[发明专利]固体氧化物型燃料电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种固体氧化物型燃料电池，其为在固体电解质层中具有镓酸镧氧化物的电极支持型的固体氧化物型燃料电池，并且，通过有效防止各层间的反应的影响，即使在尤其大约600℃～800℃的工作温度下也具有高的输出性能(outputperformance)。 

背景技术

近年来，为了使固体氧化物型燃料电池的工作温度降低至大约600℃～800℃，努力研究了低温工作型固体氧化物型燃料电池。作为低温工作型固体氧化物型燃料电池的固体电解质材料，有人提出了镓酸镧氧化物(例如参照专利文献1、专利文献2)。然而，由于镓酸镧氧化物与其它材料的反应性高，因而与空气极材料、燃料极材料反应而形成高电阻的反应生成相，发电性能降低。尤其，在以空气极或燃料极为支撑体、固体电解质层尽可能薄膜化的电极支持型的固体氧化物型燃料电池的情况下，所存在的问题是：为了在支撑体上形成气密的固体电解质层而有必要在一定程度的高温下烧成，在支撑体与固体电解质层的界面上形成高电阻的反应生成相；并且由于支撑体中所含有的金属成分扩散到固体电解质层中，固体电解质层的氧离子迁移率降低，燃料极与空气极的电极间发生短路，发电性能大幅降低。 

针对该问题，对于以燃料极为支撑体的固体氧化物型燃料电池，提出了在燃料极与由镓酸镧氧化物形成的固体电解质层之间形成作为反应抑制层的由La_0.45Ce_0.55O₂形成的层(例如参 照非专利文献1)。然而，由于La_0.45Ce_0.55O₂是烧结性非常低的材料，因而很难致密地形成反应抑制层。其结果，所存在的问题是：通过反应抑制层的气孔，燃料极与由镓酸镧氧化物形成的固体电解质层反应，在界面形成高电阻的反应层。另外，为了防止由于支撑体中所含有的金属成分扩散到固体电解质层中而发生的电极间的短路，由镓酸镧氧化物形成的固体电解质层需要厚膜化，其结果，具有固体电解质层的电阻损失增大、发电性能降低的问题。 

另外，在前述致密地形成反应抑制层的高温(例如大约1600℃)下制作单电池(cell)时，即使设有反应抑制层，也存在支撑体中所含有的金属成分等与镓酸镧氧化物借助气相反应的问题、难以确保支撑体的气孔率的问题，其结果，不能获得高的发电性能。 

另一方面，对于以燃料极为支撑体的固体氧化物型燃料电池，提出了在燃料极与固体电解质层之间形成气孔率为25％以下的由Ce_1-zLn_zO₂(0.05≤z≤0.3)所表示的含铈氧化物形成的层作为反应抑制层(例如参照专利文献3)。然而，在固体电解质层为镓酸镧氧化物时，它与所提出的含铈氧化物的反应性高，在由镓酸镧层与含铈氧化物形成的层的界面上形成了例如用SrLaGa₃O₇等所表示的高电阻的反应生成相，因此，具有不能获得由材料自身的物性所预计的发电性能的问题。 

专利文献1：日本特开2002-15756号公报(第1-9页，图1-图9) 

专利文献2：日本特开平11-335164号公报(第1-12页，图1-图12) 

专利文献3：日本特开2003-173802号公报(第1-7页，表1) 

非专利文献1：Electrochemical and Solid-State Letters，7(5) A105-A107(2004) 

发明内容

发明要解决的问题

本发明为了解决上述问题而作出，其涉及在固体电解质层中具有镓酸镧氧化物的固体氧化物型燃料电池，其目的在于，提供在尤其大约600℃～800℃的工作温度下也具有优异发电性能的固体氧化物型燃料电池。 

用于解决问题的方案