JP5097867B1 - Fuel cell - Google Patents
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Abstract
【課題】出力を向上可能な燃料電池セルを提供する。
【解決手段】燃料電池セルは、ニッケルと酸素イオン伝導性物質とを含む燃料極と、空気極と、燃料極および空気極の間に配置される固体電解質層と、を備える。燃料極は、断面において、ニッケルの粒子と酸素イオン伝導性物質の粒子との接合長さの平均値は、0.4μm以上かつ0.9μm以下である領域を有する。
【選択図】図3A fuel battery cell capable of improving output is provided.
A fuel cell includes a fuel electrode containing nickel and an oxygen ion conductive material, an air electrode, and a solid electrolyte layer disposed between the fuel electrode and the air electrode. In the cross section, the fuel electrode has a region in which the average value of the joining length between the nickel particles and the oxygen ion conductive material particles is 0.4 μm or more and 0.9 μm or less.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、固体酸化物型燃料電池セルに関する。 The present invention relates to a solid oxide fuel cell.
近年、環境問題及びエネルギー資源の有効利用の観点から、燃料電池に注目が集まっている。燃料電池は、燃料電池セル及びインターコネクタ等を備える。燃料電池セルは、一般的に、燃料極と、空気極と、燃料極および空気極の間に配置される固体電解質層と、を有している。 In recent years, attention has been focused on fuel cells from the viewpoint of environmental problems and effective use of energy resources. The fuel cell includes a fuel cell and an interconnector. In general, the fuel battery cell includes a fuel electrode, an air electrode, and a solid electrolyte layer disposed between the fuel electrode and the air electrode.
また、燃料極の原料粉体として、例えば酸化ニッケル(NiO)とイットリア安定化ジルコニア(YSZ)とを用いることが広く知られている(例えば、特許文献1参照)。 Further, it is widely known that, for example, nickel oxide (NiO) and yttria-stabilized zirconia (YSZ) are used as the raw material powder of the fuel electrode (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、燃料極が、例えば還元後にNiとYSZとを含む場合、NiOとYSZとが、或いは、YSZどうしが焼成において十分に接合されなければ、還元後の状態においてNiが過剰に粒成長することによって燃料極内部の反応場が減少してしまう。その結果、燃料極の抵抗値が上昇して、セルの出力が低下してしまうという問題がある。
このような問題は、燃料極が還元後にNiとYSZを含む場合に限られず、Niに加えてFeやCuなどを含む場合や、YSZに代えてScSZやGDC、SDCを含む場合においても同様に生じるものである。
However, when the fuel electrode contains, for example, Ni and YSZ after reduction, if NiO and YSZ, or if YSZ are not sufficiently joined together during firing, Ni will grow excessively in the state after reduction. This reduces the reaction field inside the fuel electrode. As a result, there is a problem that the resistance value of the fuel electrode increases and the output of the cell decreases.
Such a problem is not limited to the case where the fuel electrode contains Ni and YSZ after reduction, and similarly when Fe or Cu is contained in addition to Ni or when ScSZ, GDC or SDC is contained instead of YSZ. It will occur.
本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、出力を向上可能な燃料電池セルを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described situation, and an object thereof is to provide a fuel battery cell capable of improving output.
本発明に係る燃料電池セルは、燃料極と、空気極と、燃料極および空気極の間に配置される固体電解質層と、を備える。燃料極は、ニッケルと酸素イオン伝導性物質とを含む。燃料極の断面において、ニッケルの粒子と酸素イオン伝導性物質の粒子との接合長さの平均値は、0.4μm以上かつ0.9μm以下である。 The fuel cell according to the present invention includes a fuel electrode, an air electrode, and a solid electrolyte layer disposed between the fuel electrode and the air electrode. The fuel electrode includes nickel and an oxygen ion conductive material. In the cross section of the fuel electrode, the average value of the junction length between the nickel particles and the oxygen ion conductive material particles is 0.4 μm or more and 0.9 μm or less.
本発明によれば、出力を向上可能な燃料電池セルを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fuel battery cell which can improve an output can be provided.
次に、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なっている場合がある。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, the drawings are schematic, and the ratio of each dimension may be different from the actual one. Accordingly, specific dimensions and the like should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.
以下の実施形態では、燃料電池セルの一例として固体酸化物型燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell:SOFC)を挙げて説明する。以下においては、いわゆる縦縞型燃料電池について説明するが、本発明はこれに限られず、いわゆる横縞型燃料電池にも適用可能である。 In the following embodiments, a solid oxide fuel cell (SOFC) will be described as an example of a fuel cell. In the following, a so-called vertical stripe fuel cell will be described, but the present invention is not limited to this, and can also be applied to a so-called horizontal stripe fuel cell.
《燃料電池セル10の構成》
燃料電池セル(以下、「セル」と略称する。)10の構成について、図面を参照しながら説明する。図1は、セル10の構成を示す断面図である。
<< Configuration of Fuel Cell 10 >>
The configuration of the fuel cell (hereinafter abbreviated as “cell”) 10 will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the cell 10.
セル10は、セラミックス材料によって構成される薄板体である。セル10の厚みは、例えば300μm〜3mmであり、セル10の直径は、例えば5mm〜50mmである。複数のセル10がインターコネクタによって直列に接続されることによって、燃料電池が形成されうる。 The cell 10 is a thin plate body made of a ceramic material. The thickness of the cell 10 is, for example, 300 μm to 3 mm, and the diameter of the cell 10 is, for example, 5 mm to 50 mm. A fuel cell can be formed by connecting a plurality of cells 10 in series by an interconnector.
セル10は、燃料極11、固体電解質層12、バリア層13および空気極14を備える。 The cell 10 includes a fuel electrode 11, a solid electrolyte layer 12, a barrier layer 13, and an air electrode 14.
燃料極11は、セル10のアノードとして機能する。燃料極11は、図1に示すように、燃料極集電層111と燃料極活性層112とによって構成されている。なお、本実施形態では、還元された状態の燃料極11を想定しているが、燃料極11を構成する組成物の濃度(mol比)は還元前後において略一定である。 The fuel electrode 11 functions as an anode of the cell 10. As illustrated in FIG. 1, the fuel electrode 11 includes a fuel electrode current collecting layer 111 and a fuel electrode active layer 112. In the present embodiment, the reduced fuel electrode 11 is assumed, but the concentration (mol ratio) of the composition constituting the fuel electrode 11 is substantially constant before and after the reduction.
燃料極集電層111は、遷移金属と酸素イオン伝導性物質とを含む多孔質の板状焼成体であってもよい。燃料極集電層111は、遷移金属として、酸化ニッケル(NiO)及び/又はニッケル(Ni)を含む。燃料極集電層111は、酸素イオン伝導性物質として、イットリア安定化ジルコニア(8YSZ、10YSZなど)やスカンジア安定化ジルコニア(ScSZ)などのジルコニア系材料や、ガドリニウムドープセリア(GDC:(Ce,Gd)O2)やサマリウムドープセリア(SDC:(Ce, Sm)O2)などのセリア系材料、或いはイットリア(Y2O3)を含んでいてもよい。燃料極集電層111の厚みは、0.2mm〜5.0mmとすることができる。燃料極集電層111の厚みは、基板として機能する場合などには、セル10の各構成部材のうちで最も大きくてもよい。燃料極集電層111において、Ni及び/又はNiOの体積比率はNi換算で35〜65体積%とすることができ、酸素イオン伝導性物質の体積比率は35〜65体積%とすることができる。 The anode current collecting layer 111 may be a porous plate-like fired body containing a transition metal and an oxygen ion conductive material. The anode current collecting layer 111 contains nickel oxide (NiO) and / or nickel (Ni) as a transition metal. The anode current collecting layer 111 includes, as an oxygen ion conductive substance, zirconia-based materials such as yttria stabilized zirconia (8YSZ, 10YSZ, etc.) and scandia stabilized zirconia (ScSZ), and gadolinium doped ceria (GDC: (Ce, Gd). ) O 2 ) or ceria-based materials such as samarium-doped ceria (SDC: (Ce, Sm) O 2 ), or yttria (Y 2 O 3 ). The thickness of the anode current collecting layer 111 can be set to 0.2 mm to 5.0 mm. The thickness of the anode current collecting layer 111 may be the largest among the constituent members of the cell 10 when it functions as a substrate. In the anode current collecting layer 111, the volume ratio of Ni and / or NiO can be 35 to 65% by volume in terms of Ni, and the volume ratio of the oxygen ion conductive material can be 35 to 65% by volume. .
