專利名稱：互連器用材料、單元間分離結(jié)構(gòu)體及固體電解質(zhì)型燃料電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及互連器用材料、使用該互連器用材料形成的單元間分離結(jié)構(gòu)體及具備 該單元間分離結(jié)構(gòu)體的固體電解質(zhì)型燃料電池。
背景技術(shù)：
平板型的固體電解質(zhì)型燃料電池(也稱固體氧化物燃料電池(SOFC)) —般由作為 發(fā)電要素的平板狀的多個(gè)單元和配置在多個(gè)單元之間的互連器(也稱間隔物)構(gòu)成，所述 多個(gè)單元分別由陽(yáng)極(負(fù)極、燃料極)、固體電解質(zhì)和陰極(正極、空氣極)構(gòu)成?；ミB器將 多個(gè)單元彼此在電學(xué)上串聯(lián)連接，并且為了將分別供至多個(gè)單元的氣體分離，具體而言是 為了將作為供至陽(yáng)極的陽(yáng)極氣體的燃料氣體(例如氫)和作為供至陰極的陰極氣體的氧化 劑氣體(例如空氣)分離，在多個(gè)單元之間配置互連器?；ミB器需要在作為固體電解質(zhì)型燃料電池的工作溫度的800°C 1000°C的高溫 環(huán)境下具有化學(xué)穩(wěn)定性，并且需要在氧化氣氛和還原氣氛中均具有化學(xué)穩(wěn)定性。此外，互連 器用材料希望是電導(dǎo)率高且可減小電阻損耗aR損耗)的材料。根據(jù)上述要求，互連器一直以來(lái)都由耐熱性的金屬材料或鉻酸鑭(LaCrO3)等導(dǎo)電 性陶瓷材料形成。如果用這樣的導(dǎo)電性材料形成互連器，則可用一種材料構(gòu)成起到上述的 電連接和氣體分離的作用的構(gòu)件。作為互連器用材料，一般使用摻有Sr、Ca、Mg等的鈣鈦礦 結(jié)構(gòu)的鉻酸鑭等陶瓷的致密體。但是，作為一直以來(lái)為了用鉻酸鑭形成互連器而采用的方法，在空氣中將鉻酸鑭 燒結(jié)的方法中，從鉻酸鑭粉體中蒸發(fā)的氧化鉻和易蒸發(fā)的含6價(jià)鉻的化合物在蒸發(fā)、再凝 結(jié)的過(guò)程中燒結(jié)。因此，由粒子內(nèi)擴(kuò)散引起的致密化受阻，無(wú)法獲得氣密性的燒結(jié)體。為解決上述問(wèn)題，例如日本專利特開(kāi)平4-1199M號(hào)公報(bào)(下稱專利文獻(xiàn)1)中， 作為用于形成間隔物的鉻酸鑭原料粉末，提出了以由組成式LahCaxCivyO3 (x、y的值滿足0 <x^0.4,0<y^0. 05, y ^ χ)表示的組合物為主要成分的粉末。據(jù)專利文獻(xiàn)1中記 載，該鉻酸鑭原料粉末中，因?yàn)榭梢允广t不足來(lái)減少該鉻的蒸發(fā)量以提高燒結(jié)性，所以可實(shí) 現(xiàn)氣密性優(yōu)良的間隔物，可獲得作為間隔物所要求的氧化還原氣氛等中的化學(xué)穩(wěn)定性、高 電子傳導(dǎo)性等。此外，作為不含Cr的互連器用材料，例如日本專利特開(kāi)2001-52725號(hào)公報(bào)(下稱 專利文獻(xiàn)2)中提出了以由組成式SivxLaxTiO3 (χ的值滿足0<χ< 0.3)表示的組合物為 主要成分的材料。還有，作為燒結(jié)性好、可在1400°C以下燒結(jié)的不含Cr的互連器用材料，例如日本 專利特開(kāi)2006-185697號(hào)公報(bào)(下稱專利文獻(xiàn)3)中提出了由組成式(LivxSrx) (Fe1^yTiy) O3(X、y的值滿足0彡χ彡0. 1，0 < y < 0. 5)表示的組合物。專利文獻(xiàn)1 日本專利特開(kāi)平4-1199 號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本專利特開(kāi)2001-52725號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)3 日本專利特開(kāi)2006-185697號(hào)公報(bào)發(fā)明的揭示鉻酸鑭的燒結(jié)溫度高，如果用于形成互連器，則難以與形成燃料極、固體電解質(zhì)、 空氣極的其它材料一體地?zé)Y(jié)(共燒結(jié))，因此固體電解質(zhì)型燃料電池的制造效率差，制造 成本高。尤其是如果為了形成互連器而使用鉻酸鑭，則鉻酸鑭與作為形成空氣極的材料的 錳酸鑭((La，SiOMnO3)的反應(yīng)性高，Cr和Mn之間發(fā)生相互擴(kuò)散，因此存在促進(jìn)分解反應(yīng)的 問(wèn)題。此外，為了使Sr類鉻酸鑭致密化，需要在1600°C以上的高溫下燒結(jié)。在該溫度下，空 氣極或燃料極中存在的氣孔減少，形成空氣極或燃料極的材料中的離子擴(kuò)散變得顯著，因 而無(wú)法獲得高電極特性。專利文獻(xiàn)1中提出的Ca類鉻酸鑭可通過(guò)在1300°C左右的低溫下燒結(jié)而致密化， 但因?yàn)橥ㄟ^(guò)液相燒結(jié)進(jìn)行燒結(jié)，所以引起離子的擴(kuò)散等，反應(yīng)性提高，因此無(wú)法與形成燃料 極、固體電解質(zhì)、空氣極的其它材料共燒結(jié)。還有，鉻酸鑭在制造時(shí)生成作為6價(jià)鉻化合物的例如SrCr04、CaCrO4,因此在環(huán)境 方面成為問(wèn)題。另一方面，專利文獻(xiàn)2中提出的(Sr，La) TiO3類陶瓷組合物在溫度900°C的空氣中 的電導(dǎo)率小，為0. 001S/cm左右，因此不宜作為互連器用材料。此外，專利文獻(xiàn)3中提出的(La，Sr) (Fe, 11)03類陶瓷組合物在1000°C的溫度下 的電阻率高，即電導(dǎo)率低，因此不宜作為互連器用材料。于是，本發(fā)明的目的是提供在氧化氣氛和還原氣氛中均具有化學(xué)穩(wěn)定性、并且電 子傳導(dǎo)率(電導(dǎo)率)高、離子傳導(dǎo)率低、具有不含Cr的組成、能降低燒結(jié)溫度的互連器用材 料，使用該互連器用材料形成的單元間分離結(jié)構(gòu)體及具備該單元間分離結(jié)構(gòu)體的固體電解 質(zhì)型燃料電池。本發(fā)明的互連器用材料是在固體電解質(zhì)型燃料電池中配置在多個(gè)單元之間并將 多個(gè)單元彼此在電學(xué)上串聯(lián)連接的互連器的材料，所述多個(gè)單元由分別依次層疊的陽(yáng)極 層、固體電解質(zhì)層和陰極層構(gòu)成，其特征在于，以由組成式La(Fei_xAlx) O3表示的陶瓷組合物 為主要成分；式中，χ表示摩爾比，滿足0 < χ < 0. 