JP2000290065A - Dense sintered film, its manufacture and inner connector for solid electrolyte type fuel cell using same - Google Patents

Dense sintered film, its manufacture and inner connector for solid electrolyte type fuel cell using same

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JP2000290065A
JP2000290065A JP11099356A JP9935699A JP2000290065A JP 2000290065 A JP2000290065 A JP 2000290065A JP 11099356 A JP11099356 A JP 11099356A JP 9935699 A JP9935699 A JP 9935699A JP 2000290065 A JP2000290065 A JP 2000290065A
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ceramic
dense
fuel cell
intermediate layer
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Kenichi Hiwatari
研一 樋渡
Akira Ueno
晃 上野
Masanobu Aizawa
正信 相沢
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Toto Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a film suitable for use as the electrically conductive layer of a ceramic heater, the inner connector film of a solid electrolyte type fuel cell or the like by disposing a somewhat dense ceramic layer on a porous substrate and a dense ceramic film on the ceramic layer. SOLUTION: A ceramic middle layer having <=50 m3/m2.hr.atm gas permeation flux is disposed between a porous substrate and a dense ceramic film. The composition of the middle layer is preferably (La1-XMX)YMnO3, wherein 0<X<=0.4, 0.9<=Y<=1 and M is Ca or Sr. After the formation of the middle layer, surface roughening treatment is preferably carried out so as to enhance the adhesion of the film and to prevent the peeling of the film after firing. A blasting method is preferably used for the surface roughening treatment. Methods for forming the middle layer and the dense ceramic film are not particularly limited but wet processes are cost-wise advantageous.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックスヒー
タの導電層や、固体電解質型燃料電池(以下SOFCと
示す)用のインターコネクターなど、ガス気密性が要求
される焼結膜およびその作製方法に関する。特には、低
コストな湿式法によっても緻密な薄膜が得られる緻密質
焼結膜に関する。
The present invention relates to a sintered film requiring gas tightness, such as a conductive layer of a ceramic heater and an interconnector for a solid oxide fuel cell (hereinafter referred to as SOFC), and a method for producing the same. In particular, it relates to a dense sintered film from which a dense thin film can be obtained even by a low-cost wet method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、特開平4−248272号では、
La1-XCaXCr1-Y3組成(0<X≦0.4、0<Y
≦0.05)の粉体をスラリー化し、空気極上に塗布し
て焼成することによってインターコネクターの緻密膜を
形成するとしている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-248272,
La 1-X Ca X Cr 1-Y O 3 composition (0 <X ≦ 0.4, 0 <Y
≦ 0.05), a dense film of the interconnector is formed by applying a slurry on the air electrode and firing it.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上述の従来提案されて
いる方法には次のような問題点がある。 (1) 空気極上に塗布すると記載されているが、多孔
質な空気極上にカルシウムドープランタンクロマイトを
直接成膜し焼成すると焼結助剤となるカルシウムクロメ
イトが焼成時において液相であるため空気極内に拡散
し、緻密なランタンクロマイト膜は得られにくい。
The above-mentioned conventional methods have the following problems. (1) Although it is described that it is applied on the air electrode, calcium doptolan chromite is directly formed on the porous air electrode and calcined. Since calcium chromate, which is a sintering aid, is in a liquid phase at the time of calcination, air It is difficult to obtain a dense lanthanum chromite film that diffuses into the poles.

【0004】(2)上記組成の粉末をスラリーコートし
てインターコネクターの緻密膜を形成すると記載されて
いるが、仮にカルシウムクロメイトの拡散が起こらない
にしても空気極上にスラリーを塗布するだけでは、粉末
の充填性が低いため緻密な膜は得られにくい。
(2) It is described that a dense film of an interconnector is formed by slurry-coating a powder having the above composition. However, even if diffusion of calcium chromate does not occur, it is not enough to simply apply the slurry on the air electrode. In addition, it is difficult to obtain a dense film because of low powder filling property.

