JP2004292246A - Ceramic material and solid oxide fuel cell using the same - Google Patents

Ceramic material and solid oxide fuel cell using the same Download PDF

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JP2004292246A JP2003087456A JP2003087456A JP2004292246A JP 2004292246 A JP2004292246 A JP 2004292246A JP 2003087456 A JP2003087456 A JP 2003087456A JP 2003087456 A JP2003087456 A JP 2003087456A JP 2004292246 A JP2004292246 A JP 2004292246A
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solid oxide
oxide fuel
ceramic material
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Masanori Furuya
正紀 古屋
Tomoyuki Nakamura
朋之 中村
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Toto Ltd
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    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ceramic material, i.e. a titanium oxide which is chemically stable at an elevated temperature in an oxidative/reductive atmosphere and is excellent in sinterability through a manufacturing method without a CIP molding step, and a solid oxide fuel cell wherein the titanium oxide is installed as an interconnector membrane. <P>SOLUTION: The ceramic material has a composition represented by formula 1: ATi<SB>1-y</SB>V<SB>y</SB>O<SB>3</SB>(wherein A is at least one element chosen from Mg, Ca, Sr and Ba; 0<y≤0.3) or formula 2: A<SB>1-x</SB>B<SB>x</SB>Ti<SB>1-y</SB>V<SB>y</SB>O<SB>3</SB>(wherein A is at least one element chosen from Mg, Ca, Sr and Ba; B is a lanthanoid element chosen from La, Nd and the like; 0<x≤0.3; and 0<y≤0.3). <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼結性に優れるセラミックス材料に関する。特には固体酸化物形燃料電池のインターコネクタ膜として好適なセラミックス材料に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、固体酸化物形燃料電池におけるインターコネクタ膜の材料として、酸化・還元両雰囲気下で化学的に安定で、かつ電子伝導性に優れるという理由から、組成式3:LaCrOを母物質とするセラミックス材料(以下、クロム酸化物と呼ぶ)が提案されている(例えば、特許文献1参照)。なお、ここで母物質とはその物質のある元素位置に別の元素などを添加していない元の物質のことを言う。
また、固体酸化物形燃料電池における空気極や電解質などの材料を焼結させる1400℃程度の温度で焼結可能であることと、酸化・還元両雰囲気下で化学的に安定で、かつ電子伝導性に優れるという理由から、組成式4:MTiO(Mは一般にアルカリ土類金属元素である。)で表される材料を母物質とするセラミックス材料(前記セラミックス材料を通称として以下、チタン酸化物と呼ぶ)が固体酸化物形燃料電池におけるインターコネクタ膜の材料の候補として提案されている(例えば、特許文献2参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平9−249419号公報(第1−7頁)
【特許文献4】
特開平11−54137号公報(第1−20頁)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
焼結法で固体酸化物形燃料電池を作製する場合において、特許文献1で示されるような前記組成式3を母物質とするセラミックス材料は、ジルコニアなどの固体酸化物形燃料電池の他部材と同時に焼成させることが困難であるという問題があった。このため、前記他部材と同時に焼成させるためには、1400℃程度の温度で焼結させること可能な材料の開発が課題であった。
【0005】
特許文献2で示す組成式4のような材料では、CIP(Cold Isostatic Pressing)成形などによって1〜5t/cm程度の高加圧成形工程を経ることによって、焼成温度1400℃程度で緻密体を得ることができると報告しているが、前記工程は生産性において劣り、コストアップの要因となるため、前期工程を経ずに緻密体を得る必要があった。
【0006】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、高温状態で、酸化・還元雰囲気で化学的に安定なチタン酸化物において、CIP成形工程がなくても焼結可能なチタン酸化物を提供し、更に前記条件下で作動する固体酸化物形燃料電池のインターコネクタ膜として好適なチタン酸化物を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために第1の発明は、組成式1:ATi1−y(AはMg,Ca,Sr,Baのいずれか一種もしくは二種以上の元素、0<y≦0.3)、もしくは、組成式2:A1−xTi1−y(AはMg,Ca,Sr,Baのいずれか一種もしくは二種以上の元素、BはLa,Ndなどのランタノイド元素、0<x≦0.3、0<y≦0.3)で表されるセラミックス材料を提供する。
【0008】
本発明によると、前記組成式で表されるセラミックス材料は、組成式5:ATiOもしくは組成式6:A1−xTiO(AとBは、前記と同様である)で表されるセラミックス材料のTiサイトにバナジウム(元素記号:V)を添加したものであり、そのバナジウムの添加により、焼結性が優れるセラミックス材料を提供することが可能となる。
