is characterized in that the oxide film is formed of a dense film. The third invention uses an electrolyte containing CeO 2 as a main component for the solid electrolyte,
On the hydrogen electrode side of the electrolyte, oxygen ion conductive Ce
An oxide film having an oxygen-deficient perovskite crystal structure containing O 2 and ZrO 2 is formed.
【0016】第4発明は、前記酸化物膜は緻密な膜から
なることを特徴とするものである。第5発明は、前記C
eO2を主たる成分とする電解質の水素極側に、酸素イ
オン導電性のあるCeO2,ZrO2を含むペロブスカイ
トに、+3価の希土類元素を含む酸化物をドープして作
製した酸素欠損型のペロブスカイト型結晶構造の酸化物
の保護膜からなることを特徴とするものである。A fourth invention is characterized in that the oxide film is a dense film. In the fifth invention, the C
An oxygen-deficient perovskite prepared by doping a perovskite containing CeO 2 and ZrO 2 having oxygen ion conductivity with an oxide containing a trivalent rare earth element on the hydrogen electrode side of an electrolyte containing eO 2 as a main component. It comprises a protective film of an oxide having a type crystal structure.
【0017】第6発明は、前記保護膜は緻密な膜からな
ることを特徴とするものである。According to a sixth aspect of the present invention, the protective film is formed of a dense film.
【0018】第7発明は、前記希土類元素を含む酸化物
は、Y2O3,Gd2O3,Nd2O3,Sc2O3,Sm2O3
を含むことを特徴とするものである。According to a seventh aspect of the present invention, the oxide containing a rare earth element is Y 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Nd 2 O 3 , Sc 2 O 3 , Sm 2 O 3.
It is characterized by including.
【0019】第8発明は、前記ペロブスカイト型結晶構
造の酸化物は、Ba,Sr,Ca,Mgを含むことを特
徴とするものである。An eighth invention is characterized in that the oxide having a perovskite crystal structure contains Ba, Sr, Ca, and Mg.
【0020】第9発明は、前記酸素欠損型のペロブスカ
イト型結晶構造の酸化物は、CeO2,ZrO2のモル比
を0.8前後に、BaO,SrO,CaO,MgOのモ
ル比を1前後に、Y2O3,Gd2O3,Nd2O3,Sc2
O3,Sm2O3のモル比を0.1前後に設定したことを特
徴とするものである。According to a ninth invention, the oxygen-deficient oxide having a perovskite crystal structure has a molar ratio of CeO 2 and ZrO 2 of about 0.8 and a molar ratio of BaO, SrO, CaO and MgO of about 1. a, Y 2 O 3, Gd 2 O 3, Nd 2 O 3, Sc 2
The molar ratio of O 3 to Sm 2 O 3 is set to about 0.1.
【0021】第10発明は、前記ペロブスカイト型結晶
構造の酸化物に、水素ガスに対するNiの粉体もしくは
水素ガス雰囲気で還元されてNiを生じる粉体を混入さ
せたことを特徴とするものである。A tenth invention is characterized in that a powder of Ni with respect to hydrogen gas or a powder which is reduced in a hydrogen gas atmosphere to produce Ni is mixed into the oxide having a perovskite crystal structure. .
【0022】第11発明は、酸素イオン導電性のある固
体電解質に水素極と酸素極を形成し、水素ガス若しくは
天然ガスなどの燃料ガスを水素極側に、酸素ガス若しく
は空気を酸素極側に流して両極間に電力を発生させる固
体電解質型燃料電池において、 前記固体電解質にセリ
ア系電解質を用い、その電解質の表面からBa,Sr,
Caを拡散して、表面に酸素欠損型ペロブスカイト型の
結晶構造の電解質を形成したことを特徴するものであ
る。According to an eleventh aspect of the present invention, a hydrogen electrode and an oxygen electrode are formed on a solid electrolyte having oxygen ion conductivity, and a fuel gas such as hydrogen gas or natural gas is supplied to the hydrogen electrode side, and oxygen gas or air is supplied to the oxygen electrode side. In a solid oxide fuel cell that generates electric power between both electrodes by flowing, a ceria-based electrolyte is used as the solid electrolyte, and Ba, Sr,
It is characterized in that Ca is diffused to form an electrolyte having an oxygen-deficient perovskite crystal structure on the surface.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を説
明するに当たり、まず従来CeO2系電解質の開放電圧
が低下する原理はトランスポートモデルによって説明さ
れてきたことについて述べる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following, in describing embodiments of the present invention, first, the principle that the open-circuit voltage of a conventional CeO 2 -based electrolyte is reduced has been described using a transport model.