燃料極活性層112は、燃料極集電層111および固体電解質層12の間に配置される。燃料極活性層112は、遷移金属と酸素イオン伝導性物質とを含む多孔質の板状焼成体である。燃料極活性層112は、遷移金属として、少なくともNiO及び/又はNiを含む。燃料極活性層112は、NiO及び/又はNiに加えて、遷移金属として、Fe2O3(またはFeO)及び/またはFe、あるいは、CuO及び/またはCuなどを含んでいてもよい。燃料極活性層112は、酸素イオン伝導性物質として、イットリア安定化ジルコニア(8YSZ、10YSZなど)やスカンジア安定化ジルコニア(ScSZ)などのジルコニア系材料や、ガドリニウムドープセリア(GDC:(Ce,Gd)O2)やサマリウムドープセリア(SDC:(Ce, Sm)O2)などのセリア系材料を含む。燃料極活性層112の厚みは5.0μm〜30μmとすることができる。燃料極活性層112において、Ni及び/又はNiOの体積比率はNi換算で25〜50体積%とすることができ、酸素イオン伝導性物質の体積比率は50〜75体積%とすることができる。このように、燃料極活性層112では、燃料極集電層111よりも酸素イオン伝導性物質の含有率が大きくてもよい。 The anode active layer 112 is disposed between the anode current collecting layer 111 and the solid electrolyte layer 12. The anode active layer 112 is a porous plate-like fired body containing a transition metal and an oxygen ion conductive material. The anode active layer 112 contains at least NiO and / or Ni as a transition metal. The anode active layer 112 may contain, in addition to NiO and / or Ni, Fe 2 O 3 (or FeO) and / or Fe, or CuO and / or Cu as a transition metal. The anode active layer 112 is made of, as an oxygen ion conductive substance, zirconia-based materials such as yttria stabilized zirconia (8YSZ, 10YSZ, etc.) and scandia stabilized zirconia (ScSZ), gadolinium doped ceria (GDC: (Ce, Gd)). Ceria-based materials such as O 2 ) and samarium-doped ceria (SDC: (Ce, Sm) O 2 ) are included. The thickness of the anode active layer 112 can be 5.0 μm to 30 μm. In the anode active layer 112, the volume ratio of Ni and / or NiO can be 25 to 50% by volume in terms of Ni, and the volume ratio of the oxygen ion conductive material can be 50 to 75% by volume. Thus, the anode active layer 112 may have a higher content of oxygen ion conductive material than the anode current collecting layer 111.
また、燃料極活性層112は、200ppm以下のSiと、50ppm以下のPと、100ppm以下のCrと、100ppm以下のBと、100ppm以下のSと、を含有することが好ましい。この場合、燃料極活性層112は、100ppm以下のSiと、30ppm以下のPと、50ppm以下のCrと、50ppm以下のBと、30ppm以下のSと、を含有することがさらに好ましい。これによって、燃料極11の耐久性を向上させることができる。 The anode active layer 112 preferably contains 200 ppm or less of Si, 50 ppm or less of P, 100 ppm or less of Cr, 100 ppm or less of B, and 100 ppm or less of S. In this case, the anode active layer 112 further preferably contains 100 ppm or less of Si, 30 ppm or less of P, 50 ppm or less of Cr, 50 ppm or less of B, and 30 ppm or less of S. Thereby, the durability of the fuel electrode 11 can be improved.
また、燃料極活性層112は、複数の気孔を有する。燃料極活性層112における気孔率は、周知の還元処理(例えば、800℃の水素雰囲気においてNiOをNiに還元する処理)後の状態において、10%以上かつ40%以下であることが好ましい。気孔率とは、例えば、燃料極活性層112の断面積に対する該断面に露出する全気孔の面積占有率である。但し、気孔率は、燃料極活性層112の体積に対する全気孔の体積占有率であってもよい。燃料極活性層112の微構造については後述する。 The anode active layer 112 has a plurality of pores. The porosity in the anode active layer 112 is preferably 10% or more and 40% or less in a state after a known reduction process (for example, a process of reducing NiO to Ni in a hydrogen atmosphere at 800 ° C.). The porosity is, for example, the area occupation ratio of all the pores exposed in the cross section with respect to the cross sectional area of the fuel electrode active layer 112. However, the porosity may be a volume occupation ratio of all pores with respect to the volume of the fuel electrode active layer 112. The microstructure of the anode active layer 112 will be described later.
固体電解質層12は、燃料極11とバリア層13との間に配置される。固体電解質層12は、空気極14で生成される酸素イオンを透過させる機能を有する。固体電解質層12は、ジルコニウム(Zr)を含む。固体電解質層12は、Zrをジルコニア(ZrO2)として含んでもよい。固体電解質層12は、ZrO2を主成分として含んでいてもよい。また、固体電解質層12は、ZrO2の他に、Y2O3及び/又はSc2O3等の添加剤を含んでいてもよい。これらの添加剤は、安定化剤として機能する。固体電解質層12において、安定化剤のZrO2に対するmol組成比(安定化剤:ZrO2)は、3:97〜20:80程度であればよい。すなわち、固体電解質層12の材料としては、例えば、3YSZ、8YSZ及び10YSZなどのイットリア安定化ジルコニアやScSZなどのジルコニア系材料を挙げることができる。固体電解質層12の厚みは、3μm〜30μmとすることができる。 The solid electrolyte layer 12 is disposed between the fuel electrode 11 and the barrier layer 13. The solid electrolyte layer 12 has a function of transmitting oxygen ions generated at the air electrode 14. The solid electrolyte layer 12 contains zirconium (Zr). The solid electrolyte layer 12 may contain Zr as zirconia (ZrO 2 ). The solid electrolyte layer 12 may contain ZrO 2 as a main component. The solid electrolyte layer 12 may contain additives such as Y 2 O 3 and / or Sc 2 O 3 in addition to ZrO 2 . These additives function as stabilizers. In the solid electrolyte layer 12, mol compositional ratio of ZrO 2 stabilizer (stabilizer: ZrO 2) is 3: 97 to 20: may be about 80. That is, examples of the material for the solid electrolyte layer 12 include yttria-stabilized zirconia such as 3YSZ, 8YSZ, and 10YSZ, and zirconia-based materials such as ScSZ. The thickness of the solid electrolyte layer 12 can be 3 μm to 30 μm.
バリア層13は、固体電解質層12および空気極14の間に配置される。バリア層13は、固体電解質層12および空気極14の間に高抵抗層が形成されることを抑制する機能を有する。バリア層13の材料としては、セリア(Ce)及びCeに固溶した希土類金属酸化物を含むセリア系材料が挙げられる。具体的に、セリア系材料としては、GDCやSDC等が挙げられる。バリア層13の厚みは、3μm〜20μmとすることができる。 The barrier layer 13 is disposed between the solid electrolyte layer 12 and the air electrode 14. The barrier layer 13 has a function of suppressing the formation of a high resistance layer between the solid electrolyte layer 12 and the air electrode 14. Examples of the material of the barrier layer 13 include ceria (Ce) and a ceria-based material containing a rare earth metal oxide dissolved in Ce. Specifically, examples of the ceria-based material include GDC and SDC. The thickness of the barrier layer 13 can be 3 μm to 20 μm.
空気極14は、バリア層13上に配置される。空気極14は、セル10のカソードとして機能する。空気極14は、例えば、ランタン含有ペロブスカイト型複合酸化物を主成分として含有してもよい。ランタン含有ペロブスカイト型複合酸化物としては、LSCF(ランタンストロンチウムコバルトフェライト)、ランタンマンガナイト、ランタンコバルタイト、ランタンフェライトが挙げられる。また、ランタン含有ペロブスカイト型複合酸化物には、ストロンチウム、カルシウム、クロム、コバルト、鉄、ニッケル、アルミニウムなどがドープされていてもよい。空気極14の厚みは、10μm〜100μmとすることができる。 The air electrode 14 is disposed on the barrier layer 13. The air electrode 14 functions as a cathode of the cell 10. The air electrode 14 may contain, for example, a lanthanum-containing perovskite complex oxide as a main component. Examples of the lanthanum-containing perovskite complex oxide include LSCF (lanthanum strontium cobalt ferrite), lanthanum manganite, lanthanum cobaltite, and lanthanum ferrite. The lanthanum-containing perovskite complex oxide may be doped with strontium, calcium, chromium, cobalt, iron, nickel, aluminum, or the like. The thickness of the air electrode 14 can be 10 μm to 100 μm.
《燃料極活性層112の微構造》
以下において、図2〜図5を順次参照しながら、燃料極活性層112の微構造について説明する。なお、本実施形態では、燃料極11が還元状態にあることを前提として説明する。
<< Micro structure of anode active layer 112 >>
Hereinafter, the microstructure of the anode active layer 112 will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, description will be made on the assumption that the fuel electrode 11 is in a reduced state.
(1)SEM画像
図2は、インレンズ二次電子検出器を用いたFE−SEM(Field Emission Scanning Electron Microscope:電界放射型走査型電子顕微鏡)によって倍率3000倍に拡大された燃料極活性層112の断面SEM画像である。図2では、Ni−8YSZによって構成された燃料極活性層112の断面が示されており、燃料極活性層112の断面は、精密機械研磨後に株式会社日立ハイテクノロジーズのIM4000によってイオンミリング加工処理が施されている。また、図2は、加速電圧:1kV、ワーキングディスタンス:2mmに設定されたZeiss社(ドイツ)製のFE−SEM(型式:ULTRA55)によって得られたSEM画像であり、図2に示される1視野のサイズは縦7μm×横34μmである。
(1) SEM image FIG. 2 shows a fuel electrode active layer 112 enlarged by a magnification of 3000 times by a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) using an in-lens secondary electron detector. It is a cross-sectional SEM image. FIG. 2 shows a cross section of the fuel electrode active layer 112 made of Ni-8YSZ. The cross section of the fuel electrode active layer 112 is subjected to ion milling processing by IM4000 of Hitachi High-Technologies Corporation after precision mechanical polishing. It has been subjected. FIG. 2 is an SEM image obtained by an FE-SEM (model: ULTRA55) manufactured by Zeiss (Germany) set at an acceleration voltage of 1 kV and a working distance of 2 mm. One field of view shown in FIG. The size is 7 μm long × 34 μm wide.
