燃料电池(10)中，空气极活性层(50)以用通式ABO3表示且在A位点包含La及Sr中的至少一方的钙钛矿型氧化物为主成分。空气极活性层(50)具有设置在固体电解质层侧的第一区域(51)和设置在第一区域(51)上的第二区域(52)。构成第一区域(51)的第一构成粒子(G1)的平均粒径小于构成第二区域(52)的第二构成粒子(G2)的平均粒径。
Electrochemical battery
In fuel cell (10), the air polar active layer (50) is represented by general ABO 3 and contains at least one perovskite oxide in La and Sr at site A. The air polar active layer (50) has a first region (51) on the side of the solid electrolyte layer and a second region (52) on the first region (51). The average size of the first constituent particle (G1) constituting the first region (51) is smaller than that of the second constituent particle (G2) constituting the second region (52).
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电化学电池
本专利技术涉及电化学电池。
技术介绍
近年来，从环境问题及能源资源的有效利用的观点考虑，都在关注作为电化学电池的一种的燃料电池。燃料电池通常具有：燃料极、空气极活性层、以及配置在燃料极与空气极活性层之间的固体电解质层。空气极活性层由例如(La,Sr)(Co,Fe)O3(镧锶钴铁酸盐)等钙钛矿型氧化物构成(例如参见专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2006－32132号公报
技术实现思路
此处，出于提高燃料电池的输出的目的，想要使发电时的空气极活性层的反应活性得到提高。本专利技术的目的在于，提供一种能够提高空气极活性层的反应活性的电化学电池。本专利技术所涉及的电化学电池具备：燃料极、空气极活性层、以及配置在燃料极与空气极活性层之间的固体电解质层。空气极活性层具有设置在固体电解质层侧的第一区域和设置在第一区域上的第二区域。构成第一区域的第一构成粒子的平均粒径小于构成第二区域的第二构成粒子的平均粒径。根据本专利技术，能够提供一种可以提高空气极活性层的反应活性的电化学电池。附图说明图1是示出燃料电池的构成的截面图。图2是示出空气极活性层的截面的STEM图像。具体实施方式(燃料电池10的构成)参照附图，对燃料电池10的构成进行说明。燃料电池10是所谓的固体氧化物型燃料电池(SOFC：SolidOxideFuelCell)。燃料电池10可以采取纵向条纹型、横向条纹型、燃料极支撑型、电解质平板型、或者圆筒型等形态。燃料电池10具备：燃料极20、固体电解质层30、阻隔层40、空气极活性层50以及空气极集电层60。燃料极20作为燃料电池10的阳极发挥作用。如图1所示，燃料极20具有燃料极集电层21和燃料极活性层22。燃料极集电层21为气体透过性优异的多孔质体。作为构成燃料极集电层21的材料，可以使用以往用于SOFC的燃料极集电层的材料，例如可以举出NiO(氧化镍)-8YSZ(用8mol％的三氧化二钇稳定化的氧化锆)、NiO-Y2O3(三氧化二钇)。在燃料极集电层21包含NiO的情况下，NiO的至少一部分可以在燃料电池10的工作中被还原为Ni。燃料极集电层21的厚度可以为例如0.1mm～5.0mm。燃料极活性层22配置在燃料极集电层21上。燃料极活性层22为比燃料极集电层21更加致密的多孔质体。作为构成燃料极活性层22的材料，可以使用以往用于SOFC的燃料极活性层的材料，例如可以举出NiO-8YSZ。在燃料极活性层22包含NiO的情况下，NiO的至少一部分可以在燃料电池10的工作中被还原为Ni。燃料极活性层22的厚度可以为例如5.0μm～30μm。固体电解质层30配置在燃料极20与空气极活性层50之间。本实施方式中，固体电解质层30被燃料极20和阻隔层40夹持。固体电解质层30具有使在空气极活性层50处生成的氧化物离子透过的功能。固体电解质层30比燃料极20及空气极活性层50更加致密。固体电解质层30可以包含ZrO2(氧化锆)作为主成分。固体电解质层30除了包含氧化锆以外，还可以包含Y2O3(三氧化二钇)和/或Sc2O3(氧化钪)等添加剂。这些添加剂作为稳定剂发挥作用。固体电解质层30中，稳定剂相对于氧化锆的mol组成比(稳定剂：氧化锆)可以为3：97～20：80左右。因此，作为固体电解质层30的材料，例如可以举出：3YSZ、8YSZ、10YSZ、或者ScSZ(用氧化钪稳定化的氧化锆)等。固体电解质层30的厚度可以为例如3μm～30μm。