【0024】トランスポートモデルは、イスラエル人Ri
esによるとCeO2(以下セリアと称す)が劣化し、電
子電導を持ち短絡電子電流が生じて電圧が低下するモデ
ルのことである。ここで、酸素イオンに対するセリアの
抵抗をRiとすると、実際の開放電圧(Voc)は次式と
なる。The transport model is an Israeli Ri
According to es, it is a model in which CeO 2 (hereinafter referred to as ceria) is degraded, has electronic conductivity, and a short-circuit electron current is generated to lower the voltage. Here, assuming that the resistance of ceria to oxygen ions is R i , the actual open circuit voltage (Voc) is expressed by the following equation.
【0025】 Voc(実際の開放電圧)=理論開放電圧−Ri*Ii……(4) なお、(4)式において、Iiは外部回路開放時に内部
にある酸素イオン(電子)電流の値である。図7はトラ
ンスポートモデルの概略構成図で、この図7に示すよう
にセリア電解質1には、外部回路開放時でも内部には電
流があり、電子の電流Ieと酸素イオンの電流Iiが等し
い電流値で逆向きに流れている。Voc (actual open circuit voltage) = theoretical open circuit voltage−R i * I i (4) In equation (4), I i is the oxygen ion (electron) current inside when the external circuit is open. Value. Figure 7 is a schematic diagram of a transport model, the ceria electrolyte 1 as shown in FIG. 7, inside has current even when the external circuit opened, is equal to current I i of the electron current Ie and oxygen ions The current flows in the opposite direction.
【0026】次にトランスポートモデルの反証実験につ
いて図8を用いて述べる。図8はトランスポートモデル
反証実験の概略構成図で、図8において、まず、カソー
ドにYSZの緻密な膜2を形成する。YSZは電子に対
しては絶縁状態となるので、短絡電子電流を防ぐことが
できる。このため、トランスポートモデルによると外部
回路開放時には内部に電流がなくなり、前記(4)式よ
り実験の開放電圧は800度で常圧の水素(水蒸気3%
含む)と酸素を用いた時に、YSZと同じ理論通りの
1.15Vの開放電圧が出ねばならないが、図9に示す
反証実験結果を示す開放電圧特性図から開放電圧は75
6mVしか生じない、これによりトランスポートモデル
は反証されたことになる。Next, a falsification experiment of the transport model will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a transport model rebuttal experiment. In FIG. 8, first, a dense YSZ film 2 is formed on the cathode. Since YSZ is insulated from electrons, short-circuit electron current can be prevented. Therefore, according to the transport model, there is no current inside when the external circuit is open, and the open circuit voltage in the experiment is 800 degrees and hydrogen at normal pressure (water vapor 3%
) And oxygen, an open-circuit voltage of 1.15 V as in the same theory as that of YSZ must be obtained. From the open-circuit voltage characteristic diagram shown in FIG.
It produces only 6 mV, which disproves the transport model.
【0027】次に、内部電流を用いずに、セリア系電解
質の開放電圧の低下を説明する新しいモデルについて述
べる。新モデルの概略を静電場を用いて説明する。酸素
イオンによって作られた静電場を電子が打ち消すために
電圧が降下すると考える。図10(A),(B),
(C)は新モデルによる電解質内部の電位の様子を示す
特性図である。Next, a new model for explaining the reduction of the open circuit voltage of the ceria-based electrolyte without using the internal current will be described. The outline of the new model will be described using an electrostatic field. It is assumed that the voltage drops because the electrons cancel the electrostatic field created by oxygen ions. 10 (A), (B),
(C) is a characteristic diagram showing the state of the potential inside the electrolyte according to the new model.
【0028】次に、アノードでの降下電圧の値の求め方
を次の理由から推測した。Next, the method of obtaining the value of the voltage drop at the anode was estimated for the following reasons.
【0029】理由1:開放電圧降下はアノード近辺で起
きている。Reason 1: The open-circuit voltage drop occurs near the anode.
【0030】理由2:既に行われ公開されている実験結
果において、理論電圧からの電圧降下分はRIドロップ
と過電圧を除くと電流によらない定数である。Reason 2: In the experimental results already conducted and published, the voltage drop from the theoretical voltage is a constant independent of the current except for the RI drop and the overvoltage.
【0031】理由3:セリアの電解質の作製条件によっ
て開放電圧は微妙に変化する。Reason 3: The open-circuit voltage slightly changes depending on the conditions for preparing the ceria electrolyte.
【0032】これら理由1〜3より以下のように推測を
行った。開放電圧の降下の値を決めているのはセリアの
物性値によるらしい。その物性値は0.34V程度の電
圧と係わる。さて、酸素イオンは電荷2eを持つので、
酸素イオンのエネルギとしては0.68eVとなる。こ
の値は酸素イオンの活性化エネルギにとても近い。この
活性化エネルギのひとつである(CeO2)0・9(Sm2
O3)0・1のアーレニウスプロットを図11に示す。よっ
て開放電圧を求める式を次の(5)式のように推測し
た。From these reasons 1 to 3, the following assumption was made. It seems that the value of the open circuit voltage drop depends on the physical properties of ceria. Its physical property value is related to a voltage of about 0.34V. Now, since oxygen ions have a charge of 2e,
The energy of oxygen ions is 0.68 eV. This value is very close to the activation energy of oxygen ions. Is one of the activation energy (CeO 2) 0 · 9 ( Sm 2
O 3) Figure 11 shows the Arrhenius plot of 0, 1. Therefore, the equation for obtaining the open circuit voltage was estimated as in the following equation (5).