前記発明の理由は、前記組成式1あるいは2で表されるように、バナジウムをチタン酸化物に添加すると、物理的・化学的な機構はまだ良く分かっていないが、焼結性を向上させる作用があるためである。
元素Bおよびバナジウムの添加量xおよびyを限定した理由は、元素Bの添加量xが0.3以上になると結晶的に不純物相(パイロクロア成分)が生成するため、B添加量はそれ以下が好ましい。またV添加量においてはyが0.2以上になるとyに対する気孔率の効果は飽和することと、更にy>0.3の場合、高温下・酸化還元両雰囲気下において化学的安定性をが低下するためである。
【0009】
第2の発明は、前記組成式1あるいは2で表されるセラミックス材料が固体酸化物形燃料電池のインターコネクタ膜に用いられた固体酸化物形燃料電池を提供する。
本発明によると、前記組成式1あるいは2で表されるセラミックス材料を固体酸化物形燃料電池のインターコネクタ膜に用いるので、インターコネクタ膜の要求特性である緻密性が良好なインターコネクタ膜を備えた固体酸化物形燃料電池を提供することが可能となる。
前記発明の効果における理由は、組成式1あるいは2で表されるように、チタン酸化物に焼結性を向上させる作用を有するバナジウムが固溶されるためである。
【0010】
第3の発明は、前記組成式2で表されるセラミックス材料を用いた固体酸化物形燃料電池のインターコネクタ膜であって、前記xが0.05≦x≦0.2の範囲であり、かつ前記yが0.005≦y≦0.1の範囲であることを特徴とした固体酸化物形燃料電池を提供する。
本発明によると、前記組成式2において前記xとyを前記範囲内に限定することにより、インターコネクタ膜の要求特性である緻密性と電子伝導性がより良好な値となるので、より良好な固体酸化物形燃料電池を提供することが可能となる。
前記発明の効果における理由は、前記xが0.05以上である場合には、使用するセラミックス材料の電子伝導性が良好であるため、インターコネクタ膜として用いた固体酸化物形燃料電池の性能をより高くできるためであり、前記xが0.2以下の場合は、緻密性の度合を示すガス透過流速(説明を後記する)の値がより好ましい値となるため、インターコネクタ膜として使用した場合の固体酸化物形燃料電池の性能をより高くできるためである。
【0011】
また、前記yを0.005以上にすると、使用したセラミックス材料の焼結性がより良好であるため、ガス透過流速が小さい値となり緻密になるため、インターコネクタ膜として使用した場合の固体酸化物形燃料電池の性能をより良好なものにできるが、前記yが0.1より大きくなると、ガス透過流速がやや大きい値となる。したがって前記yを、0.005≦y≦0.1の範囲にすることで、より良い特性を有するインターコネクタ膜を用いるので、より良い性能を有する固体酸化物形燃料電池を提供できるためである。
【0012】
ここで「緻密」とは、「ガス透過流速」の小さい値を有する状態を言い、その「ガス透過流速」とは、膜の片側面から逆反対面へ漏れるガス量のことであり、膜のガス遮蔽度(以下、緻密性と呼ぶ)を評価するものとして使用している。
【0013】
膜の緻密性の評価においてはガス透過流速Qの値を使用し、それは次式で与えられる。
Q=D/S/P [m/s/Pa]…(1)
(ただし、D:透過量、S:透過面積、P:印加圧力)
固体酸化物形燃料電池のセルに必要な緻密性として、
Q<2.8×10−9 (m/s/Pa)…(2)
であることが好ましい。より好ましくは、
Q<2.8×10−10 (m/s/Pa)…(3)
である。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明について、固体酸化物形燃料電池のインターコネクタ膜を例として、実施の形態を以下に説明する。
【0015】
まずは図1を用いて、本発明による固体酸化物形燃料電池およびそれを構成する部材に関する概要を以下に説明する。
図1は、円筒タイプの固体酸化物形燃料電池(以下、セルと略す)の断面を示す模式図である。円筒状の多孔質な空気極支持体1の上に帯状のインターコネクタ膜2、電解質膜3があり、更に電解質膜3の上にはインターコネクタ膜2と接触しないように燃料極膜4が構成されている。固体酸化物形燃料電池は、500〜1000℃程度の高温状態において、空気極支持体1の内部では空気を導入した酸化雰囲気とし、セルの外側は水素やメタンなどの燃料ガスを導入した還元雰囲気とすることによって、電解質を挟んだ空気極と燃料極の間に起電力が生じ、インターコネクタ膜2と燃料極膜4を接続することにより外部へ電気を取り出すことが可能となる。
【0016】
前記のように固体酸化物形燃料電池の作動環境や部材間の化学反応作用等の条件により使用される材料は以下のようなものが一般的である。
空気極支持体1には、高温の酸化雰囲気において化学的に安定で、電子伝導性を有することが要求されるため、組成式7:La1−x MnO(A:Sr、Ca)を母物質とする材料を挙げることができる。電解質膜3には、高温の酸化・還元両雰囲気下で化学的に安定で、酸素イオン伝導性を有することが要求される材料として、イットリウムやスカンジウムといった希土類元素などを添加したジルコニアを挙げることができる。燃料極膜4にはニッケル金属とジルコニアを混合した電子伝導性の高いサーメット材料が挙げられる。ここで前記ジルコニアは、前記電解質膜材料と同様に希土類元素などが添加されたジルコニアであることが好ましい。インターコネクタ膜2には、本発明の内容であるチタン酸化物を使用する。以下に詳細を説明する。
【0017】
固体酸化物形燃料電池のインターコネクタ膜は、その主な要求特性として、高温下・酸化還元雰囲気下での化学的安定性、ガスの遮蔽性(緻密性)と高電子伝導性、熱膨張係数が電解質などの他部材とほぼ一致すること、が挙げられる。特に、
緻密性:Q<2.8×10−9 (m/s/Pa)
(より好ましくは、Q<2.8×10−10 (m/s/Pa))
電子伝導率:σ≧1 (S/cm)
のような目標値を満たす材料としては、クロム酸化物と、チタン酸化物が挙げられる。
【0018】
インターコネクタ膜の緻密性は、材料の持つ焼結性に依存する。材料の持っている焼結性が優れるほど緻密になりやすくなる傾向がある。しかし、焼結性が過剰に向上すると、インターコネクタ膜はその表面上に小さい孔が発生することによって緻密性の低下が起こる可能性があるため、焼結性の良い材料であっても必ずしも緻密になるとは限らない。
【0019】
膜厚は10〜100μm程度の範囲の大きさが好ましい。10μm未満であと緻密な膜を作製することが技術的に困難であり、100μmより厚いと内部抵抗が大きくなるためである。
【0020】
空気極とインターコネクタ膜の間に緻密な膜を設けることが好ましい。前記理由は、チタン酸化物は酸化雰囲気において電子伝導率がやや低いため、前記組成式7のような酸化雰囲気下で電子伝導性の高い材料を用いた緻密膜を空気極との間に設けることにより、内部抵抗を低くすることが可能になるためである。
【0021】
【実施例】
本発明による効果を確認するため行った試験の内容を以下に示す。
【0022】
[実施例1:角柱状バルク体による評価、A:Sr]