本实施方式中，组合物X包含物质Y“作为主成分”是指：整个组合物X中，物质Y占70重量％以上，更优选占90重量％以上。阻隔层40配置在固体电解质层30与空气极活性层50之间。阻隔层40抑制在固体电解质层30与空气极活性层50之间形成高电阻层。阻隔层40比燃料极20及空气极活性层50更加致密。阻隔层40可以将GDC(钆掺杂二氧化铈)、SDC(钐掺杂二氧化铈)等二氧化铈系材料作为主成分。阻隔层40的厚度可以为例如3μm～20μm。空气极活性层50配置在阻隔层40上。空气极活性层50作为燃料电池10的阴极发挥作用。空气极活性层50为多孔质体。空气极活性层50的厚度没有特别限制，可以为2μm～100μm。空气极活性层50含有用通式ABO3表示且在A位点包含La及Sr中的至少一方的钙钛矿型氧化物作为主成分。作为钙钛矿型氧化物，例如优选使用含有镧的钙钛矿型复合氧化物及不含有镧的SSC(钐锶钴酸盐：(Sm,Sr)CoO3)等，但并不限于此。作为含有镧的钙钛矿型复合氧化物，可以举出：LSCF(镧锶钴铁酸盐：(La,Sr)(Co,Fe)O3)、LSF(镧锶铁酸盐：(La,Sr)FeO3)、LSC(镧锶钴酸盐：(La,Sr)CoO3)以及LNF(镧镍铁酸盐：La(Ni,Fe)O3)等。由钙钛矿型氧化物构成的主相的密度可以为5.5g/cm3～8.5g/cm3。空气极集电层60配置在空气极活性层50上。空气极集电层60为多孔质体。空气极集电层60的气孔率可以为25％～50％。空气极集电层60的厚度没有特别限制，可以为例如10μm～500μm。空气极集电层60含有以下材料作为主成分，该材料含有用通式ABO3表示且在A位点包含La及Sr中的至少一方的钙钛矿型复合氧化物作为主成分。作为含有用通式ABO3表示且在A位点包含La及Sr中的至少一方的钙钛矿型复合氧化物作为主成分的材料，例如可以举出(La,Sr)CoO3、La(Ni,Fe,Cu)O3等，特别优选用下式(1)表示的钙钛矿型复合氧化物。La(Ni1－x－yFexCuy)O3－δ···(1)应予说明，式(1)中，x为0.03～0.3，y为0.05～0.5，δ为0～0.8。不过，B位点处的Ni1－x－yFexCuy的组成不受x值及y值的影响。(空气极活性层50的构成)如图1所示，空气极活性层50包含第一区域51和第二区域52。第一区域51为空气极活性层50中设置在固体电解质层侧的区域。第一区域51的厚度没有特别限制，可以为例如0.2μm～3μm。本实施方式中，燃料电池10具备阻隔层40，因此，第一区域51在固体电解质层侧表面50S与阻隔层40相接触。固体电解质层侧表面50S为阻隔层40与空气极活性层50的界面。但是，在燃料电池10不具备阻隔层40的情况下，第一区域51在固体电解质层侧表面50S与固体电解质层30相接触。固体电解质层侧表面50S为如下直线，即，在燃料电池10的截面内对成分浓度进行映射的情况下、以最小二乘法对空气极活性层包含的元素浓度急剧变化的线进行近似而得到的直线。第二区域52为空气极活性层50中设置在第一区域51上的区域。第二区域52隔着第一区域51而设置在固体电解质层30的相反侧。第二区域52的厚度没有特别限制，可以为例如2μm～100μm。第二区域52的厚度可以大于第一区域51的厚度。第一区域51和第二区域52含有上述的钙钛矿型氧化物作为主成分。第一区域51作为主成分的钙钛矿型氧化物可以与第二区域52作为主成分的钙钛矿型氧化物不同，优选相同。此处，图2是示出空气极活性层50的截面的STEM(ScanningTransmissionElectronMicroscope：扫描型透射电子显微镜)图像。图2的STEM图像是通过设定本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电化学电池，其中，具备：燃料极；空气极活性层；以及固体电解质层，该固体电解质层配置在所述燃料极与所述空气极活性层之间，所述空气极活性层具有设置在所述固体电解质层侧的第一区域和设置在所述第一区域上的第二区域，构成所述第一区域的第一构成粒子的平均粒径小于构成所述第二区域的第二构成粒子的平均粒径。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.27 JP 2016-1478631.一种电化学电池，其中，具备：燃料极；空气极活性层；以及固体电解质层，该固体电解质层配置在所述燃料极与所述空气极活性层之间，所述空气极活性层具有设置在所述固体电解质层侧的第一区域和设置在所述第一区域上的第二区域，构成所述第一区域的第一构成粒子的平均粒径小于构成所述第二区域的第二构成粒子的平均粒径。2.根据权利要求1所述的电化学电池，其中，所述第一构成粒子的平均粒径相对于所述第二构成粒子的平均粒径的比值为0.41以下。3.根据权利要求1或2所述的电...
【专利技术属性】
技术研发人员：藤崎真司，龙崇，大森诚，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP
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