JP3134883B2 - 固体電解質型燃料電池用セパレーター - Google Patents
固体電解質型燃料電池用セパレーターInfo
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- JP3134883B2 JP3134883B2 JP03067464A JP6746491A JP3134883B2 JP 3134883 B2 JP3134883 B2 JP 3134883B2 JP 03067464 A JP03067464 A JP 03067464A JP 6746491 A JP6746491 A JP 6746491A JP 3134883 B2 JP3134883 B2 JP 3134883B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lanthanum chromite
- separator
- fuel cell
- conductivity
- oxide
- Prior art date
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
- H01M8/0215—Glass; Ceramic materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はランタンクロマイト系複
合酸化物の高温型燃料電池セパレータとしての用途に係
る。このランタンクロマイト系複合酸化物は高導電性か
つ緻密であり、高温型燃料電池のセパレーターとして有
用である。
合酸化物の高温型燃料電池セパレータとしての用途に係
る。このランタンクロマイト系複合酸化物は高導電性か
つ緻密であり、高温型燃料電池のセパレーターとして有
用である。
【０００２】
【従来の技術】ランタンクロマイト（ＬａＣｒＯ3 ）は
高温において導電性をもち、かつ耐酸化性、耐還元性に
優れるために、高温の腐食性雰囲気で使用する導体材料
として極めて有望視されている酸化物系セラミックスで
ある。ランタンクロマイトにマグネシウム、カルシウ
ム、ストロンチウム、バリウムなどのアルカリ土類金属
を微量不純物元素として添加することにより、ドーパン
トとして作用し導電率を向上させることができる。ラン
タンクロマイトはペロブスカイト構造（ＡＢＯ3 〔式
中、Ａ，Ｂは金属元素、Ｏは酸素である。〕）をなして
いる。添加したカルシウム、ストロンチウム、バリウム
はランタンクロマイト格子中ランタン位置に置換固溶し
ており、一方マグネシウムはクロム位置に置換固溶して
いる。
高温において導電性をもち、かつ耐酸化性、耐還元性に
優れるために、高温の腐食性雰囲気で使用する導体材料
として極めて有望視されている酸化物系セラミックスで
ある。ランタンクロマイトにマグネシウム、カルシウ
ム、ストロンチウム、バリウムなどのアルカリ土類金属
を微量不純物元素として添加することにより、ドーパン
トとして作用し導電率を向上させることができる。ラン
タンクロマイトはペロブスカイト構造（ＡＢＯ3 〔式
中、Ａ，Ｂは金属元素、Ｏは酸素である。〕）をなして
いる。添加したカルシウム、ストロンチウム、バリウム
はランタンクロマイト格子中ランタン位置に置換固溶し
ており、一方マグネシウムはクロム位置に置換固溶して
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記、微量元素添加ラ
ンタンクロマイトは導電率の点では十分な性能を有して
いるが、常圧大気中では緻密な焼結が得られにくく空隙
が生じるためにガスを十分に遮断できないという欠点が
ある。したがって、固体電解質燃料電池のセパレータ材
料としてランタンクロマイトを用いようとした場合、燃
料ガスと空気を完全に分離することが不可能であり、こ
の目的に用いることができなかった。
ンタンクロマイトは導電率の点では十分な性能を有して
