JP2002050362A - Electrode member and solid electrolyte fuel cell using this electrode member - Google Patents

Electrode member and solid electrolyte fuel cell using this electrode member

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JP2002050362A
JP2002050362A JP2000233382A JP2000233382A JP2002050362A JP 2002050362 A JP2002050362 A JP 2002050362A JP 2000233382 A JP2000233382 A JP 2000233382A JP 2000233382 A JP2000233382 A JP 2000233382A JP 2002050362 A JP2002050362 A JP 2002050362A
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phase
electrode member
fuel cell
mol
mno
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JP2000233382A
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Japanese (ja)
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Akira Ueno
晃 上野
Kenichi Hiwatari
研一 樋渡
Masanori Furuya
正紀 古屋
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Toto Ltd
Original Assignee
Toto Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode member that has a high reliability and high generating performance and that is suitable for a solid electrolyte fuel cell air pole with low cost. SOLUTION: This is an electrode member which is expressed in the composition formula (Ln1-pAp)1-aMnO3, wherein Ln includes at least La, Ce, Pr, Nd, and Sm and the percentage of Nd in Ln is more than 1 mol % and less than 30 mol %, and A is made of an element of more than one kind as selected from a group of Sr, Ca, and Ba, and which does not have strength degradation before and after the heat cycle treatment between 1000 deg.C and the room temperature.

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電極部
材に係り、またこれを空気極として使用した高い信頼性
と高い発電性能を有し、かつ低コスト化に好適な固体電
解質型燃料電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic electrode member, and more particularly to a solid oxide fuel cell having high reliability and high power generation performance using the same as an air electrode and suitable for cost reduction.

【0002】[0002]

【従来の技術】円筒型セルタイプの固体電解質型燃料電
池の空気極や空気極支持体を例にとって従来技術を説明
する。固体電解質型燃料電池は、特公平1−59705
等によって開示されている。固体電解質型燃料電池は、
空気極支持体−固体電解質−燃料極−インタ−コネクタ
−で構成される円筒型セルを有する。空気極側に酸素
(空気)を流し、燃料極側にガス燃料(H2、CO、CH4
等)を流してやると、このセル内でO2-イオンが移動し
て化学的燃焼が起こり、空気極と燃料極の間に電位が生
じ、発電が行われる。
2. Description of the Related Art The prior art will be described by taking an air electrode or an air electrode support of a cylindrical cell type solid oxide fuel cell as an example. The solid oxide fuel cell is disclosed in Japanese Patent Publication No. 1-59705.
And the like. Solid oxide fuel cells are
It has a cylindrical cell consisting of an air electrode support-solid electrolyte-fuel electrode-interconnector-. Oxygen (air) is flowed to the air electrode side, and gas fuel (H 2 , CO, CH 4
), O 2- ions move in this cell to cause chemical combustion, a potential is generated between the air electrode and the fuel electrode, and power is generated.