5。本發(fā)明的互連器用材料以上述具有限定好的組成的陶瓷組合物為主要成分，因此 在氧化氣氛和還原氣氛中均具有化學(xué)穩(wěn)定性，并且離子傳導(dǎo)性非常小，電子傳導(dǎo)率(電導(dǎo) 率)高，可將燒結(jié)溫度降低至1300 1400°C左右。較好的是本發(fā)明的互連器用材料以由組成式La(FehAlx)O3表示的陶瓷組合物為 主要成分；式中，X表示摩爾比，滿足0. 1彡X彡0.3。如果像這樣進(jìn)一步限定互連器用材料的組成，則可獲得即使在1000°C這樣的高溫 的還原氣氛中也具有化學(xué)穩(wěn)定性的材料，還可進(jìn)一步提高電子傳導(dǎo)率(電導(dǎo)率)。本發(fā)明的單元間分離結(jié)構(gòu)體是在固體電解質(zhì)型燃料電池中配置在由分別依次層 疊的陽(yáng)極層、固體電解質(zhì)層和陰極層構(gòu)成的多個(gè)單元之間的單元間分離結(jié)構(gòu)體，其特征在 于，單元間分離結(jié)構(gòu)體包括將分別供至多個(gè)單元的陽(yáng)極氣體和陰極氣體分離的電絕緣體以 及形成于電絕緣體內(nèi)且將多個(gè)單元彼此在電學(xué)上連接的導(dǎo)電體，由電絕緣體和導(dǎo)電體通過(guò) 共燒結(jié)而形成；導(dǎo)電體較好是由具有上述特征的互連器用材料形成。藉由上述構(gòu)成，可通過(guò)1300 1400°C左右的低溫下的共燒結(jié)獲得在作為固體電解質(zhì)型燃料電池的工作溫度的800°C 1000°C的高溫環(huán)境下具有化學(xué)穩(wěn)定性并且在氧化 氣氛和還原氣氛中均具有化學(xué)穩(wěn)定性的單元間分離結(jié)構(gòu)體。本發(fā)明的單元間分離結(jié)構(gòu)體中，導(dǎo)電體的一部分可以由具有上述特征的互連器用 材料形成。此時(shí)，由互連器用材料形成的部分既可以與陽(yáng)極氣體或陰極氣體接觸的方式形 成于陽(yáng)極層或陰極層側(cè)，也可形成于導(dǎo)電體的中間部。藉由上述構(gòu)成，可減小不透氣的致密的部分、即由具有上述特征的互連器用材料 形成的部分，藉此可緩解制造單元間分離結(jié)構(gòu)體時(shí)(共燒結(jié)時(shí))或固體電解質(zhì)型燃料電池 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力。此外，作為構(gòu)成供電子在所述導(dǎo)電體中流動(dòng)的通路的材料，可選擇使 用電阻比具有上述特征的互連器用材料小的材料。本發(fā)明的一種固體電解質(zhì)型燃料電池包括由分別依次層疊的陽(yáng)極層、固體電解質(zhì) 層和陰極層構(gòu)成的多個(gè)單元以及配置在多個(gè)單元之間且具有上述特征的單元間分離結(jié)構(gòu) 體。藉由上述構(gòu)成，可獲得具備在作為固體電解質(zhì)型燃料電池的工作溫度的800°C 1000°C的高溫環(huán)境下具有化學(xué)穩(wěn)定性并且在氧化氣氛和還原氣氛中均具有化學(xué)穩(wěn)定性的 單元間分離結(jié)構(gòu)體的固體電解質(zhì)型燃料電池，尤其是不會(huì)在互連器和空氣極之間的接合界 面形成絕緣層，可獲得具備與空氣極的接合性良好的互連器的固體電解質(zhì)型燃料電池。本發(fā)明的另一種固體電解質(zhì)型燃料電池包括由分別依次層疊的陽(yáng)極層、固體電解 質(zhì)層和陰極層構(gòu)成的多個(gè)單元以及配置在多個(gè)單元之間且至少包括由互連器用材料形成 的導(dǎo)電體層的單元間分離結(jié)構(gòu)體，所述互連器用材料以由組成式La (Fei_xAlx) O3表示的陶瓷 組合物為主要成分；式中，χ表示摩爾比，滿足0 < χ < 0. 5。藉由上述構(gòu)成，可獲得具備包括導(dǎo)電體層的單元間分離結(jié)構(gòu)體的固體電解質(zhì)型燃 料電池，所述導(dǎo)電體層在氧化氣氛和還原氣氛中均具有化學(xué)穩(wěn)定性，并且離子傳導(dǎo)性非常 小，電子傳導(dǎo)率(電導(dǎo)率)高，可將燒結(jié)溫度降低至1300 1400°C左右。本發(fā)明的另一種固體電解質(zhì)型燃料電池中，較好的是陽(yáng)極層含有鎳，導(dǎo)電體層和 陽(yáng)極層之間形成有中間層，中間層由含有選自鍶、鈣和鋇的至少1種元素的鈦類鈣鈦礦氧 化物形成。藉由上述構(gòu)成，通過(guò)共燒結(jié)形成含有鎳(Ni)的陽(yáng)極層和由以由組成式 La (Fei_xAlx) O3 (式中，χ表示摩爾比，滿足0 < χ < 0. 5)表示的陶瓷組合物為主要成分的互 連器用材料形成的導(dǎo)電體層時(shí)，所述互連器用材料所含的狗與陽(yáng)極層所含的Ni發(fā)生反應(yīng)， 藉此可防止在導(dǎo)電體層和陽(yáng)極層之間的接合界面生成高電阻相。藉此，可改善含有鎳的陽(yáng) 極層和單元間分離結(jié)構(gòu)體中的導(dǎo)電體層之間的電連接。此外，本發(fā)明的另一種固體電解質(zhì)型燃料電池中，藉由上述構(gòu)成，可通過(guò)共燒結(jié)形 成多個(gè)單元和單元間分離結(jié)構(gòu)體。另外，本發(fā)明的另一種固體電解質(zhì)型燃料電池中，較好的是中間層具有氣孔。此時(shí)，因?yàn)闊o(wú)需使中間層致密化，所以單元結(jié)構(gòu)的制造變得容易。本發(fā)明的另一種固體電解質(zhì)型燃料電池中，較好的是鈦類鈣鈦礦氧化物是由 AhBxTihyCyO3表示的鈣鈦礦氧化物；式中，A表示選自Sr、Ca和Ba的至少1種，B表示稀土 元素，C表示Nb或Ta，χ和y表示摩爾比，滿足0彡χ彡0. 5、0彡y彡0. 5。此時(shí)，B優(yōu)選La或Y。通過(guò)用稀土元素中的La或Y置換一部分的A，可增大中間