組成式8:SrTi1−y、および組成式9:Sr1−xTi1−y(BはLaおよびNd)で表される材料を作製するにあたり、出発原材料として、酸化チタン(TiO)、酸化バナジウム(V)、炭酸ストロンチウム(SrCO)を、ランタノイド元素(B)の原材料として、酸化ランタン(La)、酸化ネオジム(Nd)を使用した。
前記原材料を使用し、目的組成になるように秤量し、エタノールを溶媒とした湿式のボールミル混合を24時間行った後60℃に加温して乾燥させ、アルミナ製の硬鉢に入れ温度1200℃、保持時間5時間にて仮焼した。その後再び同様のボールミル混合・乾燥を行って原料粉末として整えた。成形は、断面積2.5×10−5、長さ4.0×10−2m程度の角柱状に、200kg/cmの圧力にて一軸加圧成形を行い、温度1400℃、保持時間10時間にて焼成を行った。この方法により得られた試料を評価して、アルキメデス法により気孔率を計算した。
【0023】
気孔率Kは、試料内に含まれる気孔の体積割合であり、
K=(W3−W1)/(W3−W2)×100 [%]…(4)
W1:乾燥重量
W2:水中重量
W3:飽水重量
で計算される。一般にその値は小さいほど焼結性が良好なものとして評価される。一般に気孔率は3%未満であれば充分に緻密なものであると評価され、1%未満であるとより望ましい。
【0024】
図2に組成式9:Sr1−xTi1−yで表される試料において、B元素にLaとNdを使用した材料の気孔率のデータを示す。La添加量xにおいて0≦x≦0.3のすべての範囲において、バナジウム添加により気孔率の大きさが半分以下に減少していることが確認され、焼結性の優れた材料となることが確認された。
【0025】
本実施例では、B元素にLaおよびNdを使用しているが、同等な特性が得られていることから、Pr,Smなどの他のランタノイド元素を使用した場合においても、同様の結果になると言える。
【0026】
以上の実施結果から、組成式8:SrTi1−y(0<y≦0.3)および組成式9:Sr1−xTi1−y(BはLaやNdなどのランタノイド元素、0<x≦0.3、0<y≦0.3)で表されるセラミックス材料とすることで、焼結性の優れた材料となることが判明した。
【0027】
[実施例2:角柱状バルク体による評価、A:Ca]
組成式10:Ca1−xLaTi1−yを作製するにあたり、出発原材料として、酸化チタン(TiO)、酸化バナジウム(V)、炭酸カルシウム(CaCO)、酸化ランタン(La)を使用し、実施例1と同様にして試料を作製し、評価を行った。
【0028】
図3に組成式10:Ca1−xLaTi1−yで表される試料において、気孔率のデータを示す。実施例1と同様にしてバナジウム添加(0<y≦0.3の範囲)により気孔率の大きさが半分以上に減少していることが確認されたので、前記組成式(0<x≦0.3、0<y≦0.3)で表されるセラミックス材料とすることにより、焼結性の優れた材料となることが確認された。
【0029】
本発明に関するチタン酸化物では一般的に、組成式2:A1−xTi1−yのようにバナジウムはTiサイトへ置換されるため、A元素およびB元素の元素種または添加量の違いによって、焼結性の程度に差異は生じるが、焼結性が優れるという作用に関し特に寄与するところではないことは明白である。確認として、前記実施例1および2の結果ではA元素としてSrとCa、B元素としてLaとNdを使用し、焼結性においてほぼ同等な特性を示した。したがって、本発明の第1の発明において、A元素にMgやBaといった他のアルカリ土類元素、またAサイトに二種以上のアルカリ土類金属元素を混合した系としても、またB元素にPr,Sm,GdなどのLaやNd以外のランタノイド元素としても構わない。
【0030】
また、特にLaとNdを使用したB元素の添加試験では、ほぼ気孔率も同じ値を示す結果を得たことから、B元素種はバナジウム添加による焼結性の程度に対しても影響を及ぼさないことが言える。したがって本発明の第3の発明においても、B元素をPr,Nd,SmなどのLa以外のほかのランタノイド元素としても構わない。
【0031】
[実施例3:インターコネクタ膜の評価、A:Sr]
以下に本発明の第2の発明に関し、組成式11:Sr1−xLaTi1−yで表されるセラミックス材料を使用した固体酸化物形燃料電池のインターコネクタ膜の作製と評価を実施した内容を示す。
【0032】
以下では固体酸化物形燃料電池のインターコネクタを成膜する工程に沿って説明を行う。
セルの準備については、組成式12:La0.80Sr0.20MnO(以下LSMと呼ぶ)からなる空気極を円筒状に押出成形し焼成した後、インターコネクタが成膜される一部を除いた円筒外部にイットリア安定化ジルコニア(以下YSZと呼ぶ)から成る電解質を成膜し、電解質上に酸化ニッケル(NiO)とYSZを混合して成るサーメットの燃料極を成膜する。この後にインターコネクタの成膜を行う。
【0033】
インターコネクタの成膜工程は以下の通りである。
原材料として、酸化チタン(TiO)、酸化バナジウム(V)、炭酸ストロンチウム(SrCO)、炭酸カルシウム(CaCO)、酸化ランタン(La)を準備し、それぞれ目的の組成になるように秤量してボールミル混合をした。その後、温度1200℃、保持時間5時間の条件で仮焼した後、解砕した後、得られた粉末1.0kgと、エタノール4.5kgと、バインダー(エチルセルロース)1.8×10−1kgと、分散剤(ポリオキシエタレンアルキルソン酸エステル)を3.0×10−2kgとをボール混合にて混合した。混合して得られたスラリーを片側の封止した円筒状の容器に入れる。
あらかじめインターコネクタを成膜する箇所以外にマスクのされたセルをその容器の中にディップし、数秒間維持した後、引き上げる。この後60℃の雰囲気にて乾燥を行い、所定の膜厚が得られるまでディップと乾燥を繰り返した。その後、温度1400℃、保持時間5時間にて焼成を行った。インターコネクタ膜の焼成後の厚さ(膜厚)は50μm程度に揃える様にしてディップ回数を調整した。この後、インターコネクタ膜部以外にはエポキシ系の樹脂を塗り、ガスが全く通らないようにした。
【0034】
セルの緻密性の評価として、セルの内部から窒素ガスを流して、1.0×10Paの圧力をかけ、インターコネクタ膜のガス透過流速Qを測定した。結果を以下に示す。
【0035】
図4にバナジウム添加量とガス透過流速Qとの関係を表す。これより、0.005≦y≦0.3の範囲にてガス透過流速Qが目標の2.8×10−9(m/s/Pa)未満となり、緻密な膜が得られたことを確認した。また、0.005≦y≦0.1の範囲にてガス透過流速Qがより好ましい値の2.8×10−10(m/s/Pa)未満となり、緻密性においてより好ましい膜が得られたことを確認した。yにおける前記以外の範囲では、前記目標値を下回る結果は得られておらず緻密な膜は得られていない。
【0036】
図5にLa添加量とガス透過流速Qとの関係を表す。これより、0.05≦x≦0.3の範囲にてガス透過流速Qが目標の2.8×10−9(m/s/Pa)未満となり、緻密な膜が得られたことを確認した。また、0.05≦x≦0.2の範囲にてガス透過流速Qが目標の2.8×10−10(m/s/Pa)未満となり、緻密な膜が得られたことを確認した。xにおける前記以外の範囲では、前記目標値を下回る結果は得られておらず緻密な膜は得られていない。
【0037】
[実施例4:電子伝導性の評価、A:Sr]