このSEM画像では、明暗差によってNi粒子と8YSZ粒子と気孔とが個別に表示されており、図2ではNi粒子が“白色”、8YSZ粒子が“黒色”、気孔が“灰色”で表示されている。ただし、図2では、気孔の輪郭の一部が白飛びしたように表示されている。 In this SEM image, Ni particles, 8YSZ particles, and pores are individually displayed according to the difference in brightness. In FIG. 2, Ni particles are displayed as “white”, 8YSZ particles are displayed as “black”, and pores are displayed as “grey”. Yes. However, in FIG. 2, a part of the outline of the pore is displayed as if it is whiteout.
なお、Ni粒子、8YSZ粒子、気孔を判別する手法は、SEM画像における明暗差を用いるものには限られない。例えば、同一視野においてSEM−EDSにより元素マッピングを取得した後、予め得ていたインレンズ二次電子検出器を用いたFE−SEM像(インレンズ像とアウトレンズ像を含む)と照らし合わせて、SEM画像中の各粒子を同定することによって、Ni粒子、8YSZ粒子、気孔を3値化することもできる。この際、各粒子の同定は、アウトレンズ像上の低輝度領域を気孔と判定した後に、インレンズ像上の気孔以外の領域における高輝度領域をNi粒子と判定し、低輝度領域を8YSZ粒子と判定することで簡便に行うことができる。 In addition, the method of discriminating Ni particles, 8YSZ particles, and pores is not limited to using the light / dark difference in the SEM image. For example, after obtaining element mapping by SEM-EDS in the same field of view, in comparison with a previously obtained FE-SEM image (including in-lens image and out-lens image) using an in-lens secondary electron detector, By identifying each particle in the SEM image, Ni particles, 8YSZ particles, and pores can be ternized. At this time, each particle is identified by determining the low-luminance region on the out-lens image as a pore, then determining the high-luminance region in the region other than the pore on the in-lens image as Ni particles, and defining the low-luminance region as 8YSZ particles. It can carry out simply by determining.
なお、本実施形態において、Ni粒子は「遷移金属の粒子」の一例であり、8YSZ粒子は「酸素イオン伝導性物質の粒子」の一例である。 In this embodiment, the Ni particles are an example of “transition metal particles”, and the 8YSZ particles are an example of “oxygen ion conductive substance particles”.
(2)SEM画像の解析
図3は、図2に示すSEM画像をMVTec社(ドイツ)製の画像解析ソフトHALCONによって画像解析した結果を示す図である。図3では、Ni粒子と8YSZ粒子との接合線が実線で示され、Ni粒子と気孔との境界線(以下、「第1境界線」という。)が破線で示され、さらに、8YSZ粒子と気孔との境界線(以下、「第2境界線」という。)が一点鎖線で示されている。図3に示されるように、燃料極活性層112の内部では、Ni粒子と8YSZ粒子とが複数個所で接合している。また、Ni粒子と気孔とが複数個所で隣接し、8YSZ粒子と気孔とが複数個所で隣接している。
(2) Analysis of SEM Image FIG. 3 is a diagram showing a result of image analysis of the SEM image shown in FIG. 2 by image analysis software HALCON manufactured by MVTec (Germany). In FIG. 3, the joining line between the Ni particles and the 8YSZ particles is indicated by a solid line, the boundary line between Ni particles and pores (hereinafter referred to as “first boundary line”) is indicated by a broken line, A boundary line with the pores (hereinafter referred to as “second boundary line”) is indicated by a one-dot chain line. As shown in FIG. 3, inside the anode active layer 112, Ni particles and 8YSZ particles are joined at a plurality of locations. Further, Ni particles and pores are adjacent at a plurality of locations, and 8YSZ particles and pores are adjacent at a plurality of locations.
(3)接合長さの分布グラフ
図4は、Ni粒子と8YSZ粒子との接合長さの分布を示す分布グラフである。この分布グラフは、図3に示す1視野の画像解析結果に基づいて作成されている。ただし、本実施形態では、後述する接合長さの平均値の算出、および、接合長さの平均値の標準偏差の算出において、上述の画像解析ソフトによって認識された0.2μm以下の接合箇所のデータは使用されていない。この理由は、さらに高倍率での観察結果によると、上述の画像解析ソフトで認識された0.2μm以下の接合箇所の存在自体が不確かであり、出力性能や燃料極の劣化を支配する因子として考慮に入れるのは相応しくないと判断されたためである。
(3) Joint Length Distribution Graph FIG. 4 is a distribution graph showing the joint length distribution of Ni particles and 8YSZ particles. This distribution graph is created based on the image analysis result of one visual field shown in FIG. However, in the present embodiment, in the calculation of the average value of the bonding length, which will be described later, and the calculation of the standard deviation of the average value of the bonding length, the bonding portion of 0.2 μm or less recognized by the above-described image analysis software is used. Data is not used. The reason for this is that, according to the observation result at a higher magnification, the presence of the joint portion of 0.2 μm or less recognized by the above image analysis software is uncertain, and as a factor governing the output performance and the deterioration of the fuel electrode. It is because it was judged that it was not suitable to take into consideration.
ここで、Ni粒子と8YSZ粒子との接合長さの平均値(以下、「接合長さの平均値」という。)は、0.4μm以上かつ0.9μm以下であることが好ましい。接合長さの平均値は、Ni粒子と8YSZ粒子との接合長さの和を接合箇所数で除した値であり、図4に示す例では、0.63μmである。接合長さの平均値は、1つの視野又は複数の視野における解析結果から算出されてもよく、SEM画像の倍率は3000倍に限られるものではない。 Here, it is preferable that the average value of the joining length of the Ni particles and the 8YSZ particles (hereinafter referred to as “average value of the joining length”) is 0.4 μm or more and 0.9 μm or less. The average value of the bonding length is a value obtained by dividing the sum of the bonding lengths of the Ni particles and the 8YSZ particles by the number of bonding points, and is 0.63 μm in the example shown in FIG. The average value of the joining length may be calculated from the analysis result in one visual field or a plurality of visual fields, and the magnification of the SEM image is not limited to 3000 times.
このような接合長さの平均値は、Ni粒子と8YSZ粒子とのネック太さを示す指標である。すなわち、接合長さの平均値を所定範囲内に制御することによって、Ni粒子と8YSZ粒子との間に必要十分な太さのネックを形成することができる。これにより、Ni粒子と骨材である8YSZとのネットワークを強固に接合できるため、Ni粒子の形態変化が抑制され、燃料極活性層112中の反応場を確保することができる。その結果、燃料極活性層112の抵抗値が低減され、セル10の出力が向上される。 Such an average value of the joining length is an index indicating the neck thickness between the Ni particles and the 8YSZ particles. That is, by controlling the average value of the joining length within a predetermined range, a neck having a necessary and sufficient thickness can be formed between the Ni particles and the 8YSZ particles. Thereby, since the network of Ni particle and 8YSZ which is an aggregate can be joined firmly, the form change of Ni particle is suppressed and the reaction field in the fuel electrode active layer 112 can be ensured. As a result, the resistance value of the anode active layer 112 is reduced and the output of the cell 10 is improved.
接合長さの平均値を調整するには、例えば、8YSZ原料粉末とNiO原料粉末の粒度分布を制御することが有効である。また、接合長さの平均値は、造孔材の平均粒径及び添加量や焼成条件によっても微調整されうる。以下に、接合長さの平均値を上述の0.4μm以上かつ0.9μm以下の範囲に制御するための作製条件の一例を示す。
・原料粉末の平均粒径を0.5μm以上1.3μm以下とするとともに、粒径0.2μm以下の微細粒子を分級処理により除去すること
・造孔材の平均粒径を0.8μm以上10μm以下とすること
・造孔材の添加量をセラミックス原料(8YSZ+NiO)に対して、20体積%以下とすること
・共焼成温度を1350℃以上1500℃以下とし、処理時間を1時間以上20時間以下とすること
また、Ni粒子と8YSZ粒子との全接合箇所のうち平均値以上の接合長さを有する接合箇所の割合(以下、「平均値以上の接合箇所割合」という。)は、25.9%以上かつ48.9%以下であることが好ましい。図4に示す分布グラフでは、平均値以上の接合箇所割合は、全頻度に対する平均値0.63μm以上の頻度の和の割合に対応しており、34.0%である。平均値以上の接合箇所割合は、Ni粒子の形態変化のしにくさを示す指標である。すなわち、平均値以上の接合箇所割合を所定範囲内に制御することによって、Ni粒子の形態変化がより抑制され、燃料極活性層112の耐久性を向上させることができる。
In order to adjust the average value of the joining length, for example, it is effective to control the particle size distribution of the 8YSZ raw material powder and the NiO raw material powder. Further, the average value of the joining length can be finely adjusted by the average particle diameter and the addition amount of the pore former and the firing conditions. Hereinafter, an example of manufacturing conditions for controlling the average value of the junction length in the above-described range of 0.4 μm or more and 0.9 μm or less is shown.
