JP2854527B2 - 多孔質体の製造方法 - Google Patents
多孔質体の製造方法Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/90—Selection of catalytic material
- H01M4/9016—Oxides, hydroxides or oxygenated metallic salts
- H01M4/9025—Oxides specially used in fuel cell operating at high temperature, e.g. SOFC
- H01M4/9033—Complex oxides, optionally doped, of the type M1MeO3, M1 being an alkaline earth metal or a rare earth, Me being a metal, e.g. perovskites
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温固体電解質型燃料
電池等の空気極に好適に使用される金属酸化物の多孔質
体の製造方法に関するものである。
電池等の空気極に好適に使用される金属酸化物の多孔質
体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、高温固体電解質型燃料電池とし
て、特開平５−２９００８号公報に記載されたものが知
られている。前記燃料電池は、図８に示すように、安定
化剤としてイットリアを含むジルコニアからなる緻密な
固体電解質膜１の内側に多孔性の空気極２が形成され、
前記固体電解質膜１の外側にＮｉ−ＺｒＯ2 サーメット
からなる燃料極３が形成された構成となっている。
て、特開平５−２９００８号公報に記載されたものが知
られている。前記燃料電池は、図８に示すように、安定
化剤としてイットリアを含むジルコニアからなる緻密な
固体電解質膜１の内側に多孔性の空気極２が形成され、
前記固体電解質膜１の外側にＮｉ−ＺｒＯ2 サーメット
からなる燃料極３が形成された構成となっている。
【０００３】図８示の燃料電池において、空気極２は、
気相、電解質、電極の三相界面を長くするために多孔質
体からなることが望ましく、また固体電解質膜１の基体
となるために一定の強度を有することが望ましい。前記
物性を有する空気極２として、前記公報には金属酸化物
と合成樹脂粉末とを含有するスラリーから余剰のスラリ
ーを除去して成形された成形体をさらに焼成してなるも
のが記載されている。
気相、電解質、電極の三相界面を長くするために多孔質
体からなることが望ましく、また固体電解質膜１の基体
となるために一定の強度を有することが望ましい。前記
物性を有する空気極２として、前記公報には金属酸化物
と合成樹脂粉末とを含有するスラリーから余剰のスラリ
ーを除去して成形された成形体をさらに焼成してなるも
のが記載されている。
【０００４】前記公報の記載によれば、前記金属酸化物
としては希土類またはアルカリ土類金属を添加したＬａ
ＭｎＯ3 、ＬａＣｏＯ3 、ＣａＭｎＯ3 が例示されてお
り、前記合成樹脂粉末としてはテフロン粉末、塩化ビニ
ル粉末、ナイロン粉末、アクリル粉末等が例示されてい
る。
としては希土類またはアルカリ土類金属を添加したＬａ
ＭｎＯ3 、ＬａＣｏＯ3 、ＣａＭｎＯ3 が例示されてお
り、前記合成樹脂粉末としてはテフロン粉末、塩化ビニ
ル粉末、ナイロン粉末、アクリル粉末等が例示されてい
る。
【０００５】しかし、前記金属酸化物と前記合成樹脂粉
末とから前記のようにして得られた成形体を焼成する
と、得られた多孔質体は通気度が低く、前記空気極２と
して使用することが難しい。
末とから前記のようにして得られた成形体を焼成する
と、得られた多孔質体は通気度が低く、前記空気極２と
して使用することが難しい。
【０００６】そこで、本発明者らは、燃料電池の空気極
として好適に使用できる通気度を有する金属酸化物の多
孔質体について検討を重ねた結果、Ｌａ2 Ｏ3 、ＳｒＣ
Ｏ3、Ｍｎ2 Ｏ3 の粉末を混合したのち仮焼して得られ
た粉末に、難溶性澱粉を２．５〜１５重量％の範囲で添
