JP2894737B2 - Solid oxide fuel cell - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、固体電解質型燃料電池に関し、特に固体
電解質の表面から剥離しにくい燃料電極を備えた燃料電
池に関するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid oxide fuel cell, and more particularly to a fuel cell provided with a fuel electrode which is hardly peeled off the surface of the solid electrolyte.
従来の技術 周知のように燃料電池は、酸素イオンの選択透過性を
有する固体電解質と、その固体電解質を挟んで配置した
酸素電極および燃料電極と、燃料電池を直列に接続する
ために一方の電極に導通させて設けた中間接続子とを基
本要素として構成されており、例えば酸素電極側に酸素
ガスを流し、燃料電極側に水素ガスを流すことにより、
酸素イオンが固体電解質を通過して水素ガスと反応し、
それに伴なって発生する電流を各電極から取り出すもの
である。燃料電池の基本要素のうち固体電解質は、酸素
イオンの透過性に優れている外に、中性ガスが透過する
のを防ぐために緻密な構造であることが必要である。2. Description of the Related Art As is well known, a fuel cell has a solid electrolyte having selective permeability for oxygen ions, an oxygen electrode and a fuel electrode disposed with the solid electrolyte interposed therebetween, and one electrode for connecting the fuel cell in series. It is configured as a basic element with an intermediate connector provided to be electrically connected to, for example, by flowing oxygen gas to the oxygen electrode side and flowing hydrogen gas to the fuel electrode side,
Oxygen ions pass through the solid electrolyte and react with hydrogen gas,
The current generated along with it is extracted from each electrode. Among the basic elements of a fuel cell, the solid electrolyte is required to have excellent permeability for oxygen ions and to have a dense structure in order to prevent neutral gas from permeating.
一方、固体電解質の外側に形成される燃料電極は、燃
料の水素ガスが固体電解質層の表面に接触できるように
多孔質に形成する必要があり、燃料電極としては、例え
ば、ニッケル（Ni）や酸化ニッケル（NiO）が用いられ
ていた。On the other hand, the fuel electrode formed outside the solid electrolyte needs to be formed porous so that the hydrogen gas of the fuel can contact the surface of the solid electrolyte layer. As the fuel electrode, for example, nickel (Ni) or Nickel oxide (NiO) was used.
ところがニッケルや酸化ニッケルは、固体電解質を形
成しているイットリア安定化ジルコニア（YSZ）との熱
膨張率の違いが大きく、固体電解質の表面にニッケルま
たは酸化ニッケルの燃料電極を形成した場合には、高温
となる電池作動時に熱膨張し、膨張と収縮とが繰返され
ることにより固体電解質から剥離し易いという問題があ
った。However, nickel and nickel oxide have a large difference in the coefficient of thermal expansion from yttria-stabilized zirconia (YSZ) that forms the solid electrolyte, and when a nickel or nickel oxide fuel electrode is formed on the surface of the solid electrolyte, There is a problem that thermal expansion occurs during operation of the battery at a high temperature, and the expansion and contraction are repeated, whereby the battery is easily separated from the solid electrolyte.
そこで、剥離しにくい燃料電極として、ニッケルまた
は酸化ニッケルとジルコニアとの複合材料が開発され、
従来より採用されている。Therefore, a composite material of nickel or nickel oxide and zirconia was developed as a fuel electrode that is difficult to peel off,
It has been adopted conventionally.
この従来より用いられているニッケルまたは酸化ニッ
ケルとジルコニアとの複合材料の燃料電極は、スラリー
法やプラズマ溶射法等により形成されている。The conventionally used fuel electrode of nickel or a composite material of nickel oxide and zirconia is formed by a slurry method, a plasma spraying method, or the like.
例えば、前記スラリー法においは、所定の比率で配合
したニッケル粉末とジルコニア粉末とに溶媒を加え、混
練してスラリーを調整し、このスラリーを、固体電解質
層の表面に付着させた後加熱乾燥するプロセスを繰返し
行って所定の厚さに形成し、その後に焼成してサーメッ
トの燃料電極としていた。For example, in the slurry method, a solvent is added to a nickel powder and a zirconia powder blended at a predetermined ratio, and the slurry is adjusted by kneading. The slurry is attached to the surface of the solid electrolyte layer and then heated and dried. The process was repeated to form a predetermined thickness and then fired to form a cermet fuel electrode.
