JP2005100978A - 混合イオン伝導体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の混合イオン伝導体は、BaとCeとInを含むペロブスカイト型酸化物の混合イオン伝導体であって、前記ペロブスカイト型酸化物は、Ba(Ce1-xInx)pO3(但し、xは0.4以上0.6以下の範囲、pは1以上1.02以下の範囲。)で示される結晶化合物である。本発明の電気化学デバイスは、前記の混合イオン伝導体を固体電解質として含む電気化学デバイスであって、酸化還元反応により発生する電子を前記固体電解質の厚さ方向に取り出す構造である。
【選択図】 図1
Description
本実施例では、混合イオン伝導体について説明する。ここで説明する形態の混合イオン伝導体には、第1の混合イオン伝導体、第2の混合イオン伝導体、第3の混合イオン伝導体が含まれ、さらに、酸素イオン、酸化物イオン及びプロトンから選択されるいずれか1つを伝導する混合イオン伝導体が含まれる。
(1) BaCe0.75In0.25O3
(2) BaCe0.6In0.4O3
(3) BaCe0.5In0.5O3
(4) BaCe0.4In0.6O3
(5) BaCe0.25In0.75O3
(6) Ba(Ce0.5In0.5)1.02O3
(7) Ba(Ce0.6In0.4)1.01O3
(8) Ba(Ce0.6In0.4)1.03O3
(9) BaCe0.5In0.5O3 + Zr0.01
(10) BaCe0.5In0.5O3 + Al0.02
(11) BaCe0.4In0.6O3 + Ti0.01
(12) BaCe0.5In0.5O3 + Si0.02
(13) BaCe0.5In0.5O3 + Al0.2
本実施例では、第4の混合イオン伝導体について説明する。ここで説明する形態の混合イオン伝導体には、酸素イオン、酸化物イオン及びプロトンから選択されるいずれか1つを伝導する混合イオン伝導体が含まれる。
×:導電率が従来材料の10倍未満。
耐湿性の評価 ○:焼結体の表面は1000時間以上無変化。
×:焼結体の表面が、100時間未満で変化。
本実施例においても、混合イオン伝導体は固相焼結法により製造した。酢酸バリウム、酸化セリウム、酸化インジウム及び置換元素の各粉末原料を所定量秤量し、メノウ乳鉢中エタノール溶媒を用いて粉砕し、混合した。充分に混合した後、溶媒を蒸発させ、バーナーを用いて脱脂し、さらにボールミル粉砕を行って、原料を充分混合及び粉砕した。このボールミル粉砕の際には、粉砕玉として、直径4mm(φ4mm)以下の粉砕玉を用いた。
(1) BaCe0.6In0.4O3
(2) BaCe0.5In0.5O3
(3) BaCe0.4In0.6O3
(4) Ba(Ce0.5In0.5)1.02O3
(5) Ba(Ce0.6In0.4)1.01O3
(6) BaCe0.5In0.5O3 + Zr0.01
(7) BaCe0.5In0.5O3 + Al0.02
(8) BaCe0.4In0.6O3 + Ti0.01
(9) BaCe0.5In0.5O3 + Si0.02
本実施例においても、混合イオン伝導体は固相焼結法により製造した。酢酸バリウム、酸化セリウム、酸化インジウム及び所定の置換元素の各粉末原料を所定量秤量し、メノウ乳鉢中エタノール溶媒を用いて粉砕し、混合した。充分に混合した後、溶媒を蒸発させ、バーナーを用いて脱脂し、さらにボールミル粉砕を行って、原料を充分に混合及び粉砕した。このボールミル粉砕の際には、粉砕玉として、直径4mm(φ4mm)以下の粉砕玉を用いた。
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(7) BaCe0.5In0.5O3 + Al0.02
(8) BaCe0.4In0.6O3 + Ti0.01
(9) BaCe0.5In0.5O3 + Si0.02
本発明の混合イオン伝導体は、燃料電池、電気化学デバイス等の用途に用いることができる。
2 固体電解質
3 アノード(燃料極)
4 セパレータ
5 燃料ガス(水素、天然ガス)
6 酸化ガス(空気)
7 積層ユニット
13 拡散律速孔
14 固体電解質
15 正極
16 負極
17 基板
18 無機接着剤
19 ヒータ
Claims (14)
- BaとCeとInを含むペロブスカイト型酸化物の混合イオン伝導体であって、
前記ペロブスカイト型酸化物は、Ba(Ce1-xInx)pO3(但し、xは0.4以上0.6以下の範囲、pは1以上1.02以下の範囲。)で示される結晶化合物であることを特徴とする混合イオン伝導体。 - 前記xが0.5である請求項1に記載の混合イオン伝導体。
- 前記ペロブスカイト型酸化物が、単相の多結晶体である請求項1に記載の混合イオン伝導体。
- 前記多結晶体の結晶型が、立方晶、正方晶又は斜方晶である請求項3に記載の混合イオン伝導体。
- 前記結晶の単位格子軸をa、b及びc(ただし、a≧b≧c)としたとき、aが、0.40nm以上0.50nm以下の範囲である請求項1に記載の混合イオン伝導体。
- 前記結晶の単位格子軸のaが、0.43nmを超え0.44nm未満である請求項5に記載の混合イオン伝導体。
- 前記結晶の単位格子軸をa、b及びc(ただし、a≧b≧c)としたとき、b/aが0.99以上である請求項1に記載の混合イオン伝導体。
- 前記ペロブスカイト型酸化物が、酸素イオン、酸化物イオン及びプロトンからなる群から選択される少なくとも1つを伝導する請求項1に記載の混合イオン伝導体。
- 前記ペロブスカイト型酸化物が、実質的に単相の焼結体であり、その焼結体の密度が計算密度の96%以上である請求項1に記載の混合イオン伝導体。
- 前記ペロブスカイト型酸化物が、実質的に単相の焼結体であり、その焼結体の平均粒塊径が、1μm以上30μm以下である請求項1に記載の混合イオン伝導体。
- 前記結晶化合物には、Al、Si、Zr及びTiから選ばれる少なくとも1つの元素をさらに添加した請求項1に記載の混合イオン伝導体。
- 前記添加元素の割合が、前記ペロブスカイト型酸化物100atomic%に対して、0を超え0.5atomic%以下の範囲である請求項11に記載の混合イオン伝導体。
- 請求項1〜12のいずれかに記載の混合イオン伝導体を固体電解質として含む電気化学デバイスであって、
酸化還元反応により発生する電子を前記固体電解質の厚さ方向に取り出すことを特徴とする電気化学デバイス。 - 前記電気化学デバイスが、燃料電池又はガスセンサである請求項13に記載の電気化学デバイス。
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