JP2012188326A - アパタイトセラミックスの製造方法および該セラミックスを電解質とする燃料電池 - Google Patents
アパタイトセラミックスの製造方法および該セラミックスを電解質とする燃料電池 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】ランタノイドとSi(ケイ素)とを含む原料を反応させてランタノイドシリケートからなるアパタイトセラミックスを合成する際に、下記組成式(1)のアパタイトセラミックスが生成されるようAl又はMgの少なくとも一方をドープすると共に、遷移金属を添加することを特徴とするアパタイトセラミックスの製造方法。(1−α){Ln9.333+x(Si6-yTu+ y)O26+1.5x-(2-0.5u)y}−α(MOγ)…(1)(但し、Ln;ランタノイド、T;Al又はMgの少なくとも一方の元素、M;遷移金属、0.3<x<0.867、0.1≦y≦0.4、0.002≦α<0.05、γ;遷移金属Mの価数に応じて決定される変数)
【選択図】図3
Description
(1−α){Ln9.333+x(Si6-yTu+ y)O26+1.5x-(2-0.5u)y}−α(MOγ) …(1)
(但し、Ln;ランタノイド、T;Al又はMgの少なくとも一方の元素、M;遷移金属、0.3<x<0.867、0.1≦y≦0.4、0.002≦α<0.05、γ;遷移金属Mの価数に応じて決定される変数)
(1−α){Ln9.333+x(Si6-yTu+ y)O26+1.5x-(2-0.5u)y}−α(MOγ) …(1)
(但し、Ln;ランタノイド、T;Al又はMgの少なくとも一方の元素[uはTの価数]、M;遷移金属、0.3<x<0.867、0.1≦y≦0.4、0.002≦α<0.05、γ;遷移金属Mの価数に応じて決定される変数)
出発原料としてLa2O3(キシダ化学株式会社,99.99%)、SiO2(株式会社高純度化学研究所,99.9%)及びAl(OH)3(キシダ化学株式会社,99.0%)を用い、これに少量の遷移金属(M;Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu)の各酸化物を添加し、0.995{La10(Si5.8Al0.2)O26.9}−0.005(MOγ)を目的の組成として固相法により合成した(Mは約100ppmに相当)。
Feを含まないLSO試料(上記組成式(1)におけるα=0.000の物)のか焼粉末(本焼成する前の粉末)を上記実施例と同様にして合成した後、これを二等分し、一方はそのままとし、他方には組成が0.995{La10(Si5.8Al0.2)O26.9}-0.005(FeOγ)となるようにFe2O3(関東化学株式会社,99.0%)を微量添加したものを準備した。
厚さ0.72mmのイオン導電性アパタイトセラミックスをイオン導電体として固体電解質に採用すると共に、正極として(La0.6Sr0.4)(Co0.2Fe0.8)O3-δを、負極としてNi-(Ce0.9Gd0.1)O1.9-δを用いて、図5に示すようなSOFC単セルを組み立てて発電特性の評価を行った。その結果、作動温度800℃において最大出力密度0.25Wcm-2と云うほぼ実用レベルの発電特性を達成した。
12…正極
14…負極
Claims (3)
- ランタノイドとSiとを含む原料を反応させてランタノイドシリケートからなるアパタイトセラミックスを合成する際に、下記組成式(1)のアパタイトセラミックスが生成されるようAl又はMgの少なくとも一方をドープすると共に、遷移金属を添加することを特徴とするアパタイトセラミックスの製造方法。
(1−α){Ln9.333+x(Si6-yTu+ y)O26+1.5x-(2-0.5u)y}−α(MOγ) …(1)
(但し、Ln;ランタノイド、T;Al又はMgの少なくとも一方の元素、M;遷移金属、0.3<x<0.867、0.1≦y≦0.4、0.002≦α<0.05、γ;遷移金属Mの価数に応じて決定される変数) - 前記遷移金属が、Fe,Nb,V,Cr及びNiの群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とするアパタイトセラミックスの製造方法。
- 請求項1又は2に記載の方法で製造されたアパタイトセラミックスをイオン導電体として固体電解質に用いたことを特徴とする燃料電池。
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