発明が解決しようとする課題 前述した従来のスラリー法によるサーメット電極の形
成方法においては、ニッケルとジルコニアとを所定の比
率に配合したスラリーを、固体電解質層の表面に付着さ
せ、加熱乾燥させた後、焼成してサーメット化させて燃
料電極を形成している。しかし、このようにして形成さ
れた燃料電極においてもイットリア安定化ジルコニアか
らなる固体電解質の熱膨張率との間にまだ差があり、長
期間に亘って熱膨張と収縮とが繰返し行われると、やは
り燃料電極の剥離が生じ、電池性能が低下するという問
題点があった。Problems to be Solved by the Invention In the above-described method for forming a cermet electrode by the conventional slurry method, a slurry in which nickel and zirconia are blended in a predetermined ratio is adhered to the surface of the solid electrolyte layer, and dried by heating. The fuel electrode is formed by firing and cermeting. However, even in the fuel electrode thus formed, there is still a difference between the coefficient of thermal expansion of the solid electrolyte made of yttria-stabilized zirconia, and when thermal expansion and contraction are repeatedly performed over a long period of time, Again, there was a problem that the fuel electrode was peeled off and the cell performance was reduced.
この発明は上記事情に鑑みなされたもので、固体電解
質から剥離しにくい燃料電極を提供することを目的とし
ている。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a fuel electrode that is difficult to peel off from a solid electrolyte.
課題を解決するための手段 上記の目的を達成するためにこの発明は、イットリア
安定化ジルコニアにて形成された固体電解質の表面に燃
料電極を形成した固体電解質型燃料電池において、前記
燃料電極が、ニッケルまたは酸化ニッケルとイットリア
安定化ジルコニアとの複合材料によって形成されてお
り、しかもその複合材料の成分比率が、燃料電極の内部
における前記固体電解質に接する層においてはイットリ
ア安定化ジルコニアが100％であって、そのイットリア
安定化ジルコニウム100％の層から離れるにしたがっ
て、イットリア安定化ジルコニアの比率が徐々に低下す
るとともにニッケルまたは酸化ニッケルの比率が徐々に
高くなり、最外表面層ではニッケルまたは酸化ニッケル
が100％となるように設定されていることを特徴として
いる。Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention provides a solid electrolyte fuel cell in which a fuel electrode is formed on the surface of a solid electrolyte formed of yttria-stabilized zirconia, It is formed of a composite material of nickel or nickel oxide and yttria-stabilized zirconia, and the component ratio of the composite material is 100% yttria-stabilized zirconia in a layer in contact with the solid electrolyte inside the fuel electrode. As the distance from the yttria-stabilized zirconium 100% layer increases, the ratio of yttria-stabilized zirconia gradually decreases and the ratio of nickel or nickel oxide gradually increases, and nickel or nickel oxide is reduced in the outermost surface layer. It is characterized by being set to be 100% .
作用 上記のように燃料電極の原料の一部としては、固体電
解質の原料であるイットリア安定化ジルコニアが共通の
材料として用いられている。そしてこのイットリア安定
化ジルコニアと、ニッケルまたは酸化ニッケルとの複合
材料によって燃料電池を構成し、かつその複合材料の組
成を、最も固体電解質に近い層、すなわち固体電解質の
表面と接する層では、固体電解質の原料であるイットリ
ア安定化ジルコニアの比率を100％とし、層から離れる
に従って（すなわち固体電解質から離れるに従って）イ
ットリア安定化ジルコニアの比率を徐々に減少させ、そ
の代りにニッケルまたは酸化ニッケルの比率を徐々に増
加させ、最終的に最も外側の表面層（すなわち固体電解
質から最も離れた部分）ではニッケルの比率を100％と
している。Action As described above, yttria-stabilized zirconia, which is a raw material for a solid electrolyte, is used as a common material as a part of the raw material for the fuel electrode. A fuel cell is composed of a composite material of this yttria-stabilized zirconia and nickel or nickel oxide. The percentage of yttria-stabilized zirconia, which is the raw material of the material, is set to 100%, and the ratio of yttria-stabilized zirconia is gradually reduced as the layer is separated from the layer (that is, as the layer is separated from the solid electrolyte), and the ratio of nickel or nickel oxide is gradually reduced instead. Finally, the outermost surface layer (ie, the part farthest from the solid electrolyte) has a nickel ratio of 100%.