還元雰囲気下での電子伝導率の測定を前記実施例1記載の角柱状バルク体を用いて四端子法にて行った。角柱状バルク体は実施例1と同様の方法にて作製し、その後ニッケル線とニッケルペーストを用いて4つの端子を取り付けた。試料を電気炉の中に入れ、水素中、1000℃にて電子伝導率の測定を行った。
【0038】
図6にバナジウム添加量と還元雰囲気下での1000℃における電子伝導率との関係を表す。これより、La添加量xが0.05未満であると電子伝導率は劣るため、La添加量xは0.05以上が好ましい。
【0039】
以上の結果から、組成式11:Sr1−xLaTi1−yで表されるセラミックス材料を使用したインターコネクタ膜が、0.05≦x≦0.2、0.005≦y≦0.1の範囲とすることで、より好ましいことが確認された。
【0040】
[実施例5:インターコネクタ膜の評価、A:Ca]
以下に本発明の第2の発明に関し、組成式10:Ca1−xLaTi1−yで表されるセラミックス材料を使用した固体酸化物形燃料電池のインターコネクタ膜の作製と評価を実施した内容を示す。
【0041】
固体酸化物形燃料電池セルの準備においては、前記実施例3と同様である。インターコネクタ膜の成膜工程も前記実施例3とほぼ同様であるが、原材料として、酸化チタン(TiO)、酸化バナジウム(V)、炭酸カルシウム(CaCO)、酸化ランタン(La)を使用している。
【0042】
図7にバナジウム添加量とガス透過流速Qとの関係を表す。これより、0.005≦y≦0.3の範囲にてガス透過流速Qが目標の2.8×10−9(m/s/Pa)未満となり、緻密な膜が得られたことを確認した。また、0.005≦y≦0.1の範囲にてガス透過流速Qがより好ましい値の2.8×10−10(m/s/Pa)未満となり、緻密性においてより好ましい膜が得られたことを確認した。yにおける前記以外の範囲では、前記目標値を下回る結果は得られておらず緻密な膜は得られていない。
【0043】
図8にLa添加量とガス透過流速Qとの関係を表す。これより、0≦x≦0.3の範囲にてガス透過流速Qが目標の2.8×10−9(m/s/Pa)未満となり、緻密な膜が得られたことを確認した。また、0.05≦x≦0.2の範囲にてガス透過流速Qがより好ましい値の2.8×10−10(m/s/Pa)未満となり、緻密性においてより好ましい膜が得られたことを確認した。xにおける前記以外の範囲では、前記目標値を下回る結果は得られておらず緻密な膜は得られていない。
【0044】
[実施例6:電子伝導性の評価、A:Ca]
還元雰囲気下での電子伝導率の測定を前記実施例2記載の角柱状バルク体を用いて四端子法にて行った。試料の作製および測定に関しては実施例4と同様である。
【0045】
図9にバナジウム添加量と還元雰囲気下での1000℃における電子伝導率との関係を表す。これより、La添加量xが0.05未満であると電子伝導率は劣るため、La添加量xは0.05以上が好ましい。
【0046】
以上の結果から、組成式10:Ca1−xLaTi1−yで表されるセラミックス材料を使用したインターコネクタ膜が、0.05≦x≦0.2、0.005≦y≦0.1の範囲とすることで、より好ましいことが確認された。
【0047】
【発明の効果】
組成式1:ATi1−y(AはMg,Ca,Sr,Baのいずれか一種もしくは二種以上の元素、0<y≦0.3)、もしくは組成式2:A1−xTi1−y(AはMg,Ca,Sr,Baのいずれか一種もしくは二種以上の元素、BはLa,Ndなどのランタノイド元素、0<x≦0.3、0<y≦0.3)で表されることを特徴とするセラミックス材料を提案するので、焼結性が優れるセラミックス材料を提供することができる。また、緻密性と電子伝導性に優れたインターコネクタ膜を備えた固体酸化物形燃料電池を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す固体酸化物燃料電池の模式図である。
【図2】本発明の実施例1において、組成式8:SrTi1−y(ただし、組成式9におけるx=0として記載)、および組成式9:Sr1−xTi1−yで表される試料におけるB元素にLaとNdを使用した材料のバナジウム添加量yと気孔率の関係を表す図である。
【図3】本発明の実施例2において、組成式10:Ca1−xLaTi1−yで表される試料におけるバナジウム添加量yと気孔率の関係を表す図である。
【図4】本発明の実施例3において、組成式11:Sr1−xLaTi1−yで表される試料におけるバナジウム添加量yとガス透過流速Qの関係を表す図である。
【図5】本発明の実施例3において、組成式11:Sr1−xLaTi1−yで表される試料におけるLa添加量xとガス透過流速Qとの関係を表す図である。
【図6】本発明の実施例4において、組成式11:Sr1−xLaTi1−yで表される試料におけるバナジウム添加量yと還元雰囲気下1000℃での電子伝導率との関係を表す図である。
【図7】本発明の実施例5において、組成式10:Ca1−xLaTi1−yで表される試料におけるバナジウム添加量yとガス透過流速Qとの関係を表す図である。
【図8】本発明の実施例5において、組成式10:Ca1−xLaTi1−yで表される試料におけるLa添加量xとガス透過流速Qとの関係を表す図である。
【図9】本発明の実施例6において、組成式10:Ca1−xLaTi1−yで表される試料におけるバナジウム添加量yと還元雰囲気下1000℃での電子伝導率との関係を表す。
【符号の説明】
1…空気極支持体
2…インターコネクタ膜
3…電解質膜
4…燃料極膜
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a ceramic material having excellent sinterability. In particular, it relates to a ceramic material suitable as an interconnector film for a solid oxide fuel cell.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a material of an interconnector film in a solid oxide fuel cell, a composition formula 3: LaCrO 3 is used as a base material because it is chemically stable in both oxidation and reduction atmospheres and has excellent electron conductivity. A ceramic material (hereinafter referred to as chromium oxide) has been proposed (for example, see Patent Document 1). Here, the parent substance refers to an original substance in which another element or the like is not added to a certain element position of the substance.
