JPH0450162A - Production of calcium-doped lanthanum chromite film, burning thereof, calcium-doped lanthanum chromite-based electrocondutive ceramic produced by said method and solid electrolyte fuel cell utilizing said ceramic - Google Patents

Production of calcium-doped lanthanum chromite film, burning thereof, calcium-doped lanthanum chromite-based electrocondutive ceramic produced by said method and solid electrolyte fuel cell utilizing said ceramic

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JPH0450162A
JPH0450162A JP2158270A JP15827090A JPH0450162A JP H0450162 A JPH0450162 A JP H0450162A JP 2158270 A JP2158270 A JP 2158270A JP 15827090 A JP15827090 A JP 15827090A JP H0450162 A JPH0450162 A JP H0450162A
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JP
Japan
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lanthanum chromite
calcium
doped lanthanum
film
hours
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JP2158270A
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Japanese (ja)
Inventor
Masashi Mori
昌史 森
Masayuki Tokiya
土器屋 正之
Tatsuya Kawada
達也 川田
Chiyuuhei Asakawa
浅川 仲平
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Central Research Institute of Electric Power Industry
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Central Research Institute of Electric Power Industry
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a flat lanthanum chromite film without warpage by adding specific amounts of solvent, binder, plasticizer, dispersant and anti-foaming agent to calcium-doped lanthanum chromite powder. CONSTITUTION:Calcium-dope lanthanum chromite expressed by the formula is prepared (0<x<=0.4; 0<y<=0.05; y<=x). Next, 280-460ml solvent (e.g. mixed solution of isopropanol and toluene), 45-53g binder (e.g. polyvinyl butyral), 45-55ml plasticizer (e.g. dibutyl phthalate), 13-18ml dispersant (e.g. nonionic surfactant) and 13-18ml anti-foaming agent are added to 500g said powder and adjusted to 500-700g/cm.sec viscosity. Then, resultant slurry is subjected to film formation by a doctor blade method to afford the aimed calcium-doped lanthanum chromite film suitable as a raw material of a separator in a solid electrolyte fuel cell or an interconnector, etc.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、カルシウムドープランタンクロマイト(以下
本明細書ではランタンクロマイトと略称することもある
)の膜を製造する方法及び成膜された未焼成のランタン
クロマイト膜を焼成する方法、これによって得られるカ
ルシウムドープランタンクロマイト導電性セラミックス
およびこれを用いた固体電解質燃料電池に関する。
Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention relates to a method for producing a film of calcium-doped lanthanum chromite (hereinafter sometimes abbreviated as lanthanum chromite), and The present invention relates to a method for firing a lanthanum chromite membrane, a calcium-doped lanthanum chromite conductive ceramic obtained by the method, and a solid electrolyte fuel cell using the same.

(従来の技術) ランタンクロマイト系酸化物は、高温における化学的安
定性が優れ、イオン導電性も小さくかつ電子伝導率も高
いので、固体電解質燃料電池のセパレータ、インターコ
ネクタ、ガスディフューザー1電気炉ヒータ、MHD発
電用の電気炉等に用いる場合に好適と思われる。
(Prior art) Lanthanum chromite-based oxides have excellent chemical stability at high temperatures, low ionic conductivity, and high electronic conductivity. , seems to be suitable for use in electric furnaces for MHD power generation, etc.

例えば、円筒型の固体電解質燃料電池においては、電解
質の内側の燃料極を外側に導出するためのインターコネ
クタとして利用されている。従来、このインターコネク
タは、1400℃以上の高い温度では空気極材料のラン
タンマンガナイトが失活してしまうことから、1300
℃以下の低温で気密に焼結させることができるエレクト
ロケミカルベイバーデポジション(EVD)法によって
成膜され、円筒型に製作されている。
For example, in a cylindrical solid electrolyte fuel cell, it is used as an interconnector to lead the fuel electrode inside the electrolyte to the outside. Conventionally, this interconnector was made using 1300°C or higher because lanthanum manganite, the air electrode material, would be deactivated at high temperatures of 1400°C or higher.
The film is formed into a cylindrical shape by electrochemical vapor deposition (EVD), which allows airtight sintering at a low temperature of 0.degree. C. or lower.

一方、前述の円筒型よりも高い出力密度が期待できる平
板型の開発研究も近年性われており、この平板型の燃料
電池のセパレータとしてクロムを不足させたランタンク
ロマイトの使用が考えられている。このセパレータは、
気密でかつ高い電子伝導性を有し、しかも製造容易であ
ることが必要である。
On the other hand, in recent years research has been conducted to develop a flat plate fuel cell, which is expected to have a higher output density than the cylindrical type mentioned above, and the use of chromium-deficient lanthanum chromite as a separator for this flat plate fuel cell is being considered. This separator is
It needs to be airtight, have high electronic conductivity, and be easy to manufacture.

また、円筒型燃料電池の開発の経験を考慮し、作製工程
の少ない低コストな製法、安価な原料を用いることがで
きる製法、特殊な装置を必要としない製法等によりラン
タンクロマイト膜の作製を可能とすることが望まれてい
る。
In addition, taking into account our experience in the development of cylindrical fuel cells, we are able to manufacture lanthanum chromite membranes using low-cost manufacturing methods with fewer manufacturing steps, manufacturing methods that can use inexpensive raw materials, and manufacturing methods that do not require special equipment. It is hoped that

セパレータ程度の膜を特殊な装置も必要なく、低コスト
で作製できる方法としては、従来、ドクターブレード成
膜法が一般的であるが、単純にランタンクロマイト粉末
のスラリーで成膜し焼成したのでは、ランタンクロマイ
ト膜が反ってしまったり、電解質面が凹凸にできていた
Conventionally, the doctor blade film formation method has been a common method for producing a separator-sized film at low cost without the need for special equipment. , the lanthanum chromite membrane was warped, and the electrolyte surface was uneven.

また、このランタンクロマイト系酸化物は、空気中にお
いて焼成するときは酸化クロムが蒸発し、これが再凝縮
する機構によって焼結するので、バルク内拡散による緻
密化の過程が阻害され、気密な焼結体を得ることができ
ない、そのために、従来は還元性ふんい気中において、
1720℃で高温焼成したり、A I 、 Cu 、 
Z n等をランタンクロマイト結晶中のBサイトへ添加
したり、アルカリ土類金属元素をAサイトまたはBサイ
トへ添加したり、フッ化物等の焼結助剤を添加する等の
ことが検討されてきた。
In addition, when this lanthanum chromite-based oxide is fired in the air, the chromium oxide evaporates and is sintered by a mechanism in which it recondenses, which inhibits the process of densification due to diffusion within the bulk, resulting in airtight sintering. Therefore, conventionally, in reducing atmosphere,
High temperature firing at 1720℃, AI, Cu,
Adding Zn, etc. to the B site in the lanthanum chromite crystal, adding alkaline earth metal elements to the A site or B site, and adding sintering aids such as fluoride have been considered. Ta.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、EVD成膜法は、成膜速度が遅い上に出
発原料として高価格な塩化金属ガスを用いなければなら
ないこと等から、高価格なものになってしまい、固体電
解質燃料電池の実用化をさらに困難なものにしている。
(Problems to be Solved by the Invention) However, the EVD film formation method is expensive because it has a slow film formation rate and requires the use of expensive metal chloride gas as a starting material. This makes it even more difficult to put solid electrolyte fuel cells into practical use.

また、従来のドクターブレード成膜法では、ランタンク
ロマイト膜が反ってしまったり、膜に凹凸ができたりし
ていた。更に悪いことには、このランタンクロマイトは
一度気密に焼結した後は、高温でも可塑性を有していな
いため、平坦なランタンクロマイトに矯正することがで
きず、平板型固体電解質燃料電池の開発を困難なものに
している。
Furthermore, in the conventional doctor blade film formation method, the lanthanum chromite film was warped and the film was uneven. To make matters worse, once this lanthanum chromite has been airtightly sintered, it does not have plasticity even at high temperatures, so it cannot be straightened into a flat lanthanum chromite, making it difficult to develop flat solid electrolyte fuel cells. making it difficult.

