DE1471771B2 - Fester Elektrolyt für Brennstoffelemente - Google Patents

Fester Elektrolyt für Brennstoffelemente

Info

Publication number
DE1471771B2
DE1471771B2 DE19631471771 DE1471771A DE1471771B2 DE 1471771 B2 DE1471771 B2 DE 1471771B2 DE 19631471771 DE19631471771 DE 19631471771 DE 1471771 A DE1471771 A DE 1471771A DE 1471771 B2 DE1471771 B2 DE 1471771B2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
oxide
mixed
electrolyte
mol percent
solid electrolyte
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19631471771
Other languages
English (en)
Other versions
DE1471771A1 (de
Inventor
H. Genf Tannenberger (Schweiz)
Original Assignee
Compagnie Prancaise de Raffinage S.A., Paris
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Compagnie Prancaise de Raffinage S.A., Paris filed Critical Compagnie Prancaise de Raffinage S.A., Paris
Publication of DE1471771A1 publication Critical patent/DE1471771A1/de
Publication of DE1471771B2 publication Critical patent/DE1471771B2/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/48—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
    • C04B35/486—Fine ceramics
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M8/124—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte
    • H01M8/1246—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides
    • H01M8/1253—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides the electrolyte containing zirconium oxide
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Claims (1)

