JP2001118590A - High conductivity solid electrolyte film and method for manufacturing the same - Google Patents

High conductivity solid electrolyte film and method for manufacturing the same

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JP2001118590A
JP2001118590A JP29948899A JP29948899A JP2001118590A JP 2001118590 A JP2001118590 A JP 2001118590A JP 29948899 A JP29948899 A JP 29948899A JP 29948899 A JP29948899 A JP 29948899A JP 2001118590 A JP2001118590 A JP 2001118590A
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solid electrolyte
elements
electrolyte membrane
slurry
electrolyte film
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Haruo Nishiyama
治男 西山
Akira Ueno
晃 上野
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Toto Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a high conductivity solid electrolyte film with economy, mass productivity, and ease in large area application, and a homogeneous and elaborated thin film by a slurry coat method. SOLUTION: In a solid electrolyte film of zirconia (ZrO2) system, etc., a high conductivity solid electrolyte film is made to include at least one of Si, Na, Ba, Al, Nd, Ce, Pr, Ti, Sm, Fe elements and also to include one of La, Mn, Co, Sr, Ca, Ni elements. Also, the solid electrolyte film is manufactured by a slurry coat method.

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、固体電解質型燃料
電池(以下SOFCとも言う)の固体電解質膜のよう
な、多孔質セラミックス上に形成される高導電性素地の
組成に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a composition of a highly conductive material formed on a porous ceramic, such as a solid electrolyte membrane of a solid oxide fuel cell (hereinafter also referred to as SOFC).

【0002】[0002]

【従来の技術】SOFC用固体電解質薄膜を例にとって
電解質材料および電解質膜成膜方法の従来技術を説明す
る。SOFCにおいては、酸素イオン(O2-)透過性を
有し、かつ、ガス透過性の無い固体電解質薄膜が必要と
される。この固体電解質膜としては、これら両特性を満
足するため、一般にはZrO2にY23を添加した高純
度の材料を用いて、薄くて緻密な膜が作製される。さら
に、経済的に大面積の薄膜を形成できることも求められ
る。このSOFCの発電用セルでは、一般的に厚さ0.
3〜5.0mmの多孔質の基体の上に、厚さ30〜20
00μmの固体電解質膜が形成される。さらに、その上
に、燃料極(Ni基サーメット等)が形成される。
2. Description of the Related Art A conventional technique of an electrolyte material and a method of forming an electrolyte film will be described by taking a solid electrolyte thin film for SOFC as an example. In an SOFC, a solid electrolyte thin film having oxygen ion (O 2− ) permeability and no gas permeability is required. In order to satisfy both of these characteristics, a thin and dense film is generally produced using a high-purity material obtained by adding Y 2 O 3 to ZrO 2 as the solid electrolyte film. Furthermore, it is also required that a large-area thin film can be formed economically. In the power generation cell of this SOFC, the thickness is generally 0.1 mm.
On a porous substrate having a thickness of 3 to 5.0 mm, a thickness of 30 to 20
A solid electrolyte membrane of 00 μm is formed. Further, a fuel electrode (Ni-based cermet or the like) is formed thereon.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来の固体電解質材料
としては、ZrO2にY23を添加した高純度の材料を
用いていたが、ZrO2にY23のみを添加した材料で
は、十分な導電性が得られず、また高純度材料を用いる
と高コストとなる。そこで、固体電解質材料あるいは固
体電解質膜の実用化に際しては、導電性を向上させると
共に、低純度化により安価に作製することが求められ
る。
[Problems that the Invention is to Solve As a conventional solid electrolyte material, had a high-purity materials with the addition of Y 2 O 3 in ZrO 2, in the material obtained by adding only Y 2 O 3 in ZrO 2 However, sufficient conductivity cannot be obtained, and the use of a high-purity material increases the cost. Therefore, when a solid electrolyte material or a solid electrolyte membrane is put into practical use, it is required to improve the conductivity and to manufacture the solid electrolyte at a low cost by reducing the purity.