5層的電導(dǎo)率。通過(guò)如上所述的本發(fā)明，可獲得在氧化氣氛和還原氣氛中均具有化學(xué)穩(wěn)定性、并 且離子傳導(dǎo)性低、電子傳導(dǎo)率(電導(dǎo)率)高、可在1300 1400°C左右的低溫下致密化的互 連器用材料。此外，通過(guò)使用該互連器用材料，可獲得在作為固體電解質(zhì)型燃料電池的工作 溫度的800°C 1000°C的高溫環(huán)境下具有化學(xué)穩(wěn)定性并且在氧化氣氛和還原氣氛中均具 有化學(xué)穩(wěn)定性的單元間分離結(jié)構(gòu)體以及具備該單元間分離結(jié)構(gòu)體的固體電解質(zhì)型燃料電 池。附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明

圖1是表示實(shí)施例中制成的試樣編號(hào)3的互連器用材料的塊材試樣(χ = 0. 1)的 通過(guò)XRD得到的各相的峰強(qiáng)度的一例的圖。圖2是表示互連器、固體電解質(zhì)層和支承結(jié)構(gòu)體的塊材試樣的溫度(°C)與熱膨脹 (AL/L)的關(guān)系的圖。圖3是將構(gòu)成作為本發(fā)明的一種實(shí)施方式的平板狀固體電解質(zhì)型燃料電池的各 構(gòu)件分解表示的分解立體圖。圖4是將構(gòu)成作為本發(fā)明的一種實(shí)施方式的平板狀固體電解質(zhì)型燃料電池的各 片材的層疊好的狀態(tài)分解表示的分解立體圖。圖5是模式地表示作為本發(fā)明的一種實(shí)施方式的平板狀固體電解質(zhì)型燃料電池 的剖面的剖視圖。圖6是將構(gòu)成作為本發(fā)明的另一種實(shí)施方式或在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中制成的 試樣的平板狀固體電解質(zhì)型燃料電池的各構(gòu)件分解表示的分解立體圖。圖7是將構(gòu)成作為本發(fā)明的另一種實(shí)施方式或在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中制成的 試樣的平板狀固體電解質(zhì)型燃料電池的各片材的層疊好的狀態(tài)分解表示的分解立體圖。圖8是模式地表示作為本發(fā)明的另一種實(shí)施方式或在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中制 成的試樣的平板狀固體電解質(zhì)型燃料電池的剖面的剖視圖。圖9是模式地表示作為導(dǎo)電體的一部分由本發(fā)明的互連器用材料形成的一個(gè)例 子的平板狀固體電解質(zhì)型燃料電池的剖面的剖視圖。圖10是模式地表示作為導(dǎo)電體的一部分由本發(fā)明的互連器用材料形成的另一個(gè) 例子的平板狀固體電解質(zhì)型燃料電池的剖面的剖視圖。圖11是模式地表示作為導(dǎo)電體的一部分由本發(fā)明的互連器用材料形成的又一個(gè) 例子的平板狀固體電解質(zhì)型燃料電池的剖面的剖視圖。實(shí)施發(fā)明的最佳方式本發(fā)明人從各種角度進(jìn)行了考察以獲得互連器用材料，該互連器用材料是在固體 電解質(zhì)型燃料電池中配置在多個(gè)單元之間并將多個(gè)單元彼此在電學(xué)上串聯(lián)連接的互連器 的材料，所述多個(gè)單元由分別依次層疊的陽(yáng)極層、固體電解質(zhì)層和陰極層構(gòu)成，該互連器用 材料在氧化氣氛和還原氣氛中均具有化學(xué)穩(wěn)定性，并且電子傳導(dǎo)率(電導(dǎo)率)高，離子傳導(dǎo) 率低，具有不含Cr的組成，能降低燒結(jié)溫度?；谠摽疾?，本發(fā)明人對(duì)將由組成式La爾^—/^仏表示的陶瓷組合物用作固體電 解質(zhì)型燃料電池的互連器用材料的技術(shù)方案進(jìn)行了研究。于是，本發(fā)明人以各種組成比例制作了由組成式La(FehAlx)O3表示的陶瓷組合物。結(jié)果可知，由組成式La (Fei_xAlx) 03(x表示摩爾比)表示的陶瓷組合物滿足0 < χ < 0. 5 時(shí)，在氧化氣氛和還原氣氛中均具有化學(xué)穩(wěn)定性，并且離子傳導(dǎo)性低，電子傳導(dǎo)率(電導(dǎo) 率)高，可將燒結(jié)溫度降低至1300 1400°C左右。此外，可知由組成式La(FehAlx)O3表示的陶瓷組合物滿足0. 1彡χ彡0. 3時(shí)，可 獲得即使在1000°c這樣的高溫的還原氣氛中也具有化學(xué)穩(wěn)定性的材料，還可進(jìn)一步提高電 子傳導(dǎo)率(電導(dǎo)率)?；谏鲜霰旧暾?qǐng)的發(fā)明人的發(fā)現(xiàn)，通過(guò)以上述限定好的陶瓷組合物為主要成分， 可獲得在氧化氣氛和還原氣氛中均具有化學(xué)穩(wěn)定性、并且離子傳導(dǎo)性非常小、電子傳導(dǎo)率 (電導(dǎo)率)高、可在1300 1400°C左右的低燒結(jié)溫度下致密化的互連器用材料。因?yàn)殡x子 導(dǎo)電性非常小，所以將單元連接起來(lái)時(shí)可忽略由反電動(dòng)勢(shì)引起的損耗。此外，本發(fā)明的互連 器用材料因?yàn)榭稍?400°C以下燒結(jié)而致密化，所以可保持空氣極的氣孔。所述互連器用材料還可用作作為本發(fā)明的一種實(shí)施方式的固體電解質(zhì)型燃料電 池中配置在由分別依次層疊的陽(yáng)極層、固體電解質(zhì)層和陰極層構(gòu)成的多個(gè)單元之間的單元 間分離結(jié)構(gòu)體所含的導(dǎo)電體的材料。單元間分離結(jié)構(gòu)體包括將分別供至多個(gè)單元的陽(yáng)極氣 體和陰極氣體分離的電絕緣體以及形成于電絕緣體內(nèi)且將多個(gè)單元彼此在電學(xué)上連接的 導(dǎo)電體，由電絕緣體和導(dǎo)電體通過(guò)共燒結(jié)而形成。該導(dǎo)電體由具有上述特征的互連器用材 料形成，因而可通過(guò)將在作為固體電解質(zhì)型燃料電池的工作溫度的800°C 1000°C的高溫 環(huán)境下具有化學(xué)穩(wěn)定性并且在氧化氣氛和還原氣氛中均具有化學(xué)穩(wěn)定性的單元間分離結(jié) 構(gòu)體于1300 1400°C左右的低溫下共燒結(jié)而得。作為本發(fā)明的一種實(shí)施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池還可以包括由分別依次層 疊的陽(yáng)極層、固體電解質(zhì)層和陰極層構(gòu)成的多個(gè)單元以及配置在多個(gè)單元之間的單元間分 離結(jié)構(gòu)體，由多個(gè)單元和單元間分離結(jié)構(gòu)體通過(guò)共燒結(jié)而形成。