【0003】固体電解質型燃料電池の空気極の材料とし
て、特公平1−59705ではLaMnO3、特開平2−28
8159では、La1-xSrxMnO3などのペロブスカイト型酸
化物セラミックスが提案された。また、Proc. of the 3
rd Int. Symp. on SOFC,1993においては空気電極として
La0.90Sr0.10MnO3が紹介されている。また、特開平7−
138069において、導電率向上を目的として(Ln
1-xAEx1-yMnO3系ペロブスカイト固溶体を主成分
として、Laが74重量%以上、Ceが5重量%以下、
Prが20重量%以下、Ndが1重量%以下の組成が開
示されている。さらに、第8回SOFC研究発表会講演
要旨集、P.79〜80においてセルコスト低減化のた
め、ランタンマンガナイトのランタン原料としてLa2
3が54.0〜58.0%、Nd23が31.0〜3
5.0%、Pr611が9.0〜12.0%、CeO2
<0.3%、Sm23が<1.0%の組成からなるラン
タンコンセントレートを使用した例が開示されている。
一方、特願平10−146579において、固体電解質
型燃料電池用空気極支持体として、圧環強度が15MP
a以上かつガス透過係数が9.60×10-92・s-1
・Pa-1以上であることが必要とされている。また、固
体電解質型燃料電池は1000℃程度の温度で運転され
るが、システムのメンテナンスなどのために室温近傍ま
で降温し、再起動によって再び1000℃まで昇温され
るといった熱サイクルを受ける。セルは1000℃と室
温間の熱サイクルに対する耐久性が必要であり、セル破
損を防止するため支持体には熱サイクル処理に対して強
度が低下しないことが要求される。
As a material for an air electrode of a solid oxide fuel cell, LaMnO 3 is disclosed in Japanese Patent Publication No.
In 8159, perovskite-type oxide ceramics such as La 1-x Sr x MnO 3 were proposed. Also, Proc. Of the 3
rd Int. Symp. on SOFC, 1993
La 0.90 Sr 0.10 MnO 3 is introduced. In addition, Japanese Patent Application Laid-Open
In 138069, (Ln
1-x AE x ) 1-y MnO 3 -based perovskite solid solution as a main component, La is 74% by weight or more, Ce is 5% by weight or less,
A composition in which Pr is 20% by weight or less and Nd is 1% by weight or less is disclosed. In addition, the 8th SOFC Research Presentation Lecture Abstracts, In 79-80, La 2 was used as a lanthanum raw material for lanthanum manganite in order to reduce cell cost.
O 3 is 54.0 to 58.0%, and Nd 2 O 3 is 31.0 to 3
An example using a lanthanum concentrate having a composition of 5.0%, Pr 6 O 11 of 9.0 to 12.0%, CeO 2 of <0.3%, and Sm 2 O 3 of <1.0%. It has been disclosed.
On the other hand, in Japanese Patent Application No. 10-146579, as a cathode support for a solid oxide fuel cell, a radial crushing strength of 15MP
a or more and the gas permeability coefficient is 9.60 × 10 −9 m 2 · s −1
-It is required that it be Pa -1 or more. Further, the solid oxide fuel cell is operated at a temperature of about 1000 ° C., but undergoes a thermal cycle in which the temperature is lowered to around room temperature for maintenance of the system and the temperature is raised to 1000 ° C. again by restarting. The cell is required to have durability against a thermal cycle between 1000 ° C. and room temperature, and the support is required to have a strength not reduced by the thermal cycle treatment in order to prevent cell breakage.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】空気極支持体を使用し
た円筒型固体電解質型燃料電池の場合、セル材料の90
%以上を空気極支持体が構成することから、商品化を行
うためには空気極支持体の低コスト化が必要である。従
来の高純度原料を出発原料として作製したランタンマン
ガナイトでは、ランタン原料の価格が高いためにセルコ
ストが高価となり、商品化が困難である。また、低純度
のランタン原料を使用した例として特開平7−1380
69に上記の組成が開示されている。希土原料の原料鉱
石である例えばバストネサイト中にはNdが1重量%以
上は含有されており、低コスト化を目的とした場合、精
製工程数を減らすか、あるいは精製方法を簡略化させて
Ndを1重量%、あるいは1mol%以上含有させたま
ま使用する方が望ましいが、特開平7−138069に
おいてはNd量が1重量%以下に限定されていることか
ら、低コスト化を目的とした場合は適当でない。また、
第8回SOCFC研究発表会講演要旨集で開示されてい
る組成においては、Ndの含有量が31.0〜35.0
重量%であることから、下記の実施例に示すように、本
組成のLa原料を使用してランタンマンガナイト多孔質
体を形成した場合、固体電解質型燃料電池に必要な圧環
強度とガス透過係数を両立させることができない。本発
明は、上記課題を解決するためになされたもので、本発
明の目的は、高い信頼性と高い発電性能を有し、かつ低
コストな固体電解質型燃料電池の空気極に適当な電極部
材を提供することにある。
In the case of a cylindrical solid oxide fuel cell using an air electrode support, 90% of the cell material is used.
% Or more is constituted by the air electrode support, so that it is necessary to reduce the cost of the air electrode support for commercialization. In the case of lanthanum manganite prepared using a conventional high-purity raw material as a starting material, the cell cost is high due to the high price of the lanthanum raw material, and commercialization is difficult. As an example using a low-purity lanthanum raw material, see JP-A-7-1380.
69 discloses the above composition. For example, bastnaesite, which is a raw ore of a rare earth raw material, contains 1% by weight or more of Nd, and in order to reduce the cost, the number of purification steps is reduced or the purification method is simplified. It is preferable to use Nd at a content of 1% by weight or 1 mol% or more. However, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-138069, the amount of Nd is limited to 1% by weight or less. If not, it is not appropriate. Also,
In the composition disclosed in the summary of the 8th SOCFC Research Presentation, the Nd content was 31.0 to 35.0.
Therefore, when the lanthanum manganite porous body is formed using the La raw material of the present composition as shown in the following Examples, the radial crushing strength and the gas permeability coefficient required for the solid oxide fuel cell are shown. Can not be compatible. The present invention has been made in order to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an electrode member having high reliability and high power generation performance, which is suitable for an air electrode of a low-cost solid oxide fuel cell. Is to provide.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1は、組成式(Ln1-pp1-aMnO3で表さ
れ、Lnが少なくともLa、Ce、Pr、Nd、Smを
含み、Ln中のNdの割合が1mol%を越え30mo
l%未満であり、Aが少なくともSr、Ca、Baから
なる群から選ばれた1種類以上の元素からなり、100
0℃と室温間における熱サイクル処理前後における強度
低下が無い電極部材であって、高い信頼性と高い発電特
性を有し、かつ低コストな固体電解質型燃料電池に適し
た空気極を提供することが可能である。
Means for Solving the Problems] claims To achieve the above object 1 is represented by a composition formula (Ln 1-p A p) 1-a MnO 3, Ln is at least La, Ce, Pr, Nd , Sm, and the ratio of Nd in Ln exceeds 1 mol% and is 30 mol
less than 1%, and A is at least one element selected from the group consisting of Sr, Ca, and Ba;
To provide an air electrode that is an electrode member that does not decrease in strength before and after thermal cycling between 0 ° C. and room temperature, has high reliability and high power generation characteristics, and is suitable for a low-cost solid oxide fuel cell. Is possible.