【0004】本発明は、高出力密度を有する固体電解質
型燃料電池素子を経済性、量産性、大面積適用容易で、
均質で緻密な薄膜を作製するために、高導電性固体電解
質材料を用いて形成することを目的とする。
[0004] The present invention provides a solid oxide fuel cell device having a high output density, which is economical, mass-producible, and easily applicable to a large area.
In order to form a uniform and dense thin film, an object is to form the thin film using a highly conductive solid electrolyte material.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記目的を達成するために、固体電解質系材料に、Si、
Na、Ba、Al、Nd、Ce、Pr、Ti、Sm、F
e元素の内、少なくとも1種類以上の元素を含む固体電
解質膜を作製することにより、高導電性膜を提供するも
のである。
Means for Solving the Problems and Actions / Effects Therefor, in order to achieve the above object, a solid electrolyte material contains Si,
Na, Ba, Al, Nd, Ce, Pr, Ti, Sm, F
It is intended to provide a highly conductive film by producing a solid electrolyte membrane containing at least one or more of the elements e.

【0006】上記高導電性固体電解質膜の作製において
は、Si、Na、Ba、Al、Nd、Ce、Pr、T
i、Sm、Fe元素の内、少なくとも1種類以上の元素
を含んだ電極(空気極あるいは燃料極)上において固体
電解膜を成膜し、固体電解質膜中にSi、Na、Ba、
Al、Nd、Ce、Pr、Ti、Sm、Fe元素の内、
少なくとも1種類以上の元素を含ませることにより、低
純度の電極材料の使用が可能となり、低コストなSOF
Cを提供することができる。
In the production of the above-mentioned highly conductive solid electrolyte membrane, Si, Na, Ba, Al, Nd, Ce, Pr, T
A solid electrolyte film is formed on an electrode (air electrode or fuel electrode) containing at least one of i, Sm, and Fe elements, and Si, Na, Ba,
Of the Al, Nd, Ce, Pr, Ti, Sm, and Fe elements,
By including at least one or more elements, it is possible to use a low-purity electrode material, and a low-cost SOF
C can be provided.

【0007】また、Si、Na、Ba、Al、Nd、C
e、Pr、Ti、Sm、Fe元素の内、少なくとも1種
類以上の元素を含んだLaMnO3系またはLaCoO3
系空気極のLaの一部をSrまたはCaで置換した空気
極、あるいはNiO/YSZ系燃料極上において固体電
解質膜を成膜することにより、固体電解質膜中にSi、
Na、Ba、Al、Nd、Ce、Pr、Ti、Sm、F
e元素の内、少なくとも1種類以上の元素と、La、M
n、Co、Sr、Ca、Ni元素の内少なくとも1種類
以上の元素とを含ませることにより、更に導電性の高い
固体電解質膜を提供することができる。
Further, Si, Na, Ba, Al, Nd, C
LaMnO 3 -based or LaCoO 3 containing at least one or more of e, Pr, Ti, Sm, and Fe elements
By forming a solid electrolyte membrane on an air electrode in which part of La of the system air electrode is replaced with Sr or Ca, or on a NiO / YSZ-based fuel electrode, Si,
Na, Ba, Al, Nd, Ce, Pr, Ti, Sm, F
e, at least one element, La, M
By including at least one or more of n, Co, Sr, Ca, and Ni elements, a solid electrolyte membrane with higher conductivity can be provided.

【0008】上記固体電解質膜の作製においては、スラ
リーを調整する工程と、固体電解質スラリーを電極基盤
上に積層成膜する工程とを含むこととした。
The preparation of the solid electrolyte membrane includes a step of preparing a slurry and a step of laminating the solid electrolyte slurry on an electrode substrate.