Further, the solid oxide fuel cell can be sintered at a temperature of about 1400 ° C. for sintering materials such as an air electrode and an electrolyte. Ceramic material having a material represented by the composition formula 4: MTiO 3 (M is generally an alkaline earth metal element) as a base material (hereinafter referred to as a titanium oxide) Has been proposed as a candidate for a material of an interconnector membrane in a solid oxide fuel cell (for example, see Patent Document 2).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-9-249419 (pages 1-7)
[Patent Document 4]
JP-A-11-54137 (pages 1-20)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of manufacturing a solid oxide fuel cell by a sintering method, a ceramic material having the composition formula 3 as a base material as disclosed in Patent Literature 1 is used in combination with other members of a solid oxide fuel cell such as zirconia. There is a problem that it is difficult to perform firing at the same time. For this reason, in order to fire simultaneously with the other members, the development of a material that can be sintered at a temperature of about 1400 ° C. has been a problem.
[0005]
In the case of a material such as the composition formula 4 shown in Patent Document 2, a dense body is formed at a firing temperature of about 1400 ° C. through a high pressure forming step of about 1 to 5 t / cm 2 by CIP (Cold Isostatic Pressing) or the like. Although it is reported that the above process can be obtained, the above process is inferior in productivity and causes a cost increase. Therefore, it was necessary to obtain a dense body without passing through the previous process.
[0006]
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems. In a high-temperature state, a titanium oxide which is chemically stable in an oxidizing / reducing atmosphere and which can be sintered without a CIP molding step. It is another object of the present invention to provide a titanium oxide suitable as an interconnector membrane for a solid oxide fuel cell operating under the above conditions.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first invention is to provide a composition formula 1: ATi 1-y V y O 3 (A is one or more elements of Mg, Ca, Sr, and Ba, and 0 <y ≦ 0.3), or the composition formula 2: a 1-x B x Ti 1-y V y O 3 (a is Mg, Ca, Sr, or one or more elements of Ba, B is La, Provided is a ceramic material represented by a lanthanoid element such as Nd, 0 <x ≦ 0.3, 0 <y ≦ 0.3).
[0008]
According to the present invention, a ceramic material represented by the composition formula, formula 5: ATiO 3 or formula 6: A 1-x B x TiO 3 (A and B, the same as the a) is represented by Vanadium (element symbol: V) is added to a Ti site of a ceramic material, and the addition of the vanadium makes it possible to provide a ceramic material having excellent sinterability.
The reason for the invention is that when vanadium is added to titanium oxide, as represented by the above composition formula 1 or 2, the physical and chemical mechanism is not yet well understood, but the effect of improving sinterability is improved. Because there is.
The reason why the addition amounts x and y of the element B and vanadium are limited is that, when the addition amount x of the element B becomes 0.3 or more, an impurity phase (pyrochlore component) is generated crystallinely. preferable. When y is 0.2 or more, the effect of the porosity on y is saturated when y is 0.2 or more, and when y> 0.3, the chemical stability at high temperature and under both redox atmosphere is reduced. It is because it decreases.
[0009]
The second invention provides a solid oxide fuel cell in which the ceramic material represented by the composition formula 1 or 2 is used for an interconnect membrane of a solid oxide fuel cell.
According to the present invention, since the ceramic material represented by the composition formula 1 or 2 is used for an interconnector film of a solid oxide fuel cell, an interconnector film having good denseness, which is a required characteristic of the interconnector film, is provided. It is possible to provide an improved solid oxide fuel cell.
The reason for the effect of the invention is that, as represented by composition formula 1 or 2, vanadium having a function of improving sinterability is dissolved in titanium oxide.
[0010]
A third invention is an interconnector membrane of a solid oxide fuel cell using the ceramic material represented by the composition formula 2, wherein x is in the range of 0.05 ≦ x ≦ 0.2, And y is in the range of 0.005 ≦ y ≦ 0.1.
According to the present invention, by limiting the x and y in the composition formula 2 within the above range, the required properties of the interconnector film, such as denseness and electron conductivity, become better values. It is possible to provide a solid oxide fuel cell.
The reason for the effect of the invention is that when x is 0.05 or more, the electronic conductivity of the ceramic material used is good, so that the performance of the solid oxide fuel cell used as the interconnector membrane is reduced. When x is 0.2 or less, the value of the gas permeation flow rate (which will be described later) indicating the degree of denseness becomes a more preferable value. This is because the performance of the solid oxide fuel cell can be improved.
[0011]
When the value of y is 0.005 or more, the sinterability of the ceramic material used is better, the gas permeation flow velocity is small, and the density is high. Although the performance of the fuel cell can be improved, when y is larger than 0.1, the gas permeation flow rate becomes a slightly larger value. Therefore, when y is in the range of 0.005 ≦ y ≦ 0.1, an interconnector membrane having better characteristics is used, so that a solid oxide fuel cell having better performance can be provided. .
[0012]
Here, "dense" refers to a state having a small value of "gas permeation flow rate", and the "gas permeation flow rate" refers to the amount of gas leaking from one side to the opposite side of the membrane, It is used to evaluate the degree of shielding (hereinafter referred to as “density”).
[0013]
In the evaluation of the compactness of the membrane, the value of the gas permeation flow rate Q is used, which is given by
Q = D / S / P [m / s / Pa] (1)
(However, D: transmission amount, S: transmission area, P: applied pressure)
As the density required for cells of solid oxide fuel cells,
Q <2.8 × 10 −9 (m / s / Pa) (2)
It is preferable that More preferably,
Q <2.8 × 10 −10 (m / s / Pa) (3)
It is.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below by taking an interconnector membrane of a solid oxide fuel cell as an example.
[0015]
First, an outline of a solid oxide fuel cell according to the present invention and members constituting the solid oxide fuel cell will be described below with reference to FIG.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a cross section of a cylindrical solid oxide fuel cell (hereinafter abbreviated as a cell). A strip-shaped interconnector membrane 2 and an electrolyte membrane 3 are provided on a cylindrical porous air electrode support 1, and a fuel electrode membrane 4 is formed on the electrolyte membrane 3 so as not to contact the interconnector membrane 2. Have been. In a solid oxide fuel cell, at a high temperature of about 500 to 1000 ° C., the inside of the cathode support 1 has an oxidizing atmosphere in which air is introduced, and the outside of the cell has a reducing atmosphere in which a fuel gas such as hydrogen or methane is introduced. As a result, an electromotive force is generated between the air electrode and the fuel electrode sandwiching the electrolyte, and it becomes possible to extract electricity to the outside by connecting the interconnector film 2 and the fuel electrode film 4.