【0005】本発明は、セラミックスヒータの導電層
や、SOFC用のインターコネクター膜など、緻密さが
求められる焼結膜の製造に適したセラミックス緻密膜の
作製方法を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a method for producing a ceramic dense film suitable for producing a sintered film requiring high density, such as a conductive layer of a ceramic heater or an interconnector film for SOFC.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、多孔質基体上にある程度緻密なセラミック
ス層を設け、この上に緻密質セラミックス膜を設けるこ
とにより、ランタンクロマイトのような難焼結性材料の
緻密膜の作製が可能となった。
In order to achieve the above object, the present invention provides a method of forming a lanthanum chromite such as a lanthanum chromite by providing a somewhat dense ceramic layer on a porous substrate and providing a dense ceramic film thereon. It has become possible to produce a dense film of a hardly sinterable material.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】本発明においては、多孔質基体と
緻密質セラミックス膜の間にガス透過流束Q≦50(m
3/m2・hr・atm)のセラミックス中間層を設ける
ことが好ましいとしている。この理由は、Q>50(m
3/m2・hr・atm)であるとこの上に成膜する緻密
質セラミックス膜のガス気密性が悪くなるためであり、
特にアルカリ土類金属をドープしたランタンクロマイト
のように液相焼結する場合は下地が多孔質であると液相
成分の拡散が起こり緻密になりにくいためである。この
観点からするとセラミックス中間層はガス透過性が低い
ほど良い。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, a gas permeation flux Q ≦ 50 (m) between a porous substrate and a dense ceramic film is used.
It is stated that it is preferable to provide a ceramic intermediate layer of 3 / m 2 · hr · atm). The reason is that Q> 50 (m
3 / m 2 · hr · atm), because the gas tightness of the dense ceramic film formed thereon becomes poor.
This is because, in the case of liquid phase sintering such as lanthanum chromite doped with an alkaline earth metal, if the underlayer is porous, liquid phase components are diffused and it is difficult to be dense. From this viewpoint, the lower the gas permeability of the ceramic intermediate layer, the better.

【0008】ここで示す緻密質焼結膜とは、セラミック
ス中間層と緻密質セラミックス膜の2層からなるセラミ
ックス膜を指す。
[0008] The dense sintered film shown here refers to a ceramic film composed of two layers, a ceramic intermediate layer and a dense ceramic film.

【0009】ここで示す緻密質焼結膜のガス透過流束Q
´は、多孔質基体と緻密質セラミックス膜の間で測定さ
れるガス透過流束Q´≦0.01(m3/m2・hr・a
tm)であることが好ましい。この理由は、この緻密質
焼結膜をSOFCのインターコネクター膜として用いる
場合、ガス透過流束Q´>0.01であるとSOFCの
出力を低減させる可能性があるためである。
The gas permeation flux Q of the dense sintered membrane shown here
′ Is a gas permeation flux Q ′ ≦ 0.01 (m 3 / m 2 · hr · a) measured between the porous substrate and the dense ceramic film.
tm). The reason for this is that when the dense sintered film is used as an interconnector film for an SOFC, if the gas permeation flux Q ′> 0.01, the output of the SOFC may be reduced.

【0010】本発明においては、セラミックス中間層の
組成が(La1-XXYMnO3(0<X≦0.4、0.
9≦Y≦1、M=CaまたはSr)組成であることが好
ましい。この理由は、X=0であると材料自身の焼結性
が低いためQ≦50(m3/m2・hr・atm)のある
程度緻密な膜を作製するのが困難であるためで、またX
>0.4であると焼結性が高すぎるため膜の焼成切れ、
剥離等を引き起こす可能性があるためである。
In the present invention, the composition of the ceramic intermediate layer is (La 1-X M X) Y MnO 3 (0 <X ≦ 0.4,0.
9 ≦ Y ≦ 1, M = Ca or Sr). The reason for this is that when X = 0, the sinterability of the material itself is low, so that it is difficult to produce a somewhat dense film with Q ≦ 50 (m 3 / m 2 · hr · atm). X
If> 0.4, the sinterability is too high, and the film is burned out,
This is because peeling or the like may be caused.

【0011】また、Y<0.9ではマンガン成分が遊
離、拡散しやすくなり、材料の耐久性に問題があるため
で、Y>1では焼結性が著しく低下するため緻密膜の作
製が困難であるためである。
On the other hand, when Y <0.9, the manganese component is easily released and diffused, and there is a problem in durability of the material. When Y> 1, the sinterability is remarkably reduced, so that it is difficult to produce a dense film. This is because

【0012】本発明において、セラミックス中間層作製
後に粗面化処理を施すことが好ましいとしている。この
理由は、平滑なセラミックス基体上に成膜を行うと膜の
密着性が悪く、焼成後膜の剥離を引き起こす可能性があ
るためである。
In the present invention, it is preferable that a surface roughening treatment is performed after the production of the ceramic intermediate layer. The reason for this is that when a film is formed on a smooth ceramic substrate, the adhesion of the film is poor, and the film may be peeled off after firing.

【0013】本発明における粗面化処理の方法として
は、特に限定されるものではない。紙ヤスリで処理する
方法、スプレーで表面に研磨剤を吹き付ける方法(ブラ
スト研磨)、酸やアルカリなどの薬品を使用して浸食さ
せる方法等がある。この中では、作業工程が短時間で済
むことからブラスト研磨の方法が好ましい。
The method of the surface roughening treatment in the present invention is not particularly limited. There are a method of treating with a paper file, a method of spraying an abrasive on the surface with a spray (blast polishing), and a method of erosion using a chemical such as acid or alkali. Among these, the blast polishing method is preferable because the working process can be completed in a short time.