【0009】本発明の特徴は、高導電性固体電解質膜を
成膜することにある。その特徴は、固体電解質膜として
高温において安定な、ジルコニアにイットリアを固溶さ
せた系の固体電解質材料を高導電性材料とするために、
Si、Na、Ba、Al、Nd、Ce、Pr、Ti、S
m、Fe元素の内、少なくとも1種類以上の元素を含む
固体電解質膜とすることである。
A feature of the present invention is to form a highly conductive solid electrolyte membrane. Its characteristic is that, as a solid electrolyte film, a solid electrolyte material that is stable at high temperatures as a solid electrolyte membrane and yttria is dissolved in zirconia to be a highly conductive material,
Si, Na, Ba, Al, Nd, Ce, Pr, Ti, S
A solid electrolyte membrane containing at least one or more of m and Fe elements.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明においてSi、Na、B
a、Al、Nd、Ce、Pr、Ti、Sm、Fe元素の
内、少なくとも1種類以上の元素を固体電解質膜中に含
ませることにより、固体電解質自体のイオン導電性を向
上させることができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In the present invention, Si, Na, B
The ionic conductivity of the solid electrolyte itself can be improved by including at least one or more of a, Al, Nd, Ce, Pr, Ti, Sm, and Fe elements in the solid electrolyte membrane.

【0011】また、Si、Na、Ba、Al、Nd、C
e、Pr、Ti、Sm、Fe元素の内、少なくとも1種
類以上の元素と、La、Mn、Co、Sr、Ca、Ni
元素の内少なくとも1種類以上の元素とを固体電解質膜
中に含ませることにより、固体電解質自体のイオン導電
性を更に向上させることができる。
Further, Si, Na, Ba, Al, Nd, C
e, Pr, Ti, Sm, and at least one element of Fe, and La, Mn, Co, Sr, Ca, Ni
By including at least one of the elements in the solid electrolyte membrane, the ionic conductivity of the solid electrolyte itself can be further improved.

【0012】本発明において空気極あるいは燃料極中に
Si、Na、Ba、Al、Nd、Ce、Pr、Ti、S
m、Fe元素の内、少なくとも1種類以上の元素を含ま
せるのは、固体電解質を電極上で焼成する際に、固体電
解質膜中に拡散させることにより固体電解質膜の導電性
を向上させるためである。
In the present invention, Si, Na, Ba, Al, Nd, Ce, Pr, Ti, S
The reason for including at least one or more of the elements m and Fe is to improve the conductivity of the solid electrolyte membrane by diffusing it into the solid electrolyte membrane when firing the solid electrolyte on the electrode. is there.

【0013】本発明において、固体電解質材料あるいは
固体電解質中にSi、Na、Ba、Al、Nd、Ce、
Pr、Ti、Sm、Fe元素の内、少なくとも1種類以
上の元素を10atomic%未満の範囲で含ませるの
は、それよりも多いと導電率が著しく低下するからであ
る。
In the present invention, Si, Na, Ba, Al, Nd, Ce, and the like are contained in the solid electrolyte material or the solid electrolyte.
The reason that at least one or more of the elements Pr, Ti, Sm, and Fe is contained in a range of less than 10 atomic% is that if the content is more than 10 atomic%, the conductivity is significantly reduced.

【0014】本発明における固体電解質膜の膜厚として
は、5〜150μmとすることが望ましい。5μm未満
であると十分な緻密膜が得られず、一方150μmを超
えると内部抵抗が大きくなりすぎるためである。望まし
くは、100μm以下であり、より望ましくは50μm
以下である。
The thickness of the solid electrolyte membrane in the present invention is desirably 5 to 150 μm. If it is less than 5 μm, a sufficiently dense film cannot be obtained, while if it exceeds 150 μm, the internal resistance becomes too large. Preferably, it is 100 μm or less, more preferably 50 μm
It is as follows.