いるが、常圧大気中では緻密な焼結が得られにくく空隙
が生じるためにガスを十分に遮断できないという欠点が
ある。したがって、固体電解質燃料電池のセパレータ材
料としてランタンクロマイトを用いようとした場合、燃
料ガスと空気を完全に分離することが不可能であり、こ
の目的に用いることができなかった。
【０００４】ランタンクロマイトにおいて容易に緻密な
焼結体が得られないのは、第一に焼成温度において酸化
クロムの蒸気圧が高く、ランタンクロマイトの分解によ
って生じた酸化クロム蒸気が焼結体粒界における気孔の
移動を阻害するため、焼結体中に微細な空隙として残留
するためであり（工業材料１９８７年１１月号別冊、１
８ページ）、第二にイオンの体積拡散がきわめて遅く原
料粉末の界面が移動しにくいためである。
焼結体が得られないのは、第一に焼成温度において酸化
クロムの蒸気圧が高く、ランタンクロマイトの分解によ
って生じた酸化クロム蒸気が焼結体粒界における気孔の
移動を阻害するため、焼結体中に微細な空隙として残留
するためであり（工業材料１９８７年１１月号別冊、１
８ページ）、第二にイオンの体積拡散がきわめて遅く原
料粉末の界面が移動しにくいためである。
【０００５】そこで、本発明はこの点を解決し緻密な焼
結体を常圧大気中で容易に得られるようにするととも
に、導電率においても従来よりも向上せしめた固体電解
質型燃料電池用セパレーターを提供することを目的とす
る。
結体を常圧大気中で容易に得られるようにするととも
に、導電率においても従来よりも向上せしめた固体電解
質型燃料電池用セパレーターを提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために、先に、ランタンクロマイトのランタ
ンの１部をアルカリ土類金属で置換し、クロムの１部を
コバルトで置換した新規なランタンクロマイト系複合酸
化物を開示した（特願平１−１９６７８５号）。そし
て、上記において、コバルトに代えて、ニッケルでクロ
ムの１部を置換した場合にも同様の効果が奏せられるこ
とを見い出し、本発明に到達した。
を達成するために、先に、ランタンクロマイトのランタ
ンの１部をアルカリ土類金属で置換し、クロムの１部を
コバルトで置換した新規なランタンクロマイト系複合酸
化物を開示した（特願平１−１９６７８５号）。そし
て、上記において、コバルトに代えて、ニッケルでクロ
ムの１部を置換した場合にも同様の効果が奏せられるこ
とを見い出し、本発明に到達した。
【０００７】こうして、本発明は、上記目的を達成する
ために、一般式Ｌａ1-x Ｍx Ｃｒ1-y Ｍ′y Ｏ3 （式
中、ＭはＳｒであり、Ｍ′はＮｉであり、０＜ｘ≦０．
５，０＜ｙ≦０．５である。）で表わされ、ペロブスカ
イト構造を持ち、かつ１０００℃空気中で電気伝導度が
２０Ｓ／cm以上であるランタンクロマイト系複合酸化物
からなる固体電解質型燃料電池用セパレーターを提供す
る。
ために、一般式Ｌａ1-x Ｍx Ｃｒ1-y Ｍ′y Ｏ3 （式
中、ＭはＳｒであり、Ｍ′はＮｉであり、０＜ｘ≦０．
５，０＜ｙ≦０．５である。）で表わされ、ペロブスカ
イト構造を持ち、かつ１０００℃空気中で電気伝導度が
２０Ｓ／cm以上であるランタンクロマイト系複合酸化物
からなる固体電解質型燃料電池用セパレーターを提供す
る。
【０００８】同様に、本発明は、一般式（Ｌａ
1-x Ｍx ）a （Ｃｒ1-y Ｍ′y ）b Ｏ3 （式中、ＭはＳ
ｒであり、Ｍ′はＮｉであり、０＜ｘ≦０．５，０＜ｙ
≦０．５、そして０．９５≦ｂ／ａ＜１又は１＜ｂ／ａ
≦１．０５である。）で表わされる主としてペロブスカ
イト構造を持ち、かつ１０００℃空気中で電気伝導度が
２０Ｓ／cm以上であるランタンクロマイト系複合酸化物
からなる固体電解質型燃料電池用セパレーターを提供す
る。
1-x Ｍx ）a （Ｃｒ1-y Ｍ′y ）b Ｏ3 （式中、ＭはＳ
ｒであり、Ｍ′はＮｉであり、０＜ｘ≦０．５，０＜ｙ