【0014】本発明における粗面化処理に用いる研磨剤
としては特に限定されるものではない。炭化ケイ素、炭
化ホウ素、アルミナ、ダイヤモンド等を用いることがで
きる。
The abrasive used for the surface roughening treatment in the present invention is not particularly limited. Silicon carbide, boron carbide, alumina, diamond, or the like can be used.

【0015】本発明におけるセラミックス中間層および
緻密質セラミックス膜の作製方法については特に限定さ
れるものではない。湿式法、溶射法、CVD法およびE
VD法などが考えられる。この中ではコストの観点から
湿式法が好ましい。
The method for producing the ceramic intermediate layer and the dense ceramic film in the present invention is not particularly limited. Wet method, thermal spray method, CVD method and E
The VD method or the like can be considered. Of these, the wet method is preferred from the viewpoint of cost.

【0016】本発明の典型的な応用形態としては、多孔
質基体がSrドープまたはCaドープランタンマンガナ
イトからなるSOFCの空気極支持体であり、セラミッ
クス中間層がSrドープまたはCaドープランタンマン
ガナイトの固体電解質型燃料電池の空気極とインターコ
ネクターの中間層であり、緻密質焼結膜がランタンクロ
マイトのインターコネクターである。SOFCのインタ
ーコネクターには以下のような特性が要求されるが、本
発明のランタンクロマイト緻密薄膜の形成方法は、その
ようなインターコネクターの形成方法として好適であ
る。
In a typical application of the present invention, the porous substrate is an air electrode support of an SOFC comprising Sr-doped or Ca-doplantan manganite, and the ceramic intermediate layer is formed of Sr-doped or Ca-doplantan manganite. It is an intermediate layer between the air electrode of the solid oxide fuel cell and the interconnector, and the dense sintered film is a lanthanum chromite interconnector. Although the following characteristics are required for the interconnector of the SOFC, the method for forming a dense lanthanum chromite thin film of the present invention is suitable as a method for forming such an interconnector.

【0017】(1)電気伝導性が高いこと。インターコ
ネクターの役割はSOFCの単位セル間の電気的導通を
とることであるので最も基本的な要求事項である。電気
伝導性が低いと、インターコネクター内で電力の自己消
費が大きくなり、セルの発電効率が低下する。電気伝導
率は、成膜状態で10S・cm 1以上(より好ましく
は40S・cm 1以上)が要求される。 (2)通気性が低いこと。インターコネクターの表裏面
には燃料ガス(H2、CO等)と酸化剤(空気等)が流
れるが、これらがインターコネクターを通って混じり合
ったのではセルの発電性能が低下する。通気性は、0.
01(m3/m2・hr・atm)以下(より好ましくは
0.0001(m3/m2・hr・atm)以下)が要求
される。 (3)酸化・還元いずれにも耐久性があること。 (4)熱膨張係数がYSZ(イットリア安定化ジルコニ
ア)等の他のセルの構成材と近似していること。 (5)LaSrMnO3、LaCaMnO3のような空気
電極材およびYSZとの反応性が低いこと。 (6)薄膜に成膜できること。インターコネクターに
は、その厚み方向に電流が流れるので、薄い方が抵抗が
少なくなる。膜厚200μm以下が要求される。
(1) High electric conductivity. This is the most basic requirement because the role of the interconnector is to establish electrical continuity between the unit cells of the SOFC. If the electric conductivity is low, the self-consumption of electric power in the interconnector increases, and the power generation efficiency of the cell decreases. Electrical conductivity, 10S · cm at a film formation condition - 1 or more (more preferably 40S · cm - 1 or more) is required. (2) Low air permeability. Fuel gas (H2, CO, etc.) and oxidant (air, etc.) flow on the front and back surfaces of the interconnector, but if these mix through the interconnector, the power generation performance of the cell will be reduced. The air permeability is 0.
01 (m 3 / m 2 · hr · atm) or less (more preferably 0.0001 (m 3 / m 2 · hr · atm) or less). (3) Both oxidation and reduction have durability. (4) The coefficient of thermal expansion is close to that of other cell components such as YSZ (yttria-stabilized zirconia). (5) Low reactivity with air electrode materials such as LaSrMnO 3 and LaCaMnO 3 and YSZ. (6) Being able to form a thin film. Since a current flows through the interconnector in the thickness direction, the thinner the resistance, the lower the resistance. A film thickness of 200 μm or less is required.