[0016]
As described above, the following materials are generally used depending on conditions such as the operating environment of the solid oxide fuel cell and the chemical reaction between members.
Since the cathode support 1 is required to be chemically stable and have electronic conductivity in a high-temperature oxidizing atmosphere, the composition formula 7: La 1-x A * x MnO 3 (A * : Sr, Examples of the material include Ca) as a base substance. The electrolyte membrane 3 may be made of a material that is required to be chemically stable under both high-temperature oxidation and reduction atmospheres and to have oxygen ion conductivity, such as zirconia to which a rare earth element such as yttrium or scandium is added. it can. The fuel electrode film 4 includes a cermet material having a high electron conductivity in which nickel metal and zirconia are mixed. Here, the zirconia is preferably zirconia to which a rare earth element or the like has been added as in the case of the electrolyte membrane material. The interconnector film 2 uses the titanium oxide of the present invention. The details will be described below.
[0017]
Interconnector membranes for solid oxide fuel cells have the following major characteristics: chemical stability at high temperatures and redox atmospheres, gas shielding (density), high electron conductivity, and thermal expansion coefficient. Almost coincides with other members such as an electrolyte. In particular,
Denseness: Q <2.8 × 10 −9 (m / s / Pa)
(More preferably, Q <2.8 × 10 −10 (m / s / Pa))
Electronic conductivity: σ e ≧ 1 (S / cm)
Materials satisfying the target values as described above include chromium oxide and titanium oxide.
[0018]
The denseness of the interconnector film depends on the sinterability of the material. The better the sinterability of the material, the more likely it is to be dense. However, if the sintering property is excessively improved, the interconnector film may be reduced in density due to generation of small holes on its surface. Is not always the case.
[0019]
The thickness is preferably in the range of about 10 to 100 μm. If it is less than 10 μm, it is technically difficult to produce a dense film, and if it is more than 100 μm, the internal resistance increases.
[0020]
It is preferable to provide a dense film between the air electrode and the interconnector film. The reason is that the titanium oxide has a somewhat low electron conductivity in an oxidizing atmosphere. Therefore, a dense film using a material having high electron conductivity in an oxidizing atmosphere such as the composition formula 7 is provided between the titanium oxide and the air electrode. This makes it possible to lower the internal resistance.
[0021]
【Example】
The contents of the tests performed to confirm the effects of the present invention are shown below.
[0022]
[Example 1: Evaluation by prismatic bulk body, A: Sr]
In preparing a material represented by a composition formula 8: SrTi 1-y V y O 3 and a composition formula 9: Sr 1- xB x Ti 1-y V y O 3 (B is La and Nd), As raw materials, titanium oxide (TiO 2 ), vanadium oxide (V 2 O 5 ), and strontium carbonate (SrCO 3 ) are used as raw materials for the lanthanoid element (B), and lanthanum oxide (La 2 O 3 ) and neodymium oxide (Nd 2 O 3 ) was used.
The raw materials are weighed so as to obtain a target composition, mixed in a wet ball mill using ethanol as a solvent for 24 hours, heated to 60 ° C., dried, and put in a hard bowl made of alumina at a temperature of 1200 ° C. Calcination was performed for 5 hours. Thereafter, the same ball mill mixing and drying were performed again to prepare a raw material powder. The molding was performed by uniaxial pressure molding at a pressure of 200 kg / cm 2 into a prism having a cross-sectional area of 2.5 × 10 −5 m 2 and a length of about 4.0 × 10 −2 m at a temperature of 1400 ° C. The firing was performed for a holding time of 10 hours. The sample obtained by this method was evaluated, and the porosity was calculated by the Archimedes method.
[0023]
The porosity K is a volume ratio of pores contained in the sample,
K = (W3-W1) / (W3-W2) × 100 [%] (4)
Calculated as W1: dry weight W2: underwater weight W3: saturated water weight. Generally, the smaller the value is, the better the sinterability is evaluated. Generally, if the porosity is less than 3%, it is evaluated as sufficiently dense, and it is more preferable that the porosity is less than 1%.
[0024]
Figure 2 the composition formula 9: in samples represented by Sr 1-x B x Ti 1 -y V y O 3, shows the data of the porosity of the material using La and Nd to B element. In all ranges of 0 ≦ x ≦ 0.3 in the La added amount x, it was confirmed that the porosity was reduced to half or less by the addition of vanadium, and it became a material excellent in sinterability. confirmed.
[0025]
In this embodiment, La and Nd are used as the B element. However, since similar characteristics are obtained, similar results are obtained even when other lanthanoid elements such as Pr and Sm are used. I can say.
[0026]
From the above implementation results, formula 8: SrTi 1-y V y O 3 (0 <y ≦ 0.3) and formula 9: Sr 1-x B x Ti 1-y V y O 3 (B is La It has been found that the use of a lanthanoid element such as N or Nd and ceramic materials represented by 0 <x ≦ 0.3, 0 <y ≦ 0.3) results in a material having excellent sinterability.
[0027]
[Example 2: Evaluation by prismatic bulk material, A: Ca]
Composition formula 10: In producing Ca 1-x La x Ti 1-y V y O 3 , titanium oxide (TiO 2 ), vanadium oxide (V 2 O 5 ), calcium carbonate (CaCO 3 ), Using lanthanum oxide (La 2 O 3 ), a sample was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1.
[0028]
FIG. 3 shows porosity data of a sample represented by composition formula 10: Ca 1-x La x Ti 1-y V y O 3 . In the same manner as in Example 1, it was confirmed that the porosity was reduced by more than half by the addition of vanadium (0 <y ≦ 0.3). 0.3, 0 <y ≦ 0.3), it was confirmed that the ceramic material was excellent in sinterability.
[0029]
Generally, in the titanium oxide according to the present invention, vanadium is replaced by a Ti site as in the compositional formula 2: A 1-x B x Ti 1-y V y O 3 , so that the element types of the A element and the B element are used. Alternatively, the degree of sinterability varies depending on the amount of addition, but it is apparent that it does not particularly contribute to the effect of excellent sinterability. As a confirmation, in the results of Examples 1 and 2, Sr and Ca were used as the A element, and La and Nd were used as the B element, and almost the same sinterability was exhibited. Therefore, in the first invention of the present invention, a system in which the element A is mixed with another alkaline earth element such as Mg or Ba, the A site is mixed with two or more alkaline earth metal elements, and the B element is Pr , Lanthanide elements other than La and Nd such as Sm and Gd.