≦０．５、そして０．９５≦ｂ／ａ＜１又は１＜ｂ／ａ
≦１．０５である。）で表わされる主としてペロブスカ
イト構造を持ち、かつ１０００℃空気中で電気伝導度が
２０Ｓ／cm以上であるランタンクロマイト系複合酸化物
からなる固体電解質型燃料電池用セパレーターを提供す
る。
【０００９】一般式Ｌａ1-x Ｍx Ｃｒ1-y Ｍ′y Ｏ3 で
表わされるペロブスカイト構造を持つランタンクロマイ
ト系複合酸化物は、最も理想的には、ペロブスカイト型
（ＡＢＯ3 ）構造のＡサイトにＬａ、ＢサイトにＣｒが
配置したランタンクロマイトの基本構造において、Ｌａ
の一部がＳｒで置換され、かつさらにＣｒの一部がＮｉ
で置換された構造をなしていると考えられる。
表わされるペロブスカイト構造を持つランタンクロマイ
ト系複合酸化物は、最も理想的には、ペロブスカイト型
（ＡＢＯ3 ）構造のＡサイトにＬａ、ＢサイトにＣｒが
配置したランタンクロマイトの基本構造において、Ｌａ
の一部がＳｒで置換され、かつさらにＣｒの一部がＮｉ
で置換された構造をなしていると考えられる。
【００１０】また、一般式（Ｌａ1-x Ｍx ）a （Ｃｒ
1-y Ｍ′y ）b Ｏ3 で表わされる主としてペロブスカイ
ト構造からなるランタンクロマイト系複合酸化物は、上
記のペロブスカイト構造（ｂ／ａ＝１の場合）からＢサ
イトとＡサイトの比ｂ／ａが僅かにずれた分だけ、ペロ
ブスカイト構造以外の構造が含まれていると考えられ
る。
1-y Ｍ′y ）b Ｏ3 で表わされる主としてペロブスカイ
ト構造からなるランタンクロマイト系複合酸化物は、上
記のペロブスカイト構造（ｂ／ａ＝１の場合）からＢサ
イトとＡサイトの比ｂ／ａが僅かにずれた分だけ、ペロ
ブスカイト構造以外の構造が含まれていると考えられ
る。
【００１１】Ｌａの一部をＳｒで置換することによって
導電性が向上する。Ｓｒの置換量は、モル比で０．５ま
で、好ましくは０．０５〜０．３である。これらのＳｒ
による置換がこの範囲内で多いほど導電性は高くなる
が、この範囲を越えて増加するともはやＬａと置換しき
れなくなり、ペロブスカイト構造以外の複合酸化物（例
えばＳｒＣｒＯ 4 など）を生じ、その特性を著しく低下
させる。
導電性が向上する。Ｓｒの置換量は、モル比で０．５ま
で、好ましくは０．０５〜０．３である。これらのＳｒ
による置換がこの範囲内で多いほど導電性は高くなる
が、この範囲を越えて増加するともはやＬａと置換しき
れなくなり、ペロブスカイト構造以外の複合酸化物（例
えばＳｒＣｒＯ 4 など）を生じ、その特性を著しく低下
させる。
【００１２】金属Ｍ′はランタンクロマイト格子のＢサ
イトのクロムの一部と置換して酸化クロムの蒸気圧を下
げ、その蒸発を抑制するために緻密な焼結体を得ること
を可能にする金属である。このような金属としては第一
に酸化クロムの蒸気圧を下げるもの、第二にクロムイオ
ンよりも体積拡散係数が大きいものが好ましい。この条
件を満たす元素として、Ｎｉが挙げられる。
イトのクロムの一部と置換して酸化クロムの蒸気圧を下
げ、その蒸発を抑制するために緻密な焼結体を得ること
を可能にする金属である。このような金属としては第一
に酸化クロムの蒸気圧を下げるもの、第二にクロムイオ
ンよりも体積拡散係数が大きいものが好ましい。この条
件を満たす元素として、Ｎｉが挙げられる。
【００１３】また、金属Ｍ′の添加も焼結体の導電率を
向上させる効果があり、金属Ｍ′を添加しない場合の２
倍以上の導電率が得られる。金属Ｍ′の置換量はモル比
で０＜ｙ≦０．５、好ましくは０．０５≦ｙ≦０．３で
ある。Ｍ′の添加量が多くなると、ランタンクロマイト
格子中への固溶が困難になり、Ｍ′がＮｉの場合にはＬ
ａＮｉＯ3 が生成するようになる。従って、ランタンク
ロマイト格子中の固溶量以上の金属Ｍ′の添加は好まし
くない。
向上させる効果があり、金属Ｍ′を添加しない場合の２
倍以上の導電率が得られる。金属Ｍ′の置換量はモル比