【0015】固体電解質膜の焼成温度としては、120
0℃〜1700℃が望ましい。1200℃よりも低い温
度では、固体電解質粉末の焼結が十分に進行しないため
緻密な固体電解質膜を得ることができず、また、170
0℃よりも高い温度では、電極基盤の多孔性が失われる
からである。
The firing temperature of the solid electrolyte membrane is 120
0 ° C to 1700 ° C is desirable. At a temperature lower than 1200 ° C., sintering of the solid electrolyte powder does not proceed sufficiently, so that a dense solid electrolyte membrane cannot be obtained.
At a temperature higher than 0 ° C., the porosity of the electrode substrate is lost.

【0016】固体電解質スラリーを空気極基盤上に成膜
する場合には、その工程の前に、La(Sr,Ca)M
nO3ペロブスカイト型酸化物(LSCM)あるいはL
a(Sr,Ca)CoO3ペロブスカイト型酸化物(L
SCC)とイットリアドープジルコニア(YSZ)との
複合粉末(LSCM/YSZあるいはLSCC/YS
Z)を含むスラリーを空気極基盤上に成膜する工程を含
むことが望ましい。その理由は空気極と固体電解質間の
界面導電率を増大させることが可能となるからである。
In the case where the solid electrolyte slurry is formed on the air electrode substrate, La (Sr, Ca) M
nO 3 perovskite oxide (LSCM) or L
a (Sr, Ca) CoO 3 perovskite oxide (L
Composite powder (LSCM / YSZ or LSCC / YS) of SCC) and yttria-doped zirconia (YSZ)
It is preferable to include a step of forming a film containing the slurry containing Z) on the cathode base. The reason is that the interface conductivity between the air electrode and the solid electrolyte can be increased.

【0017】ジルコニアにイットリアを固溶させた電解
質材料においては、イットリアを3〜20mol%、望
ましくは、8〜12mol%固溶させるとイオン導電性
を向上させる事ができる。
In an electrolyte material obtained by dissolving yttria in zirconia, ionic conductivity can be improved by dissolving yttria in a concentration of 3 to 20 mol%, preferably 8 to 12 mol%.

【0018】本発明におけるスラリー中の固体電解質粉
末の含有量は、スラリー溶液100部に対して10部〜
50部が好ましい。本発明におけるスラリー溶液の組成
も特に限定されるものではない。スラリーは、溶剤、バ
インダー、分散剤、消泡剤等を含んでいても良い。ま
た、溶剤として難揮発性溶剤を、スラリー溶剤の10〜
80wt%程度含むことが望ましい。この難揮発性溶剤
の作用は、スラリー作製、保管中のスラリーの粘度変化
を抑え、また、このスラリーを用いて成膜(例えば、デ
ィッピング)した後の乾燥に起因するクラックの発生を
抑制することである。ここで、難揮発性の程度は、例え
ば、酢酸ブチルの揮発度を100とした時、1以下が望
ましい。例えば、αテルピネオール等を挙げることがで
きる。
In the present invention, the content of the solid electrolyte powder in the slurry is from 10 parts to 100 parts of the slurry solution.
50 parts are preferred. The composition of the slurry solution in the present invention is not particularly limited. The slurry may include a solvent, a binder, a dispersant, an antifoaming agent, and the like. In addition, a non-volatile solvent is used as a solvent,
It is desirable to contain about 80 wt%. The effect of the hardly volatile solvent is to suppress a change in viscosity of the slurry during preparation and storage of the slurry, and to suppress the occurrence of cracks due to drying after film formation (for example, dipping) using the slurry. It is. Here, the degree of low volatility is desirably 1 or less when the volatility of butyl acetate is 100, for example. For example, α-terpineol and the like can be mentioned.

【0019】スラリー溶液には、難揮発性溶剤以外に一
般の揮発性の溶剤が含まれて良い。その溶液に含まれる
溶剤の作用は、固体電解質粉末の分散性の向上および脱
泡性の向上である。そのような溶剤の一例として、エチ
ルアルコールが好適である。その望ましい含有量は、ス
ラリー溶液の20〜90wt%である。
The slurry solution may contain a general volatile solvent in addition to the non-volatile solvent. The action of the solvent contained in the solution is to improve the dispersibility of the solid electrolyte powder and the defoaming property. As an example of such a solvent, ethyl alcohol is suitable. Its desirable content is 20-90 wt% of the slurry solution.