このように燃料電極の内部における固体電解質に接す
る最も内側の部分は、固体電解質と同じイットリア安定
化ジルコニアで形成されているため、固体電解質への接
着力が強いとともに、熱膨張率の差が小さく、したがっ
て膨張時の、熱膨張率の差による燃料電極の剥離は生じ
ない。そして燃料電極の内側から外側となるにしたがっ
て、イットリア安定化ジルコニアの比率が徐々に減少
し、代りにニッケルまたは酸化ニッケルの比率が徐々に
増加し、最も外側の部分においては、ニッケルまたは酸
化ニッケルの比率が100％となるから、表面側の電気抵
抗を充分に小さくすることができる。As described above, the innermost part in contact with the solid electrolyte inside the fuel electrode is formed of the same yttria-stabilized zirconia as the solid electrolyte, so that the adhesive strength to the solid electrolyte is strong and the difference in coefficient of thermal expansion is small. Therefore, at the time of expansion, separation of the fuel electrode due to the difference in thermal expansion coefficient does not occur. And, from the inside to the outside of the fuel electrode, the ratio of yttria-stabilized zirconia gradually decreases, and instead, the ratio of nickel or nickel oxide gradually increases. Since the ratio becomes 100%, the electric resistance on the surface side can be sufficiently reduced.
実施例 以下、この発明の固体電解質型燃料電池の実施例を第
１図ないし第３図を参照して説明する。Embodiment An embodiment of a solid oxide fuel cell according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3.
第１図は、円筒状に形成された固体電解質の外側に、
スラリー法によって燃料電極を形成する第１実施例を示
すもので、イットリア安定化ジルコニアからなる円筒状
の固体電解質１の外周には、それぞれ等しい厚さの５つ
の層からなる燃料電極２が形成されている。FIG. 1 shows the outside of a cylindrical solid electrolyte,
This shows a first embodiment in which a fuel electrode is formed by a slurry method. A fuel electrode 2 composed of five layers each having the same thickness is formed on the outer periphery of a cylindrical solid electrolyte 1 made of yttria-stabilized zirconia. ing.
この燃料電極２は、スラリー法によって形成されたも
ので、先ず、固体電解質１の燃料と同じイットリア安定
化ジルコニアの粉末を溶媒で解いたスラリー中に固体電
解質１を浸漬してその外側に付着させて、イットリア安
定化ジルコニアが100％の第１層３が形成される。The fuel electrode 2 is formed by a slurry method. First, the solid electrolyte 1 is immersed in a slurry obtained by dissolving the same yttria-stabilized zirconia powder as the fuel of the solid electrolyte 1 with a solvent and adhered to the outside thereof. Thus, the first layer 3 having 100% yttria-stabilized zirconia is formed.
次に、この第１層３を乾燥させた後、イットリア安定
化ジルコニア粉末を70重量％と、ニッケル粉末を30重量
％とに溶媒を加え、混練して調製したスラリー中に前記
固体電解質１を浸漬して前記第１層３の外側に第２層４
が形成される。Next, after drying the first layer 3, the solid electrolyte 1 is added to a slurry prepared by adding a solvent to 70% by weight of yttria-stabilized zirconia powder and 30% by weight of nickel powder and kneading the mixture. Soak the second layer 4 outside the first layer 3
Is formed.
同様にして、第２層４の外側には、イットリア安定化
ジルコニア粉末を50重量％と、ニッケル粉末を50重量％
とに溶媒を加え、混練して調製したスラリー中に前記固
体電解質１を浸漬して前記第２層４の外側に第３層５が
形成される。Similarly, outside the second layer 4, 50% by weight of yttria-stabilized zirconia powder and 50% by weight of nickel powder
The solid electrolyte 1 is immersed in a slurry prepared by kneading and kneading to form a third layer 5 outside the second layer 4.