【0018】[0018]

【実施例】実施例:La0.8Ca0.2CrO3緻密膜の作
製 La0.8Sr0.2MnO3(ガス透過流束:2000(m3
/m2・hr・atm))の多孔質基体上にLa0.8Ca
0.2MnO3膜からなるセラミックス中間層(ガス透過流
束:0.01〜100(m3/m2・hr・atm))を
成膜焼成した。La0.8Ca0.2MnO3膜をアルミナ粉
末にて粗面化処理を施した後、この膜上にLa0.8Ca
0.2CrO3膜からなる緻密質セラミックス膜を成膜、焼
成した。以下、詳細な作製法について示す。
EXAMPLE: La 0.8 Ca 0.2 CrO 3 Preparation of dense membranes La 0.8 Sr 0.2 MnO 3 (gas permeation flux: 2000 (m 3
/ M 2 · hr · atm) ) La 0.8 on a porous substrate Ca
A ceramic intermediate layer (gas permeation flux: 0.01 to 100 (m 3 / m 2 · hr · atm)) composed of a 0.2 MnO 3 film was formed and fired. La 0.8 Ca 0.2 after the MnO 3 films were subjected to a roughening treatment with alumina powder, La 0.8 Ca in the film
A dense ceramic film made of a 0.2 CrO 3 film was formed and fired. Hereinafter, a detailed manufacturing method will be described.

【0019】(1)La0.8Ca0.2MnO3セラミック
ス中間層の作製 (1−1)La0.8Ca0.2MnO3粉末の合成 La(NO33aq、Ca(NO32・4H2O、Mn
(NO32aqを所定の組成比になるように各々混合
し、La、Ca、Mnを含む硝酸塩水溶液を作製した。
なお、このときの酸化物含有量を20wt%とした。
[0019] (1) La 0.8 Ca 0.2 MnO 3 Preparation of ceramic intermediate layers (1-1) La 0.8 Ca 0.2 MnO 3 powder synthesized La (NO 3) 3 aq, Ca (NO 3) 2 · 4H 2 O, Mn
(NO 3 ) 2 aq was mixed so as to have a predetermined composition ratio to prepare a nitrate aqueous solution containing La, Ca, and Mn.
The oxide content at this time was set to 20 wt%.

【0020】別に用意しておいたシュウ酸水溶液(シュ
ウ酸量についてはLa、Ca、Mnに対し化学量論比で
1.05倍)を上記の硝酸塩水溶液に加え、5時間程度
攪拌した。攪拌後、水分をとばすため120℃で乾燥
し、さらに500℃で5時間の熱分解をして硝酸成分と
残留シュウ酸を除去した。さらに、熱分解した粉末を仮
焼処理した後、所定の粒度となるように粉砕、分級をし
て、スラリー用の粉末を得た。
A separately prepared oxalic acid aqueous solution (the amount of oxalic acid was 1.05 times the stoichiometric ratio with respect to La, Ca and Mn) was added to the above aqueous nitrate solution and stirred for about 5 hours. After stirring, the mixture was dried at 120 ° C. in order to remove moisture, and further thermally decomposed at 500 ° C. for 5 hours to remove nitric acid components and residual oxalic acid. Further, after the pyrolyzed powder was calcined, it was pulverized and classified so as to have a predetermined particle size to obtain a slurry powder.

【0021】(1−2)スラリー水溶液 α−テルピネオール33部とエタノール100部とを混
合した後、バインダーとしてのエチルセルロースを1.
2部、分散剤としてのポリオキシエチレンアルキルリン
酸エステルを1部、消泡剤としてのソルビタンセスキオ
レエートを1部を添加・混合してスラリー溶液を得た。
(1-2) Slurry aqueous solution After mixing 33 parts of α-terpineol and 100 parts of ethanol, ethyl cellulose as a binder was mixed with 1.
2 parts, 1 part of polyoxyethylene alkyl phosphate as a dispersant, and 1 part of sorbitan sesquioleate as an antifoaming agent were added and mixed to obtain a slurry solution.

【0022】(1−3)粗粉スラリーの作製 上記のスラリー溶液100部に対し、仮焼温度1300
℃で平均径2μmに制御したLa0.8Ca0.2MnO3
成の粗粉40部と仮焼温度1100℃で平均径0.5μ
mに制御したLa0.8Ca0.2MnO3組成の微粉10部
を混合して、粗粉スラリーを作製した。
(1-3) Preparation of Coarse Powder Slurry 100 parts of the above slurry solution was calcined at 1300
40 parts of coarse powder of La 0.8 Ca 0.2 MnO 3 composition controlled to an average diameter of 2 μm at 400 ° C. and an average diameter of 0.5 μm at a calcination temperature of 1100 ° C.
10 parts of fine powder of La 0.8 Ca 0.2 MnO 3 composition controlled to m was mixed to prepare a coarse powder slurry.