【0020】スラリー溶液に含まれるバインダーの作用
は、固体電解質粉末の基盤へのコーティング性(密着
度)を向上させることである。バインダーの量は、溶剤
100部に対して0.1〜10部が好ましい。その理由
は、低濃度(例えば0.1wt%未満)だとコーティン
グ性が低く、高濃度(例えば10wt%超)だと、固体
電解質粉末の分散性が悪くなるからである。バインダー
の具体例として、エチルセルロースが好適である。
The function of the binder contained in the slurry solution is to improve the coating property (adhesion) of the solid electrolyte powder on the substrate. The amount of the binder is preferably 0.1 to 10 parts based on 100 parts of the solvent. The reason is that if the concentration is low (for example, less than 0.1 wt%), the coating property is low, and if the concentration is high (for example, more than 10 wt%), the dispersibility of the solid electrolyte powder is deteriorated. As a specific example of the binder, ethyl cellulose is suitable.

【0021】スラリー溶液に含まれる分散剤の作用は、
固体電解質粉末の分散性の向上である。分散剤の量は、
溶剤100部に対して0.1〜4部が好ましい。その理
由は、低濃度(0.1wt%未満)だと分散性が低く、
高濃度(4wt%越え)だと、スラリーの変性が生じや
すくなるからである。分散剤の具体例として、ポリオキ
シエチレンアルキルリン酸エステルが挙げられる。
The action of the dispersant contained in the slurry solution is as follows:
This is an improvement in the dispersibility of the solid electrolyte powder. The amount of dispersant is
0.1 to 4 parts is preferable for 100 parts of the solvent. The reason is that if the concentration is low (less than 0.1 wt%), the dispersibility is low,
If the concentration is high (over 4 wt%), the slurry is likely to be denatured. Specific examples of the dispersant include polyoxyethylene alkyl phosphate.

【0022】スラリー溶液に含まれる消泡剤は、スラリ
ー中の気泡を消す作用を有する。消泡剤の量は、溶剤1
00部に対して0.1〜4部が好ましい。その理由は、
低濃度(例えば0.1wt%未満)だと効果があまり期
待できないし、高濃度(例えば4wt%超)だと、スラ
リーの変性が生じやすくなるからである。消泡剤の具体
例として、ソルビタンセスキオレエートが挙げられる。
各剤・固体電解質粉末の混合方法は、ボールミル等の方
法を採用できる。
The defoaming agent contained in the slurry solution has a function of eliminating bubbles in the slurry. The amount of defoaming agent should be
0.1 to 4 parts is preferable for 00 parts. The reason is,
If the concentration is low (for example, less than 0.1 wt%), the effect is not so expected. If the concentration is high (for example, more than 4 wt%), the slurry is likely to be denatured. Specific examples of the antifoaming agent include sorbitan sesquioleate.
A method such as a ball mill can be adopted as a mixing method of each agent and the solid electrolyte powder.

【0023】本発明の製造方法におけるスラリーの基盤
への適用方法は特に限定されない。ディッピング法、ス
プレー法、刷毛塗り、シート接着法等であって良い。こ
の中ではディッピング法が好ましい。簡易であり、量産
性に富み、低コストだからである。ディッピング法とし
ては、大気中でスラリーの中に基体を浸漬させる通常の
ディッピング法の他、加圧ガス中や真空中でディッピン
グを行う方法を採用できる。その場合、ディッピングの
回数は、必要とされる膜厚と使用するスラリー組成とに
応じて選択できる。
The method for applying the slurry to the substrate in the production method of the present invention is not particularly limited. A dipping method, a spray method, a brush coating, a sheet bonding method, or the like may be used. Among them, the dipping method is preferred. This is because it is simple, rich in mass productivity, and low in cost. As the dipping method, besides a normal dipping method in which a substrate is immersed in a slurry in the air, a dipping method in a pressurized gas or a vacuum can be adopted. In that case, the number of times of dipping can be selected according to the required film thickness and the slurry composition to be used.