【0006】上記目的を達成するために請求項2は、組
成式(Ln1-pp1-aMnO3で表され、Lnが少なく
ともLa、Ce、Pr、Nd、Smを含み、Ln中のN
dの割合が1mol%を越え30mol%未満であり、
Aが少なくともSr、Ca、Baからなる群から選ばれ
た1種類以上の元素からなる第一相と、(Ln1-pp
1-aMnO3の構成元素からなり第一相と異なる組成を有
する第二相と、からなる混合体であり、1000℃と室
温間における熱サイクル処理前後における強度低下が無
い電極部材であって、高い信頼性と高い発電特性を有
し、かつ低コストな固体電解質型燃料電池に適した空気
極を提供することが可能である。
[0006] Claim 2 in order to achieve the above object, expressed by a composition formula (Ln 1-p A p) 1-a MnO 3, Ln includes at least La, Ce, Pr, Nd, and Sm, Ln N in
the ratio of d is more than 1 mol% and less than 30 mol%,
A first phase A is composed of at least Sr, Ca, 1 or more elements selected from the group consisting of Ba, (Ln 1-p A p)
An electrode member which is a mixture of 1-a MnO 3 and a second phase having a composition different from that of the first phase, and having no strength reduction before and after a heat cycle treatment at 1000 ° C. and room temperature. It is possible to provide an air electrode having high reliability and high power generation characteristics and suitable for a low-cost solid oxide fuel cell.