構(gòu)成該單元間分離結(jié)構(gòu)體 的一部分的導(dǎo)電體由具有上述特征的互連器用材料形成，因而可獲得具備在作為固體電解 質(zhì)型燃料電池的工作溫度的800°C 1000°C的高溫環(huán)境下具有化學(xué)穩(wěn)定性并且在氧化氣 氛和還原氣氛中均具有化學(xué)穩(wěn)定性的單元間分離結(jié)構(gòu)體的固體電解質(zhì)型燃料電池。尤其是 因?yàn)榛ミB器由主要成分為鈣鈦礦相的材料形成，所以可獲得能具備與由包含1^_次閫03等 的材料形成的陰極層的接合性良好的互連器、而且不會(huì)在互連器和陰極層之間的接合界面 形成絕緣層的固體電解質(zhì)型燃料電池。其結(jié)果是，由互連器與空氣極的反應(yīng)導(dǎo)致的電阻的 增加消失。還有，因?yàn)榛ミB器由不與氧化鋯反應(yīng)的材料形成，所以不會(huì)使含有氧化鋯的固體 電解質(zhì)層、陰極層、陽(yáng)極層的特性下降，可與各層接合。作為本發(fā)明的另一種實(shí)施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池包括由分別依次層疊 的陽(yáng)極層、固體電解質(zhì)層和陰極層構(gòu)成的多個(gè)單元以及配置在多個(gè)單元之間且至少包括 由互連器用材料形成的導(dǎo)電體層的單元間分離結(jié)構(gòu)體，所述互連器用材料以由組成式 La(Fe1^xAlx)O3表示的陶瓷組合物為主要成分；式中，χ表示摩爾比，滿足0 < χ < 0. 5。藉由上述構(gòu)成，可獲得具備包括導(dǎo)電體層的單元間分離結(jié)構(gòu)體的固體電解質(zhì)型燃 料電池，所述導(dǎo)電體層在氧化氣氛和還原氣氛中均具有化學(xué)穩(wěn)定性，并且離子傳導(dǎo)性非常 小，電子傳導(dǎo)率(電導(dǎo)率)高，可將燒結(jié)溫度降低至1300 1400°C左右。作為本發(fā)明的另一種實(shí)施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池中，較好的是陽(yáng)極層含有 鎳，導(dǎo)電體層和陽(yáng)極層之間形成有中間層，中間層由含有選自鍶、鈣和鋇的至少1種元素的鈦類鈣鈦礦氧化物形成。藉由上述構(gòu)成，通過(guò)共燒結(jié)形成含有鎳(Ni)的陽(yáng)極層和由以由組成式 La (Fei_xAlx) O3 (式中，χ表示摩爾比，滿足0 < χ < 0. 5)表示的陶瓷組合物為主要成分的互 連器用材料形成的導(dǎo)電體層時(shí)，所述互連器用材料所含的狗與陽(yáng)極層所含的Ni發(fā)生反應(yīng)， 藉此可防止在導(dǎo)電體層和陽(yáng)極層之間的接合界面生成高電阻相。藉此，可改善含有鎳的陽(yáng) 極層和單元間分離結(jié)構(gòu)體中的導(dǎo)電體層之間的電連接。此外，作為本發(fā)明的另一種實(shí)施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池中，藉由上述構(gòu)成， 可通過(guò)共燒結(jié)形成多個(gè)單元和單元間分離結(jié)構(gòu)體。另外，作為本發(fā)明的另一種實(shí)施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池中，較好的是中間 層具有氣孔。此時(shí)，因?yàn)闊o(wú)需使中間層致密化，所以單元結(jié)構(gòu)的制造變得容易。作為本發(fā)明的另一種實(shí)施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池中，較好的是鈦類鈣鈦礦 氧化物是由AhBxTihyCyO3表示的鈣鈦礦氧化物；式中，A表示選自Sr、Ca和Ba的至少1種， B表示稀土元素，C表示Nb或Ta，χ和y表示摩爾比，滿足5、0<y<0. 5。此時(shí)，B優(yōu)選La或Y。通過(guò)用稀土元素中的La或Y置換一部分的A，可增大中間 層的電導(dǎo)率。下面利用附圖對(duì)作為本發(fā)明的實(shí)施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池的構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。如圖3 圖5所示，作為本發(fā)明的一種實(shí)施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池1包括 多個(gè)單元以及配置在多個(gè)單元之間的單元間分離結(jié)構(gòu)體，所述多個(gè)單元由作為陽(yáng)極層的燃 料極層11、固體電解質(zhì)12和作為陰極層的空氣極層13構(gòu)成。單元間分離結(jié)構(gòu)體由支承結(jié) 構(gòu)體14和互連器15構(gòu)成，所述支承結(jié)構(gòu)體14由將分別供至多個(gè)單元的作為陽(yáng)極氣體的燃 料氣體和作為陰極氣體的空氣分離的電絕緣體構(gòu)成，所述互連器15是形成于支承結(jié)構(gòu)體 14內(nèi)并且將多個(gè)單元彼此在電學(xué)上連接的導(dǎo)電體?；ミB器15用由組成式La(Fei_xAlx) O3表 示的陶瓷組合物形成。此外，圖5所示的固體電解質(zhì)型燃料電池1是具備單一的單元的電 池，在單元的兩側(cè)配置有單元間分離結(jié)構(gòu)體。在燃料極層11和互連器15之間還配置有燃 料極集電層31，在空氣極層13和互連器15之間還配置有空氣極集電層32。作為本發(fā)明的一種實(shí)施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池1如下所述制造。首先，如圖3中的虛線所示，在構(gòu)成單元間分離結(jié)構(gòu)的支承結(jié)構(gòu)體14的生坯上形 成用于填充多個(gè)互連器15的生坯的貫通孔15a。此外，如圖3中的虛線所示，在支承結(jié)構(gòu)體14的生坯上分別用機(jī)械開(kāi)孔機(jī)實(shí)施開(kāi) 孔加工，藉此形成用于形成圖4所示的燃料氣體供給通路21和空氣供給通路22的細(xì)長(zhǎng)的 貫通孔21a、22a。然后，在配置有燃料極層11、固體電解質(zhì)層12、空氣極層13的支承結(jié)構(gòu)體14的生 坯上形成分別用于嵌入燃料極層11、固體電解質(zhì)層12、空氣極層13的生坯的嵌合部11a、