【0024】[0024]

【実施例1】固体電解質粉末として市販の10mol%
イットリア添加ジルコニア粉末にSi、Na、Ba、A
l、Nd、Ce、Pr、Ti、Sm、Fe元素をそれぞ
れ0atomic%〜10atomic%の範囲で秤量
し、セラミックス製ボールを用いた湿式混合を行った。
混合した粉末を乾燥したのち、金型にてプレス成形を行
い1500℃で5時間焼成をすることで、プレス焼成体
を得た。得られた焼成体を約1mm厚みとなるように研
磨したのち、両面に白金電極と、1mm厚みの側面にリ
ファレンス電極を取り付けることにより導電率測定サン
プルを作製した。これらのサンプルにて、1000℃、
大気雰囲気中で交流インピーダンス法により電解質のイ
オン導電率の測定を行った。結果、表1に示すように1
0atomic%未満の範囲でSi、Na、Ba、A
l、Nd、Ce、Pr、Ti、Sm、Fe元素の内、少
なくとも1種類以上の元素を含ませることで導電率の向
上を図ることが可能であることがわかった。
Example 1 10 mol% of commercially available solid electrolyte powder
Si, Na, Ba, A to yttria-added zirconia powder
l, Nd, Ce, Pr, Ti, Sm, and Fe elements were each weighed in the range of 0 atomic% to 10 atomic%, and wet-mixed using ceramic balls.
After the mixed powder was dried, it was press-molded in a mold and fired at 1500 ° C. for 5 hours to obtain a press-fired body. The obtained fired body was polished so as to have a thickness of about 1 mm, and then a platinum electrode was attached to both sides, and a reference electrode was attached to a side surface having a thickness of 1 mm, to prepare a conductivity measurement sample. 1000 ° C,
The ionic conductivity of the electrolyte was measured by an AC impedance method in an air atmosphere. As a result, as shown in Table 1, 1
Si, Na, Ba, A in a range of less than 0 atomic%
It has been found that the conductivity can be improved by including at least one or more of l, Nd, Ce, Pr, Ti, Sm, and Fe elements.

【表1】 [Table 1]

【0025】[0025]

【実施例2】実施例1と同様に固体電解質粉末として市
販の10mol%イットリア添加ジルコニア粉末に、L
a、Mn、Co、Sr、Ca、Ni元素をそれぞれ1a
tomic%とSi元素を1atomic%秤量し、セ
ラミックス製ボールを用いた湿式混合を行った。混合し
た粉末を乾燥したのち、金型にてプレス成形を行い15
00℃で5時間焼成をすることで、プレス焼成体を得
た。得られた焼成体を約1mm厚みとなるように研磨し
たのち、両面に白金電極と、1mm厚みの側面にリファ
レンス電極を取り付けることにより導電率測定サンプル
を作製した。これらのサンプルにて、1000℃、大気
雰囲気中で交流インピーダンス法により電解質のイオン
導電率の測定を行った。結果、表2に示すようにLa、
Mn、Co、Sr、Ca、Ni元素の内の1種類の元素
とSi元素を含ませることでSi元素のみを含ませた場
合よりも更に導電率の向上を図ることが可能であること
がわかった。
Example 2 Similarly to Example 1, a commercially available 10 mol% yttria-added zirconia powder as a solid electrolyte powder was added with L
a, Mn, Co, Sr, Ca and Ni elements are each 1a
Atomic% and 1 atomic% of Si element were weighed and wet-mixed using a ceramic ball. After the mixed powder is dried, press molding is performed using a mold.
By sintering at 00 ° C. for 5 hours, a pressed sinter was obtained. The obtained fired body was polished so as to have a thickness of about 1 mm, and then a platinum electrode was attached to both sides, and a reference electrode was attached to a side surface having a thickness of 1 mm, to prepare a conductivity measurement sample. For these samples, the ionic conductivity of the electrolyte was measured at 1000 ° C. in an air atmosphere by an alternating current impedance method. As a result, as shown in Table 2, La,
It can be seen that the conductivity can be further improved by including one element of Mn, Co, Sr, Ca, and Ni elements and the Si element as compared with the case where only the Si element is included. Was.