・ The average particle diameter of the raw material powder is 0.5 μm or more and 1.3 μm or less, and fine particles having a particle diameter of 0.2 μm or less are removed by classification treatment. ・ The average particle diameter of the pore former is 0.8 μm or more and 10 μm. The amount of pore forming material added is 20% by volume or less with respect to the ceramic raw material (8YSZ + NiO). The co-firing temperature is 1350 ° C. or more and 1500 ° C. or less, and the treatment time is 1 hour or more and 20 hours or less. In addition, the ratio of joint portions having a joint length greater than or equal to the average value among all joint portions of Ni particles and 8YSZ particles (hereinafter referred to as “joint portion ratio greater than or equal to the average value”) is 25.9. % Or more and 48.9% or less is preferable. In the distribution graph shown in FIG. 4, the joint portion ratio equal to or higher than the average value corresponds to the ratio of the sum of frequencies equal to or higher than the average value of 0.63 μm with respect to the total frequency, and is 34.0%. The joint portion ratio equal to or higher than the average value is an index indicating the difficulty of changing the shape of the Ni particles. In other words, by controlling the ratio of the joining points that are equal to or higher than the average value within a predetermined range, the shape change of the Ni particles is further suppressed, and the durability of the anode active layer 112 can be improved.
平均値以上の接合箇所割合を調整するには、接合長さの平均値の調整と同様に、8YSZ原料粉末とNiO原料粉末の粒度分布を制御することが有効である。また、平均値以上の接合箇所割合は、材料の混合方法や焼成条件によっても微調整されうる。以下に、平均値以上の接合箇所割合を上述の25.9%以上かつ48.9%以下の範囲に制御するための作製条件の一例を示す。
・原料(8YSZ、NiO)粉末の平均粒径を0.5μm〜1.3μmとするとともに、粒径0.3μm以下の微細粒子と2μm以上の粗大粒子を分級処理により除去すること
・燃料極活性層を形成する材料(印刷法で形成される場合は印刷ペースト)を均一混合すること
・燃料極活性層を形成する材料として印刷ペーストを作製する場合においては、適切な分散剤を添加した分散性の良いスラリーを作製した後、十分なポットミル混合とトリロールミル混合によりスラリーを均一混合すること
・焼成温度を1400℃以上1450℃以下とし、処理時間を5時間以上10時間以下とすること
なお、Ni粒子と気孔との第1境界長さ(破線)の平均値は、0.2μm以上かつ0.7μm以下であることが好ましい。また、YSZ粒子と気孔との第2境界長さ(一点鎖線)の平均値は、0.5μm以上かつ1.2μm以下であることが好ましい。
In order to adjust the proportion of the joints that are equal to or greater than the average value, it is effective to control the particle size distribution of the 8YSZ raw material powder and the NiO raw material powder as in the adjustment of the average value of the joint length. Moreover, the ratio of the joint location more than the average value can be finely adjusted depending on the material mixing method and firing conditions. Below, an example of the manufacturing conditions for controlling the joint location ratio more than an average value to the above-mentioned range of 25.9% or more and 48.9% or less is shown.
・ The average particle size of the raw material (8YSZ, NiO) powder is 0.5 μm to 1.3 μm, and fine particles having a particle size of 0.3 μm or less and coarse particles of 2 μm or more are removed by classification treatment. Mix the material for forming the layer (print paste if it is formed by the printing method) ・ When preparing the print paste as the material for forming the anode active layer, dispersibility with appropriate dispersant added The slurry is uniformly mixed by sufficient pot mill mixing and triroll mill mixing. ・ The firing temperature is 1400 ° C. or higher and 1450 ° C. or lower, and the treatment time is 5 hours or longer and 10 hours or shorter. The average value of the first boundary length (broken line) between the particles and the pores is preferably 0.2 μm or more and 0.7 μm or less. Moreover, it is preferable that the average value of the second boundary length (one-dot chain line) between the YSZ particles and the pores is 0.5 μm or more and 1.2 μm or less.
(4)接合長さのバラツキ
任意に取得される10視野(倍率3000倍)のSEM画像において、Ni粒子と8YSZ粒子との接合長さの平均値の標準偏差は、0.48以下であることが好ましい。接合長さの平均値の標準偏差は、燃料極活性層112内におけるNi粒子と8YSZ粒子とのネック太さのバラツキを示す指標である。すなわち、接合長さの平均値の標準偏差を小さくすることによって、燃料極活性層112内部の導電性が均一になり、燃料極活性層112内部の一部に電流が集中して流れることを抑制できる。従って、燃料極活性層112内部の一部が加速的に劣化することを抑制できるので、セル10の耐久性をより向上させることができる。
(4) Variation in bonding length In an SEM image of 10 fields of view (magnification 3000 times) arbitrarily acquired, the standard deviation of the average value of the bonding length of Ni particles and 8YSZ particles should be 0.48 or less. Is preferred. The standard deviation of the average value of the junction length is an index indicating the variation in the neck thickness between the Ni particles and the 8YSZ particles in the anode active layer 112. That is, by reducing the standard deviation of the average value of the junction length, the conductivity inside the anode active layer 112 becomes uniform, and current is prevented from concentrating and flowing in part of the anode active layer 112. it can. Therefore, it is possible to suppress a part of the anode active layer 112 from being acceleratedly deteriorated, so that the durability of the cell 10 can be further improved.
平均値の標準偏差は、平均値以上の接合箇所割合の調整と同様に、原料粉末の平均粒径、燃料極活性層を形成する材料の混合条件、或いは焼成条件を制御することによって調整可能である。さらに、平均値の標準偏差は、混合プロセスにおける不純物の混入を制御することによっても調整可能である。このような不純物の混入を制御することで、共焼成時の組織制御性の向上及び再現性の確保が実現され、NiO粒子と8YSZ粒子の焼結進行の均一性を向上させることができる。従って、平均値の標準偏差を制御するには、不純物の混入を制御することによって、接合長さのバラツキを抑制することが特に効果的である。具体的には、Si、B、Cr、P、Sなどの混入を約200ppm以下に制御すればよい。 The standard deviation of the average value can be adjusted by controlling the average particle diameter of the raw material powder, the mixing condition of the material forming the fuel electrode active layer, or the firing condition, in the same manner as the adjustment of the ratio of the joining points above the average value. is there. Furthermore, the standard deviation of the average value can be adjusted by controlling the mixing of impurities in the mixing process. By controlling the mixing of such impurities, it is possible to improve the structure controllability and ensure reproducibility during co-firing, and to improve the uniformity of the sintering progress of NiO particles and 8YSZ particles. Therefore, in order to control the standard deviation of the average value, it is particularly effective to suppress the variation in the junction length by controlling the mixing of impurities. Specifically, mixing of Si, B, Cr, P, S and the like may be controlled to about 200 ppm or less.
なお、任意に取得される10視野(倍率3000倍)のSEM画像において、Ni粒子と気孔との第1境界長さの平均値の標準偏差は、0.2以上かつ0.6以下であることが好ましい。また、任意に取得される10視野(倍率3000倍)のSEM画像において、YSZ粒子と気孔との第2境界長さの平均値の標準偏差は、0.6以上かつ1.0以下であることが好ましい。 In the SEM image of 10 fields of view (magnification 3000 times) arbitrarily acquired, the standard deviation of the average value of the first boundary length between the Ni particles and the pores is 0.2 or more and 0.6 or less. Is preferred. In addition, in an SEM image with 10 fields of view (magnification 3000 times) arbitrarily acquired, the standard deviation of the average value of the second boundary length between the YSZ particles and the pores is 0.6 or more and 1.0 or less. Is preferred.
(5)孤立Ni粒子の割合
図5はインレンズ二次電子検出器を用いたFE−SEM画像であり、連続Ni粒子と孤立Ni粒子の解析結果である。
(5) Ratio of Isolated Ni Particles FIG. 5 is an FE-SEM image using an in-lens secondary electron detector and shows the analysis results of continuous Ni particles and isolated Ni particles.
ここで、インレンズ二次電子検出器を用いることで、各Ni粒子の導電性の差異を画像コントラストとして出力することができる。導電性の高い、つまり周囲のNi粒子との電気的接続が確かな連続性の高い粒子は明るく表示され、導電性の低い、つまり周囲のNi粒子との電気的接続が不確かな粒子は暗く表示されることが知られている(「Solid State lonics 178(2008)1984」参照)。 Here, by using the in-lens secondary electron detector, the difference in conductivity of each Ni particle can be output as an image contrast. Particles with high electrical conductivity, that is, high continuity with reliable electrical connection with surrounding Ni particles are displayed brightly, and particles with low electrical conductivity, that is, electrical connection with surrounding Ni particles are dark (See "Solid State lonics 178 (2008) 1984").
図5はインレンズ二次電子検出器を用いたFE−SEM画像であるが、得られたNi粒子の明暗がNi粒子の連続性有無、すなわち導電性の差異を表していることを確認するために、所定の電圧が印加されたカンチレバーによって断面をスキャンすることによって、同一視野において原子間力顕微鏡(AFM)を用いてNi粒子個々の抵抗評価を行った。この際、電流の大きさに基づいて、Ni粒子によって構成される領域を導通のある領域と導通のない領域に分類した。分析結果から、導通のある領域を「連続Ni粒子」と判定し、導通のない領域を「孤立Ni粒子」と判定する。すなわち、連続Ni粒子とは、隣り合う少なくとも1つのNi粒子と繋がっているNi粒子であり、孤立Ni粒子とは、隣り合うNi粒子と繋がらずに単独で存在するNi粒子である。図5においては、孤立Ni粒子が実線で囲まれ、連続Ni粒子が破線で囲まれている。 FIG. 5 is an FE-SEM image using an in-lens secondary electron detector. In order to confirm that the brightness of the obtained Ni particles indicates the continuity of Ni particles, that is, the difference in conductivity. Furthermore, the resistance of each Ni particle was evaluated using an atomic force microscope (AFM) in the same field of view by scanning the cross section with a cantilever to which a predetermined voltage was applied. At this time, based on the magnitude of the current, the region constituted by the Ni particles was classified into a region having conduction and a region having no conduction. From the analysis result, a region with continuity is determined as “continuous Ni particles”, and a region without continuity is determined as “isolated Ni particles”. That is, continuous Ni particles are Ni particles that are connected to at least one adjacent Ni particle, and isolated Ni particles are Ni particles that exist independently without being connected to adjacent Ni particles. In FIG. 5, isolated Ni particles are surrounded by a solid line, and continuous Ni particles are surrounded by a broken line.