【0023】(1−4)微粉スラリーの作製 上記スラリー溶液100部に対し、仮焼温度1100℃
で平均径0.5μmに制御したLa0.8Ca0.2MnO3
成の微粉20部を混合して、微粉スラリーを作製した。
(1-4) Preparation of Fine Powder Slurry 100 parts of the above slurry solution was calcined at 1100 ° C.
Then, 20 parts of fine powder of La 0.8 Ca 0.2 MnO 3 composition controlled to have an average diameter of 0.5 μm was mixed to prepare a fine powder slurry.

【0024】(1−5)La0.8Ca0.2MnO3セラミ
ックス中間層の作製 上記に示す粗粉スラリーと微粉スラリーを用いて、ガス
透過流束0.01〜100(m3/m2・hr・atm)
のLa0.8Ca0.2MnO3膜を作製した。
(1-5) Preparation of La 0.8 Ca 0.2 MnO 3 Ceramics Intermediate Layer Using the above coarse powder slurry and fine powder slurry, a gas permeation flux of 0.01 to 100 (m 3 / m 2 · hr · atm)
La 0.8 Ca 0.2 MnO 3 film was produced.

【0025】(2)粗面化処理 粗面化処理の程度としてはLa0.8Ca0.2MnO3膜の
膜厚をt1とし粗面化処理後の膜厚をt2としたとき、
(t1―t2)/t1=0.05程度とした。
(2) Roughening treatment The degree of the roughening treatment is as follows, where the thickness of the La 0.8 Ca 0.2 MnO 3 film is t1 and the thickness after the roughening treatment is t2.
(T1−t2) / t1 = about 0.05

【0026】(3)La0.8Ca0.2CrO3緻密質セラ
ミックス膜の作製 (3―1)La0.8Ca0.2CrO3粉末の作製方法 La0.8Ca0.2CrO3となるようにLa、Ca、Cr
を含む硝酸水溶液を作製し、700℃で噴霧熱分解し粉
末を作製した。作製した粉末をさらに仮焼、粒度の制御
工程を経て、スラリー用粉末とした。
(3) Preparation of La 0.8 Ca 0.2 CrO 3 dense ceramic film (3-1) Method of preparing La 0.8 Ca 0.2 CrO 3 powder La, Ca, Cr to obtain La 0.8 Ca 0.2 CrO 3
Was prepared and spray pyrolyzed at 700 ° C. to produce a powder. The produced powder was further calcined and subjected to a particle size control step to obtain a slurry powder.

【0027】(3−2)焼結性の低い粉末の作製方法 噴霧熱分解で得られた前駆体を1200℃で仮焼した。
仮焼粉末をさらにボールミルにて解砕し、平均粒径1μ
mとした。(以下、A粉と示す)
(3-2) Method for Producing Powder with Low Sinterability The precursor obtained by spray pyrolysis was calcined at 1200 ° C.
The calcined powder is further crushed by a ball mill, and the average particle size is 1 μm.
m. (Hereinafter referred to as A powder)

【0028】(3―3)焼結性の高い粉末の作製方法 噴霧熱分解で得られた前駆体を900℃で仮焼した。仮
焼粉末をさらにボールミルにて解砕し、平均粒径0.5
μmとした。(以下、B粉と示す)
(3-3) Method for Producing Powder with High Sinterability The precursor obtained by spray pyrolysis was calcined at 900 ° C. The calcined powder was further crushed by a ball mill to obtain an average particle size of 0.5.
μm. (Hereinafter referred to as B powder)

【0029】(3−4)スラリー溶液の作製 α-テルピネオール33部とエタノール100部とを混
合した後、バインダーとしてのエチルセルロースを1.
2部、分散剤としてのポリオキシエチレンアルキルリン
酸エステルを1部、消泡剤としてのソルビタンセスキオ
レエートを1部を添加・混合してスラリー溶液を得た。
(3-4) Preparation of Slurry Solution After mixing 33 parts of α-terpineol and 100 parts of ethanol, ethyl cellulose as a binder was mixed with 1.
2 parts, 1 part of polyoxyethylene alkyl phosphate as a dispersant, and 1 part of sorbitan sesquioleate as an antifoaming agent were added and mixed to obtain a slurry solution.

【0030】(3−5)A粉末スラリーの作製 上記スラリー溶液100重量部に仮焼温度1200℃の
A粉末60重量部を混合し、スラリーを作製した。
(3-5) Preparation of A powder slurry A slurry was prepared by mixing 100 parts by weight of the above slurry solution with 60 parts by weight of A powder having a calcining temperature of 1200 ° C.