【表2】 [Table 2]

【0026】[0026]

【発明の効果】以上に説明した如く本発明によれば、固
体電解質中Si、Na、Ba、Al、Nd、Ce、P
r、Ti、Sm、Fe元素の内、少なくとも1種類以上
の元素を10atomic%未満の範囲で含ませること
により高導電性固体電解質膜を形成することができる。
また、更にLa、Mn、Co、Sr、Ca、Ni元素の
内の1種類の元素を含ませることにより更に高導電性固
体電解質膜を形成することができる。
As described above, according to the present invention, Si, Na, Ba, Al, Nd, Ce, P
A highly conductive solid electrolyte membrane can be formed by including at least one or more of the elements r, Ti, Sm, and Fe in a range of less than 10 atomic%.
Further, by further containing one kind of element among La, Mn, Co, Sr, Ca, and Ni elements, a more highly conductive solid electrolyte membrane can be formed.

【0027】また、固体電解質膜の成膜をスラリーコー
ト法により行うことにより各種形状の基盤(平板、パイ
プ内外面など)の全面あるいは任意の一部に固体電解質
薄膜を形成することが可能である。また、CVD・EV
D、プラズマ溶射法などと比較して、高価な製造装置が
不要であり、かつ、大寸法品への適用も容易である。
Further, by forming the solid electrolyte membrane by a slurry coating method, it is possible to form a solid electrolyte thin film on the entire surface of a substrate of various shapes (a flat plate, the inner and outer surfaces of a pipe, etc.) or any part thereof. . Also, CVD / EV
Compared with D, the plasma spraying method or the like, an expensive manufacturing apparatus is unnecessary, and application to a large-sized product is easy.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01B 13/00 H01B 13/00 Z H01M 4/86 H01M 4/86 T 8/12 8/12 Fターム(参考) 4G048 AA03 AB02 AC04 AC06 AD02 AE05 5G301 CA30 CD01 5H018 AA06 BB01 EE02 EE12 EE13 5H026 AA06 BB00 BB01 BB04 EE13 HH05 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int. Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01B 13/00 H01B 13/00 Z H01M 4/86 H01M 4/86 T 8/12 8/12 F term ( Reference) 4G048 AA03 AB02 AC04 AC06 AD02 AE05 5G301 CA30 CD01 5H018 AA06 BB01 EE02 EE12 EE13 5H026 AA06 BB00 BB01 BB04 EE13 HH05