さらに、第３層５の外側には、イットリア安定化ジル
コニア粉末を30重量％と、ニッケル粉末を70重量％とに
溶媒を加え、混練して調製したスラリー中に前記固体電
解質１を浸漬して前記第３層５の外側に第４層６が形成
される。Further, outside the third layer 5, the solid electrolyte 1 is immersed in a slurry prepared by adding a solvent to 30% by weight of the yttria-stabilized zirconia powder and 70% by weight of the nickel powder and kneading the mixture. A fourth layer 6 is formed outside the third layer 5.
そして、第４層６の外側には、ニッケル粉末を溶媒で
解いたスラリー中に浸漬してその外周に付着させて、ニ
ッケルが100％の第５層７が形成される。Then, outside the fourth layer 6, the nickel powder is immersed in a slurry obtained by dissolving with a solvent and adhered to the outer periphery thereof to form a fifth layer 7 of 100% nickel.
次に、上記のようにして５層に形成された燃料電極２
は、加熱乾燥させた後、固体電解質１とともに一体に焼
結させて、固体電解質１の外周にサーメット電極として
形成される。Next, the fuel electrode 2 formed in five layers as described above
Is heated and dried, and then sintered together with the solid electrolyte 1 to form a cermet electrode on the outer periphery of the solid electrolyte 1.
したがって、燃料電極２は、イットリア安定化ジルコ
ニアからなる固体電解質１の表面に、同じくイットリア
安定化ジルコニア100％の層が第１層３として形成され
るため、同じイットリア安定化ジルコニア同士のため固
体電解質１への接着性に優れるとともに、固体電解質１
との熱膨張率に差がないため、電池作動時に高温となっ
ても、この第１層３と固体電解質１との間で剥離するこ
とはない。Therefore, the fuel electrode 2 is formed on the surface of the solid electrolyte 1 made of yttria-stabilized zirconia with the same layer of 100% yttria-stabilized zirconia as the first layer 3. Excellent solid adhesion to solid electrolyte 1
Since there is no difference in the coefficient of thermal expansion between the first layer 3 and the solid electrolyte 1, even if the temperature rises during operation of the battery, there is no separation.
また燃料電極２の第２層４は、70重量％のイットリア
安定化ジルコニアに、30重量％のニッケルを含むサーメ
ットであるため、イットリア安定化ジルコニア100％の
第１層３との接着性に優れるとともに、熱膨張率の差も
小さいことから電池作動時に高温となって膨張しても、
この第２層４と第１層３との間で剥離することはない。Further, since the second layer 4 of the fuel electrode 2 is a cermet containing 70% by weight of yttria-stabilized zirconia and 30% by weight of nickel, it has excellent adhesion to the first layer 3 of 100% yttria-stabilized zirconia. At the same time, since the difference in the coefficient of thermal expansion is small, even when the battery becomes
There is no separation between the second layer 4 and the first layer 3.
同様に、燃料電極２の前記第２層４と第３層５、第３
層５と第４層６および第４層６と第５層７のそれぞれの
層間においても優れた接着性を示し、剥離しにくく、ま
た、隣接する各層相互間の組成の変化が段階的であり、
熱膨張率の差も小さいことから、電池作動時に高温とな
って膨張しても、これら各層間で剥離することはない。Similarly, the second layer 4 and the third layer 5 of the fuel electrode 2,
It shows excellent adhesiveness between the layers 5 and 4 and between the fourth layer 6 and the fifth layer 7 and hardly peels off, and the composition of adjacent layers changes gradually. ,
Since the difference in the coefficient of thermal expansion is small, even if the battery expands due to a high temperature during operation of the battery, it does not peel between these layers.
さらに、燃料電極２の表面となる第５層７は、ニッケ
ルが100％の層であるため電導性に優れ、電池全体の内
部抵抗の低減が図られる。Further, since the fifth layer 7 serving as the surface of the fuel electrode 2 is a layer made of 100% nickel, the fifth layer 7 has excellent conductivity, and the internal resistance of the entire battery can be reduced.
また第２図は、この発明の第２実施例を示すもので、
円筒状に形成された固体電解質１の外側に、スラリー法
によって５層の燃料電極12を形成する。FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention.
A five-layer fuel electrode 12 is formed outside the cylindrical solid electrolyte 1 by a slurry method.
