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公開番号2025091099
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-18
出願番号2023206104
出願日2023-12-06
発明の名称電極用の焼結体、および電極用の焼結体を製造する方法
出願人AGC株式会社
代理人弁理士法人栄光事務所
主分類H01M 4/86 20060101AFI20250611BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】SOFCまたはSOECの電極に適用した際に、外部接続端子を容易に取り付けることができる上、金属シールを容易に形成することが可能な、焼結体を提供することを目的とする。
【解決手段】SOFCまたはSOECの電極用の焼結体であって、酸化物イオン伝導性固体電解質と、金属とを含有し、前記金属は、Fe、NiおよびCuの少なくとも一つを含み、前記金属と前記酸化物イオン伝導性固体電解質の体積比は、10:90～20:80の範囲であり、当該焼結体の断面を500μm×500μmの領域で観察した際、最大寸法が100μm未満の金属粒子が金属粒子全体の80%以上を占める、焼結体。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
ＳＯＦＣまたはＳＯＥＣの電極用の焼結体であって、
酸化物イオン伝導性固体電解質と、金属とを含有し、
前記金属は、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｕの少なくとも一つを含み、
前記金属と前記酸化物イオン伝導性固体電解質の体積比は、１０：９０～２０：８０の範囲であり、
当該焼結体の断面を５００μｍ×５００μｍの領域で観察した際、最大寸法が１００μｍ未満の金属粒子が金属粒子全体の８０％以上を占める、焼結体。
続きを表示（約 720 文字）【請求項２】
室温での導電率は、５０Ｓ／ｃｍ以上である、請求項１に記載の焼結体。
【請求項３】
前記金属の含有量は、５０重量％未満である、請求項１に記載の焼結体。
【請求項４】
前記金属は、Ｎｉである、請求項１に記載の焼結体。
【請求項５】
前記酸化物イオン伝導性固体電解質は、ＹＳＺ（イットリウムドープジルコニア）、ＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）、およびマイエナイト化合物からなる群から選択される、請求項１に記載の焼結体。
【請求項６】
ＳＯＦＣまたはＳＯＥＣの電極用の焼結体を製造する方法であって、
（１）金属の粉末と、酸化物イオン伝導性固体電解質の粉末とを含む混合粉末を調合し、ここで、
前記金属は、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｕの少なくとも一つを含み、
前記金属と前記酸化物イオン伝導性固体電解質の体積比は、１０：９０～２０：８０の範囲であり、
（２）放電プラズマ法を用いて前記混合粉末を焼結し、焼結体を得る、方法。
【請求項７】
前記酸化物イオン伝導性固体電解質は、ＹＳＺ（イットリウムドープジルコニア）、ＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）、およびマイエナイト化合物からなる群から選択される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記金属の粉末は、０．１μｍ～５０μｍの範囲の平均粒子径を有する、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記焼結体の断面を５００μｍ×５００μｍの領域で観察した際、最大寸法が１００μｍ未満の金属粒子が金属粒子全体の８０％以上を占める、請求項６に記載の方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極用の焼結体、および電極用の焼結体を製造する方法に関する。
続きを表示（約 1,100 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、再生可能エネルギーの普及の観点から、ＰｏｗｅｒｔｏＧａｓ／Ｃｈｅｍｉｃａｌという技術コンセプトの実現形態の一つとして、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）と固体酸化物型電解セル（ＳＯＥＣ）とを組み合わせた高効率エネルギーシステムが着目されている。
【０００３】
固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）および固体酸化物型電解セル（ＳＯＥＣ）は、共に高温で作動する電気化学セルであり、前者は、水素、一酸化炭素、メタン等、様々な燃料に対応でき、後者は、ＳＯＦＣの動作により生成する水や二酸化炭素を電気分解し、水素や一酸化炭素に戻すことができる。
【０００４】
ＳＯＦＣおよびＳＯＥＣは、２つの電極（燃料極および酸素極）の間に設けられた固体電解質層を有し、この固体電解質層中を酸化物イオンが伝導することにより作動する。
【０００５】
ＳＯＦＣおよびＳＯＥＣにおいて、セルの支持構造は、電解質支持型、燃料極支持型、および金属板支持型の３つのタイプに大別される。
【０００６】
このうち電解質支持型構造では、固体電解質層が他の部材の支持体として機能し、固体電解質層の一方の側に第１の電極が配置され、他方の側に第２の電極が配置される。燃料極支持型構造では、燃料極が他の部材の支持体として機能し、燃料極の一方の側に、固体電解質層および酸素極が配置される。また、金属板支持型構造では、金属多孔質板の片側に、燃料極、固体電解質層および酸素極が設置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
ＳｅｌｍａｒｄｅＳｏｕｚａｅｔａｌ１９９７Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１４４Ｌ３５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
燃料極支持型構造では、セル部材の支持体として酸化ニッケルのような酸化物が使用される。支持体の酸化物は、上部に残りのセル用部材が配置された後、使用前に還元処理され、金属電極に変換される。
【０００９】
燃料極支持型構造では、最初の支持体は、酸化物の形態であり導電性を有しない。
【００１０】
このため、燃料極支持型構造では、支持体に外部接続端子などの導体を取り付けることは容易ではない。また、同じ理由により、燃料極支持型構造では、セルを外部環境から遮断したり、燃料極側と酸素極側のガスの混合を防止するためのシール部材を金属で形成することも容易ではない。
（【００１１】以降は省略されています）

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