ここで、1視野に存在するNiの全占有面積のうち孤立Ni粒子の占有面積の割合(以下、「孤立Ni粒子割合」という。)は、25%以下であることが好ましい。孤立Ni粒子割合は、燃料極活性層112の導電性の指標である。すなわち、孤立Ni粒子割合が少ないほど燃料極活性層112の反応抵抗を低減できるので、セル10の出力をより維持することができる。 Here, the ratio of the occupied area of isolated Ni particles out of the total occupied area of Ni existing in one field of view (hereinafter referred to as “isolated Ni particle ratio”) is preferably 25% or less. The isolated Ni particle ratio is an index of conductivity of the anode active layer 112. That is, since the reaction resistance of the fuel electrode active layer 112 can be reduced as the ratio of isolated Ni particles is smaller, the output of the cell 10 can be further maintained.
このような孤立Ni粒子割合は、例えば、燃料極11用のスラリー内に混入されるNiO粉末の粉体特性(粒径、比表面積)を調整することで制御可能である。また、孤立Ni粒子割合の調整は、焼成時間及び焼成温度の調整、或いは、造孔材の粒径や添加量を調整することによっても制御可能である。 Such a ratio of isolated Ni particles can be controlled, for example, by adjusting the powder characteristics (particle diameter, specific surface area) of NiO powder mixed in the slurry for the fuel electrode 11. The adjustment of the isolated Ni particle ratio can also be controlled by adjusting the firing time and the firing temperature, or by adjusting the particle size and the amount of the pore former.
特に、NiO粒子の活性度の高い材料を用いることが重要である。比表面積の高いNiO原料を用いることで、焼成時に他のNiOや8YSZとの接合性が向上し、還元処理後においても孤立Ni粒子割合を下げることができる。具体的には、5m2/g〜20m2/gの比表面積を有するNiO粒子を原料として用いることが好ましい。ただし、高比表面積の原料を用いる場合にはスラリー調整時に有効な分散剤(例えば、ビックケミージャパン株式会社製の湿潤分散剤「DISPERBYK(R)-180」など)を添加する必要がある。分散性の低いスラリーにおいては、高比表面積粒子は凝集体となり、むしろ焼結性が阻害されてしまう結果、孤立Ni粒子割合が向上してしまうためである。なお、焼成温度は1400℃以上1450℃以下が好ましく、処理時間は5時間以上10時間以下が好ましい。 In particular, it is important to use a material having high activity of NiO particles. By using a NiO raw material having a high specific surface area, bondability with other NiO or 8YSZ is improved during firing, and the ratio of isolated Ni particles can be reduced even after reduction treatment. Specifically, it is preferable to use NiO particles having a specific surface area of 5 m 2 / g to 20 m 2 / g as a raw material. However, when a raw material having a high specific surface area is used, it is necessary to add an effective dispersant (for example, a wet dispersant “DISPERBYK (R) -180” manufactured by Big Chemie Japan Co., Ltd. ) during slurry adjustment. This is because, in a slurry with low dispersibility, the high specific surface area particles become aggregates, and rather the sinterability is hindered, resulting in an increase in the ratio of isolated Ni particles. The firing temperature is preferably 1400 ° C. or higher and 1450 ° C. or lower, and the treatment time is preferably 5 hours or longer and 10 hours or shorter.
なお、連続Ni粒子と孤立Ni粒子とは、SEM画像を画像解析ソフトによって解析する際に、Ni粒子の明暗を詳細に検出することによっても判定可能である。例えば、図2では一律に“灰色”として分類した領域のうち明るい領域を「連続Ni粒子」と判定し、暗い領域を「孤立Ni粒子」と判定すればよい。 Note that continuous Ni particles and isolated Ni particles can also be determined by detecting in detail the brightness and darkness of Ni particles when an SEM image is analyzed by image analysis software. For example, in FIG. 2, among the regions classified uniformly as “gray”, a bright region may be determined as “continuous Ni particles” and a dark region may be determined as “isolated Ni particles”.
また、連続Ni粒子と孤立Ni粒子との判定に係る上述した種々の手法では、セル10のサンプルを厚さ方向(積層方向)に沿って機械加工により実際に切断して得られた断面が利用される。従って、断面近傍に分布していたNi粒子のうち切断前には連続Ni粒子であったが切断後に孤立Ni粒子に変わったもの(或いは、その逆のもの)が存在し得ると考えられる。しかしながら、断面近傍に分布していたNi粒子のうち切断前後で連続Ni粒子から孤立Ni粒子(或いは、その逆)に変わったものの割合は非常に小さいと考えられる。従って、セル10のサンプルを機械加工により切断して得られた断面に基づいて算出される孤立Ni粒子割合は、セル10のサンプルを切断する前の真の孤立Ni粒子割合とほぼ一致するものと考えられる。 Further, in the above-described various methods relating to determination of continuous Ni particles and isolated Ni particles, a cross section obtained by actually cutting the sample of the cell 10 by machining along the thickness direction (stacking direction) is used. Is done. Therefore, it is considered that among the Ni particles distributed in the vicinity of the cross section, there may exist those that were continuous Ni particles before cutting but changed to isolated Ni particles after cutting (or vice versa). However, the proportion of Ni particles distributed in the vicinity of the cross section that changed from continuous Ni particles to isolated Ni particles (or vice versa) before and after cutting is considered to be very small. Therefore, the isolated Ni particle ratio calculated based on the cross section obtained by cutting the sample of the cell 10 by machining is substantially the same as the true isolated Ni particle ratio before the sample of the cell 10 is cut. Conceivable.
≪セル10の製造方法≫
次に、セル10の製造方法の一例について説明する。ただし、以下に述べる材料、粒径、温度、及び塗布方法等の各種条件は、適宜変更することができる。以下、「成形体」とは、焼成前の状態を指すものとする。
<< Manufacturing Method of Cell 10 >>
Next, an example of a method for manufacturing the cell 10 will be described. However, various conditions such as the material, particle size, temperature, and coating method described below can be changed as appropriate. Hereinafter, the “molded body” refers to a state before firing.
まず、NiO粉末(遷移金属の一例)とYSZ粉末(酸素イオン伝導性物質の一例)と造孔剤(例えばPMMA(ポリメタクリル酸メチル樹脂))との混合物にバインダーとしてポリビニルアルコール(PVA)を添加してスラリーを作製する。次に、このスラリーをスプレードライヤーで乾燥・造粒することによって燃料極集電層用粉末を得る。次に、金型プレス成形法で燃料極用粉末を成形することによって、燃料極集電層111の成形体を形成する。 First, polyvinyl alcohol (PVA) is added as a binder to a mixture of NiO powder (an example of a transition metal), YSZ powder (an example of an oxygen ion conductive material), and a pore former (for example, PMMA (polymethyl methacrylate resin)). To prepare a slurry. Next, this slurry is dried and granulated with a spray dryer to obtain a fuel electrode current collecting layer powder. Next, a molded body of the fuel electrode current collecting layer 111 is formed by molding the fuel electrode powder by a die press molding method.
次に、NiO粉末とYSZ粉末と造孔剤(例えばPMMA)との混合物にバインダーとしてポリビニルアルコールを添加してスラリーを作製する。次に、このスラリーを印刷法で燃料極集電層111の成形体上に印刷することによって、燃料極活性層112の成形体を形成する。これによって、燃料極11の成形体が形成される。 Next, a slurry is prepared by adding polyvinyl alcohol as a binder to a mixture of NiO powder, YSZ powder, and a pore-forming agent (for example, PMMA). Next, this slurry is printed on the molded body of the anode current collecting layer 111 by a printing method to form a molded body of the anode active layer 112. Thereby, a molded body of the fuel electrode 11 is formed.
本実施形態では、本工程においてジルコニア系材料の粒度分布や造孔剤の添加量などを調整することによって、後の共焼成によって形成される燃料極活性層112における接合長さの平均値、平均値以上の接合箇所割合、及び接合長さの平均値の標準偏差のそれぞれが上述した所望の範囲に収まるよう制御する。また、NiO粉末の粉体特性(粒径、比表面積)を調整することによって、燃料極活性層112における孤立Ni粒子割合が所望の範囲に収まるよう制御する。 In this embodiment, by adjusting the particle size distribution of the zirconia-based material and the amount of pore-forming agent added in this step, the average value of the junction length in the anode active layer 112 formed by the subsequent co-firing, the average Control is performed so that each of the proportions of the joining points equal to or greater than the value and the standard deviation of the average value of the joining lengths are within the desired range described above. Further, by adjusting the powder characteristics (particle size, specific surface area) of the NiO powder, the ratio of isolated Ni particles in the fuel electrode active layer 112 is controlled to fall within a desired range.