また、従来の焼成方法では、ランタンマンガナイトが失
活しない1300℃程度の比較的低温で焼成する場合に
は気密な焼結体が得られなかったり、気密な焼結体が得
られたとしても1720℃もの高い焼成温度が必要であ
り、セパレータやインターコネクタ等の製造が容易でな
く、場合によってはランタンクロマイトの本来有する高
い導電性が得られないこともある。更に焼結助剤を用い
るときは、セパレータから焼結助剤が蒸発したりランタ
ンクロマイトの特性を損ねるなどの問題がある。
In addition, with conventional firing methods, when firing at a relatively low temperature of around 1300°C, where lanthanum manganite is not deactivated, an airtight sintered body cannot be obtained, or even if an airtight sintered body is obtained. A firing temperature as high as 1720° C. is required, making it difficult to manufacture separators, interconnectors, etc., and in some cases, the high conductivity inherent to lanthanum chromite may not be obtained. Furthermore, when a sintering aid is used, there are problems such as the sintering aid evaporating from the separator and impairing the properties of lanthanum chromite.

したがって、このようなセパレータを用いる固体電解質
燃料電池において、アノードとカソードにそれぞれ送ら
れる燃料ガスや酸化剤ガスが、セパレータを通してクロ
スリークし、電池の出力電圧が低下したり、セパレータ
の電子伝導性が低いために電池の内部抵抗が大きくなっ
たり、またセパレータから蒸発する焼結助剤によって共
存する他の電池材料が腐食するなどの問題があった。
Therefore, in a solid electrolyte fuel cell using such a separator, the fuel gas and oxidant gas sent to the anode and cathode, respectively, cross leak through the separator, reducing the output voltage of the cell and reducing the electronic conductivity of the separator. Due to the low separator, the internal resistance of the battery increases, and the sintering aid that evaporates from the separator corrodes other battery materials.

本発明は、ドクターブレード法によってランタンクロマ
イトをs電性を損わず、かつ気密で平坦な膜として一度
の焼成で得られるようにするための製造方法及びそのド
クターブレード膜の焼成法を提供することを目的とする
。また、本発明は、比較的低温での焼成によって気密な
ランタンクロマイト系セラミックスの膜を得ることがで
きる焼成法を提供することを目的とする。
The present invention provides a manufacturing method for producing lanthanum chromite by a doctor blade method so that an airtight and flat film can be obtained in one firing without impairing the s-electrity, and a method for firing the doctor blade film. The purpose is to Another object of the present invention is to provide a firing method capable of obtaining an airtight lanthanum chromite ceramic film by firing at a relatively low temperature.

また、本発明は、低コストでかつ歩留りの高いランタン
クロマイト系導電性セラミックス及びそれを利用した固
体電解質燃料電池を提供することを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a lanthanum chromite-based conductive ceramic that is low in cost and has a high yield, and a solid electrolyte fuel cell using the same.

(課題を解決するための手段) かかる目的を達成するため、本発明のランタンクロマイ
ト膜の製造方法は、 L a ll−ml Ca +x+y+ Cr tl−
FI Os但し、O<x≦0.4 0<y≦0.05 y≦x で表されるランタンクロマイトの粉体500g当りに、
溶媒280〜460ml、結合剤45〜53g、可塑剤
45〜55ml、分散剤13〜18m1及び消泡剤13
〜181を加え、500〜700Q/■・secの粘度
に調整したスラリーを用いてドクターブレード法によっ
て成膜するようにしている。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the method for producing a lanthanum chromite membrane of the present invention includes: L all-ml Ca +x+y+ Cr tl-
FI OsHowever, per 500 g of lanthanum chromite powder expressed as O<x≦0.4 0<y≦0.05 y≦x,
280-460 ml of solvent, 45-53 g of binder, 45-55 ml of plasticizer, 13-18 ml of dispersant, and 13 antifoaming agents.
~181 was added and the slurry was adjusted to a viscosity of 500 to 700 Q/■·sec to form a film by a doctor blade method.

また、本発明において上述の溶媒として混合比が容量比
で1:2〜2:1のトルエンとイソプロパノール混合溶
液を、結合剤としてポリビニルブチラールを、可塑剤と
してフタル酸ジ−n−ブチルを、分散剤としてノニオン
界面活性剤を、また消泡剤としてモノ−p−イソオクチ
ルフェニルエーテルをそれぞれ用いるようにしている。
In addition, in the present invention, a mixed solution of toluene and isopropanol having a mixing ratio of 1:2 to 2:1 by volume is used as the above-mentioned solvent, polyvinyl butyral is used as a binder, and di-n-butyl phthalate is used as a plasticizer. A nonionic surfactant is used as the agent, and mono-p-isooctylphenyl ether is used as the antifoaming agent.

また、本発明において所望形状に成形された未焼成のカ
ルシウムドープランタンクロマイト膜は、焼成過程にお
いて、1100〜1300℃の温度域において4時間以
上保持するようにしている。
Further, in the present invention, the unfired calcium-doped lanthanum chromite film formed into a desired shape is maintained in a temperature range of 1100 to 1300° C. for 4 hours or more during the firing process.

更に、本発明は、上述の製法において得られたドクター
ブレード膜を、室温から120℃の温度域となるまで2
0℃/h以下好ましくは10℃/h以下の昇温速度で昇
温し、110〜130℃の温度域で2時間以上好ましく
は4時間以上保持し、120℃の温度域から360℃の
温度域となるまで20℃/h以下好ましくは10℃/h
の昇温速度で昇温し、350〜370℃の温度域で2時
間以上好ましくは4時間以上保持し、その後1100〜
1300℃の温度域においては4時間以上好ましくは1
0時間以上保持し、更に1300℃以上の温度域で4時
間以上好ましくは10時間以上保持する加熱条件で焼成
するようにしている。
Furthermore, the present invention provides a method for heating the doctor blade film obtained by the above-mentioned manufacturing method to a temperature range from room temperature to 120°C.
The temperature is raised at a temperature increase rate of 0°C/h or less, preferably 10°C/h or less, and held in a temperature range of 110 to 130°C for 2 hours or more, preferably 4 hours or more, and the temperature range is from 120°C to 360°C. 20°C/h or less, preferably 10°C/h until
The temperature is raised at a temperature increase rate of 350 to 370 °C for 2 hours or more, preferably 4 hours or more, and then 1100 to 370 °C.
In the temperature range of 1300°C, for 4 hours or more, preferably 1
The firing is carried out under heating conditions in which the temperature is maintained for 0 hours or more, and further held in a temperature range of 1300° C. or more for 4 hours or more, preferably 10 hours or more.

また、本発明のランタンクロマイト膜の製造では、上述
の焼成工程において未焼成のランタンクロマイトの膜を
セラミックスで囲み、直接熱を当てないようにしている
Furthermore, in the production of the lanthanum chromite film of the present invention, the unfired lanthanum chromite film is surrounded by ceramics in the above-mentioned firing process to prevent direct heat application.

また、本発明のランタンクロマイト系導電性セラミック
スは、上述の製造方法及び焼成方法を使用して製作され
たことを特徴とする。
Furthermore, the lanthanum chromite-based conductive ceramic of the present invention is characterized in that it was manufactured using the above-described manufacturing method and firing method.

また、本発明の固体電解質燃料電池は、上述のランタン
クロマイト膜をインターコネクタ、ガスディフューザー
あるいはセパレータとして使用されていることを特徴と
する。
Furthermore, the solid electrolyte fuel cell of the present invention is characterized in that the above-described lanthanum chromite membrane is used as an interconnector, gas diffuser, or separator.

尚、本明細書中において述べる「粘度」とは、撹拌式を
用いて室温において測定した値である。
In addition, the "viscosity" mentioned in this specification is a value measured at room temperature using a stirring method.

ここで、カルシウムドープランタンクロマイト粉末とし
ては、 L a 1l−xl Ca l+yl Cr tl−y
l Osにおいて、0<x≦0.4.O<y≦0.05
.y≦x、好ましくは0.1≦x≦O,O<y≦0.0
3y≦xの組成領域のものが採用されている。
Here, as the calcium-doped lanthanum chromite powder, L a 1l-xl Cal+yl Cr tl-y
l Os, 0<x≦0.4. O<y≦0.05
.. y≦x, preferably 0.1≦x≦O, O<y≦0.0
The composition range of 3y≦x is adopted.