加、混合したのち焼成することにより、連続性の開気孔
が形成され、高温固体電解質型燃料電池の空気極に適し
た高い通気度を有する多孔質体が得られることを見い出
し、このような多孔質体については本出願人により既に
特許出願されている（特願平５−２２１９３５号明細書
参照）。
として好適に使用できる通気度を有する金属酸化物の多
孔質体について検討を重ねた結果、Ｌａ2 Ｏ3 、ＳｒＣ
Ｏ3、Ｍｎ2 Ｏ3 の粉末を混合したのち仮焼して得られ
た粉末に、難溶性澱粉を２．５〜１５重量％の範囲で添
加、混合したのち焼成することにより、連続性の開気孔
が形成され、高温固体電解質型燃料電池の空気極に適し
た高い通気度を有する多孔質体が得られることを見い出
し、このような多孔質体については本出願人により既に
特許出願されている（特願平５−２２１９３５号明細書
参照）。
【０００７】しかしながら、前記多孔質体は焼成条件に
よっては焼成中に破損して成形体が得られないことがあ
り、破損することなく焼成できる製造方法の開発が望ま
れる。
よっては焼成中に破損して成形体が得られないことがあ
り、破損することなく焼成できる製造方法の開発が望ま
れる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】かかる不都合を解消し
て、本発明は燃料電池の空気極として好適に使用できる
通気度を有する金属酸化物の多孔質体を焼成するときに
破損することなく成形体が得られる製造方法を提供する
ことを目的とする。
て、本発明は燃料電池の空気極として好適に使用できる
通気度を有する金属酸化物の多孔質体を焼成するときに
破損することなく成形体が得られる製造方法を提供する
ことを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者の多孔質体の製
造方法は、Ｌａ2 Ｏ3 、ＳｒＣＯ3 と、Ｍｎ2 Ｏ3 また
はＭｎＯ2 との粉末を混合したのち仮焼して得られた粉
末に、難溶性澱粉を２．５〜３３重量％の範囲で添加、
湿式混合する混合工程と、前記混合工程で得られた混合
物を所定の形状に成形する成形工程と、前記成形工程で
得られた成形体を１時間に４００℃未満の割合で所定の
脱脂温度、例えば５００℃程度まで昇温して脱脂する脱
脂工程と、前記脱脂工程で脱脂された成形体をさらに所
定の焼成温度、例えば１３００℃程度まで昇温し、該焼
成温度に所定時間、例えば１０時間程度保持して焼成す
る焼成工程とからなることを特徴とする。
造方法は、Ｌａ2 Ｏ3 、ＳｒＣＯ3 と、Ｍｎ2 Ｏ3 また
はＭｎＯ2 との粉末を混合したのち仮焼して得られた粉
末に、難溶性澱粉を２．５〜３３重量％の範囲で添加、
湿式混合する混合工程と、前記混合工程で得られた混合
物を所定の形状に成形する成形工程と、前記成形工程で
得られた成形体を１時間に４００℃未満の割合で所定の
脱脂温度、例えば５００℃程度まで昇温して脱脂する脱
脂工程と、前記脱脂工程で脱脂された成形体をさらに所
定の焼成温度、例えば１３００℃程度まで昇温し、該焼
成温度に所定時間、例えば１０時間程度保持して焼成す
る焼成工程とからなることを特徴とする。
【００１０】前記脱脂工程では、昇温の割合が１時間に
４００℃を超えると、前記成形体が所定の脱脂温度まで
昇温する過程で破損を生じるので好ましくない。また、
前記脱脂工程では、昇温速度が比較的緩やかであるとき
には前記脱脂温度まで昇温される過程で十分な脱脂が行
われるが、昇温速度が大きくなるに従って脱脂が不十分
になる傾向がある。そこで、好ましくは前記脱脂温度ま
で昇温された前記成形体を該脱脂温度に１〜５時間程度
維持することにより、前記脱脂を確実に行うことができ
る。
４００℃を超えると、前記成形体が所定の脱脂温度まで
昇温する過程で破損を生じるので好ましくない。また、
前記脱脂工程では、昇温速度が比較的緩やかであるとき
には前記脱脂温度まで昇温される過程で十分な脱脂が行
われるが、昇温速度が大きくなるに従って脱脂が不十分
になる傾向がある。そこで、好ましくは前記脱脂温度ま
で昇温された前記成形体を該脱脂温度に１〜５時間程度
維持することにより、前記脱脂を確実に行うことができ
る。
【００１１】また、前記成形体は前記混合工程にて湿式
