[发明专利]固体氧化物型燃料电池及其制造方法

说明书

本发明提供能够抑制层间剥离的固体氧化物型燃料电池及其制造方法。固体氧化物型燃料电池的特征在于，包括：以金属为主要成分的支承体层；由所述支承体支承的阳极；和设置在所述支承体与所述阳极之间的混合层，所述阳极具有由陶瓷材料构成的电极骨架，所述陶瓷材料包含具有电子传导性的第1氧化物和具有氧离子传导性的第2氧化物，所述混合层具有金属材料与陶瓷材料混合而成的结构。

技术领域

本发明涉及固体氧化物型燃料电池及其制造方法。

背景技术

在固体氧化物型燃料电池中，包括具有氧离子传导性的固体氧化物电解质层、阳极和阴极。在阳极中，从阴极经由固体氧化物电解质层而来的氧离子与燃料气体中含有的氢发生反应。通过该反应来进行发电。

在通常使用的Ni与离子传导氧化物的金属陶瓷电极中，当发生燃料不足时，有可能Ni在局部被氧化为NiO从而发生由体积膨胀导致的单体电池的破裂。因此，也在开发在电极骨架中不使用Ni的阳极。

例如，公开了如下的燃料极(阳极)，其以具有电子传导性的第1氧化物(电子传导性氧化物)和具有离子传导性的第2氧化物(离子传导性氧化物)为电极骨架，并且利用含浸法向电极骨架导入了复合催化剂，其中，所述第1氧化物由钛酸钙钛矿型氧化物构成，所述第2氧化物由掺杂有Gd₂O₃或Sm₂O₃的CeO₂构成，所述复合催化剂分散地载持有Ni等金属催化剂(电极催化剂金属)且含有具有离子传导性的第3氧化物(例如，参照专利文献1～3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018-55946号公报

专利文献2：日本特开2012-33418号公报

专利文献3：日本特表2009-541955号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

在上述阳极中，电极骨架是离子传导性氧化物与电子传导性氧化物的烧结体，在高温还原气氛中不发生体积变化，因此，能够避免电极的破坏。而且，在利用含浸法导入的复合催化剂中，金属催化剂被氧化物载持而被固定，金属催化剂的凝聚被抑制。

可是，包含支承体的单体电池整体的材料由陶瓷构成，因此，通常在大气气氛中进行烧制。即使通过使金属催化剂分散地载持在由电子传导性氧化物和离子传导性氧化物构成的电极骨架上而防止了由Ni氧化的体积膨胀导致的单体电池的破裂，也难以解决陶瓷制的固体氧化物型燃料电池不能耐受热冲击和机械冲击的根本性问题。另一方面，能够耐受振动和冲击、并且能够耐受急剧的升降温的金属支撑单体电池在强还原气氛中烧制。当钛酸钙钛矿型氧化物在还原气氛中进行烧制时，该钛酸钙钛矿型氧化物与金属支承体层的密合性差，有可能发生层间剥离。

用于解决技术问题的手段

本发明的固体氧化物型燃料电池的特征在于，包括：以金属为主要成分的支承体层；由所述支承体支承的阳极；和设置在所述支承体与所述阳极之间的混合层，所述阳极具有由陶瓷材料构成的电极骨架，所述陶瓷材料包含具有电子传导性的第1氧化物和具有氧离子传导性的第2氧化物，所述混合层具有金属材料与陶瓷材料混合而成的结构。

本发明的固体氧化物型燃料电池的制造方法的特征在于，包括：准备层叠体的步骤，所述层叠体中层叠有支承体生片、混合层生片和阳极生片，所述支承体生片含有金属材料粉末，所述混合层生片含有金属材料粉末和陶瓷材料粉末，所述阳极生片含有陶瓷材料粉末；和通过对所述层叠体进行烧制，由所述支承体生片形成支承体，由所述混合层生片形成混合层，由所述阳极生片形成由所述陶瓷材料构成的电极骨架的步骤。

附图说明

图1是表示燃料电池的层叠结构的示意性截面图。