[發明專利]固體氧化物型燃料電池及其制造方法

在審

• 申請號: 202010884982.0
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN112447982A
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 李新宇;川村知榮
• 申請（專利權）人: 太陽誘電株式會社
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/88;H01M8/12
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳;池兵

本發明提供能夠抑制層間剝離的固體氧化物型燃料電池及其制造方法。固體氧化物型燃料電池的特征在于，包括：以金屬為主要成分的支承體層；由所述支承體支承的陽極；和設置在所述支承體與所述陽極之間的混合層，所述陽極具有由陶瓷材料構成的電極骨架，所述陶瓷材料包含具有電子傳導性的第1氧化物和具有氧離子傳導性的第2氧化物，所述混合層具有金屬材料與陶瓷材料混合而成的結構。

技術領域

本發明涉及固體氧化物型燃料電池及其制造方法。

背景技術

在固體氧化物型燃料電池中，包括具有氧離子傳導性的固體氧化物電解質層、陽極和陰極。在陽極中，從陰極經由固體氧化物電解質層而來的氧離子與燃料氣體中含有的氫發生反應。通過該反應來進行發電。

在通常使用的Ni與離子傳導氧化物的金屬陶瓷電極中，當發生燃料不足時，有可能Ni在局部被氧化為NiO從而發生由體積膨脹導致的單體電池的破裂。因此，也在開發在電極骨架中不使用Ni的陽極。

例如，公開了如下的燃料極(陽極)，其以具有電子傳導性的第1氧化物(電子傳導性氧化物)和具有離子傳導性的第2氧化物(離子傳導性氧化物)為電極骨架，并且利用含浸法向電極骨架導入了復合催化劑，其中，所述第1氧化物由鈦酸鈣鈦礦型氧化物構成，所述第2氧化物由摻雜有Gd₂O₃或Sm₂O₃的CeO₂構成，所述復合催化劑分散地載持有Ni等金屬催化劑(電極催化劑金屬)且含有具有離子傳導性的第3氧化物(例如，參照專利文獻1～3)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2018-55946號公報

專利文獻2：日本特開2012-33418號公報

專利文獻3：日本特表2009-541955號公報

發明內容

發明要解決的技術問題

在上述陽極中，電極骨架是離子傳導性氧化物與電子傳導性氧化物的燒結體，在高溫還原氣氛中不發生體積變化，因此，能夠避免電極的破壞。而且，在利用含浸法導入的復合催化劑中，金屬催化劑被氧化物載持而被固定，金屬催化劑的凝聚被抑制。

可是，包含支承體的單體電池整體的材料由陶瓷構成，因此，通常在大氣氣氛中進行燒制。即使通過使金屬催化劑分散地載持在由電子傳導性氧化物和離子傳導性氧化物構成的電極骨架上而防止了由Ni氧化的體積膨脹導致的單體電池的破裂，也難以解決陶瓷制的固體氧化物型燃料電池不能耐受熱沖擊和機械沖擊的根本性問題。另一方面，能夠耐受振動和沖擊、并且能夠耐受急劇的升降溫的金屬支撐單體電池在強還原氣氛中燒制。當鈦酸鈣鈦礦型氧化物在還原氣氛中進行燒制時，該鈦酸鈣鈦礦型氧化物與金屬支承體層的密合性差，有可能發生層間剝離。

用于解決技術問題的手段

本發明的固體氧化物型燃料電池的特征在于，包括：以金屬為主要成分的支承體層；由所述支承體支承的陽極；和設置在所述支承體與所述陽極之間的混合層，所述陽極具有由陶瓷材料構成的電極骨架，所述陶瓷材料包含具有電子傳導性的第1氧化物和具有氧離子傳導性的第2氧化物，所述混合層具有金屬材料與陶瓷材料混合而成的結構。

本發明的固體氧化物型燃料電池的制造方法的特征在于，包括：準備層疊體的步驟，所述層疊體中層疊有支承體生片、混合層生片和陽極生片，所述支承體生片含有金屬材料粉末，所述混合層生片含有金屬材料粉末和陶瓷材料粉末，所述陽極生片含有陶瓷材料粉末；和通過對所述層疊體進行燒制，由所述支承體生片形成支承體，由所述混合層生片形成混合層，由所述陽極生片形成由所述陶瓷材料構成的電極骨架的步驟。

附圖說明

圖1是表示燃料電池的層疊結構的示意性截面圖。