その際に、第１層13から第５層17までの各層は、それ
ぞれ第１実施例の燃料電極の場合と同一の組成に形成さ
れている。そして、前記第１実施例では５つの層を全て
同じ厚さに形成したが、この第２実施例における燃料電
極12においては、第１層13、第２層14、第３層15および
第４層16の合計４つの層を薄く形成し、電極表面となる
第５層17のみを厚く形成してある。At this time, each of the first to fifth layers 13 to 17 has the same composition as that of the fuel electrode of the first embodiment. In the first embodiment, all five layers are formed to have the same thickness. However, in the fuel electrode 12 in the second embodiment, the first layer 13, the second layer 14, the third layer 15, and the fourth A total of four layers 16 are formed thin, and only the fifth layer 17, which is the electrode surface, is formed thick.
したがって、第１層13から第５層17までの各層の組成
が、第１実施例のそれぞれ対応する第１層３〜第５層７
とそれぞれ同一であるため、各層間の接着性に優れて、
層間で剥離する虞れはない。Therefore, the compositions of the layers from the first layer 13 to the fifth layer 17 correspond to the corresponding first to third layers 5 to 7 of the first embodiment.
Since each is the same, excellent adhesion between the layers,
There is no fear of peeling between the layers.
そして、燃料電極12の表面となるニッケルが100％の
第５層17を他の層より厚く形成みすることによって、電
池全体の内部抵抗をより低減することができる。By forming the fifth layer 17 of 100% nickel, which is the surface of the fuel electrode 12, thicker than the other layers, the internal resistance of the whole battery can be further reduced.
また、第３図は円筒状に形成された固体電解質の外側
に、プラズマ溶射法によって燃料電極を形するこの発明
の第３実施例を示すもので、イットリア安定化ジルコニ
アからなる円筒状の固体電解質１の外周に燃料電極22が
形成されている。FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention in which a fuel electrode is formed by a plasma spraying method on the outside of a solid electrolyte formed in a cylindrical shape, and a cylindrical solid electrolyte made of yttria-stabilized zirconia is shown. A fuel electrode 22 is formed on the outer periphery of the fuel cell 1.
この燃料電極22は、プラズマ溶射法によって形成され
たもので、ニッケル粉末または酸化ニッケル粉末と、イ
ットリア安定化ジルコニア粉末とを別々に、プラズマ溶
射装置のノズルから噴出するプラズマジェット中に供給
し、固体電解質１の表面に溶射してサーメット電極とし
たものである。The fuel electrode 22 is formed by a plasma spraying method, and separately supplies a nickel powder or a nickel oxide powder and a yttria-stabilized zirconia powder separately into a plasma jet ejected from a nozzle of a plasma spraying device, and solidifies A cermet electrode is formed by spraying on the surface of the electrolyte 1.
そして、溶射する際に、ニッケル粉末または酸化ニッ
ケル粉末と、イットリア安定化ジルコニア粉末の各供給
量をそれぞれ連続的に変化させて、燃料電極22の組成を
連続的に変化させている。Then, at the time of thermal spraying, the supply amounts of the nickel powder or the nickel oxide powder and the yttria-stabilized zirconia powder are continuously changed, so that the composition of the fuel electrode 22 is continuously changed.
すなわち、プラズマ溶射法により形成された燃料電極
22は、溶射開始直後においてはプラズマ溶射装置にイッ
トリア安定化ジルコニア粉末のみを供給して、固体電解
質１の表面にイットリア安定化ジルコニアが100％の部
分23を形成した後、イットリア安定化ジルコニア粉末の
供給を継続したままで、ニッケル粉末または酸化ニッケ
ル粉末の供給を開始する。このときのニッケル粉末また
は酸化ニッケル粉末の供給量は、供給開始時は微量とし
て徐々に増加させるとともに、ニッケル粉末または酸化
ニッケル粉末の供給量が増加した分と同じ量だけイット
リア安定化ジルコニア粉末の供給量を徐々に減少させ
て、固体電解質１から離れるにしたがってニッケルまた
は酸化ニッケルの割合が増加するようにし、燃料電極22
の表面となる部分においては、イットリア安定化ジルコ
ニア粉末の供給を停止してニッケル粉末または酸化ニッ
ケル粉末のみを供給して、ニッケルまたは酸化ニッケル
が100％の部分24が形成されている。That is, the fuel electrode formed by the plasma spraying method
In the step 22, immediately after the start of thermal spraying, only the yttria-stabilized zirconia powder is supplied to the plasma spraying apparatus, and a portion 23 of 100% yttria-stabilized zirconia is formed on the surface of the solid electrolyte 1. The supply of the nickel powder or the nickel oxide powder is started while the supply is continued. At this time, the supply amount of the nickel powder or the nickel oxide powder is gradually increased as a very small amount at the start of the supply, and the supply amount of the yttria-stabilized zirconia powder is the same amount as the increase in the supply amount of the nickel powder or the nickel oxide powder. The amount is gradually reduced so that the ratio of nickel or nickel oxide increases as the distance from the solid electrolyte 1 increases, and
The supply of the yttria-stabilized zirconia powder is stopped, and only the nickel powder or the nickel oxide powder is supplied to form a portion 24 of 100% nickel or nickel oxide.