まな、溶媒としては、非水系の溶媒例えばアルコール系
の有機溶媒の使用が好ましく、特に混合比が容量比で1
:2〜2.1程度のイソプロパノールとトルエンの混合
溶媒液が好ましく、またその添加量はランタンクロマイ
ドラOOgあたり280〜460m1 、好ましくは3
00〜400nl 、より好ましくは320〜3801
の範囲である。この非水系の溶媒は換気、排ガスの処理
が問題となるが、グリーンシートが渇き易いためドクタ
ーブレード装置の簡略化、スラリーの粘度調節の簡単化
が可能となる。
As the solvent, it is preferable to use a non-aqueous solvent, such as an alcohol-based organic solvent, especially at a mixing ratio of 1 by volume.
: A mixed solvent solution of about 2 to 2.1 isopropanol and toluene is preferable, and the amount added is 280 to 460 ml per OOg of lanthanum chromide, preferably 3
00-400nl, more preferably 320-3801
is within the range of This non-aqueous solvent poses problems in ventilation and treatment of exhaust gas, but since the green sheet dries out easily, the doctor blade device can be simplified and the viscosity of the slurry can be easily adjusted.

また、結合剤の添加はグリーンシートの強度を高める。The addition of a binder also increases the strength of the green sheet.

この結合剤としては、グリーンシートの加工性、寸法安
定性に優れており、かつ分散剤・溶剤に可溶なものであ
れば使用可能であるが、好ましくは有機結合剤系のポリ
ビニルブチラールであり、まなその添加量はランタンク
ロマイト粉末500gあたり45〜53g、好ましくは
48〜53g、より好ましくは49〜52gの範囲であ
る。スラリー中の結合剤の量がそれぞれの下限値よりも
少ない場合、成膜したグリーンシートの粘度が高くなり
、キャリアーフィルムから剥がせなくなる等グリーンシ
ートの取り扱いが難しくなる。
This binder can be used as long as it has excellent workability and dimensional stability of the green sheet and is soluble in dispersants and solvents, but organic binder-based polyvinyl butyral is preferable. , Manaso is added in an amount of 45 to 53 g, preferably 48 to 53 g, and more preferably 49 to 52 g per 500 g of lanthanum chromite powder. If the amount of binder in the slurry is less than each lower limit, the viscosity of the formed green sheet will increase, making it difficult to handle the green sheet, such as making it impossible to peel it off from the carrier film.

また、可塑剤としては、ランタンクロマイト粉末の湿潤
効果(原料粒子の分散性と潤滑性の寄与)、結合剤の代
替効果乾燥シートの可塑化効果を与えるためのものでフ
タル酸エステルなどが使用されるが、このうち特にフタ
ル酸−ジ−n−ブチルが好ましく、またその添加量はラ
ンタンクロマイト粉末500gあたり、45〜55ml
、好ましくは50〜55ml、より好ましくは51〜5
41の範囲である。
In addition, phthalate esters are used as plasticizers to provide the wetting effect of the lanthanum chromite powder (contributing to the dispersibility and lubricity of raw material particles), the substitute effect of the binder, and the plasticizing effect of the dry sheet. Among these, di-n-butyl phthalate is particularly preferred, and the amount added is 45 to 55 ml per 500 g of lanthanum chromite powder.
, preferably 50-55 ml, more preferably 51-5 ml
The range is 41.

分散剤としては、ノニオン界面活性剤が用いられ、その
使用量はランタンクロマイト500gあたり、13〜1
8ml、好ましくは13〜17ml、より好ましくは1
3〜151程度である。この分散剤によってランタンク
ロマイト粉末の一次粒子のファン・デル・ワールスカに
よる凝集を防ぎ分散性を向上させ、グリーンシート中の
ランタンクロマイト粒子の充填密度を高める。
As a dispersant, a nonionic surfactant is used, and the amount used is 13 to 1 per 500 g of lanthanum chromite.
8 ml, preferably 13-17 ml, more preferably 1
It is about 3 to 151. This dispersant prevents van der Waalska agglomeration of primary particles of lanthanum chromite powder, improves dispersibility, and increases the packing density of lanthanum chromite particles in the green sheet.

消泡剤としても特に限定されるものではないが、好まし
くはモノ−p−イソオクチルフェニルエーテルであり、
その使用量は13〜18ml、好ましくは13〜17m
l、より好ましくは13〜151の範囲である。消泡剤
はスラリーを例えばボールミル等で混合する場合、気泡
が発生し充分混合できない状態になることを防ぐ役割を
もつ。
The antifoaming agent is also not particularly limited, but is preferably mono-p-isooctylphenyl ether,
The amount used is 13-18ml, preferably 13-17ml
l, more preferably in the range of 13-151. When the slurry is mixed using a ball mill, for example, the antifoaming agent has the role of preventing air bubbles from being generated and making it impossible to mix the slurry sufficiently.

上述のスラリー調整剤特に結合剤、可塑剤、分散剤、消
泡剤の使用量は最少限度にすることが好ましく、上述の
諸条件を満したスラリーを用いて成膜したグリーンシー
ト(膜)は平坦でかつ気密に焼結し易いことを見い出し
た。スラリー調整剤が多いとグリーンシートの成形性は
良くなるが、多過ぎると焼結体が多孔性を有してしまう
からである。また、スラリー調整剤が少な過ぎると、成
形性が悪化し平坦なグリーンシートを得らない。
It is preferable to use the above-mentioned slurry conditioners, especially binders, plasticizers, dispersants, and antifoaming agents, to a minimum. It was found that it is easy to sinter in a flat and airtight manner. If the amount of the slurry conditioner is large, the formability of the green sheet will be improved, but if it is too large, the sintered body will have porosity. Furthermore, if the amount of the slurry conditioner is too small, the moldability will deteriorate and a flat green sheet will not be obtained.

(作用) 上述の配合比のスラリー調整剤を加えて所望粘度に調整
したランタンクロマイトのスラリーはドクターブレード
を通過する際に所望する厚さの平坦なシート状に成形さ
れる。そして、室温から120°Cの温度域に至るまで
の範囲においては20”C/h以下以下上くは10℃/
h以下の昇温速度で昇温されることによって一部の有機
溶剤が揮発し、更に110〜130℃の温度域では昇温
せずに2時間以上好ましくは4時間以上温度を保持する
ことによって有機溶媒を緩やかに安定させて揮発させ、
溶媒のガス化による空孔の発生を阻止する。
(Function) The lanthanum chromite slurry, which has been adjusted to a desired viscosity by adding a slurry conditioner having the above-mentioned mixing ratio, is formed into a flat sheet having a desired thickness when passing through a doctor blade. In the temperature range from room temperature to 120°C, it should be 20"C/h or less and above 10"C/h.
Part of the organic solvent evaporates by increasing the temperature at a temperature increase rate of less than Gently stabilizes and evaporates organic solvents,
Prevents the generation of pores due to solvent gasification.

次いで、この120℃の温度域から360℃の温度域に
至るまでの範囲においては20℃/h以下好ましくは1
0℃/h以下の昇温速度で昇温することによって一部の
スラリー調整剤が燃焼し、350〜370℃の温度域で
昇温せずに2時間以上好ましくは4時間以上その温度を
保持する間にスラリー調整剤を安定に燃焼させる。その
後、1100〜1300℃の温度域では4時間以上好ま
しくは10時間以上保持することによって融体を作りだ
し可塑性を呈する。この融体を作りだした状態は第4図
の電子顕微鏡写真のような状態である。これによってラ
ンタンクロマイト膜は歪をなくして平坦で均一な厚みと
なる。更に、1300℃以上で4時間以上好ましくは1
00時間以上温を保持することによってランタンクロマ
イト膜は緻密に焼成される。
Next, in the temperature range from 120°C to 360°C, the rate is 20°C/h or less, preferably 1
By increasing the temperature at a rate of 0°C/h or less, some of the slurry conditioner burns, and the temperature is maintained in the 350-370°C temperature range for 2 hours or more, preferably 4 hours or more, without increasing the temperature. During this time, the slurry conditioner is stably burned. Thereafter, the material is maintained in a temperature range of 1,100 to 1,300° C. for 4 hours or more, preferably 10 hours or more, thereby creating a melt and exhibiting plasticity. The state in which this melt is created is as shown in the electron micrograph of FIG. This eliminates distortion in the lanthanum chromite film, making it flat and uniform in thickness. Furthermore, at 1300°C or higher for 4 hours or more, preferably 1
By maintaining the temperature for 00 hours or more, the lanthanum chromite film is densely fired.

