JP4376995B2 - 蛍石型セラミック材料 - Google Patents

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Description

本発明は、セラミック材料、特に酸素および酸素含有ガス混合物を分離するために有用な膜および燃料電池および電気化学的反応器の電解質のための、イオンおよび／または電気伝導性セラミック生成物の製造に使用するための蛍石(fluorite)型セラミック材料に関する。
【０００１】
酸素透過膜に使用するための蛍石型セラミック材料は、以下の一般式
【０００２】
【化２】
Figure 0004376995
【０００３】
（式中、
x ≦１およびy ≦１および−１＜δ＜１であり、そして
A は、Ti、Zr、Hf、CeおよびThからなる群から選択される一種またはそれ以上の金属であり、
B は、Smと、第２ａ族および第３ｂ族およびその他のランタノイド類からなる群から選択される少なくとも一種の金属である）
を有している。
【０００４】
伝統的な酸素導体のためのセラミック材料は、Y 、MgおよびCaのような金属でドープされたジルコニアを基材としている。
【０００５】
その他のセラミック酸素導体は、Y 、SmおよびGdのような金属でドープされたセリアを基材としている。これらの材料は、酸素分圧に応じて混合されたイオンおよび電気伝導性を示す。セリアベースの材料は、１０００℃未満の温度でジルコニアベースの材料と比較して、より高い伝導性を有しており、このことは、セリアベースのセラミックの市販の酸素分離、燃料電池用途および触媒のための可能性を構成している。しかしながら、純粋なセリアおよび純粋なドーパントの価格は、より広範な商品化に対しては法外である。さらに、代表的に使用される純粋な混合酸化物は、非常に処理しにくくそして緻密なセラミック成分に焼結するのが非常に困難である。
【０００６】
本発明は、高温または中間温度で高い酸素イオン伝導性または混合酸素イオン伝導性および電気伝導性を備えた蛍石構造を有する新規のセラミック材料を提供する。
【０００７】
本発明によれば、この新規の材料は、以下の一般式
【０００８】
【化３】
Figure 0004376995
【０００９】
（式中、
x ≦１、y ≦１および−１＜δ＜１であり、そして
A は、Ti、Zr、Hf、CeおよびThからなる群から選択される一種またはそれ以上の金属であり、
B は、第２ａ族、第３ｂ族およびその他のランタノイド類からなる群から選択される少なくとも二種の金属である）
を有している。
【００１０】
Ce含有蛍石は、部分的に精製されたバストネス石(bastnasite)鉱物を基材とする安価なCe濃縮物で純粋なCe原料を置き換えることによって製造される。一般式においてB で示される純粋なドーパントの価格は、より広範な商品化に対して法外なので、これらの成分は、本発明によれば、純粋でない部分的に精製されたSm、GdおよびY を含有する混合酸化物で置き換えられる。

Claims (2)

  1. 一般式
    Figure 0004376995
    （式中、
    ｘ≦１、ｙ≦１および−１＜δ＜１であり、
    Ａは、バストネス石鉱物材のＣｅ濃縮物を含み；
    Ｂは、第２ａ族、第３ｂ族およびランタノイド類の金属から選択される少なくとも二種の金属である）
    を有するセラミック材料。
  2. Ｂが、Ｓｍ、ＧｄおよびＹの混合酸化物を含む、請求項１記載のセラミック材料。
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