12 、13 ο然后，在配置有燃料極集電層31、空氣極集電層32的支承結(jié)構(gòu)體14的生坯上形成 分別用于嵌入燃料極集電層31、空氣極集電層32的生坯的嵌合部31a、32a。燃料極集電層 31和空氣極集電層32的生坯分別用與燃料極層11和空氣極層13的材料粉末相同組成的 材料制成。
8
如上所述制成的各支承結(jié)構(gòu)體14的生坯中，將互連器15的生坯嵌入貫通孔15a， 將燃料極層11、固體電解質(zhì)層12、空氣極層13的生坯嵌入嵌合部11a、12a、13a，將燃料極集 電層31、空氣極集電層32的生坯嵌入嵌合部31a、32a。將由此得到的5塊生坯如圖4所示 依次層疊。將該層疊體在規(guī)定的壓力、規(guī)定的溫度下通過(guò)溫等靜壓成形(WIP)壓接規(guī)定的時(shí) 間。在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)對(duì)該壓接體實(shí)施脫脂處理后，在規(guī)定的溫度下保持規(guī)定的時(shí)間，從 而進(jìn)行燒結(jié)。由此可制成作為本發(fā)明的一種實(shí)施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池1。如圖6 圖8所示，作為本發(fā)明的另一種實(shí)施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池1包 括多個(gè)單元以及配置在多個(gè)單元之間的單元間分離結(jié)構(gòu)體，所述多個(gè)單元分別由作為陽(yáng)極 層的燃料極層11、固體電解質(zhì)12和作為陰極層的空氣極層13構(gòu)成。這里，燃料極層11含 有鎳。在多個(gè)單元的外側(cè)形成有由將分別供至多個(gè)單元的作為陽(yáng)極氣體的燃料氣體和作為 陰極氣體的空氣分離的電絕緣體構(gòu)成的支承結(jié)構(gòu)體14。單元間分離結(jié)構(gòu)體由作為將多個(gè)單 元彼此在電學(xué)上連接的導(dǎo)電體的互連器15構(gòu)成?；ミB器15用由組成式La(Fei_xAlx)03表 示的陶瓷組合物形成。圖8所示的固體電解質(zhì)型燃料電池1是具備單一的單元的電池，在 單元的兩側(cè)配置有單元間分離結(jié)構(gòu)體。在燃料極層11和互連器15之間還配置有燃料極集 電層31，在空氣極層13和互連器15之間還配置有空氣極集電層32。燃料極集電層31和 空氣極集電層32分別用與燃料極層11和空氣極層13相同組成的材料制成。在互連器15 和燃料極層11之間、具體而言是在互連器15和燃料極集電層31之間配置有中間層18。中 間層18用由AhBxTi^CyO3 (式中，A表示選自Sr、Ca和Ba的至少1種，B表示稀土元素，C 表示Nb或I1a, χ和y表示摩爾比，滿足0彡χ彡0. 5、0彡y彡0. 5)表示的鈦類鈣鈦礦氧化 物、例如SrTiO3形成。如上所述，將由以組成式La(Fei_xAlx)03表示的陶瓷組合物形成的互連器15與含 有鎳的燃料極層11及燃料極集電層31共燒結(jié)時(shí)，為了防止互連器15所含的狗與燃料極 層11及燃料極集電層31所含的Ni的反應(yīng)，在兩者的中間配置例如由以SrTiO3表示的鈦 類鈣鈦礦氧化物形成的中間層18。這里，所形成的互連器15的電導(dǎo)率大，換言之即電阻值 小，并且致密，使得空氣和燃料氣體無(wú)法通過(guò)。形成中間層18的材料可以不致密，可以是多 孔質(zhì)。如上所述，在由以組成式La(FehAlx)O3表示的陶瓷組合物形成的互連器15與含 有鎳的燃料極層11及燃料極集電層31之間配置由鈦類鈣鈦礦氧化物形成的中間層18的 技術(shù)方案是基于下述的發(fā)明人的發(fā)現(xiàn)的技術(shù)方案。如果將由以組成式La(Fei_xAlx)03表示的陶瓷組合物形成的互連器15與含有鎳 的燃料極層11通過(guò)共燒結(jié)而接合，則狗與M反應(yīng)，在接合部(界面)生成缺少了狗的 LaAlO30如果生成電導(dǎo)率小的LaAW3,則會(huì)影響由以組成式La(Fei_xAlx) O3表示的陶瓷組合 物形成的互連器15與含有鎳的燃料極層11之間的電接合。因此，如果配置燃料氣氛下的電 導(dǎo)率(電阻的倒數(shù))高的鈦類鈣鈦礦氧化物、例如由SrTiO3形成的中間層18，則可獲得良好 的電連接。這是因?yàn)樾纬芍虚g層18的AhBxTihyCyO3(式中，A表示選自Sr、Ca和Ba的至少 1種，B表示稀土元素，C表示Nb或Ta，x和y表示摩爾比，滿足0彡χ彡0. 5、0彡y彡0. 5) 的一種、例如SrTiO3即使與由以組成式La(Fei_xAlx)03表示的陶瓷組合物形成的互連器15及含有鎳的燃料極層11 一起共燒結(jié)，也不會(huì)形成高電阻層。作為本發(fā)明的另一種實(shí)施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池1如下所述制造。首先，如圖6中的虛線所示，在支承結(jié)構(gòu)體14的生坯上分別用機(jī)械開(kāi)孔機(jī)實(shí)施開(kāi) 孔加工，藉此形成用于形成圖7所示的燃料氣體供給通路21和空氣供給通路22的細(xì)長(zhǎng)的 貫通孔21a、22a。此外，在配置有燃料極層11、固體電解質(zhì)層12、空氣極層13的支承結(jié)構(gòu)體14的生 坯上形成分別用于嵌入燃料極層11、固體電解質(zhì)層12、空氣極層13的生坯的嵌合部11a、
