[发明专利]固体电解质部件、固体氧化物型燃料电池、水电解装置、氢泵及固体电解质部件的制造方法

权利要求书

1.一种质子传导性固体电解质部件，其具有电解质层和阳极层层叠的结构，

所述电解质层包含具有钙钛矿型晶体结构的金属氧化物，

所述阳极层包含Fe₂O₃和所述金属氧化物，

所述金属氧化物为由下式[1]表示的金属氧化物，或由下式[1]表示的金属氧化物的混合物或固溶体：

A_aB_bM_cO_3-δ 式[1]，

其中A表示选自由钡(Ba)和钙(Ca)组成的组中的至少一种元素；B表示选自由铈(Ce)和锆(Zr)组成的组中的至少一种元素；M表示选自由钇(Y)、镱(Yb)、铒(Er)、钬(Ho)、铥(Tm)、钆(Gd)、铟(In)和钪(Sc)组成的组中的至少一种元素；a为满足0.85≤a≤1的数；b为满足0.50≤b＜1的数；c为满足c＝1-b的数；并且δ为缺氧量。

2.根据权利要求1所述的固体电解质部件，其中所述阳极层中的所述Fe₂O₃的含量为30质量％以上70质量％以下。

3.根据权利要求1或2所述的固体电解质部件，其中所述电解质层和所述阳极层之间的热膨胀系数之差为2.5×10^-6K^-1以下。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的固体电解质部件，其中

所述电解质层具有包括两个以上的亚层的层叠结构，并且

所述阳极层和所述电解质层的所述亚层中与所述阳极层接触的一个亚层之间的热膨胀系数之差为2.5×10^-6K^-1以下。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的固体电解质部件，其中

所述阳极层具有包括两个以上的亚层的层叠结构，并且

所述电解质层和所述阳极层的所述亚层中与所述电解质层接触的一个亚层之间的热膨胀系数之差为2.5×10^-6K^-1以下。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的固体电解质部件，其中所述电解质层的厚度为5μm以上100μm以下。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的固体电解质部件，其中

所述阳极层具有包括两个以上的亚层的层叠结构，

所述阳极层的所述亚层中不与所述电解质层接触的一个亚层包含NiO和所述金属氧化物，并且

所述阳极层的所述亚层中与所述电解质层接触的一个亚层包含Fe₂O₃和所述金属氧化物。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的固体电解质部件，进一步包括阴极层，所述阴极层层叠在所述电解质层的与层叠有所述阳极层的一侧相反侧的表面上。

9.一种固体氧化物型燃料电池，包括根据权利要求8所述的固体电解质部件。

10.一种水电解装置，包括根据权利要求8所述的固体电解质部件。

11.一种氢泵，包括根据权利要求8所述的固体电解质部件。

12.一种制造固体电解质部件的方法，该方法包括：

使阳极层材料成形，并且对成形的所述阳极层材料进行预烧结以形成预烧结层；

将电解质层材料涂布到所述预烧结层的一个面上，并且使所涂布的所述电解质层材料干燥；以及

烧结其上涂布有所述电解质层材料的所述预烧结层，从而形成阳极层和电解质层层叠的固体电解质部件，

所述电解质层材料包含具有钙钛矿型晶体结构的金属氧化物，

所述阳极层材料包含Fe₂O₃和所述金属氧化物，

所述金属氧化物是由下式[1]表示的金属氧化物，或由下式[1]表示的金属氧化物的混合物或固溶体：

A_aB_bM_cO_3-δ 式[1]，

其中A表示选自由钡(Ba)和钙(Ca)组成的组中的至少一种元素；B表示选自由铈(Ce)和锆(Zr)组成的组中的至少一种元素；M表示选自由钇(Y)、镱(Yb)、铒(Er)、钬(Ho)、铥(Tm)、钆(Gd)、铟(In)和钪(Sc)组成的组中的至少一种元素；a为满足0.85≤a≤1的数；b为满足0.50≤b＜1的数；c为满足c＝1-b的数；并且δ为缺氧量。