次に、YSZ粉末に水とバインダーの混合物をボールミルで24時間混合することによってスラリーを作製する。次に、スラリーを燃料極11の成形体上に塗布および乾燥することによって、固体電解質層12の成形体を形成する。なお、塗布法に代えてテープ積層法や印刷法等を用いることとしてもよい。 Next, a slurry is prepared by mixing the YSZ powder with a mixture of water and a binder in a ball mill for 24 hours. Next, the slurry is applied on the molded body of the fuel electrode 11 and dried to form a molded body of the solid electrolyte layer 12. Note that a tape lamination method or a printing method may be used instead of the coating method.
次に、GDC粉末に水とバインダーの混合物をボールミルで24時間混合することによってスラリーを作製する。次に、スラリーを電解質膜120の成形体上に塗布および乾燥することによって、バリア層13の成形体を形成する。なお、塗布法に代えてテープ積層法や印刷法等を用いることとしてもよい。 Next, a slurry is prepared by mixing a mixture of water and a binder with the GDC powder in a ball mill for 24 hours. Next, the molded body of the barrier layer 13 is formed by applying and drying the slurry on the molded body of the electrolyte membrane 120. Note that a tape lamination method or a printing method may be used instead of the coating method.
以上より、燃料極11の成形体、固体電解質層12の成形体およびバリア層13の成形体の積層体が形成される。 From the above, a laminate of the molded body of the fuel electrode 11, the molded body of the solid electrolyte layer 12, and the molded body of the barrier layer 13 is formed.
次に、積層体を1300〜1600℃で2〜20時間共焼結することによって、燃料極集電層111および燃料極活性層112によって構成される燃料極11、固体電解質層12および緻密なバリア層13の共焼成体を形成する。 Next, the laminated body is co-sintered at 1300 to 1600 ° C. for 2 to 20 hours, so that the fuel electrode current collector layer 111 and the fuel electrode active layer 112 are composed of the fuel electrode 11, the solid electrolyte layer 12, and the dense barrier. A co-fired body of layer 13 is formed.
次に、LSCF粉末に水とバインダーの混合物をボールミルで24時間混合することによってスラリーを作製する。次に、スラリーを共焼成体のバリア層13上に塗布および乾燥した後に、電気炉(酸素含有雰囲気、1000℃)で1時間焼成することによって、バリア層13上に多孔質の空気極14を形成する。以上によりセル10が完成する。 Next, a slurry is prepared by mixing a mixture of water and a binder with LSCF powder in a ball mill for 24 hours. Next, after applying the slurry onto the co-fired barrier layer 13 and drying, the porous air electrode 14 is formed on the barrier layer 13 by firing in an electric furnace (oxygen-containing atmosphere, 1000 ° C.) for 1 hour. Form. Thus, the cell 10 is completed.
≪他の実施形態≫
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない範囲で種々の変形又は変更が可能である。
<< Other Embodiments >>
The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications or changes can be made without departing from the scope of the present invention.
(A)上記実施形態では、特に、燃料極活性層112の微構造に焦点を当てて説明したが、燃料極集電層111が燃料極活性層112と同様の材料(例えばNi−8YSZ)によって構成されている場合には、燃料極11は、固体電解質層12との界面付近において、接合長さの平均値が0.4μm以上かつ0.9μm以下である領域を有していればよい。少なくともこの領域においては、所望の効果を得ることができるからである。なお、この領域では、上記実施形態で説明した通り、平均値以上の接合箇所割合は25.9%以上かつ48.9%以下であることが好ましく、さらに、Ni粒子と8YSZ粒子との接合長さの平均値の標準偏差は0.48以下であることが好ましい。 (A) In the above embodiment, the description has been made with a focus on the fine structure of the anode active layer 112. However, the anode current collecting layer 111 is made of the same material as the anode active layer 112 (for example, Ni-8YSZ). In the case of being configured, the fuel electrode 11 only needs to have a region where the average value of the junction length is 0.4 μm or more and 0.9 μm or less in the vicinity of the interface with the solid electrolyte layer 12. This is because a desired effect can be obtained at least in this region. In this region, as described in the above embodiment, it is preferable that the ratio of the joining points greater than the average value is 25.9% or more and 48.9% or less, and the joining length between the Ni particles and the 8YSZ particles. The standard deviation of the average value is preferably 0.48 or less.
(B)上記実施形態において、セル10は、燃料極11、固体電解質層12、バリア層13および空気極14を備えることとしたが、これに限られるものではない。セル10は、燃料極11、固体電解質層12、バリア層13および空気極14を備えていればよく、燃料極11と固体電解質層12との間やバリア層13と空気極14との間には、他の層が介挿されていてもよい。例えば、セル10は、バリア層13と空気極14との間に、多孔質バリア層を備えていてもよい。 (B) In the above embodiment, the cell 10 includes the fuel electrode 11, the solid electrolyte layer 12, the barrier layer 13, and the air electrode 14. However, the present invention is not limited to this. The cell 10 only needs to include the fuel electrode 11, the solid electrolyte layer 12, the barrier layer 13, and the air electrode 14, and between the fuel electrode 11 and the solid electrolyte layer 12 and between the barrier layer 13 and the air electrode 14. Other layers may be inserted. For example, the cell 10 may include a porous barrier layer between the barrier layer 13 and the air electrode 14.
(C)上記実施形態では特に触れていないが、セル10の形状は、燃料極支持型、平板形、円筒形、縦縞型、横縞型などであればよい。また、セル10の断面は、楕円形状などであってもよい。
(D)上記実施形態では、燃料極活性層112は、遷移金属として、少なくともNiO及び/又はNiを含むこととしたが、これに限られるものではない。燃料極活性層112は、NiO及び/又はNiに代えて、Ni以外の遷移金属及び/又はNi以外の遷移金属の酸化物を含んでいてもよい。このような遷移金属又はその酸化物としては、例えば、Fe2O3(またはFeO)及び/またはFeや、CuO及び/またはCuなどが挙げられる。なお、燃料極活性層112は、複数の遷移金属(又は酸化物を含む)の混合物を含有していてもよい。
(C) Although not particularly mentioned in the above embodiment, the shape of the cell 10 may be a fuel electrode support type, a flat plate shape, a cylindrical shape, a vertical stripe type, a horizontal stripe type, or the like. The cross section of the cell 10 may be elliptical.
(D) In the above embodiment, the anode active layer 112 includes at least NiO and / or Ni as a transition metal. However, the present invention is not limited to this. The anode active layer 112 may include a transition metal other than Ni and / or an oxide of a transition metal other than Ni instead of NiO and / or Ni. Examples of such transition metals or oxides thereof include Fe 2 O 3 (or FeO) and / or Fe, CuO and / or Cu, and the like. The anode active layer 112 may contain a mixture of a plurality of transition metals (or oxides).
以下において本発明に係るセルの実施例について説明するが、本発明は以下に説明する実施例に限定されるものではない。 Examples of the cell according to the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the examples described below.
[サンプルNo.1〜No.49の作製]
以下のようにして、燃料極集電層を支持基板とする燃料極支持型セルのサンプルNo.1〜No.49を作製した。
[Production of sample No. 1 to No. 49]
Samples No. 1 to No. 49 of the fuel electrode support type cell using the fuel electrode current collecting layer as a support substrate were produced as follows.
まず、金型プレス成形法で厚み500μmの燃料極集電層(NiO:8YSZ=50:50(Ni体積%換算))を成形し、その上に厚み20μmの燃料極活性層を印刷法で形成した。サンプルNo.1〜No.20では、遷移金属としてのNiと、酸素イオン伝導性物質としての8YSZと、を燃料極活性層の原材料とした。サンプルNo.21〜No.26では、遷移金属としてのNiと、酸素イオン伝導性物質としての10YSZと、を燃料極活性層の原材料とした。サンプルNo.27〜No.32では、遷移金属としてのNiと、酸素イオン伝導性物質としてのScSZと、を燃料極活性層の原材料とした。サンプルNo.33〜No.38では、遷移金属としてのNi及びFeと、酸素イオン伝導性物質としての8YSZと、を燃料極活性層の原材料とした。サンプルNo.39〜No.42では、遷移金属としてのNi及びCuと、酸素イオン伝導性物質としての8YSZと、を燃料極活性層の原材料とした。サンプルNo.43〜No.47では、遷移金属としてのNiと、酸素イオン伝導性物質としてのGDCと、を燃料極活性層の原材料とした。なお、遷移金属と酸素イオン伝導性物質との混合比(遷移金属:酸素イオン伝導性物質)については、表1に示す通りとした。
また、サンプルNo.48,No.49では、遷移金属としてのNiと、酸素イオン伝導性物質としての8YSZと、を燃料極活性層の原材料とした。サンプルNo.48では、遷移金属と酸素イオン伝導性物質との混合比を40:60とし、No.49では、遷移金属と酸素イオン伝導性物質との混合比を45:55とした。
また、燃料極活性層の成形工程において8YSZの粒度分布、造孔剤の添加量およびNiO粉末の粉体特性(粒径、比表面積)を調整することによって、表1および表2に示すように、燃料極活性層における接合長さの平均値、平均値以上の接合箇所割合、接合長さの平均値の標準偏差および孤立Ni粒子割合を異ならせた。
First, a fuel electrode current collector layer (NiO: 8YSZ = 50: 50 (Ni volume% conversion)) having a thickness of 500 μm is formed by a die press molding method, and a fuel electrode active layer having a thickness of 20 μm is formed thereon by a printing method. did. In samples No. 1 to No. 20, Ni as a transition metal and 8YSZ as an oxygen ion conductive material were used as raw materials for the fuel electrode active layer. In samples No. 21 to No. 26, Ni as a transition metal and 10YSZ as an oxygen ion conductive material were used as raw materials for the fuel electrode active layer. In Samples Nos. 27 to 32, Ni as a transition metal and ScSZ as an oxygen ion conductive material were used as raw materials for the fuel electrode active layer. In samples No. 33 to No. 38, Ni and Fe as transition metals and 8YSZ as an oxygen ion conductive material were used as raw materials for the fuel electrode active layer. In samples No. 39 to No. 42, Ni and Cu as transition metals and 8YSZ as an oxygen ion conductive material were used as raw materials for the fuel electrode active layer. In samples No. 43 to No. 47, Ni as a transition metal and GDC as an oxygen ion conductive material were used as raw materials for the fuel electrode active layer. The mixing ratio of the transition metal to the oxygen ion conductive material (transition metal: oxygen ion conductive material) was as shown in Table 1.