12 、13 ο然后，在配置有燃料極集電層31、空氣極集電層32的支承結(jié)構(gòu)體14的生坯上形成 分別用于嵌入燃料極集電層31、空氣極集電層32的生坯的嵌合部31a、32a。燃料極集電層 31和空氣極集電層32的生坯分別用與燃料極層11和空氣極層13的材料粉末相同組成的 材料制成。然后，如圖6中的虛線所示，在互連器15和中間層18的生坯上分別用機(jī)械開(kāi)孔機(jī) 實(shí)施開(kāi)孔加工，藉此形成用于形成圖7所示的燃料氣體供給通路21和空氣供給通路22的 細(xì)長(zhǎng)的貫通孔21a、22a。如上所述制成的各支承結(jié)構(gòu)體14的生坯中，將燃料極層11、固體電解質(zhì)層12、空 氣極層13的生坯嵌入嵌合部lla、12a、13a，將燃料極集電層31、空氣極集電層32的生坯嵌 入嵌合部31a、32a。在由此得到的3塊生坯上如圖7所示依次層疊互連器15和中間層18 的生坯。將該層疊體在規(guī)定的壓力、規(guī)定的溫度下通過(guò)溫等靜壓成形(WIP)壓接規(guī)定的時(shí) 間。在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)對(duì)該壓接體實(shí)施脫脂處理后，在規(guī)定的溫度下保持規(guī)定的時(shí)間，從 而進(jìn)行燒結(jié)。由此可制成作為本發(fā)明的另一種實(shí)施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池1。還有，上述實(shí)施方式中，如圖5和圖8所示，將多個(gè)單元彼此在電學(xué)上連接的整個(gè) 導(dǎo)電體均由本發(fā)明的互連器用材料形成的互連器15構(gòu)成，但也可以是導(dǎo)電體的一部分由 本發(fā)明的互連器用材料形成。圖9 圖11是模式地表示作為導(dǎo)電體的一部分由本發(fā)明的互連器用材料形成的 幾個(gè)例子的平板狀固體電解質(zhì)型燃料電池的剖面的剖視圖。如圖9所示，單元間分離結(jié)構(gòu)體由支承結(jié)構(gòu)體14、互連器15和互連器用導(dǎo)電體16 構(gòu)成，所述支承結(jié)構(gòu)體14由將分別供至多個(gè)單元的作為陽(yáng)極氣體的燃料氣體和作為陰極 氣體的空氣分離的電絕緣體構(gòu)成，所述互連器15是形成于支承結(jié)構(gòu)體14內(nèi)并且將多個(gè)單 元彼此在電學(xué)上連接的導(dǎo)電體，由本發(fā)明的互連器用材料形成，所述互連器用導(dǎo)電體16與 所述互連器15連接而形成?；ミB器15以與空氣相接觸的方式形成于空氣極層13側(cè)，具體 而言，以通過(guò)空氣極集電層32與空氣極層13連接的方式形成。互連器用導(dǎo)電體16以與燃 料氣體接觸的方式形成，具體而言，以通過(guò)燃料極集電層31與燃料極層11連接的方式形 成，例如由氧化鎳(NiO)與氧化釔穩(wěn)定氧化鋯(YSZ)的混合物形成。此外，如圖10所示，單元間分離結(jié)構(gòu)體由支承結(jié)構(gòu)體14、互連器15和互連器用導(dǎo) 電體17構(gòu)成，所述支承結(jié)構(gòu)體14由將分別供至多個(gè)單元的作為陽(yáng)極氣體的燃料氣體和作 為陰極氣體的空氣分離的電絕緣體構(gòu)成，所述互連器15是形成于支承結(jié)構(gòu)體14內(nèi)并且將多個(gè)單元彼此在電學(xué)上連接的導(dǎo)電體，由本發(fā)明的互連器用材料形成，所述互連器用導(dǎo)電 體17與所述互連器15連接而形成。互連器15以與燃料氣體相接觸的方式形成于燃料極 層11側(cè)，具體而言，通過(guò)燃料極集電層31以與燃料極層11連接的方式形成?；ミB器用導(dǎo) 電體17以與空氣接觸的方式形成，具體而言，以通過(guò)空氣極集電層32與空氣極層13連接 的方式形成，例如由錳酸鑭((La，Sr)MnO3)與氧化釔穩(wěn)定氧化鋯(YSZ)的混合物形成。此外，如圖11所示，單元間分離結(jié)構(gòu)體由支承結(jié)構(gòu)體14、互連器15和互連器用導(dǎo) 電體16、17構(gòu)成，所述支承結(jié)構(gòu)體14由將分別供至多個(gè)單元的作為陽(yáng)極氣體的燃料氣體和 作為陰極氣體的空氣分離的電絕緣體構(gòu)成，所述互連器15是形成于支承結(jié)構(gòu)體14內(nèi)并且 將多個(gè)單元彼此在電學(xué)上連接的導(dǎo)電體，由本發(fā)明的互連器用材料形成，所述互連器用導(dǎo) 電體16、17與所述互連器15連接而形成?；ミB器用導(dǎo)電體16以與燃料氣體接觸的方式形 成，具體而言，以通過(guò)燃料極集電層31與燃料極層11連接的方式形成，例如由氧化鎳(NiO) 與氧化釔穩(wěn)定氧化鋯(YSZ)的混合物形成?；ミB器用導(dǎo)電體17以與空氣接觸的方式形成， 具體而言，以通過(guò)空氣極集電層32與空氣極層13連接的方式形成，例如由錳酸鑭((La，Sr) MnO3)與氧化釔穩(wěn)定氧化鋯(YSZ)的混合物形成?；ミB器15以將互連器用導(dǎo)電體16和17 之間連接起來(lái)的方式形成。上述本發(fā)明的單元間分離結(jié)構(gòu)體中，如圖9 圖11所示由本發(fā)明的互連器用材料 形成的互連器15既可以如圖9或圖10所示，以與作為陽(yáng)極氣體的燃料氣體接觸的形式形 成于作為陽(yáng)極層的燃料極層11側(cè)或者以與作為陰極氣體的空氣接觸的形式形成于作為陰 極層的空氣極層13側(cè)，也可以如圖11所示形成于導(dǎo)電體的中間部。藉由上述構(gòu)成，可減小不透氣的致密的部分、即由本發(fā)明的互連器用材料形成的 部分，藉此可緩解制造單元間分離結(jié)構(gòu)體時(shí)(共燒結(jié)時(shí))或固體電解質(zhì)型燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) 產(chǎn)生的熱應(yīng)力。此外，作為構(gòu)成供電子在所述導(dǎo)電體中流動(dòng)的通路的材料，可選擇使用電阻 比本發(fā)明的互連器用材料小的材料。例如圖9所示的單元間分離結(jié)構(gòu)體的生坯如下所述制造。首先制作支承結(jié)構(gòu)體14 用的生坯。在支承結(jié)構(gòu)體14用的生坯上形成貫通孔，向該貫通孔中填充由氧化鎳(NiO)和 8摩爾％的氧化釔穩(wěn)定氧化鋯(YSZ)混合而成的糊料。該糊料如下所述制作按照NiO為 80重量份、YSZ為20重量份、載體為60重量份的配比混合，用三輥機(jī)混煉。載體使用作為 乙基纖維素與溶劑的混合物的日新化成株式會(huì)社制的商品名EC-200FTR。另一方面，制作互 連器15用的生坯。然后，將互連器15用的生坯切割成圖3所示的圓板狀，使其直徑大于所 述貫通孔，將該圓板狀的互連器15用的生坯壓接于支承結(jié)構(gòu)體14用的生坯的貫通孔部分 的空氣極側(cè)。另外，為了制作圖8所示的單元間分離結(jié)構(gòu)體的生坯，制作2塊支承結(jié)構(gòu)體14 用的生坯，進(jìn)行壓接，使圓板狀的互連器15用的生坯被2塊支承結(jié)構(gòu)體14用的生坯夾住。此外，上述實(shí)施方式中，對(duì)將本發(fā)明的互連器用材料用于平板狀的固體電解質(zhì)型 燃料電池的互連器以及包括該互連器的單元間分離結(jié)構(gòu)體的例子進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明的 互連器用材料也可用于形成于圓筒形狀的固體電解質(zhì)型燃料電池的圓筒外周面的一部分 的互連器以及形成于扁平管形狀的固體電解質(zhì)型燃料電池的平坦面的互連器，還可用于除 此之外的各種形狀的互連器。
