[發明專利]固體電解質部件、固體氧化物型燃料電池、水電解裝置、氫泵及固體電解質部件的制造方法

在審

• 申請號: 201880038641.2
• 申請日: 2018-05-17
• 公開（公告）號: CN110731025A
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發明（設計）人: 平巖千尋;神田良子;東野孝浩;真島正利
• 申請（專利權）人: 住友電氣工業株式會社
• 主分類號: H01M8/1213
• 分類號: 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 北京天昊聯合知識產權代理有限公司
• 代理人: 張蘇娜;樊曉煥

1.一種質子傳導性固體電解質部件，其具有電解質層和陽極層層疊的結構，

所述電解質層包含具有鈣鈦礦型晶體結構的金屬氧化物，

所述陽極層包含Fe₂O₃和所述金屬氧化物，

所述金屬氧化物為由下式[1]表示的金屬氧化物，或由下式[1]表示的金屬氧化物的混合物或固溶體：

A_aB_bM_cO_3-δ 式[1]，

其中A表示選自由鋇(Ba)和鈣(Ca)組成的組中的至少一種元素；B表示選自由鈰(Ce)和鋯(Zr)組成的組中的至少一種元素；M表示選自由釔(Y)、鐿(Yb)、鉺(Er)、鈥(Ho)、銩(Tm)、釓(Gd)、銦(In)和鈧(Sc)組成的組中的至少一種元素；a為滿足0.85≤a≤1的數；b為滿足0.50≤b＜1的數；c為滿足c＝1-b的數；并且δ為缺氧量。

2.根據權利要求1所述的固體電解質部件，其中所述陽極層中的所述Fe₂O₃的含量為30質量％以上70質量％以下。

3.根據權利要求1或2所述的固體電解質部件，其中所述電解質層和所述陽極層之間的熱膨脹系數之差為2.5×10^-6K^-1以下。

4.根據權利要求1至3中任一項所述的固體電解質部件，其中

所述電解質層具有包括兩個以上的亞層的層疊結構，并且

所述陽極層和所述電解質層的所述亞層中與所述陽極層接觸的一個亞層之間的熱膨脹系數之差為2.5×10^-6K^-1以下。

5.根據權利要求1至4中任一項所述的固體電解質部件，其中

所述陽極層具有包括兩個以上的亞層的層疊結構，并且

所述電解質層和所述陽極層的所述亞層中與所述電解質層接觸的一個亞層之間的熱膨脹系數之差為2.5×10^-6K^-1以下。

6.根據權利要求1至5中任一項所述的固體電解質部件，其中所述電解質層的厚度為5μm以上100μm以下。

7.根據權利要求1至6中任一項所述的固體電解質部件，其中

所述陽極層具有包括兩個以上的亞層的層疊結構，

所述陽極層的所述亞層中不與所述電解質層接觸的一個亞層包含NiO和所述金屬氧化物，并且

所述陽極層的所述亞層中與所述電解質層接觸的一個亞層包含Fe₂O₃和所述金屬氧化物。

8.根據權利要求1至7中任一項所述的固體電解質部件，進一步包括陰極層，所述陰極層層疊在所述電解質層的與層疊有所述陽極層的一側相反側的表面上。

9.一種固體氧化物型燃料電池，包括根據權利要求8所述的固體電解質部件。

10.一種水電解裝置，包括根據權利要求8所述的固體電解質部件。

11.一種氫泵，包括根據權利要求8所述的固體電解質部件。

12.一種制造固體電解質部件的方法，該方法包括：

使陽極層材料成形，并且對成形的所述陽極層材料進行預燒結以形成預燒結層；

將電解質層材料涂布到所述預燒結層的一個面上，并且使所涂布的所述電解質層材料干燥；以及

燒結其上涂布有所述電解質層材料的所述預燒結層，從而形成陽極層和電解質層層疊的固體電解質部件，

所述電解質層材料包含具有鈣鈦礦型晶體結構的金屬氧化物，

所述陽極層材料包含Fe₂O₃和所述金屬氧化物，

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

A_aB_bM_cO_3-δ 式[1]，

其中A表示選自由鋇(Ba)和鈣(Ca)組成的組中的至少一種元素；B表示選自由鈰(Ce)和鋯(Zr)組成的組中的至少一種元素；M表示選自由釔(Y)、鐿(Yb)、鉺(Er)、鈥(Ho)、銩(Tm)、釓(Gd)、銦(In)和鈧(Sc)組成的組中的至少一種元素；a為滿足0.85≤a≤1的數；b為滿足0.50≤b＜1的數；c為滿足c＝1-b的數；并且δ為缺氧量。