このランタンクロマイト系セラミックスは組成式L a
 N−zl Ca +x+yl Cr fl−yl O
sで示される固溶体で、その組成式中のx、yの値がO
<x≦0.4.0<y≦0.05.y≦xを満足すると
きには、このX13’の組成を有するペロブスカイト単
一相が得られる。x、yが上述の値を満足しないときは
、このような組成のペロブスカイト単一相は得られず、
ペロブスカイトの他酸化ランタン(La203 )や酸
化カルシウム(Cab)等の相が現れ、多相共存の状態
となる。
This lanthanum chromite ceramic has the composition formula L a
N-zl Ca +x+yl Cr fl-yl O
A solid solution represented by s, where the values of x and y in the composition formula are O
<x≦0.4.0<y≦0.05. When y≦x is satisfied, a perovskite single phase having the composition X13' is obtained. When x and y do not satisfy the above values, a perovskite single phase with such a composition cannot be obtained,
In addition to perovskite, phases such as lanthanum oxide (La203) and calcium oxide (Cab) appear, resulting in a state of multiphase coexistence.

L a fl−ml Ca +x+yl Cr 1−F
I Ox系固溶体は電気伝導性にも優れる性質を有する
が、CaOやLa2O5は電気伝導を阻害し、x、yの
いずれかの値が上述の値を満足しないときには焼結度が
著しく悪化し、ガス透過を妨げる焼結度94%未満とな
る。
L a fl-ml Ca +x+yl Cr 1-F
IOx-based solid solutions also have excellent electrical conductivity, but CaO and La2O5 inhibit electrical conduction, and when either the value of x or y does not satisfy the above-mentioned value, the degree of sintering deteriorates significantly, The degree of sintering is less than 94% which prevents gas permeation.

(実施例) 次に本発明の構成を図面に示す実施例等に基づき詳細に
説明する。
(Example) Next, the structure of the present invention will be explained in detail based on the example shown in the drawings.

ランタンクロマイト膜は、ランタンクロマイト粉体を可
塑剤、結合剤、消泡剤の機能性添加物を含む溶媒中に懸
濁させた粘度の高いスラリー(混しよう)を調整し、こ
れをドクターブレード法によって均一な厚さのグリーン
シートに成膜した後焼成することによって得られる。
Lanthanum chromite membrane is produced by preparing a highly viscous slurry (mixing) in which lanthanum chromite powder is suspended in a solvent containing functional additives such as a plasticizer, binder, and antifoaming agent, and then using the doctor blade method. It is obtained by forming a film into a green sheet with a uniform thickness and then firing it.

ドクターブレード法において用いられるスラリーを調整
するには、まず、酸化ランタン(La208)と炭酸カ
ルシウム(CaCOs )と酸化クロム(Cr20s 
)を次の(1)式で示す所定の割合となるように配合し
て粉砕混合し、空気中において所定温度、例えば9〜1
100℃で、約10時間で焼成して粉径約11a1程度
のカルシウムドープランタンクロマイトの原料粉末を調
整する。
To prepare the slurry used in the doctor blade method, first, lanthanum oxide (La208), calcium carbonate (CaCOs), and chromium oxide (Cr20s) are mixed together.
) in a predetermined ratio shown by the following formula (1), pulverized and mixed, and heated in air at a predetermined temperature, e.g.
Calcination is performed at 100° C. for about 10 hours to prepare a raw material powder of calcium-doped lanthanum chromite having a powder diameter of about 11a1.

L a Cr −ml Ca Cx+y+ Cr tl
−yl Os °°’ (1)但し、O<x≦0.4 0<y≦0.05 y≦x このランタンクロマイト粉体に、溶媒に予め溶解してな
る結合剤を加える。そしてボールミル等によって撹拌混
合し、ここに可塑剤を添加してボールミル等によってさ
らに撹拌混合し、さらに消泡剤を添加した後、減圧器等
の内部に静置保持するなどして脱泡することによりスラ
リーを得る。
L a Cr -ml Ca Cx+y+ Cr tl
-yl Os °°' (1) However, O<x≦0.4 0<y≦0.05 y≦x A binder pre-dissolved in a solvent is added to this lanthanum chromite powder. Then, the mixture is stirred and mixed using a ball mill, etc., a plasticizer is added thereto, further stirred and mixed using a ball mill, etc., an antifoaming agent is further added, and the defoaming is performed by holding the mixture still inside a pressure reducer, etc. to obtain slurry.

なお、このようなスラリーの調整工程において、真空脱
泡によりスラリーを所望の粘度例えば500〜700g
/3・SeCに調整する。
In addition, in such a slurry adjustment process, the slurry is reduced to a desired viscosity, for example, 500 to 700 g, by vacuum defoaming.
Adjust to /3・SeC.

ここで、溶媒としては、非水系のイソプロパノール[(
株)片山化学、−級]とトルエン[(株)片山化学、特
級]の混合溶液を使用した。また、結合剤としては、ポ
リビニルブチラール[(株)槽水化学工業、5−LEC
,BM−11を用いた。
Here, as a solvent, non-aqueous isopropanol [(
A mixed solution of Katayama Chemical Co., Ltd., - grade] and toluene [Katayama Chemical Co., Ltd., special grade] was used. In addition, as a binder, polyvinyl butyral [Tasui Kagaku Kogyo Co., Ltd., 5-LEC
, BM-11 was used.

可塑剤としては、フタル酸−ジ−n−ブチル[(株)ナ
カライテスク、−級コを用いた0分散剤(界面活性剤)
としては、ノニオン界面活性剤[(株)日本油脂、魚油
、0P−83RAT]を用いた。
As a plasticizer, a 0-grade dispersant (surfactant) using di-n-butyl phthalate [Nacalai Tesque Co., Ltd.]
As the surfactant, a nonionic surfactant [NOP-83RAT, manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd., fish oil] was used.

消泡剤としては、モノーp−iso−オクチルフェニル
エーテル[(株)ナカライテスク、 Triton X
−100゜用途別特性試薬]を用いた。それらの使用量
はランタンクロマイト500gあたり、溶媒が280〜
460ml、結合剤が45〜53g、可塑剤が45〜5
5−ml、分散剤が13〜18ml、消泡剤が13〜1
81の範囲である。
As an antifoaming agent, mono p-iso-octylphenyl ether [Nacalai Tesque Co., Ltd., Triton
-100° Characteristic Reagent by Application] was used. The amount used is 280~280g of solvent per 500g of lanthanum chromite.
460ml, binder 45-53g, plasticizer 45-5
5-ml, dispersant 13-18ml, antifoam agent 13-1
The range is 81.

このようにして調整された所望の組成および粘度を有す
るスラリーは、次にドクターブレード装置において所望
の厚さのグリーンシート(高分子化合物を結合剤とする
緻密で柔軟なテープ)に成形される。ドクターブレード
装置のスラリータンクに装填されたスラリーは、ドクタ
ーとよばれるナイフェツジに厚みを規制されて、所定の
速度で移動する搬送テープ上に展開され、搬送テープに
乗ってドクターブレード装置内を移動しながら、ヒータ
等による加熱によって乾燥させられ、装置端部において
搬送テープより剥離されてグリーンシートとして保形さ
れる。尚、ドクターブレード装置としては、2段式のド
クターを備えたものが望ましく、IP!i目のブレード
でキャストされたスラリーを2段目のブレードでさらに
高精度の膜厚に仕上げる。
The slurry having the desired composition and viscosity thus adjusted is then formed into a green sheet (a dense, flexible tape using a polymeric compound as a binder) with a desired thickness in a doctor blade device. The thickness of the slurry loaded into the slurry tank of the doctor blade device is regulated by a knife called a doctor, and the slurry is spread onto a conveyor tape that moves at a predetermined speed, and then moves inside the doctor blade device on the conveyor tape. Meanwhile, it is dried by heating with a heater or the like, and is peeled off from the conveying tape at the end of the device to maintain its shape as a green sheet. The doctor blade device is preferably one equipped with a two-stage doctor, and IP! The slurry cast by the i-th blade is finished to a more precise film thickness by the second blade.

そして、このようにして所望形状に成形された未焼成の
カルシウムドープランタンクロマイト膜を一定の焼成条
件例えば焼成する過程において1100〜1300℃の
温度域において4時間以上好ましくは10時間以上保持
することによって融体をつくり出し平坦に成形するよう
にしている。
Then, the unfired calcium-doped lanthanum chromite film formed into the desired shape is held under certain firing conditions, for example, in a temperature range of 1100 to 1300°C for 4 hours or more, preferably 10 hours or more during the firing process. It creates a melt and molds it into a flat shape.