【0033】 VOC(実際の開放電圧)=理論開放電圧−Eα/2e……(5) なお、Eαは電解質のアノード近辺の酸素イオンの活性
化エネルギのことであり、eは電子電荷である。上記
(5)式は、電解質の内部に電子の短絡がなく、言い換
えると電解質の内部に電子に対する絶縁層があり、電解
質内部のアノード側に十分な電子電導がある時に成立す
る。V OC (actual open-circuit voltage) = theoretical open-circuit voltage−Eα / 2e (5) where Eα is the activation energy of oxygen ions near the anode of the electrolyte, and e is the electronic charge. . The above equation (5) holds when there is no short circuit of electrons inside the electrolyte, in other words, when there is an insulating layer for electrons inside the electrolyte and there is sufficient electron conduction on the anode side inside the electrolyte.
【0034】次に上記新モデルの実証について述べる。
新モデルでは実際の開放電圧VOCは電解質の酸素イオン
の活性化エネルギに依存する。そこで、La0・8Sr0・2
MnO3(以下LSMと称する)を用いて実証実験を行
った。LSMは酸素イオン電導と電子電導の両方がある
物質で、酸素イオンの活性化エネルギは既に公知になっ
ており、そのときの活性化エネルギの測定値は1.60
eVから1.65eVである。CeO2系電解質と同じ条
件にするためにカソードにYSZの緻密な膜を形成して
開放電圧を測定した。このときの実証実験に用いたセル
の構成の概略を図12に示す。Next, verification of the new model will be described.
In the new model, the actual open voltage V OC depends on the activation energy of oxygen ions in the electrolyte. So, La 0 · 8 Sr 0 · 2
A demonstration experiment was performed using MnO 3 (hereinafter, referred to as LSM). LSM is a substance having both oxygen ion conduction and electron conduction. The activation energy of oxygen ions is already known, and the measured value of the activation energy at that time is 1.60.
eV to 1.65 eV. In order to obtain the same conditions as the CeO 2 -based electrolyte, a dense YSZ film was formed on the cathode, and the open-circuit voltage was measured. FIG. 12 shows an outline of the configuration of the cell used in the verification experiment at this time.
【0035】この図12において、2はYSZ膜、3は
LSMであり、この図12に示す構成での実験条件は6
00℃でアノード側に燃料ガスとして常圧の水素(水蒸
気3%含む)を、カソード側ガスに常圧の酸素を用い
た。この条件による実験結果を図13に示す。600℃
では、理論開放電圧が1.18Vで、実験結果のVOC=
0.38Vなので、前記(5)式から酸素にイオンの活
性化エネルギは(1.18−0.38)V*2e=1.6
0eVとなり、実証できたこととなる。In FIG. 12, 2 is a YSZ film, 3 is an LSM, and the experimental conditions in the configuration shown in FIG.
At 00 ° C., normal pressure hydrogen (containing 3% water vapor) was used as a fuel gas on the anode side, and normal pressure oxygen was used as the cathode side gas. FIG. 13 shows the experimental results under these conditions. 600 ° C
Then, theoretical open circuit voltage is 1.18V, and V OC =
Since the voltage is 0.38 V, the activation energy of ions in oxygen is (1.18−0.38) V * 2e = 1.6 from equation (5).
It was 0 eV, which proved that it could be demonstrated.
【0036】図1はこの発明の実施の形態による固体電
解質型燃料電池の概略構成図で、図1において、11は
セリア系の材料で形成された固体電解質で、この固体電
解質11の水素極(アノード)側に、前記(5)式より
イオンの活性化エネルギの十分に小さい混合導電性(電
子とイオンに対して導電性のある)材料からなる緻密な
膜(保護膜)12を張り合わせる。なお、酸素極13お
よび水素極14には白金をそれぞれ使用する。15は酸
素供給室、16は燃料ガス供給室、17は負荷である。
負荷17は酸素極13と水素極14間に接続される。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a solid electrolyte formed of a ceria-based material. On the (anode) side, a dense film (protective film) 12 made of a mixed conductive (conductive for electrons and ions) material having a sufficiently small activation energy of ions according to the formula (5) is bonded. Note that platinum is used for the oxygen electrode 13 and the hydrogen electrode 14, respectively. Reference numeral 15 denotes an oxygen supply chamber, 16 denotes a fuel gas supply chamber, and 17 denotes a load.
The load 17 is connected between the oxygen electrode 13 and the hydrogen electrode 14.
