[发明专利]质子导体、燃料电池用固体电解质层、电池结构体以及包括电池结构体的燃料电池

说明书

固体电解质层包括：具有钙钛矿结构的质子导体，所述质子导体由下式(1)表示：Ba_xZr_yCe_zM_1‑(y‑z)O_3‑δ，其中，元素M是从包括Y、Yb、Er、Ho、Tm、Gd和Sc的组中选择的至少一种，0.85≤x0.98，0.70≤y+z1.00，比y/z为0.5/0.5～1/0，δ为氧空位浓度。

技术领域

本发明涉及一种质子导体，特别涉及燃料电池中的固体电解质层 的改良。

背景技术

燃料电池具有：包含阴极、阳极以及介于它们之间的固体电解质 层的电池结构体；用于向阴极供应氧化剂的氧化剂通道；以及向阳极 供应燃料的燃料通道。BaCe_0.8Y_0.2O_2.9(BCY)和BaZr_0.8Y_0.2O_2.9(BZY) 等的具有质子传导性的钙钛矿型氧化物，在中温域显示高导电性，作 为中温型燃料电池的固体电解质被期待。然而，将BCY、BZY用于固体电解质层的燃料电池，难以获得足够的耐久性。

专利文献1提出了使用由Ba_dZr_1-x-yCe_xM³_yO_3-t(其中0.98≤d≤1, 0.01≤x≤0.5,0.01≤y≤0.3,t＝(2+y-2d)/2，M³表示三价稀土元素等) 表示的钙钛矿型氧化物的烧结体作为燃料电池的固体电解质。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-197315号公报

发明内容

发明要解决的课题

专利文献1的固体电解质，耐湿性不充分，由于腐蚀生成大量的 氢氧化钡和碳酸钡。这些生成物阻碍发电反应，所以如果生成量变多， 则降低固体电解质的性能。

本发明的目的是提供一种可用于燃料电池的固体电解质层的质子 导体，提高耐湿性。

用于解决课题的手段

本发明的一个方面涉及一种燃料电池用固体电解质层，包括：具有 钙钛矿结构的质子导体，所述质子导体由下式表示：

Ba_xZr_yCe_zM_1-(y+z)O_3-δ

(其中元素M是从包括Y、Yb、Er、Ho、Tm、Gd和Sc的组中 选择的至少一种，0.85≤x0.98，0.70≤y+z1.00，比y/z为0.5/0.5 ～1/0，δ为氧空位浓度)。

本发明的另一方面涉及一种电池结构体，包括：

阴极；

阳极；和

布置在所述阴极和所述阳极之间的质子传导性固体电解质层，其 中，

所述固体电解质层含有质子导体，

所述质子导体具有钙钛矿结构并由下式表示：

Ba_xZr_yCe_zM_1-(y+z)O_3-δ

(其中元素M是从包括Y、Yb、Er、Ho、Tm、Gd和Sc的组中 选择的至少一种，0.85≤x0.98，0.70≤y+z1.00，比y/z为0.5/0.5 ～1/0，δ为氧空位浓度)。