本发明专利技术的SOFC的半电池具备阳极功能层(11)和第1电解质层(21)，该阳极功能层(11)包含导电成分和三氧化二钇稳定化氧化锆，该导电成分包含在还原性气氛中变化为导电性金属的金属氧化物，该第1电解质层(21)形成于阳极功能层(11)的一个主面并以三氧化二钇稳定化氧化锆作为主要成分。在阳极功能层(11)的三氧化二钇稳定化氧化锆和第1电解质层(21)的三氧化二钇稳定化氧化锆中，三氧化二钇的含量超过9.00mol％且为11mol％以下。由此，SOFC显示出高发电性能。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及固体氧化物型燃料电池的半电池和固体氧化物型燃料电池。
技术介绍
近年来，燃料电池作为清洁能源受到关注。在燃料电池中，电解质使用了固体陶瓷 的固体氧化物型燃料电池（下文中有时记为"SOFC"）具有下述优点：由于工作温度高，因 而可以利用余热；进而能够以高效率得到电力；等等，被期待用于家庭用电源至大规模发 电的广泛的领域中。 SOFC具有下述基本结构：在阴极（空气极）与阳极（燃料极）之间配置有由陶瓷 构成的固体电解质层。例如关于平面的SOFC，将阴极、固体电解质层和阳极重合而成的物质 为SOFC用单电池（下文中称为"SOFC电池"），在该单电池中夹入内部连接板并堆积多个， 由此得到高输出功率。这种平面的SOFC包括：将电解质作为支撑体来维持电池的强度的电 解质支撑型电池（ESC);将阳极作为支撑体来维持电池的强度的阳极支撑型电池（ASC);和 将阴极作为支撑体的阴极支撑型电池（CSC)等。另外，作为SOFC电池的半成品，还提供例 如在单电池的结构中未形成阴极的半电池。 专利文献1中记载了使用镍和三氧化二钇稳定化氧化锆（下文中有时称为"YSZ"） 的金属陶瓷作为SOFC的阳极。另外，在专利文献1中，作为SOFC的电解质层，示例出3mol % 三氧化二钇稳定化氧化锆（3YSZ)、6mol%三氧化二钇稳定化氧化锆（6YSZ)、8mol%三氧化 二钇稳定化氧化锆（8YSZ)、10mol%三氧化二钇稳定化氧化锆（10YSZ)。 专利文献2中记载了优选使用由镍-氧化锆金属陶瓷构成的阳极材料作为SOFC 的阳极。此处，作为氧化锆，示例出经3重量％~10重量％的三氧化二钇稳定化的氧化锆。 专利文献3中记载了选择Ni和YSZ的金属陶瓷作为ASC的阳极的材质。另外，记 载了例如使用8mol%三氧化二钇稳定化氧化锆（8YSZ)作为固体电解质。 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :日本特开2011-228093号公报 专利文献2 :日本特表2006-505094号公报 专利文献3 :日本特开2012-104407号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题 然而，在上述文献中，对于阳极中所用的YSZ的三氧化二钇含量和电解质层中所 用的YSZ的三氧化二钇含量与SOFC电池的发电性能的关系并未进行具体研宄。 鉴于该情况，本专利技术的目的在于提供一种在阳极和电解质层中包含YSZ、并具有高 发电性能的新型SOFC半电池或SOFC。用于解决课题的方案 本专利技术提供一种固体氧化物型燃料电池半电池，其具备阳极功能层和第1电解质 层， 上述阳极功能层包含导电成分和三氧化二钇稳定化氧化锆，该导电成分包含在还 原性气氛中变化为导电性金属的金属氧化物， 上述第1电解质层形成于上述阳极功能层的一个主面并以三氧化二钇稳定化氧 化锆作为主要成分， 在上述阳极功能层的上述三氧化二钇稳定化氧化锆和上述电解质层的上述三氧 化二钇稳定化氧化锆中，三氧化二钇的含量超过9. OOmol%且为llmol%以下。 另外，本专利技术提供一种固体氧化物型燃料电池，其具备： 上述的固体氧化物型燃料电池半电池；和 形成于上述第1电解质层的与上述阳极功能层相反侧的阴极。 专利技术的效果 本专利技术中，通过使阳极功能层的YSZ和第1电解质层的YSZ的三氧化二钇含量均 超过9. OOmol %且为llmol %以下，可以实现高发电性能。【附图说明】 图1是第1实施方式的S0FC半电池的示意性截面图。 图2是第1实施方式的S0FC电池的示意性截面图。 图3是第1实施方式的变形例的S0FC电池的示意性截面图。 图4是第2实施方式的S0FC半电池的示意性截面图。 图5是第2实施方式的S0FC电池的示意性截面图。 图6是第2实施方式的变形例的S0FC电池的示意性截面图。 