【0007】上記目的を達成するために請求項3は、組
成式(Ln1-pp1-aMnO3で表され、Lnが少なく
ともLa、Ce、Pr、Nd、Smを含み、Ln中のN
dの割合が1mol%を越え30mol%未満であり、
前記Aが少なくともSr、Ca、Baからなる群から選
ばれた1種類以上の元素からなる第一相と、(Ln1- p
p1-aMnO3の構成元素からなり第一相と異なる組
成を有する第二相と、からなる混合体であり、第二相の
割合が10重量%以下である電極部材であって、高い信
頼性と高い発電特性を有し、かつ低コストな固体電解質
型燃料電池に適した空気極を提供することが可能であ
る。
[0007] 3. In order to achieve the above object, expressed by a composition formula (Ln 1-p A p) 1-a MnO 3, Ln includes at least La, Ce, Pr, Nd, and Sm, Ln N in
the ratio of d is more than 1 mol% and less than 30 mol%,
A first phase in which the A consists of one or more elements selected from the group consisting of at least Sr, Ca, Ba, (Ln 1- p
A p ) an electrode member comprising a mixture of 1-a MnO 3 constituent elements and a second phase having a composition different from that of the first phase, wherein the proportion of the second phase is 10% by weight or less. It is possible to provide an air electrode having high reliability and high power generation characteristics and suitable for a low-cost solid oxide fuel cell.

【0008】上記目的を達成するために請求項4は、請
求項3において、第二相がCeO2であることを特徴と
して、高い信頼性と高い発電特性を有し、かつ低コスト
な固体電解質型燃料電池に適した空気極を提供すること
が可能である。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a solid electrolyte having high reliability, high power generation characteristics and low cost, wherein the second phase is CeO 2. It is possible to provide an air electrode suitable for a fuel cell.

【0009】上記目的を達成するために請求項5は、請
求項1から4の電極部材を空気極、または空気極支持体
として使用した固体電解質型燃料電池であることを特徴
とするので、高い信頼性と高い発電性能を有し、かつ低
コストな固体電解質型燃料電池を提供することが可能で
ある。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a solid oxide fuel cell using the electrode member of the first to fourth aspects as an air electrode or an air electrode support. It is possible to provide a low-cost solid oxide fuel cell having reliability and high power generation performance.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明の電極部材は固体電解質型
燃料電池の空気極支持体等に使用されるものであり、1
000℃と室温間における熱サイクル処理前後における
強度低下が無いという特性を有するものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The electrode member of the present invention is used for an air electrode support of a solid oxide fuel cell.
It has the property that the strength does not decrease before and after the thermal cycle treatment between 000 ° C. and room temperature.

【0011】本発明の電極部材は、組成式(Ln
1-pp1-aMnO3で表され、Lnが少なくともLa、
Ce、Pr、Nd、Smを含み、Aが少なくともSr、
Ca、Baからなる群から選ばれた1種類以上の元素か
ら構成され、Ln中のNdの割合が1mol%を越え、
30mol%未満であることが望ましく、20mol%
以下であることがより望ましい。固体電解質型燃料電池
用空気極支持体として使用する場合に、セル作製工程に
おける作製歩留まり向上と発電中におけるセルの破損を
防止するために、空気極支持体の圧環強度は15MPa
以上であることが望ましく、さらに20MPa以上であ
ることがより望ましく、また、出力密度0.2W・cm
-2以上を確保するためにはガス透過係数が9.60×1
-92・s-1・Pa-1以上であることが望ましいが、
Ln中のNdの割合が30mol%未満においてはこれ
を満足することが可能であるからである。また、ランタ
ン原料を低コスト化するために、Ln中のNdの割合を
1mol%を越えて含有させた方が望ましい。
The electrode member of the present invention has a composition formula (Ln
1- pA p ) 1-a MnO 3 , wherein Ln is at least La;
Including Ce, Pr, Nd, and Sm, wherein A is at least Sr,
It is composed of one or more elements selected from the group consisting of Ca and Ba, the ratio of Nd in Ln exceeds 1 mol%,
Desirably less than 30 mol%, 20 mol%
It is more desirable that: When used as an air electrode support for a solid oxide fuel cell, the radial crushing strength of the air electrode support is 15 MPa in order to improve the production yield in the cell production process and prevent the cell from being damaged during power generation.
Or more, more preferably 20 MPa or more, and an output density of 0.2 W · cm.
To ensure -2 or more, the gas permeability coefficient is 9.60 × 1
It is desirable that it be 0 -9 m 2 · s -1 · Pa -1 or more.
This is because when the ratio of Nd in Ln is less than 30 mol%, this can be satisfied. In addition, in order to reduce the cost of the lanthanum raw material, it is preferable that the ratio of Nd in Ln exceeds 1 mol%.