で０＜ｙ≦０．５、好ましくは０．０５≦ｙ≦０．３で
ある。Ｍ′の添加量が多くなると、ランタンクロマイト
格子中への固溶が困難になり、Ｍ′がＮｉの場合にはＬ
ａＮｉＯ3 が生成するようになる。従って、ランタンク
ロマイト格子中の固溶量以上の金属Ｍ′の添加は好まし
くない。
【００１４】一般式（Ｌａ1-x Ｍx ）a （Ｃｒ1-y Ｍ′
y ）b Ｏ3 においてｂ／ａは必ずしも１である必要はな
く、その前後でも同様な効果を奏することができるが、
ｂ／ａを１から若干ずらした場合にはセラミックスの強
度を向上する効果を奏する。本発明の材料はＮｉの添加
により焼結性に優れ、緻密な焼結体を得ることができる
が、焼結体は多結晶より構成されており、一般的に焼結
性の向上は結晶粒径の拡大を促し、結晶粒径が大きくな
るにつれてセラミックス強度が低下する。これはアルミ
ナや安定化ジルコニアにおいてもよく知られた現象であ
る。そこで、ｂ／ａの比を１から若干ずらすことによっ
て、多結晶中にペロブスカイト構造以外の構造を入れる
ことで、粒径を抑制し、これによってセラミックス強度
の向上を図ることができる。但し、ｂ／ａが１からあま
り大きくずれてしまうと、ペロブスカイト構造以外のラ
ンタン酸化物やクロム酸化物などが増加し、これらは粒
子界面にあって電気導電性を低下させるので好ましくな
い。そこで、ｂ／ａは０．９５〜１．０５の範囲内とす
る。
y ）b Ｏ3 においてｂ／ａは必ずしも１である必要はな
く、その前後でも同様な効果を奏することができるが、
ｂ／ａを１から若干ずらした場合にはセラミックスの強
度を向上する効果を奏する。本発明の材料はＮｉの添加
により焼結性に優れ、緻密な焼結体を得ることができる
が、焼結体は多結晶より構成されており、一般的に焼結
性の向上は結晶粒径の拡大を促し、結晶粒径が大きくな
るにつれてセラミックス強度が低下する。これはアルミ
ナや安定化ジルコニアにおいてもよく知られた現象であ
る。そこで、ｂ／ａの比を１から若干ずらすことによっ
て、多結晶中にペロブスカイト構造以外の構造を入れる
ことで、粒径を抑制し、これによってセラミックス強度
の向上を図ることができる。但し、ｂ／ａが１からあま
り大きくずれてしまうと、ペロブスカイト構造以外のラ
ンタン酸化物やクロム酸化物などが増加し、これらは粒
子界面にあって電気導電性を低下させるので好ましくな
い。そこで、ｂ／ａは０．９５〜１．０５の範囲内とす
る。
【００１５】本発明のランタンクロマイト系複合酸化物
の製造手法自体は慣用法に従うことができる。すなわ
ち、ランタン源、ストロンチウム源、クロム源、ニッケ
ル源を所定比に混合した粉末混合物を所定の温度、一般
的には、１０００〜１６００℃、好ましくは１０００〜
１２００℃で仮焼して得ることができる。仮焼時間は一
般に１〜数十時間、好ましくは１〜１０時間である。仮
焼雰囲気は大気中等の酸素含有雰囲気中で行なう。仮焼
時の圧力は大気圧でよい。
の製造手法自体は慣用法に従うことができる。すなわ
ち、ランタン源、ストロンチウム源、クロム源、ニッケ
ル源を所定比に混合した粉末混合物を所定の温度、一般
的には、１０００〜１６００℃、好ましくは１０００〜
１２００℃で仮焼して得ることができる。仮焼時間は一
般に１〜数十時間、好ましくは１〜１０時間である。仮
焼雰囲気は大気中等の酸素含有雰囲気中で行なう。仮焼
時の圧力は大気圧でよい。
【００１６】仮焼粉末の成形、焼成も慣用法に従うこと
ができるが、焼成温度は一般に１３００℃以上で、好ま
しくは１５００〜１６００℃、焼成時間は焼成体の形状
に依存するが一般に１〜１０時間、好ましくは１〜２時
間、焼成雰囲気は酸素含有雰囲気である。本発明のラン
タンクロマイト系複合酸化物は常圧焼結でも緻密な焼結
体が得られることを特徴としているが、加圧下で焼結す
ることを排斥するわけではない。
ができるが、焼成温度は一般に１３００℃以上で、好ま
しくは１５００〜１６００℃、焼成時間は焼成体の形状
