[发明专利]离子电解质膜结构体及其制造方法以及使用离子电解质膜结构体的固体氧化物型燃料电池

权利要求书

1.一种离子电解质膜结构体，其是仅使离子透过的离子电解质膜结构体，其特征在于，

由基板和多个多层膜构成，

所述基板具有在厚度方向上贯通的多个细孔，

所述多层膜是将由离子传导性材料构成的离子传导层和由离子非传导性材料构成的离子非传导层多次交替层叠在所述基板的细孔的各内壁面，从而完全填埋细孔，

通过设置于所述细孔内壁面的多层膜，只有离子在贯通方向上透过。

2.一种离子电解质膜结构体，其是仅使离子透过的离子电解质膜结构体，其特征在于，

由一体化多层膜构成，所述一体化多层膜是将由离子传导性材料构成的离子传导层和由离子非传导性材料构成的离子非传导层多次交替层叠而成，且所述一体化多层膜是通过以下工序制造，即，

将具有完全填埋细孔的多层膜的权利要求1所述的离子电解质膜结构体的基板的一侧面粘接在保持板上的工序；

通过溶解去除基板，残留柱状多层膜，从而在柱状多层膜之间，形成在所述结构体的厚度方向上贯通的空间部的工序；

在作为第一多层膜的柱状多层膜之间的空间部内壁面，多次交替层叠由离子传导性材料构成的离子传导层和由离子非传导性材料构成的离子非传导层，从而形成完全填埋所述空间部的第二多层膜的工序，

而且，使第一多层膜和第二多层膜一体化而形成所述一体化多层膜，通过该一体化多层膜，仅使离子在贯通方向上透过。

3.根据权利要求1或2所述的离子电解质膜结构体，其特征在于，所述离子传导层和离子非传导层中的一层膜厚为一原子层以上且10nm以下。

4.根据权利要求1或2所述的离子电解质膜结构体，其特征在于，通过所述多层膜或一体化多层膜在贯通方向透过的离子为氧离子。

5.根据权利要求1或2所述的离子电解质膜结构体，其特征在于，所述离子传导层由氧离子传导性材料构成，氧离子传导性材料为选自YSZ、LaGaO₃、CeO₂、SrFeO_3-x、SrCoO_3-x中的至少一种。

6.根据权利要求1或2所述的离子电解质膜结构体，其特征在于，通过所述多层膜或一体化多层膜在贯通方向透过的离子为氢离子。

7.根据权利要求1或2所述的离子电解质膜结构体，其特征在于，所述离子传导层由具有钙钛矿结构的氢离子传导性材料构成。

8.根据权利要求7所述的离子电解质膜结构体，其特征在于，具有钙钛矿结构的氢离子传导性材料为选自BaCeO₃、SrCeO₃、BaZrO₃、CeO₂中的至少一种。

9.一种权利要求1所述的电解质膜结构体的制造方法，其特征在于，在具有厚度方向上贯通的多个细孔的基板的所述细孔的各内壁面上，使用ALD法多次交替层叠由离子传导性材料构成的离子传导层和由离子非传导性材料构成的离子非传导层，形成完全填埋所述细孔的多层膜。

10.一种权利要求2所述的离子电解质膜结构体的制造方法，其特征在于，包括：

将权利要求1所述的离子电解质膜结构体中的基板的一侧面粘接在保持板上的工序；

溶解去除基板，残留柱状多层膜，从而在柱状多层膜之间形成在所述结构体的厚度方向上贯通的空间部的工序；

在作为第一多层膜的柱状多层膜之间的空间部内壁面上，利用ALD法多次交替层叠由离子传导性材料构成的离子传导层和由离子非传导性材料构成的离子非传导层，从而形成完全填埋所述空间部的第二多层膜的工序，

并且，使所述第一多层膜和第二多层膜一体化而形成一体化多层膜。

11.一种固体氧化物型燃料电池，其包含具有离子的选择透过性的固体电解质、在固体电解质的一侧面上配置的空气电极和配置在另一侧面上的燃料电极，其特征在于，所述固体电解质由权利要求1或2所述的离子电解质膜结构体构成。