混合された材料から得られるので、微量の水分を含有し
ており、この水分が蒸発しない内に水の沸点以上に加熱
すると、前記水分が気化する際の急激な体積膨張により
前記成形体が破損することがある。そこで、前記脱脂工
程では、前記成形体の破損を防止するために、その昇温
を前記水分が蒸発するまでは１時間に５０℃以下の割合
で行うことが好ましい。
混合された材料から得られるので、微量の水分を含有し
ており、この水分が蒸発しない内に水の沸点以上に加熱
すると、前記水分が気化する際の急激な体積膨張により
前記成形体が破損することがある。そこで、前記脱脂工
程では、前記成形体の破損を防止するために、その昇温
を前記水分が蒸発するまでは１時間に５０℃以下の割合
で行うことが好ましい。
【００１２】
【作用】本発明の製造方法によれば、まず、Ｌａ
2 Ｏ3 、ＳｒＣＯ3 と、Ｍｎ2 Ｏ3 またはＭｎＯ2 との
粉末を混合したのち仮焼して得られた粉末に、難溶性澱
粉を２．５〜３３重量％の範囲で添加し、湿式混合する
ことにより原料混合物が得られる。次に、前記混合物を
成形することにより、所定の形状を有する成形体が得ら
れる。
2 Ｏ3 、ＳｒＣＯ3 と、Ｍｎ2 Ｏ3 またはＭｎＯ2 との
粉末を混合したのち仮焼して得られた粉末に、難溶性澱
粉を２．５〜３３重量％の範囲で添加し、湿式混合する
ことにより原料混合物が得られる。次に、前記混合物を
成形することにより、所定の形状を有する成形体が得ら
れる。
【００１３】次に、前記成形体を１時間に４００℃未満
の割合で所定の脱脂温度まで昇温することにより、前記
成形体が破損することなく短時間で脱脂される。そし
て、前記脱脂された成形体をさらに所定の焼成温度まで
昇温し、該焼成温度に所定時間保持して焼成することに
より、最終生成物である多孔質体が得られる。
の割合で所定の脱脂温度まで昇温することにより、前記
成形体が破損することなく短時間で脱脂される。そし
て、前記脱脂された成形体をさらに所定の焼成温度まで
昇温し、該焼成温度に所定時間保持して焼成することに
より、最終生成物である多孔質体が得られる。
【００１４】また、前記成形体は微量の水分を含有して
いるので、前記脱脂の際の昇温を前記水分が蒸発するま
では１時間に５０℃以下の割合で行うことにより前記水
分が気化する際の急激な体積膨張による前記成形体の破
損が防止される。
いるので、前記脱脂の際の昇温を前記水分が蒸発するま
では１時間に５０℃以下の割合で行うことにより前記水
分が気化する際の急激な体積膨張による前記成形体の破
損が防止される。
【００１５】
【実施例】次に、添付の図面を参照しながら本発明の多
孔質体についてさらに詳しく説明する。図１乃至図６は
本発明の第１乃至第６の実施例において多孔質体を焼成
する際の熱履歴を示すグラフであり、図７は比較例にお
いて多孔質体を焼成する際の熱履歴を示すグラフであ
る。
孔質体についてさらに詳しく説明する。図１乃至図６は
本発明の第１乃至第６の実施例において多孔質体を焼成
する際の熱履歴を示すグラフであり、図７は比較例にお
いて多孔質体を焼成する際の熱履歴を示すグラフであ
る。
【００１６】まず、本発明の第１の実施例について説明
する。
する。
【００１７】本実施例では、高温固体電解質型燃料電池
の空気極に用いられる多孔質体を次のようにして製造し
た。
の空気極に用いられる多孔質体を次のようにして製造し
た。
【００１８】まず、Ｌａ2 Ｏ3 （ナカライテスク社
製）、ＳｒＣＯ3 （ナカライテスク社製）、Ｍｎ2 Ｏ3
（アルファプロダクツ社製）の粉末を化学量論的にＬａ
0.7 Ｓｒ 0.3 ＭｎＯ3 の組成になるように混合し、さら
に水及び分散剤（中京油脂社製ＰＡＡ、商品名：セルナ
＃Ｄ３０５）を添加して攪拌混合したのち、１０００℃
で３６時間仮焼した。
製）、ＳｒＣＯ3 （ナカライテスク社製）、Ｍｎ2 Ｏ3
（アルファプロダクツ社製）の粉末を化学量論的にＬａ
0.7 Ｓｒ 0.3 ＭｎＯ3 の組成になるように混合し、さら
に水及び分散剤（中京油脂社製ＰＡＡ、商品名：セルナ
＃Ｄ３０５）を添加して攪拌混合したのち、１０００℃
で３６時間仮焼した。
【００１９】得られた粉末をボールミルで１時間湿式混
合したのち、平均粒子径５〜２０μｍのコーンスターチ