に依存するが一般に１〜１０時間、好ましくは１〜２時
間、焼成雰囲気は酸素含有雰囲気である。本発明のラン
タンクロマイト系複合酸化物は常圧焼結でも緻密な焼結
体が得られることを特徴としているが、加圧下で焼結す
ることを排斥するわけではない。
【００１７】こうして得られる微量元素添加ランタンク
ロマイト焼結体は、常圧大気中における焼成によっても
従来組成のもの（７６％の相対密度）より高い９０％以
上の相対密度、特に９５％以上の相対密度を得ることが
でき、かつ導電率も従来組成のもの（１８Ｓ／cm）より
高い２０Ｓ／cm以上の値、特に２倍以上の値を得ること
ができる。しかも、この焼結体は耐酸化性、耐還元性に
優れているので、高温下で耐食性と導電性の両方が要求
される高温導電性材料として有用である。とくに、導電
性を有しかつ耐食性と緻密性を有する点で、固体電解質
型燃料電池のセパレータ材料として有用である。
ロマイト焼結体は、常圧大気中における焼成によっても
従来組成のもの（７６％の相対密度）より高い９０％以
上の相対密度、特に９５％以上の相対密度を得ることが
でき、かつ導電率も従来組成のもの（１８Ｓ／cm）より
高い２０Ｓ／cm以上の値、特に２倍以上の値を得ること
ができる。しかも、この焼結体は耐酸化性、耐還元性に
優れているので、高温下で耐食性と導電性の両方が要求
される高温導電性材料として有用である。とくに、導電
性を有しかつ耐食性と緻密性を有する点で、固体電解質
型燃料電池のセパレータ材料として有用である。
【００１８】図１にプラナー型固体電解質燃料電池の構
造の例を示す。同図中、１は固体電解質（例、Ｙ安定化
ジルコニア）のシートで上面にカソード（例、Ｌａ0.9
Ｓｒ0.1 ＭｎＯ3 ）２、下面にアノード（例、ＮｉＯ／
ＺｒＯ2 サーメット）３が形成されている。４がセパレ
ータで本発明の新規なランタンクロマイト系複合酸化物
で作る。５は４と同じくランタンクロマイト系複合酸化
物で作るが、外部出力端子として使われる。図１に見ら
れる通り、セパレータ４はそれに形成された溝によって
空気６及び燃料（例、水素）７の流路を構成しかつ空気
６と燃料７を分離するセパレータであると共に、隣接す
る単位セルのアノード３とカソード２とを電気的に接続
する役割をも担うものである。外部出力端子５は集積さ
れた単位セルの両端部において空気６と燃料７の流路を
形成すると共にアノード３又はカソード２との電気的接
続を行なう部材でもあり、これも本発明のランタンクロ
マイト系複合酸化物で構成する。また、図１は２つの単
位セルを集積した燃料電池を示したが、３つ以上の単位
セルを集積することも可能で、その場合には各単位セル
間にセパレータ４を挿入する。
造の例を示す。同図中、１は固体電解質（例、Ｙ安定化
ジルコニア）のシートで上面にカソード（例、Ｌａ0.9
Ｓｒ0.1 ＭｎＯ3 ）２、下面にアノード（例、ＮｉＯ／
ＺｒＯ2 サーメット）３が形成されている。４がセパレ
ータで本発明の新規なランタンクロマイト系複合酸化物
で作る。５は４と同じくランタンクロマイト系複合酸化
物で作るが、外部出力端子として使われる。図１に見ら
れる通り、セパレータ４はそれに形成された溝によって
空気６及び燃料（例、水素）７の流路を構成しかつ空気
６と燃料７を分離するセパレータであると共に、隣接す
る単位セルのアノード３とカソード２とを電気的に接続
する役割をも担うものである。外部出力端子５は集積さ
れた単位セルの両端部において空気６と燃料７の流路を
形成すると共にアノード３又はカソード２との電気的接
続を行なう部材でもあり、これも本発明のランタンクロ
マイト系複合酸化物で構成する。また、図１は２つの単
位セルを集積した燃料電池を示したが、３つ以上の単位
セルを集積することも可能で、その場合には各単位セル
間にセパレータ４を挿入する。
【００１９】
【実施例】実施例１（ｂ／ａ＝１） 酸化ランタン２６．０６５ｇ、炭酸ストロンチウム５．