更に、本発明は、室温から120℃の温度域となるまで
20℃/h以下好ましくは10℃/h以下の昇温速度で
昇温し、110〜130℃の温度域で2時間以上好まし
くは4時間以上保持し、120℃の温度域から360℃
の温度域となるまで20℃/h以下好ましくは10℃/
h以下の昇温速度で昇温し、350〜370°Cの温度
域で2時間以上好ましくは4時間以上保持し、その後1
100〜1300℃の温度域において4時間以上好まし
くは10時間以上保持し、更に1300℃以上の温度域
で4時間以上好ましくは10時間以上保持する加熱条件
で焼結して緻密で平坦なランタンクロマイト膜を得る。
Further, in the present invention, the temperature is raised at a rate of 20°C/h or less, preferably 10°C/h or less, from room temperature to 120°C, and preferably for 2 hours or more in the 110-130°C temperature range. Hold for more than 4 hours, temperature range from 120℃ to 360℃
20°C/h or less, preferably 10°C/h, until the temperature reaches
The temperature is raised at a temperature increase rate of 350 to 370°C for 2 hours or more, preferably 4 hours or more, and then 1 hour or less.
Dense and flat lanthanum chromite sintered under heating conditions of holding in a temperature range of 100 to 1300°C for 4 hours or more, preferably 10 hours or more, and further holding in a temperature range of 1300°C or more for 4 hours or more, preferably 10 hours or more. Obtain a membrane.

このようにして得られたランタンクロマイト膜は、後述
の通り気密でかつ平坦なものであるために、種々の分野
、例えば固定電解質燃料電池のセパレータ、ガスディフ
ューザー、インターコネクタ等に好適に応用されるが、
特に平板型固体電解質燃料電池のセパレータ、ガスディ
フューザーインターコネクタとして好適である。
The lanthanum chromite membrane thus obtained is airtight and flat, as described below, and is therefore suitable for application in various fields, such as separators for fixed electrolyte fuel cells, gas diffusers, interconnectors, etc. but,
It is particularly suitable as a separator for a flat plate solid electrolyte fuel cell and a gas diffuser interconnector.

第1図に平板型固体電解質燃料電池のセパレータとして
構成した一例を分解斜視図で示す。燃料電池は、平板の
単電池1とセパレータ4をスペーサ2.3を介して交互
に積重ね、単電池1とセパレータ4とによって形成され
る空気供給用空間5と燃焼ガス供給用空間6とに燃焼ガ
スと空気が夫々燃料ガス供給パイプ7と空気供給パイプ
8を介して夫々供給される。更に、単電池1は固体電解
質9の表面側と裏面側に空気極10と燃料極11を形成
して成る。このような燃料電池のセパレータ4として本
発明に関わるランタンクロマイト膜は使用される。
FIG. 1 shows an exploded perspective view of an example of a separator for a flat solid electrolyte fuel cell. In the fuel cell, flat unit cells 1 and separators 4 are alternately stacked with spacers 2.3 in between, and combustion is performed in an air supply space 5 and a combustion gas supply space 6 formed by the unit cells 1 and separators 4. Gas and air are supplied through a fuel gas supply pipe 7 and an air supply pipe 8, respectively. Furthermore, the unit cell 1 is formed by forming an air electrode 10 and a fuel electrode 11 on the front and back sides of a solid electrolyte 9. The lanthanum chromite membrane according to the present invention is used as the separator 4 of such a fuel cell.

また、平板型固体電解質燃料電池の他の実施例として第
2図に示すようなものもある。この平板型固体電解質燃
料電池は、単電池1とガスデイフユーザ12.13を表
裏両面に有するセパレータ4とを交互に積層して成るも
のである。ガスデイフユーザ12.13はランタンクロ
マイト系セラミックスに渭14を形成したものであり、
この溝14内を通って燃料ガス及び空気が燃料極及び空
気極に供給される。
There is also another example of a flat solid electrolyte fuel cell as shown in FIG. This flat plate type solid electrolyte fuel cell is made up of alternating layers of unit cells 1 and separators 4 having gas diffusers 12 and 13 on both sides. Gas Difuser 12.13 is made of lanthanum chromite ceramics with edge 14 formed.
Fuel gas and air are supplied to the fuel electrode and the air electrode through the groove 14.

更に、第3図に円筒型の固体電解質燃料電池の一実施例
を示す、この円筒型電解質燃料電池は円筒型の支持体2
0の周りに空気極21と固体電解質22と燃料極23と
を同心状に形成し、固体電解質22と燃料極23とを分
断するように空気極21上に形成されたインターコネク
タ24によって空気極21fllllの電流が取り出さ
れるように設けられている。インターコネクタ24と燃
料極23との間には電気的絶縁のために溝25が設けら
れている。空気は支持体20の内側を流れ、多孔質の支
持体20を通って空気極21に供給される。
Further, FIG. 3 shows an example of a cylindrical solid electrolyte fuel cell, which has a cylindrical support 2.
An air electrode 21, a solid electrolyte 22, and a fuel electrode 23 are formed concentrically around the air electrode 0, and an interconnector 24 formed on the air electrode 21 separates the solid electrolyte 22 and fuel electrode 23. It is provided so that a current of 21 flllll is taken out. A groove 25 is provided between the interconnector 24 and the fuel electrode 23 for electrical insulation. Air flows inside the support 20 and is supplied to the air electrode 21 through the porous support 20 .

(以下余白) 栗l目i上 出発物質に酸化ランタン(L a20s )を、炭酸カ
ルシウム(CaCO,)を、酸化クロム(Cr20s)
を所定のモル比として粉混ぜ法により混合し、1000
℃、20時間で焼成した。そして、x=0.3.y=0
.32、平均粒径1−のカルシウムドープランタンクロ
マイト原料粉末を得た。このランタンクロマイトの粉体
とスラリー調整剤とを第1表に示す割合で混合したスラ
リーを得た。
(Left below) The starting materials on the order I of the order Aurizo are lanthanum oxide (L a20s ), calcium carbonate (CaCO, ), and chromium oxide (Cr20s).
were mixed at a predetermined molar ratio using a powder mixing method, and 1000
It was baked at ℃ for 20 hours. And x=0.3. y=0
.. 32. Calcium-doped lanthanum chromite raw material powder with an average particle size of 1- was obtained. A slurry was obtained by mixing this lanthanum chromite powder and a slurry conditioner in the proportions shown in Table 1.

溶媒 結合剤 可塑剤 分散剤 消泡剤 第1表 ランタンクロマイト1500 トノ112士イソプロパノール 3601(混合比1.
2〜2:1) ポリビニルブチラール     48Qフタル酸ジーn
−ブチル     501ノニオン界面活性剤 (0P−83R八T)            13m
1モノ−p−iso−オクチルフェニルエーテル3m ランタンクロマイト粉末とスラリー調整剤を回転式ボー
ルミルで40時時間音した後、真空脱泡し、有機溶媒の
蒸発により粘度調整を行い、粘度600 Q/C1a・
secのドクターブレード法に用いるスラリーとした。
Solvent Binder Plasticizer Dispersant Defoamer Table 1 Lanthanum Chromite 1500 Tono 112 Isopropanol 3601 (Mixing ratio 1.
2-2:1) Polyvinyl butyral 48Q phthalate di-n
-Butyl 501 nonionic surfactant (0P-83R8T) 13m
1 Mono-p-iso-octylphenyl ether 3m Lanthanum chromite powder and slurry conditioner were mixed in a rotary ball mill for 40 hours, defoamed in vacuum, and the viscosity was adjusted by evaporation of the organic solvent, resulting in a viscosity of 600 Q/C1a.・
It was used as a slurry for the doctor blade method of sec.

混合は、ボールミル(凸材工業製)がアルミナ製、ボー
ルが部分安定化ジルコニア製のものを用い、原料のスラ
リーをボールミルの容積の1/3、大きさが異なるボー
ル(直径0゜5〜2.5c*)を同じ<1/3、残りの
1/3を空間とし、スラリーが良く混合されるように配
慮して行った。ボールミルの回転速度は、約60rpl
とした。
For mixing, a ball mill (manufactured by Dekozai Kogyo) with alumina balls and partially stabilized zirconia balls was used, and the raw material slurry was mixed with 1/3 of the volume of the ball mill through balls of different sizes (diameters 0°5 to 2°). .5c*) was the same <1/3, and the remaining 1/3 was a space, taking care to mix the slurry well. The rotation speed of the ball mill is approximately 60 rpm
And so.