【0012】本発明の電極部材では、組成式(Ln1-p
p1-aMnO3で表され、Lnが少なくともLa、C
e、Pr、Nd、Smを含み、Ln中のNdの割合が1
mol%を越え30mol%未満であり、前記Aが少な
くともSr、Ca、Baからなる群から選ばれた1種類
以上の元素からなる第一相と、(Ln1-pp1-aMn
3の構成元素からなり第一相と異なる組成を有する第
二相と、からなる電極部材であり、第二相の割合が10
重量%以下であることが望ましい。なぜならば、10重
量%を越えた場合、使用条件下で熱サイクルなどの熱衝
撃を受けることにより強度が低下するからである。
In the electrode member of the present invention, the composition formula (Ln 1-p
A p ) 1-a MnO 3 , wherein Ln is at least La, C
e, Pr, Nd, and Sm, and the ratio of Nd in Ln is 1
less than 30 mol% exceed mol%, wherein A is at least Sr, Ca, a first phase consisting of one or more elements selected from the group consisting of Ba, (Ln 1-p A p) 1-a Mn
An electrode member composed of a constituent element of O 3 and a second phase having a composition different from that of the first phase.
It is desirable that the content be not more than weight%. This is because, if the content exceeds 10% by weight, the strength is reduced due to a thermal shock such as a thermal cycle under use conditions.

【0013】本発明における第二相とは、(Ln
1-pp1-aMnO3の構成元素からなり、第一相である
(Ln1-pp1-aMnO3組成のペロブスカイト型酸化
物とは異なる組成からなる化合物であって、例えばCe
2などのことである。
The second phase in the present invention is (Ln
1-p A p) consists constituent elements of 1-a MnO 3, there compounds of different composition to be first phase (Ln 1-p A p) 1-a MnO 3 perovskite oxide composition For example, Ce
O 2 and the like.

【0014】[0014]

【実施例】((La1-x-y-z-wCexPryNdzSmw)0.75Sr0.25)
0.99MnO3を目標組成とした粉末を合成し、これより多孔
質焼結体からなる電極材料を作製し、圧環強度、ガス透
過係数の測定、およびXRDによる生成相の同定を行っ
た。実施例1〜6,および比較例1〜5については、L
23,CeO2,Pr611,Nd23,Sm23,M
nO2,SrCO3を出発原料とし、表1中の組成となる
ように秤量し、ボールミルで湿式混合を行った後、14
00℃で仮焼を行うことにより、粉末を合成し電極材料
を作製した。また、比較例6については、原料として硝
酸ランタン、硝酸ストロンチウム、硝酸マンガンを使用
し、これを秤量、混合、熱分解を行った後、1400℃
で熱処理を行い、粉末を合成した。合成した粉末100
部に、有機バインダー10部、グリセリン3部、水10
部を添加した後、ミキサー中で混合し、混練機を用いて
混練した。この混練物を押し出し成形機を使用して成形
し、乾燥、脱脂処理を行った。続いてガス焼成炉中で1
500℃、10hrで焼成して、外径22mm、肉厚2.
0mmの多孔質焼結体からなる電極部材を作製した。
EXAMPLES ((La 1-xyzw Ce x Pr y Nd z Sm w) 0.75 Sr 0.25)
A powder having a target composition of 0.99 MnO 3 was synthesized, and an electrode material composed of a porous sintered body was prepared therefrom. Measurement of radial crushing strength, gas permeability coefficient, and identification of a generated phase by XRD were performed. For Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 5, L
a 2 O 3, CeO 2, Pr 6 O 11, Nd 2 O 3, Sm 2 O 3, M
nO 2 and SrCO 3 were used as starting materials, weighed so as to have the composition shown in Table 1, and wet-mixed with a ball mill.
By calcining at 00 ° C., a powder was synthesized to prepare an electrode material. In Comparative Example 6, lanthanum nitrate, strontium nitrate, and manganese nitrate were used as raw materials, which were weighed, mixed, and thermally decomposed.
And heat-treated to synthesize a powder. Synthetic powder 100
Parts, 10 parts of organic binder, 3 parts of glycerin, 10 parts of water
After the addition, the mixture was mixed in a mixer and kneaded using a kneader. This kneaded material was molded using an extrusion molding machine, and dried and degreased. Then, in a gas firing furnace,
1. Baking at 500 ° C. for 10 hours, outer diameter 22 mm, wall thickness 2.
An electrode member made of a 0 mm porous sintered body was produced.