【0037】上記のように構成された固体電解質型燃料
電池において、混合導電性材料からなる保護膜12とし
ては、小さい酸素イオン活性化エネルギと、高温での水
素に対する耐久性が要求されるため、その材料を選択す
るに当たり以下の2点を留意して材料を開発した。In the solid oxide fuel cell configured as described above, the protective film 12 made of the mixed conductive material is required to have a small oxygen ion activation energy and a high durability against hydrogen at high temperatures. In selecting the material, the material was developed with the following two points in mind.
【0038】第1留意点:還元に対して強い事が既に実
証されている酸素イオン導電性材料を主たる成分とす
る。例えば、ZrO2,CeO2系材料は還元に対して耐
久性があることが既に知られている。First point: An oxygen ion conductive material whose resistance to reduction has already been proven is used as a main component. For example, it is already known that ZrO 2 and CeO 2 based materials have durability against reduction.
【0039】第2留意点:イオンの活性化エネルギは、
結晶構造に強く依存する。例えば、蛍石型の結晶構造の
酸素イオン導電体であるZrO2系、CeO2系、Bi2
O3系の活性化エネルギは0.7eV前後から1eV前後
である。それに対して酸素イオン欠損型のペロブスカイ
ト型結晶構造を持つYBCO(YBa2Cu3O7)は、
0.3eV前後という低い活性化エネルギを持つ。この
材料の構造は、酸素イオン空孔の濃度が大きく、2つの
酸素イオン空孔間の距離が短いことが特徴で、その結晶
構造例を図2に示す。Second point: The activation energy of ions is
It depends strongly on the crystal structure. For example, ZrO 2 -based, CeO 2 -based, Bi 2 , which are oxygen ion conductors having a fluorite-type crystal structure
The activation energy of the O 3 system is about 0.7 eV to about 1 eV. On the other hand, YBCO (YBa 2 Cu 3 O 7 ) having an oxygen ion deficient perovskite crystal structure is
It has a low activation energy of about 0.3 eV. The structure of this material is characterized in that the concentration of oxygen ion vacancies is large and the distance between two oxygen ion vacancies is short. An example of the crystal structure is shown in FIG.
【0040】上記第1、第2留意点から、還元に強い材
料ZrO2系、CeO2系を元にして、結晶構造を変化さ
せてイオンの活性化エネルギを低減させた材料を用いれ
ば良いことが判明した。特に結晶構造を変化させるには
ドープ材料を変更すれば良いから次に材料の結晶構造の
選定について述べる。From the above first and second points of consideration, based on the materials ZrO 2 and CeO 2 which are strong in reduction, it is sufficient to use a material in which the crystal structure is changed and the ion activation energy is reduced. There was found. Particularly, in order to change the crystal structure, it is sufficient to change the doping material, so that selection of the crystal structure of the material will be described below.
【0041】ペロブスカイト型構造とは、立方晶系に所
属し、ABO3の化学式で表現される。その構造図を図
3に示す。酸素イオン導電性の例は、CaZrO3,S
rZrO3,BaZrO2,CaCeO3,SrCeO3,
BaCeO3などである。多くは、やや歪んだ構造をと
る。The perovskite structure belongs to the cubic system and is represented by the chemical formula of ABO 3 . FIG. 3 shows the structure diagram. Examples of oxygen ion conductivity are CaZrO 3 , S
rZrO 3 , BaZrO 2 , CaCeO 3 , SrCeO 3 ,
BaCeO 3 and the like. Many have a slightly distorted structure.
【0042】次に、蛍石型構造について述べる。蛍石型
も立方晶系に所属し、化学式はAO2である。構造図は
図4である。Aは+4価のイオンで、酸素イオン導電性
を持たすために2価や3価の陽イオン(Mg2+,Ca2
+.Ba2+,Sr2+,Y3+,Gd3+,Nd3+,Sc3+,
Sm3+)で部分的に置換させることが多い。酸素イオン
導電性の例はZrO2,CeO2である。Next, the fluorite type structure will be described. The fluorite type also belongs to the cubic system, and the chemical formula is AO 2 . The structure is shown in FIG. A is a +4 ion, which is a divalent or trivalent cation (Mg2 +, Ca2
+. Ba2 +, Sr2 +, Y3 +, Gd3 +, Nd3 +, Sc3 +,
(Sm3 +). Examples of oxygen ion conductivity are ZrO 2 and CeO 2 .
【0043】次は、酸素イオン空孔の生じる理由を述べ
る。酸素イオン空孔の濃度はドープ材に依存する。例え
ば、CeO2系電解質においては、3価の希土類酸化物
Sm2O3を適量ドープするとCe4+イオンがSm3+イオ
ンに置換されるが、この時に電荷を補償するために、S
m3+イオンが2つで1個の酸素イオン空孔が生じる。た
だし、ドープ材を加え過ぎるとSm3+イオン同士の会合
が生じて結晶構造が崩れてしまう。Next, the reason why oxygen ion vacancies are generated will be described. The concentration of oxygen ion vacancies depends on the dopant. For example, in a CeO 2 -based electrolyte, when a trivalent rare earth oxide Sm 2 O 3 is appropriately doped, Ce 4+ ions are replaced by Sm 3+ ions.