したがって、燃料電極22は、イットリア安定化ジルコ
ニアからなる固体電解質１の表面に、同じくイットリア
安定化ジルコニア100％の部分23が形成されるため、同
じイットリア安定化ジルコニア同士のため固体電解質１
への接着性に優れるとともに、固体電解質１との熱膨張
率に差がないため、電池作動時に高温となっても固体電
解質１から剥離することはない。Therefore, since the fuel electrode 22 has a portion 23 of 100% yttria-stabilized zirconia on the surface of the solid electrolyte 1 made of yttria-stabilized zirconia, the solid electrolyte 1 is formed of the same yttria-stabilized zirconia.
It has excellent adhesion to the solid electrolyte 1 and has no difference in the coefficient of thermal expansion with the solid electrolyte 1, so that it does not peel off from the solid electrolyte 1 even when the battery becomes hot during operation.
また燃料電極22の表面には、ニッケルまたは酸化ニッ
ケルが100％の部分24が形成されるため、電池全体の内
部抵抗の低減が図られる。In addition, since the portion 24 of 100% nickel or nickel oxide is formed on the surface of the fuel electrode 22, the internal resistance of the whole battery is reduced.
なお、前記第１実施例および第２実施例において燃料
電極2,12のそれぞれイットリア安定化ジルコニアが100
％の第１層3,13は、実質的に固体電解質2,12と同質であ
るので、この第１層3,13を省略し、ニッケルを30％含ん
だ層を第１層として形成することもできる。また前記第
３実施例において燃料電極22のイットリア安定化ジルコ
ニアが100％の部分23も同様の理由からこれを形成せず
に、固体電解質１の表面に形成される部分から、微量の
ニッケル粉末を含むように形成することもできる。In the first and second embodiments, the yttria-stabilized zirconia of each of the fuel electrodes 2 and 12 was 100%.
% Of the first layers 3, 13 are substantially the same as the solid electrolytes 2, 12, so that the first layers 3, 13 are omitted, and a layer containing 30% of nickel is formed as the first layer. Can also. In the third embodiment, the part 23 of 100% yttria-stabilized zirconia of the fuel electrode 22 is not formed for the same reason, and a small amount of nickel powder is removed from the part formed on the surface of the solid electrolyte 1. It can also be formed to include.
発明の効果 以上説明したようにこの発明の固体電解質型燃料電池
は、イットリア安定化ジルコニアにて形成された固体電
解質の表面に形成した燃料電極が、ニッケルまたは酸化
ニッケルとイットリア安定化ジルコニアとの複合材料に
よって形成されており、しかもその複合材料の成分比率
が、燃料電極の内部における前記固体電解質に接する層
においてはイットリア安定化ジルコニアが100％であっ
て、そのイットリア安定化ジルコニウム100％の層から
離れるにしたがって、イットリア安定化ジルコニアの比
率が徐々に低下するとともにニッケルまたは酸化ニッケ
ルの比率が徐々に高くなり、最外表面層ではニッケルま
たは酸化ニッケルが100％となるように設定されている
ので、固体電解質への燃料電極の接着性が高くなり、熱
膨張等による剥離が防止され、剥離による電池性能の低
下を防止することができる。また、燃料電極の表面側に
ニッケルもしくは酸化ニッケル100％の層が形成される
ため、電池全体の内部抵抗が低減される等の効果を有す
る。Effect of the Invention As described above, in the solid oxide fuel cell of the present invention, the fuel electrode formed on the surface of the solid electrolyte formed of yttria-stabilized zirconia has a composite structure of nickel or nickel oxide and yttria-stabilized zirconia. The composite material has a component ratio of 100% yttria-stabilized zirconia in a layer in contact with the solid electrolyte inside the fuel electrode, and the composite material has a component ratio of 100% yttria-stabilized zirconium. As the distance increases, the ratio of yttria-stabilized zirconia gradually decreases and the ratio of nickel or nickel oxide gradually increases, and the outermost surface layer is set so that nickel or nickel oxide becomes 100%. The adhesion of the fuel electrode to the solid electrolyte increases, and Separation is prevented, and a decrease in battery performance due to peeling can be prevented. Further, since a layer of 100% of nickel or nickel oxide is formed on the surface side of the fuel electrode, there is an effect that the internal resistance of the whole battery is reduced.