（和光純薬工業社製）を、該粉末に対してそれぞれ２．
５重量％、１０重量％、１５重量％、２０重量％、２５
重量％、３３重量％添加し、６種の試料を準備した。
合したのち、平均粒子径５〜２０μｍのコーンスターチ
（和光純薬工業社製）を、該粉末に対してそれぞれ２．
５重量％、１０重量％、１５重量％、２０重量％、２５
重量％、３３重量％添加し、６種の試料を準備した。
【００２０】次に、各試料をさらにボールミルで１時間
湿式混合した後、２０００ｒｐｍ、３０分の遠心分離に
かけ、１１０℃で２４時間減圧乾燥した。乾燥後の試料
を瑪瑙乳鉢で粉砕、混合し、一軸油圧プレスでタブレッ
ト型に成形した。
湿式混合した後、２０００ｒｐｍ、３０分の遠心分離に
かけ、１１０℃で２４時間減圧乾燥した。乾燥後の試料
を瑪瑙乳鉢で粉砕、混合し、一軸油圧プレスでタブレッ
ト型に成形した。
【００２１】次に、前記のように成形された各試料を焼
成し、成形体を得た。本実施例では、前記焼成は、図１
示のように、まず室温から１００℃まで１時間に３０℃
の割合で２時間かけて昇温したのち、さらに５００℃ま
で１時間に２０℃の割合で２０時間かけて昇温し、５０
０℃に５時間維持して脱脂を行った。次いで、５００℃
から１３００℃まで５時間かけて昇温したのち、１３０
０℃に１０時間維持して本焼を行い、そののち５時間か
けて室温まで冷却した。
成し、成形体を得た。本実施例では、前記焼成は、図１
示のように、まず室温から１００℃まで１時間に３０℃
の割合で２時間かけて昇温したのち、さらに５００℃ま
で１時間に２０℃の割合で２０時間かけて昇温し、５０
０℃に５時間維持して脱脂を行った。次いで、５００℃
から１３００℃まで５時間かけて昇温したのち、１３０
０℃に１０時間維持して本焼を行い、そののち５時間か
けて室温まで冷却した。
【００２２】この結果、前記焼成処理中に破損させるこ
となく金属酸化物多孔質体の成形体が得られ、この成形
体はＸ線回折によればＬａＭｎＯ3 系結晶構造を有する
と共に、不純物が存在しないことが判明した。また、こ
の成形体は、高温固体電解質型燃料電池の空気極として
の使用に好適な気孔率及び導電率を備えている。
となく金属酸化物多孔質体の成形体が得られ、この成形
体はＸ線回折によればＬａＭｎＯ3 系結晶構造を有する
と共に、不純物が存在しないことが判明した。また、こ
の成形体は、高温固体電解質型燃料電池の空気極として
の使用に好適な気孔率及び導電率を備えている。
【００２３】次に、本発明の第２乃至第５の実施例につ
いて説明する。
いて説明する。
【００２４】第２の実施例では、第１の実施例で得られ
た各試料の成形体の焼成を次のようにして行った。前記
焼成は、図２示のように、まず室温から５００℃まで１
時間に５０℃の割合で１０時間かけて昇温し、５００℃
に５時間維持して脱脂を行った。次いで、５００℃から
１３００℃まで５時間かけて昇温したのち、１３００℃
に１０時間維持して本焼を行い、そののち５時間かけて
室温まで冷却した。
た各試料の成形体の焼成を次のようにして行った。前記
焼成は、図２示のように、まず室温から５００℃まで１
時間に５０℃の割合で１０時間かけて昇温し、５００℃
に５時間維持して脱脂を行った。次いで、５００℃から
１３００℃まで５時間かけて昇温したのち、１３００℃
に１０時間維持して本焼を行い、そののち５時間かけて
室温まで冷却した。
【００２５】この結果、前記焼成処理中に破損させるこ
となく金属酸化物多孔質体の成形体が得られ、この成形
体はＸ線回折によればＬａＭｎＯ3 系結晶構造を有する
と共に、不純物が存在しないことが判明した。また、こ
の成形体は、高温固体電解質型燃料電池の空気極として
の使用に好適な気孔率及び導電率を備えている。
となく金属酸化物多孔質体の成形体が得られ、この成形
体はＸ線回折によればＬａＭｎＯ3 系結晶構造を有する
と共に、不純物が存在しないことが判明した。また、こ
の成形体は、高温固体電解質型燃料電池の空気極として
の使用に好適な気孔率及び導電率を備えている。
【００２６】また、本実施例では、室温から５００℃ま
での昇温を１時間当り５０℃としているので、前記成形
体の焼成に要する時間は全体で３５時間であり、第１の
実施例における焼成処理の所要時間である４７時間に比