One oxygen ion vacancy is generated by two m 3+ ions. However, if the doping material is added too much, Sm 3+ ions will associate with each other and the crystal structure will be broken.
【0044】さて、BaCe0・8Y0・2O3-Xは、安定な
酸素欠損型ペロブスカイトの結晶構造を持つ酸化物で、
活性化エネルギは0.3eVであることが知られてい
る。この構造はペロブスカイト型構造に+3価のイオン
をドープするか、蛍石構造に+2価イオンをドープする
かの両方の方法で作成できる。BaCe 0.8 Y 0 2 O 3-X is an oxide having a stable oxygen-deficient perovskite crystal structure.
The activation energy is known to be 0.3 eV. This structure can be prepared by both doping the perovskite structure with +3 valence ions and the fluorite structure with +2 valence ions.
【0045】上記のことから蛍石型構造とペロブスカイ
ト型構造の中間に存在する安定な欠損型ペロブスカイト
構造をセリアなど還元に強い材料と組み合わせた種類を
次の表1に示す。材料の組み合わせは、表1に示すA,
B,Cの3種類で、Aは主たる材料、Bは+2価の材
料、Cは+3価の材料である。From the above, the following Table 1 shows the types in which the stable defective perovskite structure existing between the fluorite-type structure and the perovskite-type structure is combined with a material resistant to reduction such as ceria. The combinations of the materials are shown in Table 1, A,
There are three types, B and C, where A is a main material, B is a +2 valent material, and C is a +3 valent material.
【0046】[0046]
【表1】 [Table 1]
【0047】保護膜の実施例1として、上記表1の材料
A,B,Cの粉体をモル比0.8:1:0.1で混合し、
仮焼後、ペレット(保護膜)を1トン/cm2の圧力で
プレス成型して1300℃10時間で焼成し、作製し
た。ペレットは直径φ25mmで研磨により1mmまで
厚みを薄くした。直径φ25mm、厚さ1mmの固体電
解質(Sm2O3入りCeO2)ペレットを用意し、前述
のようにして作製したペレット(保護膜)と張り合わせ
て、固体電解質をカソード側にして回路開放時のアノー
ドとカソード間の電圧を測定した。なお、カソードに酸
素ガス、アノードには水素ガス(水蒸気3%)を供給
し、温度は600℃である。電極はアノード、カソード
に多孔質の白金を使用し、電極面積は0.785cm2
(φ:10mm)で測定した。この測定結果は後述す
る。As Example 1 of the protective film, powders of the materials A, B and C shown in Table 1 were mixed at a molar ratio of 0.8: 1: 0.1.
After calcination, the pellet (protective film) was press-molded under a pressure of 1 ton / cm 2 and baked at 1300 ° C. for 10 hours to produce. The pellets were 25 mm in diameter and the thickness was reduced to 1 mm by polishing. A solid electrolyte (CeO 2 containing Sm 2 O 3 ) pellet having a diameter of φ25 mm and a thickness of 1 mm was prepared and bonded to the pellet (protective film) prepared as described above, and the solid electrolyte was placed on the cathode side when the circuit was opened. The voltage between the anode and cathode was measured. Note that oxygen gas is supplied to the cathode, and hydrogen gas (water vapor 3%) is supplied to the anode, and the temperature is 600 ° C. The electrode uses porous platinum for the anode and the cathode, and the electrode area is 0.785 cm 2.
(Φ: 10 mm). This measurement result will be described later.
【0048】次に固体電解質と化学的に接合した酸素欠
損型ペロブスカイト結晶構造の保護膜の作製方法を実施
例2として述べる。直径φ20mmの固体電解質基板上
にBaCO3の粉体を塗布して1000℃で、5時間の
熱処理を行った。Baが固体電解質内部に拡散し、固体
電解質の表面近傍に、欠損型ペロブスカイトのBaXC
e1-X-YSmYOZができていることを電子顕微鏡観察と
XRDによる同定で確認した。特性の条件などは実施例
1の場合と同じである。Next, a method of forming a protective film having an oxygen-deficient perovskite crystal structure chemically bonded to a solid electrolyte will be described as a second embodiment. BaCO 3 powder was applied on a solid electrolyte substrate having a diameter of φ20 mm and heat-treated at 1000 ° C. for 5 hours. Ba diffuses into the solid electrolyte, and near the surface of the solid electrolyte, Ba X C of a defective perovskite is formed.
The formation of e 1-XY Sm Y O Z was confirmed by observation with an electron microscope and identification by XRD. The conditions of the characteristics and the like are the same as in the first embodiment.
