[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在审

专利信息
申请号: 201880038641.2 申请日: 2018-05-17
公开(公告)号: CN110731025A 公开(公告)日: 2020-01-24
发明(设计)人: 平岩千寻;神田良子;东野孝浩;真岛正利 申请(专利权)人: 住友电气工业株式会社
主分类号: H01M8/1213 分类号: H01M8/1213;C01B3/56;C04B35/488;C04B35/50;C25B1/10;C25B9/10;C25B11/06;C25B13/04;H01B1/06;H01B1/08;H01M4/86;H01M8/12;H01M8/1253
代理公司: 11112 北京天昊联合知识产权代理有限公司 代理人: 张苏娜;樊晓焕
地址: 日本*** 国省代码: 日本;JP
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摘要:
搜索关键词: 金属氧化物 电解质层 钙钛矿型晶体结构 自由 固体电解质部件 质子传导性 阳极 固溶体 混合物 缺氧量 阳极层 式中
【说明书】:

提供了一种具有电解质层和阳极层层叠的结构的质子传导性固体电解质部件。电解质层包含具有钙钛矿型晶体结构的金属氧化物,阳极层包含Fe2O3和该金属氧化物,并且该金属氧化物为由式[1]表示的金属氧化物或由式[1]表示的金属氧化物的混合物或固溶体。式[1]:AaBbMcO3‑δ(在式中,A表示选自由Ba和Ca组成的组中的至少一种元素;B表示选自由Ce和Zr组成的组中至少一种的元素;M表示选自由Y、Yb、Er、Ho、Tm、Gd、In和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)。

技术领域

本发明涉及固体电解质部件、固体氧化物型燃料电池、水电解装置、氢泵以及用于制造固体电解质部件的方法。

本申请要求基于2017年6月15日提交的日本专利申请No.2017-117853的优先权,该申请的全部内容通过引用方式并入本文。

背景技术

因为固体氧化物型燃料电池(在下文中也称为“SOFC”)具有发电效率高、不需要诸如铂之类的昂贵的催化剂并且能够利用废热的优点,所以人们积极推进固体氧化物型燃料电池的研发。

燃料电池的基本部分中包括由燃料电极(阳极)、固体氧化物电解质以及空气电极(阴极)构成的膜电极组件(MEA)或膜电极复合体。燃料电池进一步包括与MEA的燃料电极接触的燃料电极集电体,以及用于向燃料电极供应燃料气体(例如,氢)的燃料电极流路。此外,在与燃料电极配对的空气电极侧,燃料电池包括与空气电极接触的空气电极集电体、以及用于向空气电极供应空气的空气流路。

在表现出高质子传导性的材料中,掺杂有三价元素的锆酸钡对于CO2和H2O相对稳定,因此预期作为用于在中等范围温度使用的燃料电池的固体电解质。掺杂有三价元素的铈酸钡也已知为表现出较高质子传导性的材料。

例如,日本专利特开No.2001-307546(专利文献1)描述了用作燃料电池的离子导体的钙钛矿型氧化物,该钙钛矿型氧化物由下式表示:BaZr1-x-yCexMyO3-p,其中M为三价取代元素,x和y各自为大于0且小于1的数值,x+y小于1,p为大于0且小于1.5的数值。

日本专利特开No.2007-197315(专利文献2)描述了用于燃料电池的混合离子导体,该混合离子导体由下式表示的钙钛矿型氧化物构成:BadZr1-x-yCexM3yO3-t,其中M3为选自三价稀土元素、Bi、Ga、Sn、Sb和In中的至少一种元素;d为0.98以上1以下;x为0.01以上0.5以下;y为0.01以上0.3以下;并且t为(2+y-2d)/2以上且小于1.5。

日本专利特开No.2012-104308(专利文献3)描述了用于制造固体氧化物型燃料电池部件的方法,其中将氧化钇(Y2O3)固溶于BaZrO3中的固溶体用作电解质,该固溶体由以下组成式表示:BaZrxY1-xO3-δ,其中满足0.1<x<0.99和0.01<δ<0.5。

引用列表

专利文献

专利文献1:日本专利特开No.2001-307546

专利文献2:日本专利特开No.2007-197315

专利文献3:日本专利特开No.2012-104308

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