(以下余白) 太l自」λ 実施例1で用いたランタンクロマイト粉体を第2表に示
すスラリー調整剤で混合してスラリーを得、これを実施
例1と同じ条件で粘度調整を行うと共に混合しな。
(Margins below) λ The lanthanum chromite powder used in Example 1 was mixed with the slurry conditioner shown in Table 2 to obtain a slurry, and the viscosity was adjusted under the same conditions as in Example 1. Don't mix.

犬l自」旦 実施例1で用いたランタンクロマイト粉体を第3表に示
すスラリー調整剤で混合してスラリーを得、これを実施
例1と同じ条件で粘度調整を行うと共に混合しな。
First, the lanthanum chromite powder used in Example 1 was mixed with the slurry conditioner shown in Table 3 to obtain a slurry, and the viscosity was adjusted under the same conditions as in Example 1, and the slurry was not mixed.

第2表 ランタンクロマイト 500 溶媒  トルエン+イソプロパノール 4401(混合
比1:2〜2:1) 結合剤 ポリビニルブチラール     48Q可塑剤
 フタル酸ジ−n−ブチル     501分散剤 ノ
ニオン界面活性剤 (0P−83RAT )      13 l消泡剤 
モノーp−iso−オクチルフェニルエーテル(以下余
白) 第3表 ランタンクロマイト1500 溶媒  トルエン+イソプロパノール 300m1(混
合比1:2〜2;1) 結合剤 ポリビニルブチラール     53g可塑剤
 フタル酸ジ−n−ブチル     55−1分散剤 
ノニオン界面活性剤 (OP−83RAT)      15mlml消泡上
ノーp−iso−オクチルフェニルエーテルこの製造法
により、作製したランタンクロマイト膜は、平坦かつ気
密性に優れ、このランタンクロマイトを用いた固体電解
質型燃料電池も高性能を有することを見出した。
Table 2 Lanthanum chromite 500 Solvent Toluene + Isopropanol 4401 (mixing ratio 1:2 to 2:1) Binder Polyvinyl butyral 48Q Plasticizer Di-n-butyl phthalate 501 Dispersant Nonionic surfactant (0P-83RAT) 13 l Antifoaming agent
Mono p-iso-octylphenyl ether (blank below) Table 3 Lanthanum Chromite 1500 Solvent Toluene + Isopropanol 300ml (mixing ratio 1:2-2:1) Binder Polyvinyl butyral 53g Plasticizer Di-n-butyl phthalate 55- 1 Dispersant
Nonionic surfactant (OP-83RAT) 15mlml antifoaming non-p-iso-octyl phenyl ether The lanthanum chromite membrane produced by this manufacturing method has excellent flatness and airtightness, and is suitable for use as a solid electrolyte fuel using this lanthanum chromite. It has been found that the battery also has high performance.

斯くして得られたグリーンシートを、アルミナ等のセラ
ミックスによって四方を囲み、第4表及び第5表の焼成
条件、若しくは第6表及び第7表の焼成条件で焼成して
ランタンクロマイト膜を得た。
The green sheet thus obtained is surrounded on all sides with ceramics such as alumina, and fired under the firing conditions shown in Tables 4 and 5 or under the firing conditions shown in Tables 6 and 7 to obtain a lanthanum chromite film. Ta.

第4表(脱脂条件) 室温〜130℃  13時間かけて昇温(10℃/h以
下で昇温) 130℃    13時間保持 130〜370℃  24時間かけて昇温(10℃/h
以下で昇温) 370℃    4時間保持 370℃〜室温  10時間かけて冷却(以下余白) 第5表(焼成条件) 室温〜1100℃  11時間かけて昇温(10℃/h
以下で昇温) 1100℃   10時間保持 1100〜1500℃  4時間かけて昇温(100℃
/h以下で昇温) 1500℃   10時間保持 1500℃〜室温  10時間かけて冷却面、脱脂工程
と焼成工程とは本実施例の如く別々に実施しても良いが
、通常は連続的に行なわれる。
Table 4 (Degreasing conditions) Room temperature to 130°C Temperature increase over 13 hours (temperature increase at 10°C/h or less) 130°C Hold for 13 hours 130 to 370°C Temperature increase over 24 hours (10°C/h
370°C Hold for 4 hours 370°C to room temperature Cool over 10 hours (blank below) Table 5 (Firing conditions) Room temperature to 1100°C Temperature rise over 11 hours (10°C/h
1100℃ Hold for 10 hours 1100-1500℃ Increase temperature over 4 hours (100℃
(Temperature rise at less than /h) 1500°C Hold for 10 hours 1500°C to room temperature Cool for 10 hours The degreasing process and baking process may be performed separately as in this example, but usually they are performed continuously. It will be done.

第6表(脱脂条件) 室温〜110℃  11時間かけて昇温(10℃/h以
下で昇温) 110℃    4時間保持 110〜350°C24時間かけて昇温(10℃/h以
下で昇温) 350 ’C4時間保持 350℃〜室温  10時間かけて冷却第7表(焼成条
件) 室温〜1100℃  11時間かけて昇温(100℃/
h以下で昇温) 1100℃   10時間保持 1100〜1500℃  4時間かけて昇温(100℃
/h以下で昇温) 1500℃   10時間保持 1500℃〜室温  10時間かけて冷却実験は、非水
系のイソプロパノール(x)とトルエン(y)の混合溶
液を用い、その混合比(体積比)がx : y=2〜1
:1〜2の領域で行ったが、その領域においては他のス
ラリー調整剤が同じ条件でもグリーンシートにその差異
が見出されなかった。他のスラリー調整剤の結合剤、可
塑剤、分散剤、消泡剤の使用量は最少限度にすること、
焼成工程では試料をアルミナ等のセラミックスで回りを
囲み直接試料に熱を当てないことがランタンクロマイト
ドクターブレード膜を平坦に焼成し易いことを見出した
。この理由は、スラリー調整剤が多過ぎると焼結体が多
孔性を有してしまうためと焼結途中のセラミックスは不
均一な温度に過敏に反応し、電解質膜が歪みやすいなめ
である。
Table 6 (Degreasing conditions) Room temperature to 110°C Temperature increase over 11 hours (temperature increase at 10°C/h or less) 110°C Hold for 4 hours 110 to 350°C Temperature increase over 24 hours (temperature increase at 10°C/h or less) Temperature) 350'C Hold for 4 hours 350°C to room temperature Cool over 10 hours Table 7 (Firing conditions) Room temperature to 1100°C Increase temperature over 11 hours (100°C/
1100℃ Hold for 10 hours 1100-1500℃ Increase temperature over 4 hours (100℃
/h) 1500°C Hold for 10 hours 1500°C to room temperature 10 hours The cooling experiment used a mixed solution of non-aqueous isopropanol (x) and toluene (y), and the mixing ratio (volume ratio) was x: y=2~1
: 1 to 2, but no difference was found in the green sheets in that region even under the same conditions with other slurry conditioners. The amount of other slurry conditioners such as binders, plasticizers, dispersants, and antifoaming agents should be kept to a minimum;
In the firing process, we found that it was easier to fire the lanthanum chromite doctor blade film flat by surrounding the sample with ceramics such as alumina and not applying heat directly to the sample. The reason for this is that if too much slurry conditioner is added, the sintered body becomes porous, and the ceramic during sintering reacts sensitively to uneven temperatures, making the electrolyte membrane easily distorted.

また、セラミックスの焼成条件は昇・降温速度が速い場
合、焼結していないセラミックス成形体に割れやひびが
生じ、良品率が極端に低くなる。
Furthermore, if the firing conditions for ceramics are such that the rate of temperature rise and fall is fast, cracks or cracks will occur in the unsintered ceramic molded body, resulting in an extremely low yield rate.

また、1100〜1300℃の温度領域で4時間以上好
ましくは10時間以上の温度保持を行なわなければ、セ
ラミックスを平坦で均一厚さに成形するために十分な融
体を作りだすことができない。
Further, unless the temperature is maintained in the temperature range of 1100 to 1300°C for 4 hours or more, preferably 10 hours or more, it is not possible to create a sufficient melt to form the ceramic into a flat and uniform thickness.

