[发明专利]电化学反应单体电池和电化学反应电池组

说明书

本发明抑制电化学反应单体电池的性能降低且抑制中间层与空气极之间的剥离。电化学反应单体电池具备：电解质层，其包含Y、Sc、Ca中的至少一者和Zr；燃料极，其配置于电解质层的一侧；空气极，其配置于电解质层的另一侧，包含Sr和Co；以及中间层，其配置于电解质层与空气极之间。在电化学反应单体电池中，以预定的方法计算出的SrZrO₃累积值是600以上且10300以下。

技术领域

本说明书公开的技术涉及一种电化学反应单体电池。

背景技术

作为利用氢和氧之间的电化学反应来进行发电的燃料电池的一种，公知有固体氧化物形燃料电池(以下称作“SOFC”)。作为SOFC的构成单位的燃料电池单体电池(以下简称作“单体电池”)具备包含固体氧化物的电解质层和夹着电解质层在预定方向(以下称作“第1方向”)上相互相对的空气极和燃料极。电解质层例如以包含YSZ(氧化钇稳定氧化锆)的方式形成。另外，空气极例如以包含LSCF(镧锶钴铁氧化物)的方式形成。

在单体电池中，空气极所包含的Sr(锶)向电解质层侧扩散，当该扩散的Sr与电解质层所包含的Zr(锆)发生反应时，生成作为高电阻物质的SrZrO₃(以下，称作“SZO”)。当生成SZO时，第1方向上的电阻增大，单体电池的发电性能降低。为了抑制这样的SZO的生成所导致的发电性能的降低，公知有一种在空气极与电解质层之间配置中间层的技术(例如参照专利文献1)。中间层通过抑制Sr自空气极向电解质层扩散来抑制SZO的生成。中间层例如以包含GDC(掺杂氧化钆的氧化铈)的方式形成。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-60161号公报

发明内容

发明要解决的问题

在上述以往的技术中，认为单体电池所包含的SZO的量越少越好。但是，本发明人新发现了如下问题，即，当单体电池所包含的SZO的量过少时，反而会使发电性能降低，而且存在产生中间层与空气极之间的剥离的风险。即，在上述以往的技术中，在单体电池的发电性能的降低的抑制和中间层与空气极之间的剥离的抑制这两方面存在提升的余地。

此外，这样的问题对于利用水的电解反应来生成氢的固体氧化物形电解池(以下也称作“SOEC”)的构成单位即电解单体电池来说也是共同的问题。此外，在本说明书中，将燃料电池单体电池和电解单体电池统称为电化学反应单体电池。另外，这样的问题并不限于SOFC、SOEC，对于其他类型的电化学反应单体电池来说也是共同的问题。

在本说明书中，公开能够解决上述问题的技术。

用于解决问题的方案

本说明书所公开的技术例如能够作为以下的形态来实现。