實(shí)施例
下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。首先，如下所述以各種組成比例制作由組成式La (Fei_xAlx)03表示的陶瓷組合物的 塊材試樣作為互連器用材料，評(píng)價(jià)各試樣。(塊材試樣的制作)作為試樣編號(hào)1 9的各試樣的起始材料，按照化學(xué)計(jì)量法稱量氧化鑭(La2O3)、氧 化鐵(Fe2O3)、氧化鋁(Al2O3)，使組成式La(Fe1^xAlx)O3中的摩爾比χ的值為表1所示的值， 加水，用氧化鋯球粉碎、混合后，將該混合粉末干燥，在1100°C的溫度下進(jìn)行預(yù)燒。在所得 預(yù)燒粉末中添加有機(jī)溶劑和丁縮醛類粘合劑并混合，從而制成漿料。由該漿料通過(guò)刮刀涂 布法成形為片材。對(duì)所得生坯實(shí)施脫粘合劑處理后，將生坯保持在1300°C和1400°C的溫度 下，從而進(jìn)行正式燒結(jié)。用所得各試樣進(jìn)行如下所示的評(píng)價(jià)。表1中，試樣編號(hào)2 7的試樣的χ在0. 05彡χ彡0. 4的范圍內(nèi)(本發(fā)明的范圍 內(nèi))，試樣編號(hào)1、8、9的試樣分別滿足χ = 0、χ = 0. 5、χ = 1 (本發(fā)明的范圍外)。對(duì)試樣 編號(hào)2 8進(jìn)行以下評(píng)價(jià)(1) (6)，對(duì)試樣編號(hào)1和9進(jìn)行以下評(píng)價(jià)(1) (5)。(互連器用材料的塊材試樣的評(píng)價(jià))(I)X射線衍射在各試樣的預(yù)燒后和正式燒結(jié)后進(jìn)行粉末X射線衍射分析(XRD、CuK α射線)，進(jìn) 行生成相的確認(rèn)。確認(rèn)在燒結(jié)后，所有試樣均為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的單相。(2)燒結(jié)性通過(guò)阿基米德法測(cè)定正式燒結(jié)后的各試樣的密度。通過(guò)各試樣在1300°C和 1400°C的溫度下燒結(jié)后的相對(duì)密度是否在92%以上來(lái)評(píng)價(jià)燒結(jié)性。表1中，在1300°C 和1400°C的溫度下燒結(jié)后的相對(duì)密度在92%以上的，在“燒結(jié)性(1300°C )”或“燒結(jié)性 (1400°C )”欄中以〇記號(hào)表示，相對(duì)密度低于92%的以X記號(hào)表示。(3)電導(dǎo)率對(duì)于正式燒結(jié)后的各試樣，通過(guò)交流四端子測(cè)定法測(cè)定氧化氣氛(溫度900°C的 大氣中)和還原氣氛(含約4%水蒸氣的氫氣中)的電導(dǎo)率、溫度1000°C的氧化氣氛和還原 氣氛的電導(dǎo)率。χ越大，電導(dǎo)率越小。用平板狀的固體電解質(zhì)型燃料電池以0.3A/cm2的電 流密度發(fā)電時(shí)，試樣的厚度為40 μ m時(shí)，為使電阻損耗在50mV以下，電導(dǎo)率需在0. 025km 1 以上。使互連器存在于燃料電池單元的絕緣性的支承結(jié)構(gòu)體中時(shí)，如果互連器所占的比例 以體積比計(jì)在50%以下，則電導(dǎo)率需在上述的2倍、即0.05km1以上?？紤]到該情況，表 1中，電導(dǎo)率在0. 05km 1以上的以◎記號(hào)表示，在0. 025km 1以上且小于0. 05km 1的以〇 記號(hào)表示，小于0. 025SCHT1的以X記號(hào)表示。(4)還原穩(wěn)定性在溫度900°C和溫度1000°C的還原氣氛中對(duì)各試樣進(jìn)行61小時(shí)的退火，通過(guò)粉末 X射線衍射分析考察鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的單相是否分解。對(duì)于試樣編號(hào)1的試樣(X = 0)，在還原 氣氛中，鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的單相分解為L(zhǎng)a2O3(或La(OH)3)和金屬狗。對(duì)于試樣編號(hào)2的試樣(χ =0. 05)，在900°C的還原氣氛中，鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的單相穩(wěn)定，而在1000°C的還原氣氛中，鈣鈦 礦結(jié)構(gòu)的單相分解，可見(jiàn)La2O3和金屬狗的生成。對(duì)于試樣編號(hào)3 9的試樣(χ彡0. 1)， 鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的單相在900°C和1000°C的還原氣氛中穩(wěn)定，無(wú)La2O3和金屬!^e的生成。在溫度 900°C和溫度1000°C的還原氣氛中未發(fā)生鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的單相的分解的試樣以〇記號(hào)示于表1，在900°C和1000°C的還原氣氛中發(fā)生了鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的單相的分解的試樣以X記號(hào)示于 表1。(5)與氧化鋯的反應(yīng)性將用添加量為3摩爾％的Y2O3穩(wěn)定化的氧化鋯(&02)(氧化釔穩(wěn)定氧化鋯YSZ) 與各試樣的原材料混合后，在1300°C的溫度下燒結(jié)。進(jìn)行粉末X射線衍射分析(XRD、CuKa 射線)，從而進(jìn)行生成相的確認(rèn)。各試樣中均無(wú)與氧化鋯的反應(yīng)。表1中，〇記號(hào)表示沒(méi)有 與氧化鋯的反應(yīng)。