【0049】前記表1中の材料番号A2(CeO2),
B4(BaCO3),C5(Sm2O3)の配合に関して
はNiO(重量比40%)をドープした混合物を実施例
3として直径φ25mmで、厚さ1mmの固体電解質基
板上に塗布し、1300℃で10時間焼成した。NiO
は水素雰囲気中で還元されてNiとなり、水素に対する
触媒となって電極となる。図5にその構造図を示す。図
5において、21は固体電解質、22はNiOがドープ
された保護膜を兼ねたアノード、23はカソードであ
る。Material number A2 (CeO 2 ),
With respect to the blending of B4 (BaCO 3 ) and C5 (Sm 2 O 3 ), a mixture doped with NiO (40% by weight) was applied as Example 3 on a solid electrolyte substrate having a diameter of 25 mm and a thickness of 1 mm. It was baked at 10 ° C for 10 hours. NiO
Is reduced in a hydrogen atmosphere to become Ni, which serves as a catalyst for hydrogen and becomes an electrode. FIG. 5 shows the structure diagram. In FIG. 5, 21 is a solid electrolyte, 22 is an anode also serving as a protective film doped with NiO, and 23 is a cathode.
【0050】表2は実施例1の測定結果で、表2の番号
の読み方は、例えば、「134」はZrO2(表1に示
す材料Aの1番)と、SrO(同様に材料Bの3番)
と、Sc2O3(同様に材料Cの4番)を組み合わせてあ
るという意味である。Table 2 shows the measurement results of Example 1. The reading of the numbers in Table 2 is, for example, "134" means ZrO 2 (No. 1 of material A shown in Table 1) and SrO (Similarly, material B No. 3)
And Sc 2 O 3 (similarly, material C No. 4).
【0051】[0051]
【表2】 [Table 2]
【0052】通常、固体電解質のみの開放電圧は0.7
6Vから0.8Vであるから、いずれも開放電圧の上昇
に効果のあることが判明した。開放電圧の上昇は、外部
出力の上昇を意味するので効果が明白である。Normally, the open voltage of only the solid electrolyte is 0.7.
Since the voltage was 6 V to 0.8 V, it was found that each of them was effective in increasing the open-circuit voltage. An increase in the open circuit voltage means an increase in the external output, so that the effect is clear.
【0053】実施例2の結果は開放電圧1.09Vと効
果があった。同様の実験を酢酸ストロンチウム、CaO
でも行い結果は0.98V,0.95Vで効果があった。The result of Example 2 was as effective as the open circuit voltage of 1.09 V. Similar experiments were performed with strontium acetate, CaO
However, the results were effective at 0.98 V and 0.95 V.
【0054】図6は実施例3の電流密度−電圧及び出力
密度特性の測定結果であり、この測定結果から明かのよ
うにNiOは電極として機能していることが判明した。FIG. 6 shows the results of measurement of the current density-voltage and output density characteristics of Example 3, and from the measurement results, it was found that NiO functions as an electrode.
【0055】[0055]
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
セリア系電解質の開放電圧の上昇を図ることができると
ともに、耐久性の向上も図ることができる利点がある。As described above, according to the present invention,
There is an advantage that the open circuit voltage of the ceria-based electrolyte can be increased and durability can be improved.
【図1】この発明の実施の形態を示す固体電解質型燃料
電池の概略構成図。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a solid oxide fuel cell showing an embodiment of the present invention.
【図2】酸素欠損型ペロブスカイトの例であるYBCO
の結晶構造図。FIG. 2 shows an example of an oxygen-deficient perovskite, YBCO.
FIG.
【図3】ペロブスカイト型構造図。FIG. 3 is a diagram showing a perovskite structure.
【図4】蛍石型構造図。FIG. 4 is a fluorite type structure diagram.
【図5】実施例3における保護膜を兼ねた電極を固体電
解質に張り合わせた構造図。FIG. 5 is a structural diagram of Example 3 in which an electrode serving also as a protective film is bonded to a solid electrolyte.
【図6】電流密度−電圧及び出力密度特性図。FIG. 6 is a graph showing current density-voltage and output density characteristics.
【図7】トランスポートモデルの概略構成図。FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a transport model.
【図8】トランスポートモデルの反証実験の概略構成
図。FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a falsification experiment of a transport model.
【図9】反証実験結果を示す開放電圧の特性図。FIG. 9 is a characteristic diagram of an open-circuit voltage showing a result of a disproof experiment.
【図10】図8A〜Cは新モデルによる電解質内部の電
位の様子を示す特性図。FIGS. 8A to 8C are characteristic diagrams showing a state of a potential inside an electrolyte according to a new model.
【図11】アレーニウスプロット特性図。FIG. 11 is an Arrhenius plot characteristic diagram.
【図12】新モデルの実証実験の概略構成図。FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a demonstration experiment of a new model.
【図13】新モデルを用いた実証実験結果を示す特性
図。FIG. 13 is a characteristic diagram showing the results of a demonstration experiment using a new model.
【図14】従来の固体電解質型燃料電池の概略構成図。FIG. 14 is a schematic configuration diagram of a conventional solid oxide fuel cell.
