[发明专利]固体氧化物电化学电池

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及固体氧化物电化学电池。

背景技术

固体氧化物型电化学电池由于其较高的工作温度（600～1000℃），所以即使不使用昂贵的贵金属催化剂也能够得到充分的反应速度。因此，当固体氧化物型电化学电池作为固体氧化物燃料电池（SOFC）工作时，由于与其它类型的燃料电池相比较，发电效率最高，CO₂的产生也少，所以被期待作为下一代的清洁的发电系统。此外，当固体氧化物型电化学电池作为高温水蒸汽电解电池（SOEC）工作时，由于其较高的工作温度在原理上能够以较低的电解电压来制造氢。由此，固体氧化物型电化学电池也被期待作为高效率氢制造装置。

在该固体氧化物电化学电池的氧电极中，一般采用具有高导电性的钙钛矿型氧化物。在高温工作类型中，氧电极中采用镧-锰系氧化物（LaMnO₃系）的情况较多。在中温-低温工作类型中，氧电极中采用镧-钴系氧化物（LaCoO₃系）的情况较多。镧-钴系氧化物虽然催化活性高，但与电解质中一般采用的氧化锆系氧化物（ZrO₂）的反应性大。若它们发生反应，则形成La₂Zr₂O₇等高电阻相，所以存在使电池性能降低的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-283103号公报

发明内容

发明所要解决的问题

因此，本发明的实施方式的目的是提供不易劣化的固体氧化物型电化学电池。

用于解决问题的方法

实施方式的固体氧化物型电化学电池的特征在于，具备氢电极、氧电极、和插在氢电极与氧电极之间的电解质层，其中，在电解质层中的从氧电极侧表面朝向氢电极方向至电解质层的深度50%为止的区域或者在电解质层与氧电极之间，存在层状的多孔质的区域。

附图说明

图1是第1实施方式的固体氧化物型电化学电池的概念图。

图2是第2实施方式的固体氧化物型电化学电池的概念图。

图3是实施例1的固体氧化物型电化学电池的SEM截面图像。

图4是实施例2的固体氧化物型电化学电池的SEM截面图像。

图5是实施例3的固体氧化物型电化学电池的SEM截面图像。

符号说明

10、20  固体氧化物型电化学电池

11  氢电极

12、22  电解质层

12A  电解质多孔质区域

22B  多孔质中间层

13  氧电极

14、15  集电体

具体实施方式

以下，根据需要参照附图，对实施方式进行说明。

（第1实施方式）

图1的概念图中所示的第1实施方式的固体氧化物型电化学电池10具备氢电极11、氧电极13、和插在氢电极11与氧电极13之间的电解质层12。根据需要，也可以在氢电极11及氧电极13的与电解质层12相对的面的相反侧的面上，按照与氢电极11及氧电极13成为一体的方式层叠集电体14、15。

在电解质层12中的从氧电极13侧表面朝向氢电极11方向至电解质层12的深度10%为止的区域中存在多孔质区域12A。图1中的多孔质区域12A中所示的圆形符号概念性地表示气孔。

作为氢电极11，例如可以采用包含金属粒子和金属氧化物的烧结体、或金属固溶于金属氧化物中的烧结体。作为包含于烧结体中或固溶于氧化物中的金属，可列举出选自由镍、钴、铁和铜构成的组中的1种以上。作为金属氧化物，可列举出固溶有选自由Y₂O₃、Sc₂O₃、Yb₂O₃、Gd₂O₃、Nd₂O₃、Al₂O₃、CaO、MgO、CeO₂等构成的组中的1种以上的稳定化剂的稳定化氧化锆或在CeO₂中掺杂有选自由Sm₂O₃、Gd₂O₃和Y₂O₃等构成的组中的1种以上的氧化物的掺杂二氧化铈等。