第１図はこの発明の第１実施例の燃料電池を示す断面
図、第２図は第２実施例の燃料電池を示す断面図、第３
図は第３実施例の燃料電池を示す断面図である。 １…固体電解質、2,12,22…燃料電極、3,13…第１層、
4,14…第２層,5、15…第３層、6,16…第４層、7,17…第
５層、23…イットリア安定化ジルコニアが100％の部
分、24…ニッケルが100％の部分である。FIG. 1 is a sectional view showing a fuel cell according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing a fuel cell according to a second embodiment, and FIG.
The figure is a sectional view showing a fuel cell according to the third embodiment. 1: solid electrolyte, 2, 12, 22: fuel electrode, 3, 13: first layer,
4,14 ... second layer, 5,15 ... third layer, 6,16 ... fourth layer, 7,17 ... fifth layer, 23 ... part of 100% yttria stabilized zirconia, 24 ... 100% nickel Part.
フロントページの続き (72)発明者 加治 功 東京都江東区木場１丁目５番１号 藤倉 電線株式会社内 (72)発明者 長谷川 正一 東京都江東区木場１丁目５番１号 藤倉 電線株式会社内 (72)発明者 丹 正之 東京都江東区木場１丁目５番１号 藤倉 電線株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−227362（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 4/86 - 4/98 Continuing from the front page (72) Inventor Isao Kaji 1-5-1 Kiba, Koto-ku, Tokyo Fujikura Electric Wire Co., Ltd. (72) Inventor Shoichi Hasegawa 1-1-5-1 Kiba, Koto-ku, Tokyo Fujikura Electric Wire Co., Ltd. (72) Inventor Masayuki Tan 1-5-1, Kiba, Koto-ku, Tokyo Fujikura Electric Wire Co., Ltd. (56) References JP-A-1-227362 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. . 6 , DB name) H01M 4/86-4/98
Claims (1)
た固体電解質の表面に燃料電極を形成した固体電解質型
燃料電池において、前記燃料電極が、ニッケルまたは酸
化ニッケルとイットリア安定化ジルコニアとの複合材料
によって形成されており、しかもその複合材料の成分比
率が、燃料電極の内部における前記固体電解質に接する
層においてはイットリア安定化ジルコニアが100％であ
って、そのイットリア安定化ジルコニウム100％の層か
ら離れるにしたがって、イットリア安定化ジルコニアの
比率が徐々に低下するとともにニッケルまたは酸化ニッ
ケルの比率が徐々に高くなり、最外表面層ではニッケル
または酸化ニッケルが100％となるように設定されてい
ることを特徴とする固体電解質型燃料電池。1. A solid electrolyte fuel cell having a fuel electrode formed on the surface of a solid electrolyte made of yttria-stabilized zirconia, wherein the fuel electrode is made of a composite material of nickel or nickel oxide and yttria-stabilized zirconia. When the composition ratio of the composite material is 100% yttria-stabilized zirconia in the layer in contact with the solid electrolyte inside the fuel electrode, the composite material is separated from the layer of 100% yttria-stabilized zirconium. Therefore, the ratio of yttria-stabilized zirconia gradually decreases and the ratio of nickel or nickel oxide gradually increases, and the outermost surface layer is set so that nickel or nickel oxide becomes 100%. Solid electrolyte fuel cell.
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