[0030]
In addition, in the addition test of the element B using La and Nd, in particular, the result that the porosity was almost the same was obtained. Therefore, the element B element also affected the degree of sinterability due to the addition of vanadium. I can say nothing. Therefore, also in the third invention of the present invention, the B element may be other lanthanoid elements other than La such as Pr, Nd, Sm.
[0031]
[Example 3: Evaluation of interconnector film, A: Sr]
Hereinafter, the second invention of the present invention relates to the production of an interconnector membrane for a solid oxide fuel cell using a ceramic material represented by composition formula 11: Sr 1-x La x Ti 1-y V y O 3. And the contents of the evaluation.
[0032]
Hereinafter, description will be given along the process of forming an interconnector of a solid oxide fuel cell.
As for the preparation of the cell, the air electrode made of the composition formula 12: La 0.80 Sr 0.20 MnO 3 (hereinafter referred to as LSM) is extruded into a cylindrical shape, baked, and then the interconnector is formed into a part. An electrolyte made of yttria-stabilized zirconia (hereinafter, referred to as YSZ) is formed on the outside of the cylinder except for, and a cermet fuel electrode formed by mixing nickel oxide (NiO) and YSZ is formed on the electrolyte. Thereafter, a film of an interconnector is formed.
[0033]
The film forming process of the interconnector is as follows.
As raw materials, titanium oxide (TiO 2 ), vanadium oxide (V 2 O 5 ), strontium carbonate (SrCO 3 ), calcium carbonate (CaCO 3 ), and lanthanum oxide (La 2 O 3 ) are prepared, each having a desired composition. The mixture was weighed and mixed in a ball mill. Then, after calcining under conditions of a temperature of 1200 ° C. and a holding time of 5 hours, and then pulverized, 1.0 kg of the obtained powder, 4.5 kg of ethanol, and 1.8 × 10 −1 kg of a binder (ethyl cellulose) were obtained. And 3.0 × 10 −2 kg of a dispersant (polyoxyetalene alkylsonate) were mixed by ball mixing. The slurry obtained by mixing is placed in a sealed cylindrical container on one side.
The masked cell is dipped into the container except for the portion where the interconnector is to be formed in advance, and is held for several seconds and then pulled up. Thereafter, drying was performed in an atmosphere at 60 ° C., and dipping and drying were repeated until a predetermined film thickness was obtained. Thereafter, baking was performed at a temperature of 1400 ° C. and a holding time of 5 hours. The number of dips was adjusted so that the thickness (film thickness) of the interconnector film after firing was adjusted to about 50 μm. Thereafter, an epoxy-based resin was applied to portions other than the interconnector film to prevent gas from passing at all.
[0034]
As an evaluation of the denseness of the cell, nitrogen gas was flowed from inside the cell, a pressure of 1.0 × 10 5 Pa was applied, and the gas permeation flow rate Q of the interconnector membrane was measured. The results are shown below.
[0035]
FIG. 4 shows the relationship between the amount of vanadium added and the gas permeation flow rate Q. From this, it was confirmed that the gas permeation flow rate Q was less than the target 2.8 × 10 −9 (m / s / Pa) in the range of 0.005 ≦ y ≦ 0.3, and a dense film was obtained. did. Further, in the range of 0.005 ≦ y ≦ 0.1, the gas permeation flow rate Q becomes less than the more preferable value of 2.8 × 10 −10 (m / s / Pa), and a film more preferable in denseness is obtained. I confirmed that. In a range other than the above in y, a result below the target value was not obtained, and a dense film was not obtained.
[0036]
FIG. 5 shows the relationship between the amount of La added and the gas permeation flow rate Q. From this, it was confirmed that the gas permeation flow rate Q was less than the target of 2.8 × 10 −9 (m / s / Pa) in the range of 0.05 ≦ x ≦ 0.3, and a dense film was obtained. did. Further, it was confirmed that the gas permeation flow rate Q was less than the target of 2.8 × 10 −10 (m / s / Pa) in the range of 0.05 ≦ x ≦ 0.2, and a dense film was obtained. . In a range other than the above in x, a result below the target value was not obtained, and a dense film was not obtained.
[0037]
[Example 4: Evaluation of electron conductivity, A: Sr]
The measurement of the electron conductivity under a reducing atmosphere was performed by the four-terminal method using the prismatic bulk material described in Example 1 above. The prismatic bulk body was manufactured in the same manner as in Example 1, and then four terminals were attached using a nickel wire and a nickel paste. The sample was placed in an electric furnace, and the electron conductivity was measured at 1000 ° C. in hydrogen.
[0038]
FIG. 6 shows the relationship between the amount of vanadium added and the electron conductivity at 1000 ° C. in a reducing atmosphere. From this, when the La addition amount x is less than 0.05, the electron conductivity is inferior. Therefore, the La addition amount x is preferably 0.05 or more.
[0039]
From the above results, the interconnector film using the ceramic material represented by the composition formula 11: Sr 1-x La x Ti 1-y V y O 3 has a value of 0.05 ≦ x ≦ 0.2, 0.005 It was confirmed that it was more preferable that the range was ≦ y ≦ 0.1.
[0040]
[Example 5: Evaluation of interconnector film, A: Ca]
Hereinafter, the second invention of the present invention relates to the production of an interconnector membrane for a solid oxide fuel cell using a ceramic material represented by composition formula 10: Ca 1-x La x Ti 1-y V y O 3. And the contents of the evaluation.
[0041]
Preparation of the solid oxide fuel cell is the same as in the third embodiment. The process of forming the interconnector film is almost the same as that of the third embodiment. However, as raw materials, titanium oxide (TiO 2 ), vanadium oxide (V 2 O 5 ), calcium carbonate (CaCO 3 ), and lanthanum oxide (La 2 O 3 ) is used.
