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FUEL ELECTRODE FOR SOLID OXIDE TYPE FUEL BATTERY, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME, AND SOLID OXIDE TYPE FUEL BATTERY INCLUDING FUEL ELECTRODE commons

Patent code P160013044
File No. DP1625
Posted date Jun 9, 2016
Application number P2014-214953
Publication number P2015-195168A
Patent number P6532049
Date of filing Oct 22, 2014
Date of publication of application Nov 5, 2015
Date of registration May 31, 2019
Priority data
  • P2014-068852 (Mar 28, 2014) JP
Inventor
  • (In Japanese)稲葉 稔
  • (In Japanese)久貝 潤一郎
  • (In Japanese)明本 斉
  • (In Japanese)横地 隆次
  • (In Japanese)橋之口 道宏
Applicant
  • (In Japanese)学校法人同志社
Title FUEL ELECTRODE FOR SOLID OXIDE TYPE FUEL BATTERY, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME, AND SOLID OXIDE TYPE FUEL BATTERY INCLUDING FUEL ELECTRODE commons
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel electrode, along with its manufacturing method, capable of exhibiting a high power generation performance even if an ammonia fuel is used, with power generation performance being stably maintained.
SOLUTION: A fuel electrode for operating a solid oxide type fuel battery includes transition metal which is selected from a group consisting of molybdenum, tungsten, and tantalum, nickel, and ionic conductor. The fuel electrode is manufactured by mixing powder of the ion conductor with powder of nickel oxide, and baking to obtain a fuel electrode intermediate substance, and then, making a solution containing the transition metal impregnated with the fuel electrode intermediate substance.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

固体酸化物形燃料電池(SOFC)は、イオン伝導性の固体電解質を用いているため、高温で作動可能であり、クリーンなエネルギー源として期待されている。

固体酸化物形燃料電池1は、化学エネルギーを電気エネルギーへと変換できるエネルギーデバイスであり、図1に示すように、イオン導電体の電解質2の両側に、空気極3(カソード)および燃料極4(アノード)がそれぞれ配置されている。そして、空気極側に酸素または空気を導入し、燃料極側に燃料ガスを導入し、高温(約1000℃)の雰囲気中で固体酸化物形燃料電池を作動させると、図2に示すように、空気極3での酸素の還元反応によって酸化物イオン(O2-)が生じ、この酸化物イオンが電解質2を伝導して燃料極4に向かい、燃料極側で燃料と反応し、電子(e-)が放出されて水(H2O)が生じる。放出された電子(e-)は外部回路を通って空気極3に流れる。

固体酸化物形燃料電池の燃料ガスとしては、従来、水素ガスが用いられるのが一般的であったが、水素は液化が難しく貯蔵、運搬が困難であるという問題がある。これに対し、アンモニア燃料は液化が容易で、引火性が低いこと、さらに、理論起電力が高く、電極上への炭素析出も起こらないことから、エネルギーキャリアとして優れている。また、固体酸化物形燃料電池を低温で作動させることができれば、発電性能の長期安定性と電池構成材料の低コスト化が可能となるため、固体酸化物形燃料電池の実用化には、低温発電性能の向上が課題となる。

このような課題に対処するため、本発明者らは、アンモニア燃料を用いることができ、低い作動温度(900℃以下)で、固体酸化物形燃料電池を作動させるための燃料極として、鉄とニッケルを特定の割合で含む燃料極を発明し、出願している(特許文献1)。しかしながら、今なお、低い作動温度でアンモニア燃料を使用した場合でも優れた性能を発揮することができ、発電性能を安定に維持できる燃料極の開発が求められている。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、固体酸化物形燃料電池用燃料極とその製造方法および前記燃料極を含む固体酸化物形燃料電池に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
固体酸化物形燃料電池を作動させるための燃料極であって、
ニッケルとイオン導電体とを含む焼成体、および前記焼成体に付着しているモリブデン
を含むこと
燃料極中におけるモリブデンとニッケルの総原子数に対するモリブデンの原子数の割合が1~10%であること、
を特徴とする固体酸化物形燃料電池用燃料極。

【請求項2】
 
窒素と水素との化合物のガスを含む燃料を供給して固体酸化物形燃料電池を作動させるための燃料極であることを特徴とする、請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池用燃料極。

【請求項3】
 
前記燃料極中におけるモリブデンとニッケルの総原子数に対するモリブデンの原子数の割合が1.5~6%であることを特徴とする、請求項1または2に記載の固体酸化物形燃料電池用燃料極。

【請求項4】
 
前記イオン導電体が、下記の組成式(I)または(II)
RExCe1-xO2-(x/2) (I)
AyZr1-yO2-(y/2) (II)
で表される金属酸化物であって、
前記組成式(I)において、REは、Sm、Gd、Y、La、CaおよびNdから選ばれる少なくとも1種の金属であり、xは0≦x<0.5を満たす実数を示し、
前記組成式(II)において、Aは、Y、Sc、Ce、およびYbから選ばれる少なくとも1種の金属であり、yは0≦y<0.2を満たす実数を示す
ことを特徴とする、請求項1~3のいずれか1項に記載の固体酸化物形燃料電池用燃料極。

【請求項5】
 
請求項1~4のいずれか1項に記載の燃料極と、電解質と、空気極とを含むことを特徴とする、固体酸化物形燃料電池。

【請求項6】
 
固体酸化物形燃料電池用燃料極を製造する方法であって、
工程A)イオン導電体の粉末とニッケル酸化物の粉末とを混合し、当該混合物を焼成して燃料極中間体を作製する工程、および
工程B)工程Aで作製した燃料極中間体に、モリブデンを含む溶液を、モリブデンとニッケルの総原子数に対するモリブデンの原子数の割合が1~10%となるように含浸する工程
を含むことを特徴とする、固体酸化物形燃料電池用燃料極の製造方法。

【請求項7】
 
モリブデンとニッケルの総原子数に対するモリブデンの原子数の割合が1.5~6%となるように含浸することを特徴とする、請求項6に記載の製造方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2014214953thum.jpg
State of application right Registered
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