圖1所示為對(duì)于試樣編號(hào)3的試樣(χ = 0. 1)，通過(guò)XRD得到的各相的峰 強(qiáng)度的一例。圖1中，P表示鈣鈦礦相的峰，Z表示氧化鋯相的峰。(6)離子傳導(dǎo)性對(duì)于處于0. 05 < χ < 0. 5的范圍內(nèi)的組成的試樣編號(hào)2 8的試樣，將其加工成 直徑30mm、厚IOmm的盤(pán)狀的生坯。將這些生坯燒結(jié)后，在燒結(jié)體的兩面形成鉬電極。對(duì)保 持在溫度900°C的狀態(tài)下的燒結(jié)體的一個(gè)表面噴射具有與燃料氣體的氧分壓相當(dāng)?shù)难醴謮?的溫度30°C的加濕氫氣(含約4%水蒸氣的氫氣)，對(duì)燒結(jié)體的另一表面噴射空氣，作為氫 濃差電池測(cè)定電動(dòng)勢(shì)。如果存在氧離子傳導(dǎo)，則最大可產(chǎn)生理論值1. 04V的電壓，但所評(píng)價(jià) 的所有試樣均產(chǎn)生2mV左右的電動(dòng)勢(shì)。其結(jié)果是，估計(jì)總電導(dǎo)率的0.2%相當(dāng)于離子傳導(dǎo)。 這種程度的離子傳導(dǎo)與電子傳導(dǎo)相比非常小，可以忽略。表1中，幾乎沒(méi)有離子傳導(dǎo)性的以 〇記號(hào)表示。[表1]
權(quán)利要求
1.一種互連器用材料，該互連器用材料是在固體電解質(zhì)型燃料電池中配置在多個(gè)單元 之間并將多個(gè)單元彼此在電學(xué)上串聯(lián)連接的互連器的材料，所述多個(gè)單元由分別依次層疊 的陽(yáng)極層、固體電解質(zhì)層和陰極層構(gòu)成，其特征在于，以由組成式La(FehAlx)O3表示的陶瓷組合物為主要成分；式中，χ表示摩爾比，滿足0 < χ < 0. 5。
2.如權(quán)利要求1所述的互連器用材料，其特征在于，以由組成式La(Fei_xAlx)03表示的 陶瓷組合物為主要成分；式中，χ表示摩爾比，滿足0. 1 < χ < 0. 3。
3.—種單元間分離結(jié)構(gòu)體，該單元間分離結(jié)構(gòu)體是在固體電解質(zhì)型燃料電池中配置在 由分別依次層疊的陽(yáng)極層、固體電解質(zhì)層和陰極層構(gòu)成的多個(gè)單元之間的單元間分離結(jié)構(gòu) 體，其特征在于，所述單元間分離結(jié)構(gòu)體包括將分別供至所述多個(gè)單元的陽(yáng)極氣體和陰極氣體分離的 電絕緣體以及形成于所述電絕緣體內(nèi)且將所述多個(gè)單元彼此在電學(xué)上連接的導(dǎo)電體，由所 述電絕緣體和所述導(dǎo)電體通過(guò)共燒結(jié)而形成；所述導(dǎo)電體由權(quán)利要求1或2所述的互連器用材料形成。
4.一種單元間分離結(jié)構(gòu)體，該單元間分離結(jié)構(gòu)體是在固體電解質(zhì)型燃料電池中配置在 由分別依次層疊的陽(yáng)極層、固體電解質(zhì)層和陰極層構(gòu)成的多個(gè)單元之間的單元間分離結(jié)構(gòu) 體，其特征在于，所述單元間分離結(jié)構(gòu)體包括將分別供至所述多個(gè)單元的陽(yáng)極氣體和陰極氣體分離的 電絕緣體以及形成于所述電絕緣體內(nèi)且將所述多個(gè)單元彼此在電學(xué)上連接的導(dǎo)電體，由所 述電絕緣體和所述導(dǎo)電體通過(guò)共燒結(jié)而形成；所述導(dǎo)電體的一部分由權(quán)利要求1或2所述的互連器用材料形成。
5.一種固體電解質(zhì)型燃料電池，其特征在于，包括由分別依次層疊的陽(yáng)極層、固體電解質(zhì)層和陰極層構(gòu)成的多個(gè)單元；配置在多個(gè)單元之間的權(quán)利要求3或4所述的單元間分離結(jié)構(gòu)體。
6.一種固體電解質(zhì)型燃料電池，其特征在于，包括由分別依次層疊的陽(yáng)極層、固體電解質(zhì)層和陰極層構(gòu)成的多個(gè)單元；配置在多個(gè)單元之間且至少包括由權(quán)利要求1或2所述的互連器用材料形成的導(dǎo)電體 層的單元間分離結(jié)構(gòu)體。
7.如權(quán)利要求6所述的固體電解質(zhì)型燃料電池，其特征在于，所述陽(yáng)極層含有鎳，所述 導(dǎo)電體層和所述陽(yáng)極層之間形成有中間層，所述中間層由含有選自鍶、鈣和鋇的至少1種 元素的鈦類鈣鈦礦氧化物形成。
8.如權(quán)利要求7所述的固體電解質(zhì)型燃料電池，其特征在于，所述多個(gè)單元和所述單 元間分離結(jié)構(gòu)體通過(guò)共燒結(jié)形成。
9.如權(quán)利要求7或8所述的固體電解質(zhì)型燃料電池，其特征在于，所述中間層具有氣孔。
10.如權(quán)利要求7 9中的任一項(xiàng)所述的固體電解質(zhì)型燃料電池，其特征在于，所述鈦 類鈣鈦礦氧化物是由AhBxTihyCyO3表示的鈣鈦礦氧化物；式中，A表示選自Sr、Ca和Ba的至 少1種，B表示稀土元素，C表示Nb或Ta，χ和y表示摩爾比，滿足0彡χ彡0.5、0彡y彡0. 5。
11.如權(quán)利要求10所述的固體電解質(zhì)型燃料電池，其特征在于，所述B為L(zhǎng)a或Y。
全文摘要
本發(fā)明提供在氧化氣氛和還原氣氛中均具有化學(xué)穩(wěn)定性、并且電子傳導(dǎo)率(電導(dǎo)率)高、離子傳導(dǎo)率低、具有不含Cr的組成、能降低燒結(jié)溫度的互連器用材料?；ミB器用材料是在固體電解質(zhì)型燃料電池中配置在多個(gè)單元之間并將多個(gè)單元彼此在電學(xué)上串聯(lián)連接的互連器的材料，所述多個(gè)單元由分別依次層疊的陽(yáng)極層、固體電解質(zhì)層和陰極層構(gòu)成，其特征在于，以由組成式La(Fe1-xAlx)O3表示的陶瓷組合物為主要成分；式中，x表示摩爾比，滿足0＜x＜0.5。
文檔編號(hào)H01M8/12GK102089912SQ20098012789
公開(kāi)日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2009年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月14日
發(fā)明者伊波通明, 高田和英 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所