[0042]
FIG. 7 shows the relationship between the amount of vanadium added and the gas permeation flow rate Q. From this, it was confirmed that the gas permeation flow rate Q was less than the target 2.8 × 10 −9 (m / s / Pa) in the range of 0.005 ≦ y ≦ 0.3, and a dense film was obtained. did. Further, in the range of 0.005 ≦ y ≦ 0.1, the gas permeation flow rate Q becomes less than the more preferable value of 2.8 × 10 −10 (m / s / Pa), and a film more preferable in denseness is obtained. I confirmed that. In a range other than the above in y, a result below the target value was not obtained, and a dense film was not obtained.
[0043]
FIG. 8 shows the relationship between the amount of La added and the gas permeation flow rate Q. From this, it was confirmed that the gas permeation flow rate Q was less than the target 2.8 × 10 −9 (m / s / Pa) in the range of 0 ≦ x ≦ 0.3, and a dense film was obtained. Further, in the range of 0.05 ≦ x ≦ 0.2, the gas permeation flow rate Q is less than the more preferable value of 2.8 × 10 −10 (m / s / Pa), and a film more preferable in denseness is obtained. I confirmed that. In a range other than the above in x, a result below the target value was not obtained, and a dense film was not obtained.
[0044]
[Example 6: Evaluation of electron conductivity, A: Ca]
The measurement of the electron conductivity in a reducing atmosphere was performed by the four-terminal method using the prismatic bulk material described in Example 2. The preparation and measurement of the sample are the same as in Example 4.
[0045]
FIG. 9 shows the relationship between the amount of vanadium added and the electron conductivity at 1000 ° C. in a reducing atmosphere. From this, when the La addition amount x is less than 0.05, the electron conductivity is inferior. Therefore, the La addition amount x is preferably 0.05 or more.
[0046]
From the above results, the interconnector film using the ceramic material represented by the composition formula 10: Ca 1-x La x Ti 1-y V y O 3 has a value of 0.05 ≦ x ≦ 0.2, 0.005 It was confirmed that it was more preferable that the range was ≦ y ≦ 0.1.
[0047]
【The invention's effect】
Composition formula 1: ATi 1-y V y O 3 (A is one or more of Mg, Ca, Sr, and Ba, 0 <y ≦ 0.3), or composition formula 2: A 1− x B x Ti 1-y V y O 3 (a is Mg, Ca, Sr, or one or more elements of Ba, B is La, lanthanoid elements such as Nd, 0 <x ≦ 0.3, Since 0 <y ≦ 0.3) is proposed, a ceramic material having excellent sinterability can be provided. Further, the present invention provides a solid oxide fuel cell provided with an interconnector film having excellent denseness and electronic conductivity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a solid oxide fuel cell showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows composition formula 8: SrTi 1-y V y O 3 (provided that x = 0 in composition formula 9) and composition formula 9: Sr 1-x B x Ti in Example 1 of the present invention. is a diagram illustrating a 1-y V y O 3 using La and Nd in element B in the sample represented by the material of vanadium addition amount y and the porosity of the relationship.
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a vanadium addition amount y and a porosity in a sample represented by a composition formula 10: Ca 1-x La x Ti 1-y V y O 3 in Example 2 of the present invention. .
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a vanadium addition amount y and a gas permeation flow rate Q in a sample represented by a composition formula 11: Sr 1-x La x Ti 1-y V y O 3 in Example 3 of the present invention. It is.
FIG. 5 shows the relationship between the amount x of La added and the gas permeation flow rate Q in a sample represented by composition formula 11: Sr 1-x La x Ti 1-y V y O 3 in Example 3 of the present invention. FIG.
FIG. 6 shows the amount of vanadium added in a sample represented by composition formula 11: Sr 1-x La x Ti 1-y V y O 3 and electron conduction at 1000 ° C. under a reducing atmosphere in Example 4 of the present invention. It is a figure showing the relationship with a rate.
FIG. 7 shows the relationship between the amount y of vanadium added and the gas permeation flow rate Q in a sample represented by composition formula 10: Ca 1-x La x Ti 1-y V y O 3 in Example 5 of the present invention. FIG.
FIG. 8 shows the relationship between the La addition amount x and the gas permeation flow rate Q in a sample represented by composition formula 10: Ca 1−x La x Ti 1−y V y O 3 in Example 5 of the present invention. FIG.
FIG. 9 shows the amount of vanadium added in a sample represented by composition formula 10: Ca 1−x La x Ti 1−y V y O 3 and electron conduction at 1000 ° C. under a reducing atmosphere in Example 6 of the present invention. Indicates the relationship with the rate.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Air electrode support 2 ... Interconnector membrane 3 ... Electrolyte membrane 4 ... Fuel electrode membrane

Claims (3)

組成式1:ATi1−y(AはMg,Ca,Sr,Baのいずれか一種もしくは二種以上の元素、0<y≦0.3)、もしくは組成式2:A1−xTi1−y(AはMg,Ca,Sr,Baのいずれか一種もしくは二種以上の元素、BはLa,Ndなどのランタノイド元素、0<x≦0.3、0<y≦0.3)で表されることを特徴とするセラミックス材料。Composition formula 1: ATi 1-y V y O 3 (A is one or more of Mg, Ca, Sr, and Ba, 0 <y ≦ 0.3), or composition formula 2: A 1− x B x Ti 1-y V y O 3 (a is Mg, Ca, Sr, or one or more elements of Ba, B is La, lanthanoid elements such as Nd, 0 <x ≦ 0.3, 0 <y ≦ 0.3) A ceramic material represented by the formula: 前記組成式1あるいは組成式2で表されるセラミックス材料が固体酸化物形燃料電池のインターコネクタ膜に用いられることを特徴とする固体酸化物形燃料電池。A solid oxide fuel cell wherein the ceramic material represented by the composition formula 1 or 2 is used for an interconnector film of a solid oxide fuel cell. 前記インターコネクタ膜が、組成式2:A1−xTi1−y(AはCa,Srのいずれか一種もしくは両元素を含む、BはLa,Ndなどのランタノイド元素、0.05≦x≦0.2、かつ0.005≦y≦0.1)で表されるセラミックス材料からなることを特徴とする請求項2に記載の固体酸化物形燃料電池。The interconnector film, formula 2: A 1-x B x Ti 1-y V y O 3 (A is Ca, comprises either one or both elements of Sr, B is La, lanthanoid elements such as Nd, 3. The solid oxide fuel cell according to claim 2, wherein the solid oxide fuel cell is made of a ceramic material represented by 0.05 ≦ x ≦ 0.2 and 0.005 ≦ y ≦ 0.1).
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