９０５ｇ、酸化第二クロム１３．６７９ｇ、酸化第二ニ
ッケル１．６５４ｇを秤量し、メノウ乳鉢を用いて湿式
混合した。この組成はＬａ0.8 Ｓｒ0.2 Ｃｒ0.9 Ｎｉ
0.1 Ｏ3 に相当する。この混合粉末を１２００℃にて１
時間仮焼した。昇温速度は２０℃／ｍｉｎである。こう
して得られたランタンクロマイト粉末をＸ線回折法によ
り分析した結果、第二相の存在は確認できず、ニッケル
はペロブスカイト構造をもったランタンクロマイト格子
中に固溶していることがわかった。
９０５ｇ、酸化第二クロム１３．６７９ｇ、酸化第二ニ
ッケル１．６５４ｇを秤量し、メノウ乳鉢を用いて湿式
混合した。この組成はＬａ0.8 Ｓｒ0.2 Ｃｒ0.9 Ｎｉ
0.1 Ｏ3 に相当する。この混合粉末を１２００℃にて１
時間仮焼した。昇温速度は２０℃／ｍｉｎである。こう
して得られたランタンクロマイト粉末をＸ線回折法によ
り分析した結果、第二相の存在は確認できず、ニッケル
はペロブスカイト構造をもったランタンクロマイト格子
中に固溶していることがわかった。
【００２０】この粉末を３００ｋｇｆ／ｃｍ2 の荷重で
フローティング成形し、１６００℃にて２時間本焼成し
た（昇温速度は５℃／ｍｉｎ）。こうして得られた焼結
体について、密度ならびに導電率を測定した。その結
果、密度にして６．２ｇ／ｃｍ3 （相対密度９５％以
上）、空気中１０００℃における導電率にして３９ｓ／
ｃｍを得た。また、この焼結体を走査型電子顕微鏡なら
びにＥＤＸ分光分析によって元素の分布を観察したが、
偏析等は見られず添加したニッケルは均一にクロムと置
換していることがわかった。
フローティング成形し、１６００℃にて２時間本焼成し
た（昇温速度は５℃／ｍｉｎ）。こうして得られた焼結
体について、密度ならびに導電率を測定した。その結
果、密度にして６．２ｇ／ｃｍ3 （相対密度９５％以
上）、空気中１０００℃における導電率にして３９ｓ／
ｃｍを得た。また、この焼結体を走査型電子顕微鏡なら
びにＥＤＸ分光分析によって元素の分布を観察したが、
偏析等は見られず添加したニッケルは均一にクロムと置
換していることがわかった。
【００２１】以上のものと同製法にて作製したＬａ0.8
Ｓｒ0.2 ＣｒＯ3 組成の焼結体（比較例）においては密
度５．０ｇ／ｃｍ3 （相対密度７６％）、空気中１００
０℃における導電率にして１８ｓ／ｃｍであった。この
ように、ニッケルを添加することによって密度、導電率
ともにかなり向上していることがわかる。実施例２ （ｂ／ａ＝０．９７） 酸化ランタン２６．０６５ｇ、炭酸ストロンチウム５．
９０５ｇ、酸化第二クロム１３．２６９ｇおよび酸化第
二ニッケル１．６０４ｇを秤量し、メノウ乳鉢を用いて
湿式混合した。この組成はＬａ0.8 Ｓｒ0.2 Ｃｒ0.873
Ｎｉ0.097 Ｏ3に相当する。この混合粉末を実施例１と
同様にして焼成した。
Ｓｒ0.2 ＣｒＯ3 組成の焼結体（比較例）においては密
度５．０ｇ／ｃｍ3 （相対密度７６％）、空気中１００
０℃における導電率にして１８ｓ／ｃｍであった。この
ように、ニッケルを添加することによって密度、導電率
ともにかなり向上していることがわかる。実施例２ （ｂ／ａ＝０．９７） 酸化ランタン２６．０６５ｇ、炭酸ストロンチウム５．
９０５ｇ、酸化第二クロム１３．２６９ｇおよび酸化第
二ニッケル１．６０４ｇを秤量し、メノウ乳鉢を用いて
湿式混合した。この組成はＬａ0.8 Ｓｒ0.2 Ｃｒ0.873
Ｎｉ0.097 Ｏ3に相当する。この混合粉末を実施例１と
同様にして焼成した。
【００２２】得られた焼成生成物（粉末）はＸ線回折法
により分析すると、殆んどペロブスカイト構造であっ
た。この粉末を用いて実施例１と同様にして焼結体を調
製し、密度、導電率、曲げ強度、平均粒径を測定した。
結果を表１に示す。実施例３ （ｂ／ａ＝１．０２） 酸化ランタン２６．０６５ｇ、炭酸ストロンチウム５．
９０５ｇ、酸化第二クロム１３．９５２ｇおよび酸化第