1 2
Die Erfindung betrifft einen festen Elektrolyten , gewählte Zusatzoxid vorzugsweise etwa in der Minfür Brennstoffelemente aus einem Mischoxid auf destmerige zugegeben.
Basis von kubisch stabilisiertem Zirkondioxid. Die nachstehenden Beispiele dienen der Erläute-
Es ist bekannt, kubisch stabilisiertes Zirkondioxid rung der Erfindung,
als festen Elektrolyten für Brennstoffelemente zu 5 . .
verwenden, die bei erhöhten Temperaturen arbeiten. Beispiel 1
Diese kubische Stabilisation wird durch Zusatz Es wird ein Elektrolyt aus einem gemischten Oxid
bestimmter Oxide, wie Calciumoxid, Magnesiumoxid, folgender Zusammensetzung gebildet:
Yttriumoxid, erzielt. Auch ist es bekannt, Zuschläge „„ », , r, ^ ...,*,, „~ ~
von Lanthan- oder Neodymoxid dem Zirkondioxid io 87 Molprozent ZrO2 + 13 Molprozent Yb2O3.
zuzufügen. Die als Festelektrolyt für Brennstoff- Dieser Elektrolyt hat einen spezifischen Wider-
elemente bekannten Mischoxide auf Basis von Zirkon- stand von:
dioxid weisen jedoch Nachteile auf, die eine indu- 14 . 1Qb Ohmzentimeter bei 4000C,
strielle Verwendung schwierig sein lassen oder sogar ^95 . 1Q, ohmzentimeter bei 6000C,
unmöglich machen 15 1Q1 .10« ohmzentimeter bei 700°C,
Einige Mischoxide, beispielsweise das gemischte 3 g . 1Qt ohmzentimeter bei 8000C,
Oxid ZrO2 + MgO, sind bei der Arbeitstemperatur
eines Brennstoffelementes (etwa 8000C) nicht stabil. . · 1 9
Es findet eine teilweise Umwandlung in ein tetra- Beispiel 2
gonales oder monoklines Gefüge statt. Damit ist 20 Ein Elektrolyt wird aus einem Mischoxid der
eine unzulässige Erhöhung des spezifischen Wider- nachstehenden Zusammensetzung gebildet:
Standes verbunden, ferner werden die Mischoxide „_ „ , r, Λ ■>..-,», ^ ~
bröckelig, was die Zerstörung des von ihnen gebil- 87 Molprozent ZrO2 H= 13 Molprozent Dy2O3.
deten Elektrolyts bedeutet. Andere Mischoxide haben Der Elektrolyt weist einen spezifischen Widerstand
eine sehr geringe Ionenleitfähigkeit. 25 auf von:
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu 1,8 · 105 Ohmzentimeter bei 4000C,
vermeiden. Dies ist bei einem Festelektrolyten der 4,5 · IO3 Ohmzentimeter bei 600° C,
eingangs geschilderten Art erfindungsgemäß dadurch ! 1,45 . io3 Ohmzentinieter bei 7000C,
erzielt, daß das Mischoxid 3 bis 20 Molprozent 4,6 · IO2 Ohmzentimeter bei 8000C.
mindestens eines der folgenden Oxide enthält: Sa- 30.
mariumoxid, Gadoliniumoxid, Dysprosiumoxid, Hol- Beispiel 3
miumoxid, Erbiumoxid, Thuliumoxid, Lutetiumoxid, Ein Elektrolyt wird hergestellt aus einem Misch-
Ytterbiumoxid und Therbiumoxid. oxid der folgenden Zusammensetzung:
Der erfindungsgemäße feste Elektrolyt ist trotz
des Bestehens aus einem Mischoxid auf Basis von 35 88 Molprozent ZrO2 + 12 Molprozent (Gd2O3,
kubisch stabilisiertem Zirkondioxid bei wesentlich Tb2O3, Dy8O3, Ho2O3, Er2O3, Yb2O3, Lu2O3,
niedrigeren Temperaturen als die Betriebstempe- Tm2O3 in Mischung), wobei die Mischung aus
raturen eines Brennstoffelementes mit Festelektro- Zusatzoxiden folgende Zusammensetzung (in
lyten stabil, wobei dennoch eine gute Ionenleitfähig- Gewichtsprozent) aufweist: 4,4% Gd2O3, 2,7°/0
keit sichergestellt ist. 40 Tb2°3> 32,6 »/0 Dy2O3, ^6,3% Ho8O3, 25,5%
Das gegebenenfalls in Mischung mit einem anderen Er2O3, 23,1 % Yb2O3, 2,1 % Lu2O3, 3,3 % Tm2O3.
Oxid erfindungsgemäß dem Zirkondioxid zuzufügende Der Elektrolyt hat einen'spezifischen Widerstand
Oxid einer Seltenen Erde zeichnet sich durch einen von:
solchen Ionenradius aus, der bei einem Gehalt des 4 g . 104 Ohmzentimeter bei 400° C,
Mischoxids Von 16 Molprozent an diesem Zusatz- 45 7,5 · IO2 Ohmzentimeter bei 600°C,
oxid ein Mischoxidkristallgitterkonstante-Zusatzoxid- 5 7 · 10 Ohmzentimeter bei 80O0C
ionenradius-Verhältnis größer als 5,15 ergibt.
Das Verhältnis- der Werte des Ionenradius des Der erfindungsgemäße Elektrolyt kann nach einem
erfindungsgemäß einzusetzenden Oxids einer Seltenen an sich bekannten Verfahren hergestellt werden,
Erde und der Kristallgitterkonstante des gemischten 5° beispielsweise durch Sintern oder Schmelzen der
Oxids ist also für die Wahl des Oxids einer Seltenen Materialteilchen.
Erde als Zusatzoxid bestimmend. Für diese Werte Patentanspruch·
sind diejenigen maßgebend, die im »Bulletin de la
Societe Chimique de France«, Januar 1961, S. 70 Fester Elektrolyt für Brennstoffelemente aus
bis 79, und Januar 1962, S. 149 bis 155, aufgeführtes einem Mischoxid auf der Basis von kubisch
sind. stabilisiertem Zirkondioxid, dadurch ge-
Die Mindestmenge an Zusatzoxid, die zur Stabili- kennzeichnet, daß das Mischoxid 3 bis
sierung des zur Verwendung als Festelektrolyt be- 20 Molprozent mindestens eines der folgenden
stimmten Zirkondioxids erforderlich ist, hängt von Oxide enthält: Samariumoxid, Gadoliniumoxid,
dem verwendeten Oxid ab. Sie schwankt zwischen 60 Dysprosiumoxid, Holmiumoxid, Erbiumoxid, Thu-
3 und 20 Molprozent. Zum Erzielen einer guten liumoxid, Lutetiumoxid, Ytterbiumoxid und Ther-
Leitfähigkeit für die Sauerstoffionen wird das aus- biumoxid, Rest Zirkondioxid.
DE19631471771 1962-11-23 1963-11-22 Fester Elektrolyt für Brennstoffelemente Pending DE1471771B2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH1379762A CH400264A (fr) 1962-11-23 1962-11-23 Electrolyte solide pour piles à combustible