較して格段に短縮されている。
での昇温を１時間当り５０℃としているので、前記成形
体の焼成に要する時間は全体で３５時間であり、第１の
実施例における焼成処理の所要時間である４７時間に比
較して格段に短縮されている。
【００２７】第３の実施例では、第１の実施例で得られ
た各試料の成形体の焼成を次のようにして行った。前記
焼成は、図３示のように、まず室温から５００℃まで１
時間に５０℃の割合で１０時間かけて昇温して脱脂を行
った。次いで、直ちに５００℃から１３００℃まで５時
間かけて昇温したのち、１３００℃に１０時間維持して
本焼を行い、そののち５時間かけて室温まで冷却した。
た各試料の成形体の焼成を次のようにして行った。前記
焼成は、図３示のように、まず室温から５００℃まで１
時間に５０℃の割合で１０時間かけて昇温して脱脂を行
った。次いで、直ちに５００℃から１３００℃まで５時
間かけて昇温したのち、１３００℃に１０時間維持して
本焼を行い、そののち５時間かけて室温まで冷却した。
【００２８】この結果、前記焼成処理中に破損させるこ
となく金属酸化物多孔質体の成形体が得られ、この成形
体はＸ線回折によればＬａＭｎＯ3 系結晶構造を有する
と共に、不純物が存在しないことが判明した。また、こ
の成形体は、高温固体電解質型燃料電池の空気極として
の使用に好適な気孔率及び導電率を備えている。
となく金属酸化物多孔質体の成形体が得られ、この成形
体はＸ線回折によればＬａＭｎＯ3 系結晶構造を有する
と共に、不純物が存在しないことが判明した。また、こ
の成形体は、高温固体電解質型燃料電池の空気極として
の使用に好適な気孔率及び導電率を備えている。
【００２９】また、本実施例では、室温から５００℃ま
での昇温を１時間当り５０℃とし、１０時間かけて行っ
たので、前記各試料の多孔質体は前記昇温過程で十分に
脱脂されており、前記脱脂温度に所定時間保持しなくと
も前記高温固体電解質型燃料電池の空気極としての使用
に好適な物性を得ることができる。この結果、前記成形
体の焼成に要する時間は全体で３０時間であり、前記第
１の実施例よりさらに短縮することができる。
での昇温を１時間当り５０℃とし、１０時間かけて行っ
たので、前記各試料の多孔質体は前記昇温過程で十分に
脱脂されており、前記脱脂温度に所定時間保持しなくと
も前記高温固体電解質型燃料電池の空気極としての使用
に好適な物性を得ることができる。この結果、前記成形
体の焼成に要する時間は全体で３０時間であり、前記第
１の実施例よりさらに短縮することができる。
【００３０】第４の実施例では、第１の実施例で得られ
た各試料の成形体の焼成を次のようにして行った。前記
焼成は、図４示のように、まず室温から１００℃まで１
時間に５０℃の割合で２時間かけて昇温したのち、５０
０℃まで１時間に１００℃の割合で４時間かけて昇温
し、５００℃に５時間維持して脱脂を行った。次いで、
５００℃から１３００℃まで５時間かけて昇温したの
ち、１３００℃に１０時間維持して本焼を行い、そのの
ち５時間かけて室温まで冷却した。
た各試料の成形体の焼成を次のようにして行った。前記
焼成は、図４示のように、まず室温から１００℃まで１
時間に５０℃の割合で２時間かけて昇温したのち、５０
０℃まで１時間に１００℃の割合で４時間かけて昇温
し、５００℃に５時間維持して脱脂を行った。次いで、
５００℃から１３００℃まで５時間かけて昇温したの
ち、１３００℃に１０時間維持して本焼を行い、そのの
ち５時間かけて室温まで冷却した。
【００３１】この結果、前記焼成処理中に破損させるこ
となく金属酸化物多孔質体の成形体が得られ、この成形
体はＸ線回折によればＬａＭｎＯ3 系結晶構造を有する
と共に、不純物が存在しないことが判明した。また、こ
の成形体は、高温固体電解質型燃料電池の空気極として
の使用に好適な気孔率及び導電率を備えている。
となく金属酸化物多孔質体の成形体が得られ、この成形
体はＸ線回折によればＬａＭｎＯ3 系結晶構造を有する
と共に、不純物が存在しないことが判明した。また、こ
の成形体は、高温固体電解質型燃料電池の空気極として
の使用に好適な気孔率及び導電率を備えている。
【００３２】また、本実施例では、前記脱脂温度に所定
時間保持するようにしているが、１００℃から５００℃