In samples No. 48 and No. 49, Ni as a transition metal and 8YSZ as an oxygen ion conductive material were used as raw materials for the fuel electrode active layer. In sample No. 48, the mixing ratio of transition metal and oxygen ion conductive material was 40:60, and in No. 49, the mixing ratio of transition metal and oxygen ion conductive material was 45:55.
In addition, as shown in Tables 1 and 2, by adjusting the particle size distribution of 8YSZ, the amount of pore-forming agent added, and the powder characteristics (particle size, specific surface area) of the NiO powder in the molding process of the fuel electrode active layer, The average value of the junction length in the fuel electrode active layer, the proportion of the junctions above the average value, the standard deviation of the average value of the junction length, and the ratio of isolated Ni particles were varied.
次に、燃料極活性層上に厚み5μmの8YSZ電解質と厚み5μmのGDCハ゛リア膜とを順次形成して積層体を作製した。 Next, an 8YSZ electrolyte having a thickness of 5 μm and a GDC barrier film having a thickness of 5 μm were sequentially formed on the anode active layer to produce a laminate.
次に、積層体を1400℃で2時間共焼結することによって共焼成体を得た。その後、厚み30μmのLSCF空気極を1000℃で2時間焼き付けることによって、燃料極支持型コインセル(φ15mm)のサンプルNo.1〜No.49を作製した。 Next, the laminate was co-sintered at 1400 ° C. for 2 hours to obtain a co-fired body. Thereafter, a LSCF air electrode having a thickness of 30 μm was baked at 1000 ° C. for 2 hours to prepare Samples No. 1 to No. 49 of fuel electrode supported coin cells (φ15 mm).
[燃料極活性層の断面の観察]
サンプルNo.1〜No.49について、燃料極活性層の断面を観察した。
[Observation of cross section of anode active layer]
For samples No. 1 to No. 49, the cross section of the anode active layer was observed.
具体的には、まず、各サンプルの燃料極活性層を精密機械研磨した後に、株式会社日立ハイテクノロジーズのIM4000によってイオンミリング加工処理を施した。 Specifically, first, the anode active layer of each sample was subjected to precision mechanical polishing, and then subjected to ion milling processing using IM4000 of Hitachi High-Technologies Corporation.
次に、インレンズ二次電子検出器を用いたFE−SEMによって倍率3000倍に拡大された燃料極活性層の断面のSEM画像を取得した(図2参照)。 Next, an SEM image of a cross section of the anode active layer magnified by 3000 times was obtained by FE-SEM using an in-lens secondary electron detector (see FIG. 2).
次に、図2に示す断面写真をMVTec社(ドイツ)製画像解析ソフトHALCONで解析することによって、Ni粒子と酸素イオン伝導性物質との接合線を検出した(図3参照)。 Next, the cross-sectional photograph shown in FIG. 2 was analyzed with image analysis software HALCON manufactured by MVTec (Germany), thereby detecting a bonding line between the Ni particles and the oxygen ion conductive material (see FIG. 3).
次に、画像解析ソフトの解析結果を用いて、1視野のSEM画像における接合長さの平均値、平均値以上の接合箇所割合、及び孤立Ni粒子割合を算出した。また、画像解析ソフトの解析結果を用いて、任意の10視野のSEM画像において、接合長さの平均値の標準偏差を算出した。算出結果は、表1および表2に示す通りであった。 Next, using the analysis result of the image analysis software, the average value of the junction length in the SEM image of one field of view, the proportion of junctions where the average value was exceeded, and the proportion of isolated Ni particles were calculated. In addition, using the analysis result of the image analysis software, the standard deviation of the average value of the joining length was calculated in SEM images of arbitrary 10 fields of view. The calculation results were as shown in Tables 1 and 2.
[出力密度測定]
サンプルNo.1〜No.47について、燃料極側に窒素ガス、空気極側に空気を供給しながら750℃まで昇温し、750℃に達した時点で燃料極に水素ガスを供給しながら還元処理を3時間行った。この後、サンプルNo.1〜No.47の出力密度を測定した。出力密度として、温度が750℃で定格電圧0.8Vでの値を使用した。
[Output density measurement]
For samples No. 1 to No. 47, the temperature was raised to 750 ° C. while supplying nitrogen gas to the fuel electrode side and air to the air electrode side. When the temperature reached 750 ° C., reduction was performed while supplying hydrogen gas to the fuel electrode. The treatment was performed for 3 hours. Thereafter, the output densities of samples No. 1 to No. 47 were measured. As the output density, a value at a temperature of 750 ° C. and a rated voltage of 0.8 V was used.
測定結果を表1にまとめて記載する。表1では、出力密度が600mW/cm2以上を高出力状態と評価されている。表1から明らかなように、接合長さの平均値は、0.4μm以上かつ0.9μm以下が好ましいことが判った。これは、接合長さの平均値が0.4μm以上であることで、Ni粒子と酸素イオン伝導性物質とのネック太さを十分確保でき、0.9μm以下であることで、十分な電気化学反応領域を確保できるからである。
また、このような効果は、Ni粒子と酸素イオン伝導性物質とのネック太さを十分確保することによって得られるものであり、酸素イオン伝導性物質の種類に因らないことがわかった。さらに、遷移金属としてNi以外にFeやCuが含まれる場合であっても、同様の効果を得られることがわかった。
The measurement results are summarized in Table 1. In Table 1, an output density of 600 mW / cm 2 or higher is evaluated as a high output state. As is apparent from Table 1, it was found that the average value of the joining length is preferably 0.4 μm or more and 0.9 μm or less. This is because when the average value of the junction length is 0.4 μm or more, the neck thickness between the Ni particles and the oxygen ion conductive material can be sufficiently secured, and when it is 0.9 μm or less, sufficient electrochemical This is because the reaction area can be secured.
Further, it has been found that such an effect can be obtained by ensuring a sufficient neck thickness between the Ni particles and the oxygen ion conductive material, and does not depend on the type of the oxygen ion conductive material. Furthermore, it has been found that the same effect can be obtained even when Fe and Cu are included as transition metals in addition to Ni.
[耐久性試験1]
表2に示される12種類のサンプルについて、燃料極側に窒素ガス、空気極側に空気を供給しながら750℃まで昇温し、750℃に達した時点で燃料極に水素ガスを供給しながら還元処理を3時間行った。この後、各サンプルについて、1000時間当たりの電圧降下率を劣化率として測定した。出力密度として、温度が750℃で定格電流密度0.2A/cm2での値を使用した。
[Durability test 1]
Regarding the 12 types of samples shown in Table 2, the temperature is raised to 750 ° C. while supplying nitrogen gas to the fuel electrode side and air to the air electrode side, and hydrogen gas is supplied to the fuel electrode when the temperature reaches 750 ° C. The reduction treatment was performed for 3 hours. Thereafter, the voltage drop rate per 1000 hours was measured as the deterioration rate for each sample. As the output density, a value at a temperature of 750 ° C. and a rated current density of 0.2 A / cm 2 was used.
測定結果を表2にまとめて記載する。表2では、劣化率が1.5%以下が低劣化状態と評価されている。 Table 2 summarizes the measurement results. In Table 2, a deterioration rate of 1.5% or less is evaluated as a low deterioration state.
表2から明らかなように、平均値以上の接合箇所割合は、25.9%以上かつ48.9%以下が好ましいことが判った。これは、接合箇所割合が25.9%以上であることで、Ni粒子の形態変化をしにくくすることができ、48.9%以下であることで、十分な電気化学反応領域を確保でき、過度な過電圧上昇を抑制できるからである。 As can be seen from Table 2, it was found that the proportion of joints above the average value is preferably 25.9% or more and 48.9% or less. This is because the joint portion ratio is 25.9% or more, it is possible to make it difficult to change the shape of the Ni particles, and when it is 48.9% or less, a sufficient electrochemical reaction region can be secured, This is because an excessive increase in overvoltage can be suppressed.
また、表2から分かるように、孤立Ni粒子割合は、25%以下が好ましいことが判った。これは、孤立Ni粒子割合を25%以下とすることによって、燃料極活性層の反応抵抗が低減され出力を維持しやすくなったからである。 Further, as can be seen from Table 2, it was found that the isolated Ni particle ratio is preferably 25% or less. This is because the reaction resistance of the fuel electrode active layer is reduced and the output is easily maintained by setting the isolated Ni particle ratio to 25% or less.