11…固体電解質 12…混合導電性保護膜 13…酸素極 14…水素極 15…酸素供給室 16…燃料ガス供給室 17…負荷 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Solid electrolyte 12 ... Mixed conductive protective film 13 ... Oxygen electrode 14 ... Hydrogen electrode 15 ... Oxygen supply chamber 16 ... Fuel gas supply chamber 17 ... Load
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成8年10月4日[Submission date] October 4, 1996
【手続補正1】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】図面の簡単な説明[Correction target item name] Brief description of drawings
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】この発明の実施の形態を示す固体電解質型燃料
電池の概略構成図。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a solid oxide fuel cell showing an embodiment of the present invention.
【図2】酸素欠損型ペロブスカイトの例であるYBCO
の結晶構造図。FIG. 2 shows an example of an oxygen-deficient perovskite, YBCO.
FIG.
【図3】ペロブスカイト型構造図。FIG. 3 is a diagram showing a perovskite structure.
【図4】蛍石型構造図。FIG. 4 is a fluorite type structure diagram.
【図5】実施例3における保護膜を兼ねた電極を固体電
解質に張り合わせた構造図。FIG. 5 is a structural diagram of Example 3 in which an electrode serving also as a protective film is bonded to a solid electrolyte.
【図6】電流密度−電圧及び出力密度特性図。FIG. 6 is a graph showing current density-voltage and output density characteristics.
【図7】トランスポートモデルの概略構成図。FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a transport model.
【図8】トランスポートモデルの反証実験の概略構成
図。FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a falsification experiment of a transport model.
【図9】反証実験結果を示す開放電圧の特性図。FIG. 9 is a characteristic diagram of an open-circuit voltage showing a result of a disproof experiment.
【図10】図10A〜Cは新モデルによる電解質内部の
電位の様子を示す特性図。FIGS . 10A to 10C are characteristic diagrams showing a state of a potential inside an electrolyte according to a new model.
【図11】アレーニウスプロット特性図。FIG. 11 is an Arrhenius plot characteristic diagram.
【図12】新モデルの実証実験の概略構成図。FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a demonstration experiment of a new model.
【図13】新モデルを用いた実証実験結果を示す特性
図。FIG. 13 is a characteristic diagram showing the results of a demonstration experiment using a new model.
【図14】従来の固体電解質型燃料電池の概略構成図。FIG. 14 is a schematic configuration diagram of a conventional solid oxide fuel cell.
【符号の説明】 11…固体電解質 12…混合導電性保護膜 13…酸素極 14…水素極 15…酸素供給室 16…燃料ガス供給室 17…負荷[Description of Signs] 11 ... Solid electrolyte 12 ... Mixed conductive protective film 13 ... Oxygen electrode 14 ... Hydrogen electrode 15 ... Oxygen supply chamber 16 ... Fuel gas supply chamber 17 ... Load
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C01G 25/00 C01G 25/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Reference number in the agency FI Technical display location C01G 25/00 C01G 25/00
Claims (11)
素極と酸素極を形成し、水素ガス若しくは天然ガスなど
の燃料ガスを水素極側に、酸素ガス若しくは空気を酸素
極側に流して両極間に電力を発生させる固体電解質型燃
料電池において、 前記固体電解質の水素極側に、酸素
イオン導電性のあるCeO2,ZrO2を含む酸素欠損型
のペロブスカイト型結晶構造の酸化物膜を形成したこと
を特徴とする固体電解質型燃料電池。1. A hydrogen electrode and an oxygen electrode are formed on a solid electrolyte having oxygen ion conductivity, and a fuel gas such as hydrogen gas or natural gas flows to the hydrogen electrode side, and oxygen gas or air flows to the oxygen electrode side. In a solid oxide fuel cell that generates electric power between them, an oxide film having an oxygen-deficient perovskite crystal structure containing CeO 2 and ZrO 2 having oxygen ion conductivity was formed on the hydrogen electrode side of the solid electrolyte. A solid oxide fuel cell, comprising:
特徴とする請求項1記載の固体電解質型燃料電池。2. The solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein said oxide film is a dense film.
とする電解質を用い、その電解質の水素極側に、酸素イ
オン導電性のあるCeO2,ZrO2を含む酸素欠損型の
ペロブスカイト型結晶構造の酸化物膜を形成したことを
特徴とする請求項1記載の固体電解質型燃料電池。3. An oxygen-deficient perovskite crystal structure containing CeO 2 and ZrO 2 having oxygen ion conductivity on the hydrogen electrode side of the solid electrolyte using an electrolyte containing CeO 2 as a main component. 2. The solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein an oxide film is formed.
特徴とする請求項3記載の固体電解質型燃料電池。4. The solid oxide fuel cell according to claim 3, wherein said oxide film is a dense film.
の水素極側に、酸素イオン導電性のあるCeO2,Zr
O2を含むペロブスカイトに、+3価の希土類元素を含
む酸化物をドープして作製した酸素欠損型のペロブスカ
イト型結晶構造の酸化物の保護膜からなることを特徴と
する請求項3記載の固体電解質型燃料電池。5. An oxygen ion conductive CeO 2 , Zr is provided on the hydrogen electrode side of the electrolyte containing CeO 2 as a main component.