【0015】作製した電極部材の圧環強度、ガス透過性
を以下の方法で評価を行った。長さ50mmの試料を20
℃の空気中に置いて、試料の内外面間に9.8×103
Paの差圧(N2ガス)をかけ、この差圧下で試料を透過
するN2ガス量を測定してガス透過係数を算出した。圧
環強度は試験機の圧縮治具の間に試料をおき、上下から
加圧して破壊させ、その時の荷重値を用いてσγ=P(D-
d)/ld2から算出した。ここで σγは圧環強度、Pは
破壊荷重、Dは試料の外径、dは肉厚、lは試料長さを
示す。
The radial crushing strength and gas permeability of the produced electrode members were evaluated by the following methods. 20 samples of 50 mm length
9.8 × 10 3 between the inner and outer surfaces of the sample.
A differential pressure of Pa (N 2 gas) was applied, and the gas permeation coefficient was calculated by measuring the amount of N 2 gas permeating the sample under this differential pressure. The radial crushing strength is determined by placing a sample between the compression jigs of the testing machine, breaking it by applying pressure from above and below, and using the load value at that time to obtain σ γ = P (D-
d) was calculated from / ld 2. Here sigma gamma is radial crushing strength, P is breaking load, D is the outer diameter of the sample, d is thickness, l indicates the sample length.

【0016】作製した電極部材についてガス透過係数の
測定を行った結果、表1に示すようにいずれの試料につ
いても、固体電解質型燃料電池用の空気極支持体として
必要なガス透過係数である9.60×10-92・s-1
・Pa-1以上であることを満足している。一方、圧環強
度については、比較例1〜5については15MPa以下
であり、不適であることがわかった。図1に示すように
Lnサイト中のNd量が30mol%以上の場合に圧環
強度が15MPa未満となり、圧環強度を15MPa以
上とさせるためにはLnサイト中のNd量が30mol
%未満であることが必要であることがわかった。
As a result of measuring the gas permeability coefficient of the fabricated electrode member, as shown in Table 1, the gas permeability coefficient required as an air electrode support for a solid oxide fuel cell was 9 for all samples. .60 × 10 -9 m 2 · s -1
-It is satisfied that it is Pa -1 or more. On the other hand, the radial crushing strength of Comparative Examples 1 to 5 was 15 MPa or less, which proved to be inappropriate. As shown in FIG. 1, when the Nd content in the Ln site is 30 mol% or more, the radial crushing strength becomes less than 15 MPa, and in order to make the radial crushing strength 15 MPa or more, the Nd content in the Ln site is 30 mol%.
% Has been found to be necessary.

【0017】[0017]

【表1】 [Table 1]

【0018】また、従来の高純度品比較試料として作製
した比較例6とガス透過係数が同程度の実施例3,4に
ついては圧環強度が1.2〜1.6倍に増加している。
この強度増加の詳細な原因は不明であるが、Lnサイト
にランタンコンセントレートを使用することにより強度
増加の効果があることがわかった。
Further, in Examples 3 and 4, which have the same gas permeability coefficient as Comparative Example 6 produced as a conventional high-purity product comparative sample, the radial crushing strength is increased by 1.2 to 1.6 times.
Although the detailed cause of the increase in strength is unknown, it has been found that the use of lanthanum concentrate at the Ln site has an effect of increasing the strength.