【0031】(3−6)B粉末スラリーの作製 上記スラリー溶液100重量部に仮焼温度900℃のB
粉末60重量部を混合し、スラリーを作製した。
(3-6) Preparation of B Powder Slurry 100 parts by weight of the above slurry solution was mixed with B powder at a calcination temperature of 900 ° C.
A slurry was prepared by mixing 60 parts by weight of the powder.

【0032】(3−7)La0.8Ca0.2CrO3膜の成
膜方法 La0.8Ca0.2CrO3膜を表1に示す成膜方法にて成
膜を行った。
[0032] (3-7) a La 0.8 Ca 0.2 CrO 3 film forming method La 0.8 Ca 0.2 CrO 3 film was formed by a film forming method shown in Table 1.

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】(3−8)成膜装置の概要 La0.8Ca0.2CrO3膜の成膜は図1に示す成膜装置
を用いて行った。成膜の概要について図1を参照しつつ
説明する。図1のディッピング装置1は、ディップ槽
2、減圧装置3および加圧装置4から構成される。ディ
ップ槽2は、比較的深さの浅い横長の槽5を有する。槽
5上には、蓋が着脱可能に装着される。槽5と蓋6との
間には、ディップ槽2内の気密性を確保するための手段
(パッキン等)が施されている。ディップ槽2内には、
スラリー7があるレベルまで満たされている。
(3-8) Outline of Film Forming Apparatus La 0.8 Ca 0.2 CrO 3 film was formed using the film forming apparatus shown in FIG. The outline of the film formation will be described with reference to FIG. The dipping apparatus 1 of FIG. 1 includes a dipping tank 2, a decompression device 3 and a pressure device 4. The dip tank 2 has an oblong tank 5 having a relatively shallow depth. A lid is detachably mounted on the tank 5. Between the tank 5 and the lid 6, means (such as packing) for ensuring airtightness in the dip tank 2 is provided. In the dip tank 2,
The slurry 7 is filled to a certain level.

【0035】ディップ槽2の槽底8上には、左右2個の
台9を介して、基体10が横に寝かされて置かれてい
る。基体10は、有底筒状をしており、左端が底部11
となっており、右端が開口端12となっている。開口端
13は、栓14で蓋をされている。栓14の中央部に
は、排気チューブ15が差し込まれている。この排気チ
ューブ15は、排気管路16を介して排気ポンプ17
(真空ポンプ)に接続されている。排気ポンプ17を運
転すると、基体10内の空気が排気チューブ15、排気
管路16を通り、ポンプ17出側の排気口18から排気
され、基体10内が減圧される。
A base 10 is placed on the bottom 8 of the dip tank 2 via two tables 9 on the left and right sides. The base 10 has a cylindrical shape with a bottom, and the left end is a bottom 11.
The right end is the opening end 12. The open end 13 is covered with a stopper 14. An exhaust tube 15 is inserted into the center of the stopper 14. The exhaust tube 15 is connected to an exhaust pump 17 via an exhaust line 16.
(Vacuum pump). When the exhaust pump 17 is operated, the air in the substrate 10 is exhausted from the exhaust port 18 on the exit side of the pump 17 through the exhaust tube 15 and the exhaust pipe 16, and the inside of the substrate 10 is depressurized.

【0036】加圧装置19は、加圧チューブ20、バル
ブ21、ガスボンベ22よりなる。バルブ21を開く
と、ガスボンベ22から窒素ガスが加圧チューブ20を
通ってディップ槽2内に送り込まれ、ディップ槽内を加
圧する。なお、蓋6と加圧チューブ20および排気管路
16との間も適当な手段でシールされている。
The pressurizing device 19 comprises a pressurizing tube 20, a valve 21, and a gas cylinder 22. When the valve 21 is opened, nitrogen gas is sent from the gas cylinder 22 through the pressurizing tube 20 into the dip tank 2 to pressurize the dip tank. The space between the lid 6, the pressurizing tube 20 and the exhaust pipe 16 is also sealed by an appropriate means.

【0037】このようなディッピング装置1を用いて、
基体10に様々な圧力条件下でスラリーコートを施すこ
とができる。なお、この図に示す基体10は、円筒型固
体電解質燃料電池のセルである。置き台9,9‘と接触
する部分はスラリーコートできないが、その位置を否成
膜部とすれば問題ない。また、差圧装置は縦型でもよ
く、基体管は本体に保持される。この場合基体管を容器
内に置く際に置き台9、9’は不要となり、全面に成膜
が可能となる。
Using such a dipping apparatus 1,
The slurry coat can be applied to the substrate 10 under various pressure conditions. The substrate 10 shown in this figure is a cell of a cylindrical solid electrolyte fuel cell. Slurry coating cannot be performed on the portions that come into contact with the mounting tables 9 and 9 ′, but there is no problem if the position is set as the non-film forming section. Further, the differential pressure device may be a vertical type, and the base tube is held by the main body. In this case, when the base tube is placed in the container, the placing tables 9 and 9 'become unnecessary, and a film can be formed on the entire surface.