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE1471771A1 DE1471771A1 (de) 1969-01-02
DE1471771B2 true DE1471771B2 (de) 1970-09-10

Family

ID=4395413

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19631471771 Pending DE1471771B2 (de) 1962-11-23 1963-11-22 Fester Elektrolyt für Brennstoffelemente

Country Status (7)

Country Link
BE (1) BE640283A (de)
CH (1) CH400264A (de)
DE (1) DE1471771B2 (de)
ES (1) ES293777A1 (de)
GB (1) GB1034718A (de)
NL (1) NL300915A (de)
OA (1) OA00166A (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2904069A1 (de) * 1979-02-03 1980-08-07 Bosch Gmbh Robert Festelektrolyt fuer elektrochemische anwendungen und verfahren zur herstellung desselben

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3657016A (en) * 1969-11-20 1972-04-18 Philip Morris Inc Solid state battery having a rare earth fluoride electrolyte
JP3149849B2 (ja) * 1998-06-04 2001-03-26 株式会社村田製作所 固体電解質型燃料電池

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2904069A1 (de) * 1979-02-03 1980-08-07 Bosch Gmbh Robert Festelektrolyt fuer elektrochemische anwendungen und verfahren zur herstellung desselben

Also Published As

Publication number Publication date
GB1034718A (en) 1966-06-29
OA00166A (fr) 1966-03-15
DE1471771A1 (de) 1969-01-02
NL300915A (de) 1900-01-01
ES293777A1 (es) 1964-02-16
CH400264A (fr) 1965-10-15
BE640283A (de) 1964-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2610699A1 (de) Elektronenleitfaehige metalloxide
EP0177062A2 (de) Oxidischer Körper mit ionischer und elektronischer Leitfähigkeit
DE3403608A1 (de) Brennstoffzelle
WO2008122458A1 (de) Piezoelektrische, bleifreie keramische zusammensetzung, verfahren zu deren herstellung sowie ein dieses material umfassendes piezoelektrisches bauelement
DE3827954C2 (de)
DE1771829A1 (de) Elektrode fuer Brennstoffelement mit festem Elektrolyt
EP3905409A1 (de) Aluminium-dotierter lithiumionenleiter auf basis einer granatstruktur
DE4427021C2 (de) Leuchtstoff mit reduziertem Nachleuchten
DE4436392C2 (de) Metallniobate und/oder Tantalate, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie deren Weiterverarbeitung zu Perowskiten
DE1471770A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines festen Elektrolyten fuer Brennstoffelemente
DE60208464T2 (de) Ceriumoxid enthaltende Festelektrolyte
Duran Phase relationships in the hafnia-gadolinia system
DE1471771B2 (de) Fester Elektrolyt für Brennstoffelemente
DE3302742A1 (de) Sinterfaehige fluoritoxid-keramik
Ihrig et al. Martensitic transformation in CeAg x In 1− x and other lanthanide compounds
DE102019125913A9 (de) Sauerstoff-speichermaterial und verfahren zur herstellung desselben
EP0810189B1 (de) Flüssigkeitsphasensinterprozess für Aluminat-Keramiken
CH649869A5 (de) Lithiumionenleitender trockenelektrolyt.
EP2997614B1 (de) Elektrochemisches speichermaterial und elektrochemische speichereinrichtung zur speicherung elektrischer energie, umfassend ein solches speichermaterial
DE4213629C1 (de) Sinterkeramik für hochstabile Thermistoren und Verfahren zu ihrer Herstellung
EP0263272A1 (de) Sinterformkörper
EP0402371B1 (de) HOCH-Tc-SUPRALEITER UND VERFAHREN ZU SEINER HERSTELLUNG
EP0565532B1 (de) Verfahren zur herstellung eines schichtsystems für gassensoren
DE4427022A1 (de) Leuchtstoff mit Zusatz zur Verringerung des Nachleuchtens
DE1671704B2 (de) Festelektrolyt fuer brennstoffelemente