第4表と第5表及び第6表と第7表に示した焼成条件は
焼成後8cn程度の大きさまでのランタンクロマイトド
クターブレード膜の製作に好適な条件ではあるが、特に
これに限定されるものではなく、この程度の昇・降温で
平坦な焼結体が得られる条件であり、この速度よりも遅
い場合も全く問題ない、また、より多きな成形品を焼成
する場合には、より遅い昇・降温速度で脱脂を行う必要
があると考えられる。
Although the firing conditions shown in Tables 4, 5, 6, and 7 are suitable for producing lanthanum chromite doctor blade membranes up to a size of about 8 cm after firing, they are particularly limited to these. It is not a specific condition, but a flat sintered body can be obtained by raising and lowering the temperature to this degree, and there is no problem if the speed is slower than this. It is thought that it is necessary to perform degreasing at a rate of temperature rise and fall.

(以下余白) 栗」白肌ユ 実施例1において得られたランタンクロマイト粉末を第
8表に示すスラリー調整剤で混合してスラリーを得る。
(Left below) Chestnut White Skin Yu The lanthanum chromite powder obtained in Example 1 was mixed with the slurry conditioner shown in Table 8 to obtain a slurry.

犬l自引旦 実施例1において得られたランタンクロマイト粉末を第
9表に示すスラリー調整剤で混合してスラリーを得る。
The lanthanum chromite powder obtained in Example 1 was mixed with the slurry conditioner shown in Table 9 to obtain a slurry.

第8表 溶媒  トルエン士イソプロパノール 3601結合剤
 ポリビニルブチラール     53g可塑剤 フタ
ル酸ジ−n−ブチル     55+1分散剤 ノニオ
ン界面活性剤 (0P−83R^T)      15111消泡剤 
モノーp−iso−オクチルフェニルエーテル第9表 溶媒 結合剤 可塑剤 分散剤 消泡剤 00g トルエン士イソプロパノール 30011ポリビニルブ
チラール     48gフタル酸ジ−n−ブチル  
   50IMノニオン界面活性剤 (0P−83R^T)      1311モノ−p−
180−オクチルフェニルエーテル上述の組成のランタ
ンクロマイト粉末とスラリー調整剤を回転式ボールミル
により40時間程度混合した後、真空脱泡により600
g/(2)・sec程度の粘度に調整した後、ドクター
ブレード法により成膜した。
Table 8 Solvent Toluene isopropanol 3601 Binder Polyvinyl butyral 53g Plasticizer Di-n-butyl phthalate 55+1 Dispersant Nonionic surfactant (0P-83R^T) 15111 Antifoaming agent
Mono p-iso-octylphenyl ether Table 9 Solvent Binder Plasticizer Dispersant Defoamer 00g Toluene Isopropanol 30011 Polyvinyl Butyral 48g Di-n-Butyl Phthalate
50IM nonionic surfactant (0P-83R^T) 1311 mono-p-
180-Octyl phenyl ether After mixing the lanthanum chromite powder with the above composition and a slurry conditioner in a rotary ball mill for about 40 hours, 600-octylphenyl ether was prepared by vacuum degassing.
After adjusting the viscosity to approximately g/(2)·sec, a film was formed by a doctor blade method.

犬l自肌旦 実施例1において得られたランタンクロマイト粉末を第
10表に示すスラリー調整剤で混合してスラリーを得る
The lanthanum chromite powder obtained in Example 1 was mixed with the slurry conditioner shown in Table 10 to obtain a slurry.

第10表 溶媒  トルエン士イソプロパノール 440i結合剤
 ポリビニルブチラール     53g可塑剤 フタ
ル酸ジ−n−ブチル     5511分散剤 ノニオ
ン界面活性剤 (0P−83R^T)      15m消泡剤 モノ
ーp−iso−オクチルフェニルエーテル成膜したグリ
ーンシートは、アルミナ等のセラミックスにより四方を
囲んで次の第11表及び第12表の条件、若しくは第1
3表及び第14表の条件で焼成工程にかけられた。
Table 10 Solvent Toluene isopropanol 440i Binder Polyvinyl butyral 53g Plasticizer Di-n-butyl phthalate 5511 Dispersant Nonionic surfactant (0P-83R^T) 15m Antifoam agent Mono p-iso-octylphenyl ether film formation The prepared green sheet is surrounded on all sides by ceramics such as alumina and subjected to the conditions in Tables 11 and 12 below, or the conditions in Table 1.
A firing process was performed under the conditions shown in Tables 3 and 14.

(以下余白) 第11表(脱脂条件) 室温〜110℃  11時間かけて昇温く10℃/h以
下で昇温) 4時間保持 24時間かけて昇温 (10℃/h以下で昇温) 4時間保持 10時間かけて冷却 110℃ 350℃ 110〜350 ℃ 350℃〜室温 第1 室温〜1300℃ 1300℃ 1300〜1500°C 1500℃ 1500℃〜室温 2表(焼成条件) 13時間かけて昇温 く100°C/h以下で昇温) 10時間保持 4時間かけて昇温 (100°C/h以下で昇fA) 10時間保持 10時間かけて冷却 (以下余白) 第13表(脱脂条件) 室温〜130℃  13時間かけて昇温(10℃/h以
下で昇温) 4時間保持 24時間かけて昇温 く10℃/h以下で昇温) 4時間保持 10時間かけて冷却 130℃ 370℃ 130〜370 ℃ 370℃〜室温 第14表(焼成条件) 室温〜1300℃  13時間かけて昇温(100℃/
h以下で昇温) 1300°c    io時間保持 1300〜1500°C4時間がけて昇温(100℃/
h以下で昇温) 1500″C10時間保持 1500℃〜室温  10時間かけて冷却これらの結果
から、前述のスラリー調整剤を含みかつ上述の焼成条件
を満したドクターブレード膜は、燃料ガスや空気を通さ
ない緻密な膜であると共に導電率が他の製法で作製され
ているものと同程度以上であり、かつ平坦に形成できる
ため、固体電解質燃料電池の電解質に採用する場合、電
解質中におけるクロスリークが全くなくかつ出力電流密
度が従来品よりも優れた特性を示すことが理解できる。
(Leaving space below) Table 11 (Degreasing conditions) Room temperature to 110℃ Increase temperature over 11 hours and increase temperature at 10℃/h or less) Hold for 4 hours Temperature increase over 24 hours (temperature increase at 10℃/h or less) 4 Time Hold Cool over 10 hours 110°C 350°C 110-350°C 350°C to room temperature 1st Room temperature to 1300°C 1300°C 1300-1500°C 1500°C 1500°C to room temperature Table 2 (Firing conditions) Increase temperature over 13 hours Hold for 10 hours, raise temperature over 4 hours (rise fA at 100°C/h or less) Hold for 10 hours, cool down over 10 hours (blank below) Table 13 (Degreasing conditions) Room temperature ~130℃ Increase temperature over 13 hours (temperature increase at 10℃/h or less) Hold for 4 hours, increase temperature over 24 hours, increase temperature at 10℃/h or less) Hold for 4 hours, cool down over 10 hours 130℃ 370℃ 130 ~370°C 370°C ~ Room temperature Table 14 (Firing conditions) Room temperature ~ 1300°C Temperature increase over 13 hours (100°C/
Temperature rise at 1300°C io hours (1300-1500°C) Temperature rise over 4 hours (100°C/
From these results, the doctor blade membrane containing the slurry conditioner mentioned above and satisfying the above firing conditions is able to absorb fuel gas and air. It is a dense membrane that does not pass through, has a conductivity equal to or higher than those made by other manufacturing methods, and can be formed flat, so when it is used as an electrolyte in solid electrolyte fuel cells, cross leakage in the electrolyte is prevented. It can be seen that there is no lag and the output current density exhibits better characteristics than the conventional product.

(発明の効果) 以上の説明より明らかなように、本発明によると、ドク
ターブレード法によって反りのない平坦なランタンクロ
マイト膜を成膜できる。また、本発明は、融体ができる
ことを利用して焼成するようにしているので、気密性に
優れかつ平坦なランタンクロマイト膜を一回のみの比較
的低温における焼成によって、短時間、低コストで製作
し得る。
(Effects of the Invention) As is clear from the above description, according to the present invention, a flat lanthanum chromite film without warping can be formed by the doctor blade method. Furthermore, since the present invention utilizes the fact that a molten material is formed for firing, a flat lanthanum chromite film with excellent airtightness can be fired only once at a relatively low temperature in a short time and at low cost. Can be manufactured.