【0038】(3−9)成膜工程 図1に示すように容器にスラリーを入れ、その中にサン
プルを30秒間ディッピングした。サンプルを取り出し
た後、室温下で30分保持させた後、さらに100℃で
1時間乾燥させた。このディッピングおよび乾燥の工程
から成膜体を得た。なお、表1に示す差圧無し成膜とは
サンプルをそのままスラリーに浸す成膜法であり、差圧
成膜(5atm)ではチューブ内を真空引きしながらサ
ンプルをスラリーに浸し、さらにスラリーの外側から4
atmの圧力差を加え合計5atmの差圧をサンプルに
加えながら成膜する方法である。
(3-9) Film Forming Step As shown in FIG. 1, a slurry was placed in a container, and a sample was dipped therein for 30 seconds. After the sample was taken out, it was kept at room temperature for 30 minutes, and further dried at 100 ° C. for 1 hour. A film was obtained from the dipping and drying steps. The film formation without differential pressure shown in Table 1 is a film forming method in which the sample is immersed in the slurry as it is. In the differential pressure film forming (5 atm), the sample is immersed in the slurry while the inside of the tube is evacuated, and the sample is further immersed in the slurry. From 4
This is a method of forming a film while applying a pressure difference of atm and applying a total pressure difference of 5 atm to the sample.

【0039】(3−10)焼成:1400℃で10時間
の焼成を行った。
(3-10) Firing: Firing was performed at 1400 ° C. for 10 hours.

【0040】(4)La0.8Ca0.2CrO3緻密質セラ
ミックス膜のガス透過流束評価 N2ガス、圧力差1atmの条件下でLa0.8Sr0.2
nO3膜とLa0.8Ca0 .2CrO3膜の間のガス透過流束
を測定し、La0.8Ca0.2CrO3膜の緻密性を評価し
た。
(4) Evaluation of gas permeation flux of La 0.8 Ca 0.2 CrO 3 dense ceramic membrane La 0.8 Sr 0.2 M under conditions of N 2 gas and pressure difference 1 atm
The gas permeation flux between nO 3 film and La 0.8 Ca 0 .2 CrO 3 film was measured to evaluate the compactness of the La 0.8 Ca 0.2 CrO 3 film.

【0041】(5)La0.8Ca0.2CrO3緻密質セラ
ミックス膜のガス透過流束の結果 図2にLa0.8Ca0.2MnO3セラミックス中間層のガ
ス透過流束(Q1)とLa0.8Ca0.2CrO3緻密質セ
ラミックス膜のガス透過流束(Q2)の関係を示す。L
0.8Ca0.2CrO3膜のガス透過性はLa0.8Ca0.2
MnO3膜のガス透過性が低いほど低くなる傾向があっ
た。また、La0.8Ca0.2MnO3膜のガス透過流束Q
1が50(m3/m2・hr・atm)以下であるとLa
0.8Ca0.2CrO3膜のガス透過流束Q2が0.01
(m3/m2・hr・atm)以下となることがわかり、
SOFCのインターコネクター膜として好ましいガス透
過性を確保できることがわかった。
(5) Results of gas permeation flux of La 0.8 Ca 0.2 CrO 3 dense ceramic membrane FIG. 2 shows gas permeation flux (Q1) and La 0.8 Ca 0.2 CrO 3 of La 0.8 Ca 0.2 MnO 3 ceramic intermediate layer. The relation of gas permeation flux (Q2) of a dense ceramic film is shown. L
a 0.8 gas permeability of the Ca 0.2 CrO 3 film La 0.8 Ca 0.2
The lower the gas permeability of the MnO 3 film, the lower the tendency. Further, the gas permeation flux Q of the La 0.8 Ca 0.2 MnO 3 film
If 1 is 50 (m 3 / m 2 · hr · atm) or less, La
The gas permeation flux Q2 of the 0.8 Ca 0.2 CrO 3 film is 0.01
(M 3 / m 2 · hr · atm)
It was found that preferable gas permeability as an interconnector film for SOFC can be secured.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上に説明した如く本発明によれば、多
孔質基体上に緻密質焼結膜の作製においてガス透過流束
Q≦50(m3/m2・hr・atm)のセラミックス中
間層を設けたのでランタンクロマイトのような難焼結性
材料の緻密質セラミックス膜の作製が容易にできるよう
になった。
As described above, according to the present invention, a ceramic intermediate layer having a gas permeation flux Q ≦ 50 (m 3 / m 2 · hr · atm) in forming a dense sintered film on a porous substrate. Because of this, a dense ceramic film made of a hardly sinterable material such as lanthanum chromite can be easily manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明実施例の成膜方法を説明する図FIG. 1 is a diagram illustrating a film forming method according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明実施例のLa0.8Ca0.2MnO3セラミ
ックス中間層のガス透過流束(Q1)とLa0.8Ca0.2
CrO3緻密質セラミックス膜のガス透過流束(Q2)
の関係を説明する図
FIG. 2 shows the gas permeation flux (Q1) and La 0.8 Ca 0.2 of the La 0.8 Ca 0.2 MnO 3 ceramic intermediate layer of the embodiment of the present invention.
Gas permeation flux (Q2) of CrO 3 dense ceramic membrane
Diagram explaining the relationship