【0019】XRDによって作製したサンプルの生成相
の同定を行った結果、実施例3,4,6,および比較例
3,4については第一相としてのランタンマンガナイト
ペロブスカイト型酸化物の他に第二相としてCeO2
ピークが検出された。これより、これらのサンプルにつ
いては単一相ではなく、CeO2との混合体になってい
ることがわかった。混合体の場合、熱衝撃による強度低
下などが懸念されるため、以下の実験を行った。実施例
1として合成した粉末に対して、内比でCeO2粉末を
5,10,12重量%それぞれ添加して、同様の方法で
多孔質焼結体を作製し、実施例7,8,および比較例7
とした。実施例1,7,8、および比較例7に対して、
大気雰囲気下の電気炉中で1000℃まで昇温し、10
00℃1時間保持させた後、室温まで降温し、再び10
00℃まで昇温させる熱サイクル処理を行い、処理前後
における強度変化を測定した。熱サイクル処理での昇降
温速度は300℃/時間とし、繰り返し回数は10回と
した。その結果、表2に示すように実施例1,7,8に
ついては熱サイクル処理により強度変化は見られなかっ
たが、比較例7については強度が低下した。比較例7に
おける熱サイクル処理後の強度低下の詳細な原因は不明
であるが、熱サイクル処理による強度低下を防止するた
めには、第2相の割合は10重量%以下であることが望
ましいことがわかった。
As a result of identifying the formed phases of the samples prepared by XRD, Examples 3, 4, 6, and Comparative Examples 3 and 4 showed a lanthanum manganite perovskite type oxide as the first phase and a second phase. A CeO 2 peak was detected as two phases. From these results, it was found that these samples were not a single phase but a mixture with CeO 2 . In the case of a mixture, there is a concern that the strength may be reduced due to thermal shock, so the following experiment was conducted. To the powder synthesized in Example 1, CeO 2 powder was added at an internal ratio of 5, 10, and 12% by weight, respectively, and porous sintered bodies were produced in the same manner. Comparative Example 7
And For Examples 1, 7, 8 and Comparative Example 7,
The temperature was raised to 1000 ° C in an electric furnace
After holding at 00 ° C. for 1 hour, the temperature was lowered to room temperature,
A thermal cycle treatment in which the temperature was raised to 00 ° C. was performed, and a change in strength before and after the treatment was measured. The temperature rise / fall rate in the heat cycle treatment was 300 ° C./hour, and the number of repetitions was 10 times. As a result, as shown in Table 2, no change in strength was observed in Examples 1, 7, and 8 due to the heat cycle treatment, but the strength was reduced in Comparative Example 7. Although the detailed cause of the decrease in strength after the heat cycle treatment in Comparative Example 7 is unknown, it is desirable that the proportion of the second phase be 10% by weight or less in order to prevent the strength decrease due to the heat cycle treatment. I understood.

【0020】[0020]

【表2】 [Table 2]

【0021】[0021]

【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。本件発明の電極部材は高い信頼性と高い発電特性
を有し、かつ低コストな固体電解質型燃料電池に適した
空気極または空気極支持体を提供することが可能であ
る。
According to the present invention, the following effects are exhibited by the above configuration. The electrode member of the present invention has high reliability and high power generation characteristics, and can provide an air electrode or an air electrode support suitable for a low-cost solid oxide fuel cell.