したがって、固体電解質燃料電池、その他のランタンク
ロマイト導電性セラミックスの高温作動体の実現に大き
く寄与するものである。
Therefore, it will greatly contribute to the realization of solid electrolyte fuel cells and other high-temperature operating bodies of lanthanum chromite conductive ceramics.

また、このランタンクロマイト膜は気密性に優れかつ導
電率も高いことから高温での作動が要求される種々の用
途に適用でき、例えば固体電解質燃料電池のセパレータ
、インターコネクタ、ガスディフューザーとして使用す
る場合に好適であり、かつこれらを使用した固体電解質
燃料電池は実用性の高いものとなる。
In addition, this lanthanum chromite membrane has excellent airtightness and high electrical conductivity, so it can be applied to a variety of applications that require operation at high temperatures, such as when used as a separator, interconnector, and gas diffuser for solid electrolyte fuel cells. Solid electrolyte fuel cells using these materials are highly practical.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は平板型固体電解質燃料電池の一例を示す分解斜
視図である。 第2図は平板型固体電解質燃料電池の他の実施例を概略
的に示す拡大斜視図である。 第3図は円筒型固体電解質燃料電池の一例を示す斜視図
である。 第4図は本発明のカルシウムドープランタンクロマイト
の組織を示す電子顕微鏡写真である。 岱1図 ↑ 4・・・セパレータ、12.13・・・ガスデイフユー
ザ、24・・・インターコネクタ。 特許出願人  工 業 技 術 院 長財団法人 電力
中央研究所
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an example of a flat solid electrolyte fuel cell. FIG. 2 is an enlarged perspective view schematically showing another embodiment of the flat solid electrolyte fuel cell. FIG. 3 is a perspective view showing an example of a cylindrical solid electrolyte fuel cell. FIG. 4 is an electron micrograph showing the structure of calcium-doped lanthanum chromite of the present invention. Figure 1 ↑ 4...Separator, 12.13...Gas diffuser, 24...Interconnector. Patent applicant: Central Research Institute of Electric Power Industry, Institute of Industrial Technology

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)La_(_1_−_x_)Ca_(_x_+_y
_)Cr_(_1_−_y_)O_3但し、0<x≦0
.4 0<y≦0.05 y≦x で表されるカルシウムドープランタンクロマイトの粉体
500g当りに、溶媒280〜460ml、結合剤45
〜53g、可塑剤45〜55ml、分散剤13〜18m
l及び消泡剤13〜18mlを加え、500〜700g
/cm・secの粘度に調整したスラリーを用いてドク
ターブレード法によって成膜することを特徴とするカル
シウムドープランタンクロマイト膜の製造方法。
(1) La_(_1_-_x_) Ca_(_x_+_y
_)Cr_(_1_-_y_)O_3 However, 0<x≦0
.. 4 0<y≦0.05 y≦x For each 500 g of calcium-doped lanthanum chromite powder, 280 to 460 ml of solvent and 45 ml of binder
~53g, plasticizer 45-55ml, dispersant 13-18ml
Add 13-18 ml of antifoam and 500-700 g
A method for producing a calcium-doped lanthanum chromite film, comprising forming the film by a doctor blade method using a slurry adjusted to a viscosity of /cm/sec.
(2)溶媒として混合比が容量比で1:2〜2:1のト
ルエンとイソプロパノール混合溶液を、結合剤としてポ
リビニルブチラールを、可塑剤としてフタル酸ジ−n−
ブチルを、分散剤としてノニオン界面活性剤を、また消
泡剤としてモノ−p−イソオクチルフェニルエーテルを
それぞれ用いることを特徴とする請求項1に記載のカル
シウムドープランタンクロマイト膜の製造方法。
(2) A mixed solution of toluene and isopropanol with a volume ratio of 1:2 to 2:1 as the solvent, polyvinyl butyral as the binder, and di-n-phthalate as the plasticizer.
The method for producing a calcium-doped lanthanum chromite membrane according to claim 1, characterized in that butyl is used as a dispersant, a nonionic surfactant is used as a dispersant, and mono-p-isooctylphenyl ether is used as an antifoaming agent.
(3)所望形状に成形された未焼成のカルシウムドープ
ランタンクロマイト膜を焼成する過程において1100
〜1300℃の温度域において4時間以上保持すること
を特徴とするカルシウムドープランタンクロマイト膜の
焼成方法。
(3) In the process of firing the unfired calcium-doped lanthanum chromite film formed into the desired shape,
A method for firing a calcium-doped lanthanum chromite film, characterized by holding the film in a temperature range of ~1300°C for 4 hours or more.
(4)請求項1記載の製法によって得られた未焼成のカ
ルシウムドープランタンクロマイト膜を、室温から12
0℃の温度域となるまで20℃/h以下の昇温速度で昇
温し、110〜130℃の温度域で2時間以上保持し、
120℃の温度域から360℃の温度域となるまで20
℃/h以下の昇温速度で昇温し、350〜370℃の温
度域で2時間以上保持し、その後1100〜1300℃
の温度域において4時間以上保持し、更に1300℃以
上の温度域で4時間以上保持する加熱条件で焼成したこ
とを特徴とするカルシウムドープランタンクロマイト膜
の焼成方法。
(4) The unfired calcium-doped lanthanum chromite film obtained by the manufacturing method according to claim 1 is heated from room temperature to 12
Raise the temperature at a temperature increase rate of 20 ° C / h or less until it reaches a temperature range of 0 ° C, and hold it in a temperature range of 110 to 130 ° C for 2 hours or more,
20 to reach the temperature range from 120℃ to 360℃
Raise the temperature at a temperature increase rate of ℃/h or less, hold in the temperature range of 350 to 370℃ for 2 hours or more, and then raise the temperature to 1100 to 1300℃
A method for firing a calcium-doped lanthanum chromite film, characterized in that the firing is performed under heating conditions of holding the film in a temperature range of 1300° C. or higher for 4 hours or more, and further holding it in a temperature range of 1300° C. or higher for 4 hours or more.
(5)請求項3又は4記載の焼成方法において前記未焼
成のカルシウムドープランタンクロマイト膜をセラミッ
クスで囲み、直接熱を当てないことを特徴とするカルシ
ウムドープランタンクロマイト膜の焼成方法。
(5) A method for firing a calcium-doped lanthanum chromite film according to claim 3 or 4, characterized in that the unfired calcium-doped lanthanum chromite film is surrounded by ceramics and is not directly exposed to heat.
(6)請求項3ないし5のいずれかに記載の焼成方法に
よって焼成されたことを特徴とするカルシウムドープラ
ンタンクロマイト系導電性セラミックス。
(6) A calcium-doped lanthanum chromite-based conductive ceramic, which is fired by the firing method according to any one of claims 3 to 5.
(7)請求項6に記載のカルシウムドープランタンクロ
マイト系導電性セラミックス膜をセパレータとして使用
することを特徴とする固体電解質燃料電池。
(7) A solid electrolyte fuel cell characterized in that the calcium-doped lanthanum chromite-based conductive ceramic membrane according to claim 6 is used as a separator.
(8)請求項6に記載のカルシウムドープランタンクロ
マイト系導電性セラミックス膜をインターコネクタとし
て使用することを特徴とする固体電解質燃料電池。
(8) A solid electrolyte fuel cell characterized in that the calcium-doped lanthanum chromite-based conductive ceramic membrane according to claim 6 is used as an interconnector.
(9)請求項6に記載のカルシウムドープランタンクロ
マイト系導電性セラミックス膜をガスディフューザーと
して使用することを特徴とする固体電解質燃料電池。
(9) A solid electrolyte fuel cell characterized in that the calcium-doped lanthanum chromite-based conductive ceramic membrane according to claim 6 is used as a gas diffuser.
JP2158270A 1990-06-16 1990-06-16 Production of calcium-doped lanthanum chromite film, burning thereof, calcium-doped lanthanum chromite-based electrocondutive ceramic produced by said method and solid electrolyte fuel cell utilizing said ceramic Pending JPH0450162A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7839274B2 (en) 2006-05-31 2010-11-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Tire risk judging device of wheel assembly for vehicle

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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