までの昇温を１時間当り１００℃としているので、前記
成形体の焼成に要する時間は全体で３１時間であり、前
記第１の実施例よりさらに短縮することができる。
時間保持するようにしているが、１００℃から５００℃
までの昇温を１時間当り１００℃としているので、前記
成形体の焼成に要する時間は全体で３１時間であり、前
記第１の実施例よりさらに短縮することができる。
【００３３】第５の実施例では、第１の実施例で得られ
た各試料の成形体の焼成を次のようにして行った。前記
焼成は、図５示のように、まず室温から１００℃まで１
時間に５０℃の割合で２時間かけて昇温したのち、５０
０℃まで１時間に３００℃の割合で１時間２０分かけて
昇温し、５００℃に５時間維持して脱脂を行った。次い
で、５００℃から１３００℃まで５時間かけて昇温した
のち、１３００℃に１０時間維持して本焼を行い、その
のち５時間かけて室温まで冷却した。
た各試料の成形体の焼成を次のようにして行った。前記
焼成は、図５示のように、まず室温から１００℃まで１
時間に５０℃の割合で２時間かけて昇温したのち、５０
０℃まで１時間に３００℃の割合で１時間２０分かけて
昇温し、５００℃に５時間維持して脱脂を行った。次い
で、５００℃から１３００℃まで５時間かけて昇温した
のち、１３００℃に１０時間維持して本焼を行い、その
のち５時間かけて室温まで冷却した。
【００３４】本実施例では、１００℃から５００℃まで
の昇温を１時間当り３００℃としているが、前記昇温割
合は１時間当り４００℃未満であるため、前記焼成処理
中に破損させることなく金属酸化物多孔質体の成形体が
得られた。この成形体はＸ線回折によればＬａＭｎＯ3
系結晶構造を有すると共に、不純物が存在しないことが
判明した。また、この成形体は、高温固体電解質型燃料
電池の空気極としての使用に好適な気孔率及び導電率を
備えている。
の昇温を１時間当り３００℃としているが、前記昇温割
合は１時間当り４００℃未満であるため、前記焼成処理
中に破損させることなく金属酸化物多孔質体の成形体が
得られた。この成形体はＸ線回折によればＬａＭｎＯ3
系結晶構造を有すると共に、不純物が存在しないことが
判明した。また、この成形体は、高温固体電解質型燃料
電池の空気極としての使用に好適な気孔率及び導電率を
備えている。
【００３５】また、前記成形体の焼成に要する時間は全
体で２８時間２０分であり、前記第１の実施例に比較し
て格段に短縮することができる。
体で２８時間２０分であり、前記第１の実施例に比較し
て格段に短縮することができる。
【００３６】前記各実施例では、いずれも室温から１０
０℃までの昇温は１時間に５０℃の割合で行っているの
で、前記成形体に含まれる水分を気化するときに急激な
体積増加を伴わない穏やかな条件で蒸発させることがで
き、前記成形体の破損を防止することができる。
０℃までの昇温は１時間に５０℃の割合で行っているの
で、前記成形体に含まれる水分を気化するときに急激な
体積増加を伴わない穏やかな条件で蒸発させることがで
き、前記成形体の破損を防止することができる。
【００３７】次に、本発明の第６の実施例について説明
する。本実施例では、酸化マンガンとして、実施例１で
用いたＭｎ2 Ｏ3 に変えてＭｎＯ2 （片山化学工業社
製）の粉末を用いた以外は実施例１と全く同様にして、
コーンスターチをそれぞれ２．５重量％、１０重量％、
１５重量％、２０重量％、２５重量％、３３重量％含
む、６種の試料を準備し、各試料の成形体を得た。
する。本実施例では、酸化マンガンとして、実施例１で
用いたＭｎ2 Ｏ3 に変えてＭｎＯ2 （片山化学工業社
製）の粉末を用いた以外は実施例１と全く同様にして、
コーンスターチをそれぞれ２．５重量％、１０重量％、
１５重量％、２０重量％、２５重量％、３３重量％含
む、６種の試料を準備し、各試料の成形体を得た。
【００３８】本実施例では、前記各試料の成形体の焼成
を次のようにして行った。前記焼成は、図６示のよう
に、まず室温から１００℃まで１時間に３０℃の割合で
２時間かけて昇温したのち、さらに５００℃まで１時間
に２０℃の割合で２０時間かけて昇温し、５００℃に
１．５時間維持して脱脂を行った。次いで、５００℃か
ら１３００℃まで５時間かけて昇温したのち、１３００