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ディッピング装置 2 ディップ槽 3 減圧装置 4 加圧装置 5 槽 6 蓋 7 スラリー 8 槽底 9 台 10 基体 11 底部 12 開口端 14 栓 15 排気チューブ 16 排気管路 17 排気ポンプ 18 排気口 20 加圧チューブ 21 バルブ 22 ガスボンベ REFERENCE SIGNS LIST 1 dipping device 2 dipping tank 3 depressurizing device 4 pressurizing device 5 tank 6 lid 7 slurry 8 tank bottom 9 units 10 substrate 11 bottom 12 open end 14 stopper 15 exhaust tube 16 exhaust line 17 exhaust pump 18 exhaust port 20 pressurizing tube 21 Valve 22 Gas cylinder

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Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 多孔質基体上にある程度緻密なセラミッ
クス層を設け、この上に緻密質セラミックス膜を設ける
ことを特徴とする緻密質焼結膜。
1. A dense sintered film comprising a ceramic layer which is provided to a certain degree on a porous substrate, and a dense ceramic film is provided thereon.
【請求項2】 上記ある程度緻密なセラミックス層(以
下、セラミックス中間層と示す)のガス透過流束QがQ
≦50(m3/m2・hr・atm)であることを特徴と
する請求項1記載の緻密質焼結膜。
2. The gas permeation flux Q of said somewhat dense ceramic layer (hereinafter referred to as a ceramic intermediate layer) is Q
2. The dense sintered film according to claim 1, wherein ≤50 (m 3 / m 2 · hr · atm).
【請求項3】 上記セラミックス中間層の組成が(La
1-XXYMnO3(0<X≦0.4、0.9≦Y≦1、
M=CaまたはSr)組成である請求項1、2いずれか
に記載の緻密質焼結膜。
3. The composition of the ceramic intermediate layer is (La)
1-X M X) Y MnO 3 (0 <X ≦ 0.4,0.9 ≦ Y ≦ 1,
3. The dense sintered film according to claim 1, wherein M = Ca or Sr).
【請求項4】 多孔質基体上に緻密質焼結膜を作製する
方法であって、多孔質基体上にセラミックス中間層を作
製する工程とセラミックス中間層を粗面化処理する工程
と、粗面化処理面上に緻密質セラミックス膜を作製する
工程を含むことを特徴とする緻密質焼結膜の作製方法。
4. A method for producing a dense sintered film on a porous substrate, comprising the steps of: preparing a ceramic intermediate layer on the porous substrate; roughening the ceramic intermediate layer; A method for producing a dense sintered film, comprising a step of producing a dense ceramic film on a treated surface.
【請求項5】 上記多孔質基体がSrドープまたはCa
ドープランタンマンガナイトからなる固体電解質型燃料
電池の空気極支持体であり、セラミックス中間層がSr
ドープまたはCaドープランタンマンガナイトの固体電
解質型燃料電池の空気極とインターコネクターの中間層
であり、緻密質セラミックス膜がアルカリ土類金属など
をドープしたランタンクロマイトのインターコネクター
である請求項1,2いずれか記載の固体電解質型燃料電
池用インターコネクター。
5. The method according to claim 1, wherein the porous substrate is Sr-doped or Ca-doped.
An air electrode support for a solid oxide fuel cell made of doppanthan manganite, wherein the ceramic interlayer is Sr
The intermediate layer between an air electrode and an interconnector of a solid oxide fuel cell made of doped or Ca-doplantan manganite, and the dense ceramic film is an interconnector of lanthanum chromite doped with an alkaline earth metal or the like. The interconnector for a solid oxide fuel cell according to any one of the above.
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