二ニッケル１．６８７ｇを秤量し、メノウ乳鉢を用いて
湿式混合した。この組成はＬａ0.8 Ｓｒ0.2 Ｃｒ0.918
Ｎｉ0.102 Ｏ3に相当する。この混合粉末を実施例１と
同様にして焼成した。
により分析すると、殆んどペロブスカイト構造であっ
た。この粉末を用いて実施例１と同様にして焼結体を調
製し、密度、導電率、曲げ強度、平均粒径を測定した。
結果を表１に示す。実施例３ （ｂ／ａ＝１．０２） 酸化ランタン２６．０６５ｇ、炭酸ストロンチウム５．
９０５ｇ、酸化第二クロム１３．９５２ｇおよび酸化第
二ニッケル１．６８７ｇを秤量し、メノウ乳鉢を用いて
湿式混合した。この組成はＬａ0.8 Ｓｒ0.2 Ｃｒ0.918
Ｎｉ0.102 Ｏ3に相当する。この混合粉末を実施例１と
同様にして焼成した。
【００２３】得られた焼成生成物（粉末）はＸ線回折法
により分析すると、殆んどペロブスカイト構造であっ
た。この粉末を用いて実施例１と同様にして焼結体を調
製し、密度、導電率、曲げ強度、平均粒径を測定した。
結果を表１に示す。
により分析すると、殆んどペロブスカイト構造であっ
た。この粉末を用いて実施例１と同様にして焼結体を調
製し、密度、導電率、曲げ強度、平均粒径を測定した。
結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】表１の結果より、Ｓｒ及びＮｉの添加によ
り焼結体の密度（焼結性）、導電率ともに向上している
こと、またＡサイト、Ｂサイトの組成比ｂ／ａを１から
若干ずらすことにより機械的強度が向上し、かつ密度、
導電率は損なわれていないことが見られる。
り焼結体の密度（焼結性）、導電率ともに向上している
こと、またＡサイト、Ｂサイトの組成比ｂ／ａを１から
若干ずらすことにより機械的強度が向上し、かつ密度、
導電率は損なわれていないことが見られる。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、常圧大気中で容易に緻
密化し、かつ導電率も優れているランタンクロマイト系
複合酸化物からなる固体電解質型燃料電池のセパレータ
が提供される。
密化し、かつ導電率も優れているランタンクロマイト系
複合酸化物からなる固体電解質型燃料電池のセパレータ
が提供される。
【図１】平板型固体電解質型燃料電池の模式図である。
１…固体電解質 ２…カソード ３…アノード ４…接合体 ５…外部出力端子 ６…空気 ７…燃料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 利彦 埼玉県入間郡大井町西鶴ヶ岡１丁目３番 １号 東燃株式会社 総合研究所内 (72)発明者 櫻田 智 埼玉県入間郡大井町西鶴ヶ岡１丁目３番 １号 東燃株式会社 総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭51−150692（ＪＰ，Ａ) Ｓ．Ｓｒｉｌｏｍｓａｋ，ｅｔ ａｌ 「ＴＨＥＲＭＡＬ ＥＸＰＡＮＳＩＯＮ ＳＴＵＤＩＥＳ ＯＮ ＣＡＴＨＯＤ Ｅ ＡＮＤ ＩＮＴＥＲＣＯＮＮＥＣＴ ＯＸＩＤＥＳ」，ＰＲＯＣＥＥＤＩＮＧ Ｓ ＯＦ ＴＨＥ ＦＩＲＳＴ ＩＮＴ ＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＳＹＭＰＯＳＩ ＵＭ ＯＮ ＳＯＬＩＤ ＯＸＩＤＥ ＦＵＥＬ ＣＥＬＬＳ（1989），第89− 11巻第129−140頁 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 35/42 - 35/50 C04B 35/00 ＣＡ（ＳＴＮ) ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)
Claims (3)
- 【請求項１】 一般式Ｌａ1-x Ｍx Ｃｒ1-y Ｍ′y Ｏ3
（式中、ＭはＳｒであり、Ｍ′はＮｉであり、０＜ｘ≦