4. The solid electrolyte according to claim 3, comprising a protective film of an oxide having an oxygen-deficient perovskite crystal structure formed by doping a perovskite containing O 2 with an oxide containing a +3 valent rare earth element. Type fuel cell.
徴とする請求項5記載の固体電解質型燃料電池。6. The solid oxide fuel cell according to claim 5, wherein said protective film is formed of a dense film.
2O3,Gd2O3,Nd2O3,Sc2O3,Sm2O3を含む
ことを特徴とする請求項6記載の固体電解質型燃料電
池。7. The oxide containing a rare earth element is Y
7. The solid oxide fuel cell according to claim 6, comprising 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Nd 2 O 3 , Sc 2 O 3 , and Sm 2 O 3 .
は、Ba,Sr,Ca,Mgを含むことを特徴とする請
求項1、3および5記載の固体電解質型燃料電池。8. The solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein the oxide having a perovskite crystal structure contains Ba, Sr, Ca, and Mg.
構造の酸化物は、CeO2,ZrO2のモル比を0.8前
後に、BaO,SrO,CaO,MgOのモル比を1前
後に、Y2O3,Gd2O3,Nd2O3,Sc2O3,Sm2
O3のモル比を0.1前後に設定したことを特徴とする請
求項1、3および5記載の固体電解質型燃料電池。9. The oxide having an oxygen deficient perovskite crystal structure has a mole ratio of CeO 2 and ZrO 2 of about 0.8, a mole ratio of BaO, SrO, CaO and MgO of about 1 and a Y of about 1; 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Nd 2 O 3 , Sc 2 O 3 , Sm 2
6. The solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein the molar ratio of O 3 is set to about 0.1.
物に、水素ガスに対するNiの粉体もしくは水素ガス雰
囲気で還元されてNiを生じる粉体を混入させたことを
特徴とする請求項1、3および5記載の固体電解質型燃
料電池。10. The oxide having a perovskite crystal structure mixed with a powder of Ni with respect to hydrogen gas or a powder which is reduced in a hydrogen gas atmosphere to produce Ni. 6. The solid oxide fuel cell according to 5.
水素極と酸素極を形成し、水素ガス若しくは天然ガスな
どの燃料ガスを水素極側に、酸素ガス若しくは空気を酸
素極側に流して両極間に電力を発生させる固体電解質型
燃料電池において、 前記固体電解質にセリア系電解質を用い、その電解質の
表面からBa,Sr,Caを拡散して、表面に酸素欠損
型ペロブスカイト型の結晶構造の電解質を形成したこと
を特徴する固体電解質型燃料電池。11. A hydrogen electrode and an oxygen electrode are formed on a solid electrolyte having oxygen ion conductivity, and a fuel gas such as hydrogen gas or natural gas is caused to flow to the hydrogen electrode side, and oxygen gas or air is caused to flow to the oxygen electrode side. A solid electrolyte fuel cell for generating electric power between the cells, wherein a ceria-based electrolyte is used as the solid electrolyte, Ba, Sr, and Ca are diffused from the surface of the electrolyte to form an electrolyte having an oxygen-deficient perovskite crystal structure on the surface. A solid oxide fuel cell comprising:
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8205140A JPH1050329A (en) | 1996-08-05 | 1996-08-05 | Solid electrolyte fuel cell |
US08/716,712 US5731097A (en) | 1995-09-13 | 1996-09-12 | Solid-electrolyte fuel cell |
EP96114653A EP0763864A1 (en) | 1995-09-13 | 1996-09-12 | High temperature solid electrolyte fuel cell |
KR1019960039798A KR100263740B1 (en) | 1995-09-13 | 1996-09-13 | Solid electrolyte fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8205140A JPH1050329A (en) | 1996-08-05 | 1996-08-05 | Solid electrolyte fuel cell |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1050329A true JPH1050329A (en) | 1998-02-20 |
Family
ID=16502092
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8205140A Pending JPH1050329A (en) | 1995-09-13 | 1996-08-05 | Solid electrolyte fuel cell |
Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JPH1050329A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2004319191A (en) * | 2003-04-15 | 2004-11-11 | Ngk Insulators Ltd | Electrochemical cell |
JP2009152014A (en) * | 2007-12-19 | 2009-07-09 | Tokyo Institute Of Technology | Solid oxide battery |
KR20150097844A (en) * | 2014-02-17 | 2015-08-27 | 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단 | Dual mode battery having double perovskite structure |
WO2017013868A1 (en) * | 2015-07-17 | 2017-01-26 | 住友電気工業株式会社 | Solid oxide fuel cell, and electrolyte layer-anode joined body production method |
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1996
- 1996-08-05 JP JP8205140A patent/JPH1050329A/en active Pending
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