图7是示出实施例1~3和比较例1~3的S0FC电池的发电性能的曲线图。 图8是实施例1的S0FC半电池截面的SEM(扫描型电子显微镜）照片。 图9是比较例1的S0FC半电池截面的SEM照片。【具体实施方式】 下面，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。需要说明的是，下述说明涉及本发 明的一例，本专利技术并不被这些说明所限定。〈第1实施方式〉 如图1所示，半电池la具有阳极10、形成于阳极10的一个主面的第1电解质层 21、和形成于第1电解质层21的与阳极10接触的面的相反侧的面的阻隔层30。如图2所 示，S0FC电池2a具备半电池la、和形成于第1电解质层21的与阳极11相反侧的阴极40a。 阳极10由阳极功能层11和阳极支撑基板12构成。阳极功能层11以导电成分和 电解质成分作为主要成分，是实质上进行电化学反应的层。电解质成分也可以称为由陶瓷 质构成的骨架成分。具体来说，阳极功能层11是将导电成分的粉末和电解质成分的粉末混 合并烧结而得到的烧结体。阳极支撑基板12以导电成分和电解质成分作为主要成分，在向 阳极功能层11导入氢等燃料气体的同时，支撑第1电解质层21和阴极40a，作为半电池la 或S0FC电池2a整体的支撑体发挥功能。即，本实施方式的半电池la为ASC的半电池。阳 极支撑基板12中包含的电解质成分也可以为由陶瓷质构成的骨架成分。阳极支撑基板12 作为阳极充分发挥功能的情况下，也可以省略阳极功能层11。 阳极功能层11中包含的导电成分可以举出：如氧化镍、氧化钴、氧化铁这样在燃 料电池工作时的还原性气氛中变化为导电性金属的金属氧化物；或者含有两种以上这些氧 化物的镍铁素体或钴铁素体之类的复合金属氧化物。它们除了可以单独使用外，还可以根 据需要将两种以上适当组合使用。这些之中，优选氧化镍、氧化钴、氧化铁。 作为阳极功能层11中包含的电解质成分，选择稳定化氧化锆。具体来说，选择三 氧化二钇稳定化氧化锆（YSZ)。该YSZ的三氧化二钇的含量超过9. OOmol %且为llmol % 以下。此处，" llmol%以下"包括将小数点第1位之后四舍五入而成为"llmol%"的情况。 该YSZ的三氧化二钇的含量更优选为9. 20mol%~10. 8mol%、进一步优选为9. 50mol%~ 10. 5mol%。尤其优选使用添加了 10mol%三氧化二钇的稳定化锆（10YSZ)。另外，如后所 述，也可以代替三氧化二钇的含量如上所述的YSZ使用添加了氧化镨、氧化钕、氧化钐、氧 化钆、氧化镝、氧化铕、氧化铒、或氧化镱等的稳定化氧化锆、或与该YSZ -同使用添加了氧 化镨、氧化钕、氧化钐、氧化钆、氧化镝、氧化铕、氧化铒、或氧化镱等的稳定化氧化锆。这些 之中，优选使用添加了氧化铕、氧化铒、或氧化镱的稳定化氧化锆。 对阳极功能层11中包含的导电成分与电解质成分的成分比没有特别限定。导电 成分与电解质成分的成分比（导电成分：电解质成分）例如以重量基准计为30 :70~80 : 20、优选为40 :60~70 :30、更优选为50 :50~60 :40。此处，导电成分与电解质成分的成 分比基于暴露于还原性气氛中前的导电成分的重量。 作为阳极支撑基板12中包含的导电成分，选择与阳极功能层11同样的成分。另一 方面，作为阳极支撑基板12中包含的电解质成分，不限于与阳极功能层11同样的成分。作 为阳极支撑基板12的电解质成分，使用氧化锆、氧本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种固体氧化物型燃料电池半电池，其具备阳极功能层和第1电解质层，所述阳极功能层包含导电成分和三氧化二钇稳定化氧化锆，该导电成分包含在还原性气氛中变化为导电性金属的金属氧化物，所述第1电解质层形成于所述阳极功能层的一个主面并以三氧化二钇稳定化氧化锆作为主要成分，在所述阳极功能层的所述三氧化二钇稳定化氧化锆和所述电解质层的所述三氧化二钇稳定化氧化锆中，三氧化二钇的含量超过9.00mol％且为11mol％以下。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：下村雅俊，古性和树，细井浩平，
申请(专利权)人：株式会社日本触媒，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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