℃に１０時間維持して本焼を行い、そののち５時間かけ
て室温まで冷却した。
を次のようにして行った。前記焼成は、図６示のよう
に、まず室温から１００℃まで１時間に３０℃の割合で
２時間かけて昇温したのち、さらに５００℃まで１時間
に２０℃の割合で２０時間かけて昇温し、５００℃に
１．５時間維持して脱脂を行った。次いで、５００℃か
ら１３００℃まで５時間かけて昇温したのち、１３００
℃に１０時間維持して本焼を行い、そののち５時間かけ
て室温まで冷却した。
【００３９】本実施例では、酸化マンガンとしてＭｎＯ
2 を用いているが、Ｍｎ2 Ｏ3 の場合と同様にして、前
記焼成処理中に破損させることなく金属酸化物多孔質体
の成形体が得られた。この成形体はＸ線回折によればＬ
ａＭｎＯ3 系結晶構造を有すると共に、不純物が存在し
ないことが判明した。また、この成形体は、高温固体電
解質型燃料電池の空気極としての使用に好適な気孔率及
び導電率を備えている。
2 を用いているが、Ｍｎ2 Ｏ3 の場合と同様にして、前
記焼成処理中に破損させることなく金属酸化物多孔質体
の成形体が得られた。この成形体はＸ線回折によればＬ
ａＭｎＯ3 系結晶構造を有すると共に、不純物が存在し
ないことが判明した。また、この成形体は、高温固体電
解質型燃料電池の空気極としての使用に好適な気孔率及
び導電率を備えている。
【００４０】次に、本発明の比較例について説明する。
【００４１】本比較例では、第１の実施例で得られた各
試料の成形体の焼成を次のようにして行った。前記焼成
は、図６示のように、室温から１００℃まで１時間に５
０℃の割合で２時間かけて昇温したのち、５００℃まで
１時間に４００℃の割合で昇温し、５００℃に５時間維
持して脱脂を行った。次いで、５００℃から１３００℃
まで５時間かけて昇温したのち、１３００℃に１０時間
維持して本焼を行い、そののち５時間かけて室温まで冷
却して、金属酸化物多孔質体の成形体を得た。本比較例
では、焼成に要する時間は全体で２８時間に短縮するこ
とができたが、得られた多孔質体は前記第１の実施例で
得られた多孔質体と同様の物性を有しているものの、前
記脱脂を行う際に成形体が破損し、完全な形状の成形体
を得ることができなかった。
試料の成形体の焼成を次のようにして行った。前記焼成
は、図６示のように、室温から１００℃まで１時間に５
０℃の割合で２時間かけて昇温したのち、５００℃まで
１時間に４００℃の割合で昇温し、５００℃に５時間維
持して脱脂を行った。次いで、５００℃から１３００℃
まで５時間かけて昇温したのち、１３００℃に１０時間
維持して本焼を行い、そののち５時間かけて室温まで冷
却して、金属酸化物多孔質体の成形体を得た。本比較例
では、焼成に要する時間は全体で２８時間に短縮するこ
とができたが、得られた多孔質体は前記第１の実施例で
得られた多孔質体と同様の物性を有しているものの、前
記脱脂を行う際に成形体が破損し、完全な形状の成形体
を得ることができなかった。
【００４２】
【発明の効果】以上のことから明らかなように、本発明
の製造方法によれば、Ｌａ2 Ｏ3 、ＳｒＣＯ3 と、Ｍｎ
2 Ｏ3 またはＭｎＯ2 との粉末を混合したのち仮焼して
得られた粉末に難溶性澱粉を２．５〜３３重量％の範囲
で混合してなる成形体を、前記脱脂工程において１時間
に４００℃未満の割合で所定の脱脂温度まで昇温するこ
とにより、前記成形体を破損することなく焼成すること
ができ、燃料電池の空気極に適した通気度を有する金属
酸化物の多孔質体を得ることができる。
の製造方法によれば、Ｌａ2 Ｏ3 、ＳｒＣＯ3 と、Ｍｎ
2 Ｏ3 またはＭｎＯ2 との粉末を混合したのち仮焼して
得られた粉末に難溶性澱粉を２．５〜３３重量％の範囲
で混合してなる成形体を、前記脱脂工程において１時間
に４００℃未満の割合で所定の脱脂温度まで昇温するこ
とにより、前記成形体を破損することなく焼成すること
ができ、燃料電池の空気極に適した通気度を有する金属
酸化物の多孔質体を得ることができる。
【００４３】さらに、前記脱脂工程において、前記成形
体を脱脂温度まで昇温する際に、前記成形体に含有され
る水分が蒸発するまでは１時間に５０℃以下の割合で昇
温することにより、前記水分の気化に伴う急激な体積膨