０．５であり、０＜ｙ≦０．５である。）で表わされ、
ペロブスカイト構造を持ち、かつ１０００℃空気中で電
気伝導度が２０Ｓ／cm以上であるランタンクロマイト系
複合酸化物からなる固体電解質型燃料電池用セパレータ
ー。 - 【請求項２】 一般式（Ｌａ1-x Ｍx ）a （Ｃｒ
1-y Ｍ′y ）b Ｏ3 （式中、ＭはＳｒであり、Ｍ′はＮ
ｉであり、０＜ｘ≦０．５，０＜ｙ≦０．５、そして
０．９５≦ｂ／ａ＜１又は１＜ｂ／ａ≦１．０５であ
る。）で表わされ主としてペロブスカイト構造からな
り、かつ１０００℃空気中で電気伝導度が２０Ｓ／cm以
上であるランタンクロマイト系複合酸化物からなる固体
電解質型燃料電池用セパレーター。 - 【請求項３】 密度が理論密度の９０％以上である請求
項１又は２記載の固体電解質型燃料電池用セパレータ
ー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03067464A JP3134883B2 (ja) | 1990-03-30 | 1991-03-30 | 固体電解質型燃料電池用セパレーター |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2-81259 | 1990-03-30 | ||
| JP8125990 | 1990-03-30 | ||
| JP03067464A JP3134883B2 (ja) | 1990-03-30 | 1991-03-30 | 固体電解質型燃料電池用セパレーター |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04219366A JPH04219366A (ja) | 1992-08-10 |
| JP3134883B2 true JP3134883B2 (ja) | 2001-02-13 |
Family
ID=26408681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03067464A Expired - Fee Related JP3134883B2 (ja) | 1990-03-30 | 1991-03-30 | 固体電解質型燃料電池用セパレーター |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3134883B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0616471A (ja) * | 1991-06-28 | 1994-01-25 | Nitsukatoo:Kk | 耐熱導電性焼結体 |
| JP6480844B2 (ja) * | 2015-09-30 | 2019-03-13 | 大日精化工業株式会社 | ぺロブスカイト系黒色粉末、その製造方法及びこれを用いた樹脂組成物 |
-
1991
- 1991-03-30 JP JP03067464A patent/JP3134883B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｓ．Ｓｒｉｌｏｍｓａｋ，ｅｔ ａｌ「ＴＨＥＲＭＡＬ ＥＸＰＡＮＳＩＯＮ ＳＴＵＤＩＥＳ ＯＮ ＣＡＴＨＯＤＥ ＡＮＤ ＩＮＴＥＲＣＯＮＮＥＣＴＯＸＩＤＥＳ」，ＰＲＯＣＥＥＤＩＮＧＳ ＯＦ ＴＨＥ ＦＩＲＳＴ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＳＹＭＰＯＳＩＵＭ ＯＮ ＳＯＬＩＤ ＯＸＩＤＥ ＦＵＥＬ ＣＥＬＬＳ（１９８９），第８９−１１巻第１２９−１４０頁 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04219366A (ja) | 1992-08-10 |
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