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

【図1】本発明のサンプル組成におけるLn中のNd量
と圧環強度の関係を示す図である。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the amount of Nd in Ln and radial crushing strength in a sample composition of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H018 AA06 AS03 DD01 EE13 HH00 HH05 HH08 5H026 AA06 CX01 EE13 HH00 HH05 HH08  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5H018 AA06 AS03 DD01 EE13 HH00 HH05 HH08 5H026 AA06 CX01 EE13 HH00 HH05 HH08

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 組成式(Ln1-pp1-aMnO3で表さ
れ、Lnが少なくともLa、Ce、Pr、Nd、Smを
含み、Ln中のNdの割合が1mol%を越え30mo
l%未満であり、Aが少なくともSr、Ca、Baから
なる群から選ばれた1種類以上の元素からなり、100
0℃と室温間における熱サイクル処理前後における強度
低下が無いことを特徴とする電極部材。
Represented by 1. A composition formula (Ln 1-p A p) 1-a MnO 3, Ln includes at least La, Ce, Pr, Nd, and Sm, the ratio of Nd in Ln is exceed 1 mol% 30mo
less than 1%, and A is at least one element selected from the group consisting of Sr, Ca, and Ba;
An electrode member characterized in that there is no decrease in strength before and after a heat cycle treatment between 0 ° C. and room temperature.
【請求項2】 組成式(Ln1-pp1-aMnO3で表さ
れ、Lnが少なくともLa、Ce、Pr、Nd、Smを
含み、Ln中のNdの割合が1mol%を越え30mo
l%未満であり、Aが少なくともSr、Ca、Baから
なる群から選ばれた1種類以上の元素からなる第一相
と、(Ln1-pp1-aMnO3の構成元素からなり第一
相と異なる組成を有する第二相と、からなる混合体であ
り、1000℃と室温間における熱サイクル処理前後に
おける強度低下が無いことを特徴とする電極部材。
2. A expressed by a composition formula (Ln 1-p A p) 1-a MnO 3, Ln includes at least La, Ce, Pr, Nd, and Sm, the ratio of Nd in Ln is exceed 1 mol% 30mo
less than l%, A is at least Sr, Ca, a first phase consisting of one or more elements selected from the group consisting of Ba, from the constituent elements of the (Ln 1-p A p) 1-a MnO 3 An electrode member comprising: a mixture comprising a first phase and a second phase having a composition different from that of the first phase, wherein there is no decrease in strength before and after a heat cycle treatment between 1000 ° C. and room temperature.
【請求項3】 組成式(Ln1-pp1-aMnO3で表さ
れ、Lnが少なくともLa、Ce、Pr、Nd、Smを
含み、Ln中のNdの割合が1mol%を越え30mo
l%未満であり、前記Aが少なくともSr、Ca、Ba
からなる群から選ばれた1種類以上の元素からなる第一
相と、(Ln1-pp1-aMnO3の構成元素からなり第
一相と異なる組成を有する第二相と、からなる混合体で
あり、第二相の割合が10重量%以下であることを特徴
とする電極部材。
3. A expressed by a composition formula (Ln 1-p A p) 1-a MnO 3, Ln includes at least La, Ce, Pr, Nd, and Sm, the ratio of Nd in Ln is exceed 1 mol% 30mo
less than 1%, wherein A is at least Sr, Ca, Ba
A first phase consisting of one or more elements selected from the group consisting of a second phase having a first phase and different composition consists constituent elements of (Ln 1-p A p) 1-a MnO 3, Wherein the proportion of the second phase is 10% by weight or less.
【請求項4】 前記第二相がCeO2であることを特徴
とする請求項3に記載の電極部材。
4. The electrode member according to claim 3, wherein the second phase is CeO 2 .
【請求項5】請求項1から4に記載の電極部材を空気
極、または空気極支持体として使用したことを特徴とす
る固体電解質型燃料電池。
5. A solid oxide fuel cell using the electrode member according to claim 1 as an air electrode or an air electrode support.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7706003B2 (en) 2004-08-06 2010-04-27 Canon Kabushiki Kaisha Image forming apparatus, and control method of the same
JP2012171923A (en) * 2011-02-22 2012-09-10 Kao Corp Ppar-activating agent
JP2013077582A (en) * 2013-01-28 2013-04-25 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Operation method of solid oxide fuel cell

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