張を避けることができ、前記成形体の破損を防止するこ
とができる。
体を脱脂温度まで昇温する際に、前記成形体に含有され
る水分が蒸発するまでは１時間に５０℃以下の割合で昇
温することにより、前記水分の気化に伴う急激な体積膨
張を避けることができ、前記成形体の破損を防止するこ
とができる。
【図１】本発明の第１の実施例において多孔質体を焼成
する際の熱履歴を示すグラフ。
する際の熱履歴を示すグラフ。
【図２】本発明の第２の実施例において多孔質体を焼成
する際の熱履歴を示すグラフ。
する際の熱履歴を示すグラフ。
【図３】本発明の第３の実施例において多孔質体を焼成
する際の熱履歴を示すグラフ。
する際の熱履歴を示すグラフ。
【図４】本発明の第４の実施例において多孔質体を焼成
する際の熱履歴を示すグラフ。
する際の熱履歴を示すグラフ。
【図５】本発明の第５の実施例において多孔質体を焼成
する際の熱履歴を示すグラフ。
する際の熱履歴を示すグラフ。
【図６】本発明の第６の実施例において多孔質体を焼成
する際の熱履歴を示すグラフ。
する際の熱履歴を示すグラフ。
【図７】比較例において多孔質体を焼成する際の熱履歴
を示すグラフ。
を示すグラフ。
【図８】従来の燃料電池の一構成例を示す説明的断面
図。
図。
１…固体電解質膜、 ２…多孔性の空気極、 ３…燃料
極。
極。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C04B 38/06 H01M 4/88
Claims (2)
- 【請求項１】Ｌａ2 Ｏ3 、ＳｒＣＯ3 と、Ｍｎ2 Ｏ3 ま
たはＭｎＯ2 との粉末を混合したのち仮焼して得られた
粉末に、難溶性澱粉を２．５〜３３重量％の範囲で添
加、湿式混合する混合工程と、 前記混合工程で得られた混合物を所定の形状に成形する
成形工程と、 前記成形工程で得られた成形体を１時間に４００℃未満
の割合で所定の脱脂温度まで昇温して脱脂する脱脂工程
と、 前記脱脂工程で脱脂された成形体をさらに所定の焼成温
度まで昇温し、該焼成温度に所定時間保持して焼成する
焼成工程とからなることを特徴とする多孔質体の製造方
法。 - 【請求項２】前記脱脂工程において、前記成形体の昇温
を含有される水分が蒸発するまでは１時間に５０℃以下
の割合で行うことを特徴とする請求項１記載の多孔質体
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6262566A JP2854527B2 (ja) | 1993-11-15 | 1994-10-26 | 多孔質体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-284722 | 1993-11-15 | ||
| JP28472293 | 1993-11-15 | ||
| JP6262566A JP2854527B2 (ja) | 1993-11-15 | 1994-10-26 | 多孔質体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07187848A JPH07187848A (ja) | 1995-07-25 |
| JP2854527B2 true JP2854527B2 (ja) | 1999-02-03 |
Family
ID=26545603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6262566A Expired - Lifetime JP2854527B2 (ja) | 1993-11-15 | 1994-10-26 | 多孔質体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2854527B2 (ja) |
-
1994
- 1994-10-26 JP JP6262566A patent/JP2854527B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07187848A (ja) | 1995-07-25 |
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