ただし、表2に示すサンプルNo.13では、孤立Ni粒子割合は8.5%と適切な値であるにも関わらず、接合長さの平均値が0.92と過大であったために他のサンプルほど良好な結果を得ることができなかった。このことから、劣化率は、孤立Ni粒子割合よりも接合長さの平均値によって律速されやすいことが分かった。 However, the sample numbers shown in Table 2 No. 13, although the isolated Ni particle ratio is an appropriate value of 8.5%, the average value of the junction length was too large at 0.92, so that other samples can obtain better results. could not. From this, it was found that the deterioration rate is more easily rate-controlled by the average value of the junction length than the ratio of isolated Ni particles.
また、表2から明らかなように、接合長さの平均値の標準偏差は、0.48以下が好ましいことが判った。これは、平均値の標準偏差が0.48以下であることで、燃料極活性層内部の導電性が均一になり、燃料極活性層内部の一部に電流が集中して流れることを抑制できたためである。 Further, as apparent from Table 2, it was found that the standard deviation of the average value of the joining length is preferably 0.48 or less. This is because the standard deviation of the average value is 0.48 or less, the conductivity inside the anode active layer becomes uniform, and current can be prevented from concentrating and flowing in part of the anode active layer. This is because.
ただし、表1に示すサンプルNo.9では、接合長さの平均値の標準偏差は0.45と適切な値であるにも関わらず、接合長さの平均値が0.32と過少であったために良好な結果を得ることができなかった。このことから、出力密度は、平均値の標準偏差よりも接合長さの平均値によって律速されやすいことが分かった。 However, sample No. shown in Table 1 9, although the standard deviation of the average value of the joint length is 0.45, which is an appropriate value, the average value of the joint length is too small, 0.32, and thus good results can be obtained. could not. From this, it was found that the power density is more easily rate-controlled by the average value of the junction length than the standard deviation of the average value.
[耐久性試験2]
燃料極における混合物の濃度と劣化率との関係を調べるために、良好な出力密度が得られたサンプルNo.7を基準として、表3に示すように混合物の混合量を調整することによって、サンプルNo.7-1〜7-5を作製した。ここで、混合物は、ケイ素(Si)、リン(P)、クロム(Cr)、ホウ素(B)、及び硫黄(S)である。混合物は、燃料極の原料中に予め混合されてもよいし、製造の過程で混合されてもよい。
[Durability test 2]
In order to investigate the relationship between the concentration of the mixture at the fuel electrode and the deterioration rate, a sample was prepared by adjusting the mixing amount of the mixture as shown in Table 3 on the basis of sample No. 7 where a good power density was obtained. Nos. 7-1 to 7-5 were produced. Here, the mixture is silicon (Si), phosphorus (P), chromium (Cr), boron (B), and sulfur (S). The mixture may be mixed in advance in the raw material of the fuel electrode, or may be mixed during the manufacturing process.
サンプルNo.7-1〜7-5について、上述の耐久性試験1と同様、燃料極側に窒素ガス、空気極側に空気を供給しながら750℃まで昇温し、750℃に達した時点で燃料極に水素ガスを供給しながら還元処理を3時間行った。この後、各サンプルについて、1000時間当たりの電圧降下率を劣化率として測定した。なお、出力密度には、温度が750℃で定格電流密度0.2A/cm2での値を使用した。 For Sample Nos. 7-1 to 7-5, when the temperature was raised to 750 ° C. while nitrogen gas was supplied to the fuel electrode side and air was supplied to the air electrode side as in the above durability test 1, the temperature reached 750 ° C. Then, reduction treatment was performed for 3 hours while supplying hydrogen gas to the fuel electrode. Thereafter, the voltage drop rate per 1000 hours was measured as the deterioration rate for each sample. As the output density, a value at a temperature of 750 ° C. and a rated current density of 0.2 A / cm 2 was used.
表3に示すように、200ppm以下のSiと、50ppm以下のPと、100ppm以下のCrと、100ppm以下のBと、100ppm以下のSと、が含有されることによって、燃料極の劣化率を改善できることが確認された。 As shown in Table 3, the deterioration rate of the fuel electrode is reduced by containing 200 ppm or less of Si, 50 ppm or less of P, 100 ppm or less of Cr, 100 ppm or less of B, and 100 ppm or less of S. It was confirmed that it could be improved.
また、表3に示すように、100ppm以下のSiと、30ppm以下のPと、50ppm以下のCrと、50ppm以下のBと、30ppm以下のSと、が含有されることによって、さらに燃料極の劣化率を改善できることが確認された。 Further, as shown in Table 3, by containing 100 ppm or less of Si, 30 ppm or less of P, 50 ppm or less of Cr, 50 ppm or less of B, and 30 ppm or less of S, the fuel electrode further It was confirmed that the deterioration rate can be improved.
このような結果が得られたのは、混合されたSi、P、Cr、B及びSによって、焼成時及び還元時において多孔質構造の安定化を図れたためである。具体的には、混合物が混合されることにより燃料極の焼結性が向上されて、多孔質体である燃料極の骨格を強化できた。一方で、混合物の混合量を微量に制御することにより長期間運転時におけるNiの焼結が抑制されて、燃料極内の反応場の減少を抑制できた。 Such a result was obtained because the mixed Si, P, Cr, B and S could stabilize the porous structure during firing and reduction. Specifically, by mixing the mixture, the sinterability of the fuel electrode was improved, and the skeleton of the fuel electrode, which is a porous body, could be strengthened. On the other hand, by controlling the mixing amount of the mixture to a very small amount, the sintering of Ni during long-term operation was suppressed, and the reduction of the reaction field in the fuel electrode could be suppressed.
なお、Si、P、Cr、B及びSそれぞれを少なくとも1ppm以上混合することが好ましいことは、実験的にも確認されている。 It has been experimentally confirmed that it is preferable to mix at least 1 ppm of Si, P, Cr, B, and S.
10 燃料電池セル
11 燃料極
111 燃料極集電層
112 燃料極活性層
12 固体電解質層
13 バリア層
14 空気極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel cell 11 Fuel electrode 111 Fuel electrode current collection layer 112 Fuel electrode active layer 12 Solid electrolyte layer 13 Barrier layer 14 Air electrode
Claims (8)
空気極と、
前記燃料極および前記空気極の間に配置される固体電解質層と、
を備え、
前記燃料極は、断面において、ニッケルの粒子と前記酸素イオン伝導性物質の粒子との接合長さの平均値が0.4μm以上かつ0.9μm以下である領域を有する、
燃料電池セル。 A fuel electrode containing nickel and an oxygen ion conductive material;
The air electrode,
A solid electrolyte layer disposed between the fuel electrode and the air electrode;
With
The fuel electrode has a region in which the average value of the junction length between the nickel particles and the oxygen ion conductive material particles is 0.4 μm or more and 0.9 μm or less in a cross section.
Fuel cell.
前記燃料極におけるケイ素の含有量は、200ppm以下であり、
前記燃料極におけるリンの含有量は、50ppm以下であり、
前記燃料極におけるクロムの含有量は、100ppm以下であり、
前記燃料極におけるホウ素の含有量は、100ppm以下であり、
前記燃料極における硫黄の含有量は、100ppm以下である、
請求項1に記載の燃料電池セル。 The fuel electrode contains silicon, phosphorus, chromium, boron and sulfur,
The silicon content in the fuel electrode is 200 ppm or less,
The phosphorus content in the fuel electrode is 50 ppm or less,
The chromium content in the fuel electrode is 100 ppm or less,
The content of boron in the fuel electrode is 100 ppm or less,
The sulfur content in the fuel electrode is 100 ppm or less.
The fuel battery cell according to claim 1.
請求項1又は2に記載の燃料電池セル。 When one field of view of the cross section of the fuel electrode is observed by FE-SEM using an in-lens secondary electron detector, the junction length among all junctions of nickel particles and oxygen ion conductive material particles The proportion of joints having a joint length equal to or greater than the average value is 25.9% or more and 48.9% or less.
The fuel battery cell according to claim 1 or 2.
請求項3に記載の燃料電池セル。 Of the total occupied area of nickel present in the one field of view, the proportion of the occupied area of nickel alone without being connected to the adjacent nickel particles is 25% or less.
The fuel battery cell according to claim 3.
請求項1乃至4のいずれかに記載の燃料電池セル。 When arbitrary 10 visual fields of the cross section of the fuel electrode are observed by FE-SEM using an in-lens secondary electron detector, the standard deviation of the average value of the junction length in the 10 visual fields is 0.48 or less. is there,
The fuel cell according to any one of claims 1 to 4.
請求項1乃至5のいずれかに記載の燃料電池セル。 The oxygen ion conductive material is yttria stabilized zirconia,
The fuel cell according to any one of claims 1 to 5.
前記接合長さの平均値が0.4μm以上かつ0.9μm以下である前記領域は、前記燃料極活性層である、
請求項1乃至7のいずれかに記載の燃料電池セル。 The anode is composed of an anode current collecting layer, and an anode active layer disposed between the anode current collecting layer and the solid electrolyte layer,
The region where the average value of the junction length is 0.4 μm or more and 0.9 μm or less is the fuel electrode active layer,
The fuel cell according to any one of claims 1 to 7.
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| JP5178957B1 (en) * | 2011-12-19 | 2013-04-10 | 日本碍子株式会社 | Air electrode material and solid oxide fuel cell |
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