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Si、Na、Ba、Al、Nd、Ce、
Pr、Ti、Sm、Fe元素の内、少なくとも1種類以
上の元素を含むことを特徴とする高導電性固体電解質
膜。
1. The method according to claim 1, wherein the elements are Si, Na, Ba, Al, Nd, Ce,
A highly conductive solid electrolyte membrane comprising at least one element among Pr, Ti, Sm, and Fe elements.
【請求項2】 Si、Na、Ba、Al、Nd、Ce、
Pr、Ti、Sm、Fe元素の内の少なくとも1種類以
上の元素と、La、Mn、Co、Sr、Ca、Ni元素
の内の少なくとも1種類以上の元素とを含むことを特徴
とする高導電性固体電解質膜。
2. Si, Na, Ba, Al, Nd, Ce,
High conductivity comprising at least one or more of Pr, Ti, Sm and Fe elements and at least one or more of La, Mn, Co, Sr, Ca and Ni elements Solid electrolyte membrane.
【請求項3】 LaMnO3系またはLaCoO3系空気
極のLaの一部をSrまたはCaで一部置換した空気極
材料中に、Si、Na、Ba、Al、Nd、Ce、P
r、Ti、Sm、Fe元素の内、少なくとも1種類以上
の元素を含むことを特徴とする空気極。
3. An air electrode material in which a part of La of a LaMnO 3 -based or LaCoO 3 -based air electrode is partially substituted with Sr or Ca, Si, Na, Ba, Al, Nd, Ce, P
An air electrode comprising at least one or more of r, Ti, Sm, and Fe elements.
【請求項4】 NiO/YSZ系燃料極材料中に、S
i、Na、Ba、Al、Nd、Ce、Pr、Ti、S
m、Fe元素の内、少なくとも1種類以上の元素を含む
ことを特徴とする燃料極。
4. The NiO / YSZ-based fuel electrode material contains S
i, Na, Ba, Al, Nd, Ce, Pr, Ti, S
A fuel electrode comprising at least one or more of m and Fe elements.
【請求項5】 前記空気極又は燃料極上において固体電
解質を焼成することにより、Si、Na、Ba、Al、
Nd、Ce、Pr、Ti、Sm、Fe元素の内の少なく
とも1種類以上の元素を固体電解質膜に含ませることを
特徴とする固体電解質膜の製造方法。
5. A method for sintering a solid electrolyte on the air electrode or the fuel electrode to obtain Si, Na, Ba, Al,
A method for producing a solid electrolyte membrane, characterized by including at least one or more of Nd, Ce, Pr, Ti, Sm, and Fe elements in a solid electrolyte membrane.
【請求項6】 前記空気極又は燃料極上において固体電
解質を焼成することにより、Si、Na、Ba、Al、
Nd、Ce、Pr、Ti、Sm、Fe元素の内の少なく
とも1種類以上の元素と、La、Mn、Co、Sr、C
a、Ni元素の内の少なくとも1種類以上の元素とを固
体電解質膜に含ませることを特徴とする固体電解質膜の
製造方法。
6. The method of sintering a solid electrolyte on the air electrode or the fuel electrode to obtain Si, Na, Ba, Al,
At least one of Nd, Ce, Pr, Ti, Sm, and Fe elements, and La, Mn, Co, Sr, and C;
a. A method for producing a solid electrolyte membrane, characterized by including at least one or more of Ni elements in a solid electrolyte membrane.
【請求項7】 上記固体電解質膜をスラリーコート法に
て前記空気極又は燃料極上に成膜することを特徴とする
請求項1、2、5、6の何れか記載の固体電解質膜の製
造方法。
7. The method for producing a solid electrolyte membrane according to claim 1, wherein the solid electrolyte membrane is formed on the air electrode or the fuel electrode by a slurry coating method. .
【請求項8】 Si、Na、Ba、Al、Nd、Ce、
Pr、Ti、Sm、Fe元素の内、少なくとも1種類以
上の元素を10atomic%未満の範囲で含ませるこ
とを特徴とする請求項1、2、5乃至7の何れか記載の
固体電解質膜の製造方法。
8. Si, Na, Ba, Al, Nd, Ce,
8. The solid electrolyte membrane according to claim 1, wherein at least one or more of Pr, Ti, Sm, and Fe elements are contained in a range of less than 10 atomic%. Method.
【請求項9】 前記固体電解質は、ジルコニア(ZrO
2)にイットリア(Y23)を固溶させた系であること
を特徴とする請求項1、2、5乃至8の何れか記載の固
体電解質膜の製造方法。
9. The zirconia (ZrO)
9. The method for producing a solid electrolyte membrane according to claim 1, wherein yttrium (Y 2 O 3 ) is dissolved in 2 ).
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