JPH05170528A - ランタンクロマイトの焼結方法 - Google Patents

ランタンクロマイトの焼結方法

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JPH05170528A
JPH05170528A JP3347991A JP34799191A JPH05170528A JP H05170528 A JPH05170528 A JP H05170528A JP 3347991 A JP3347991 A JP 3347991A JP 34799191 A JP34799191 A JP 34799191A JP H05170528 A JPH05170528 A JP H05170528A
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JP
Japan
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lanthanum chromite
sintering
sintered body
sintered
doped
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Withdrawn
Application number
JP3347991A
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English (en)
Inventor
Isamu Yasuda
勇 安田
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Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Gas Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アルカリ土類金属をドープしたランタンクロ
マイトを高密度に焼結する方法を提供すること。 【構成】 アルカリ土類金属をドープしたランタンクロ
マイトLa(1-X)x CrO3 (MはCaまたはSr)
またはLaCr(1-x) Mgx3 を焼結する際に、クロ
ム酸カルシウムCaCrO4 またはCaCrO4 ・2H
2 Oを焼結助剤として添加して焼結するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアルカリ土類金属をドー
プしたランタンクロマイトの焼結方法に関する。
【0002】
【従来技術】最近、酸素と水素をそれぞれ、酸化剤およ
び燃料として、燃料が本来持っている化学エネルギーを
直接電気エネルギーに変換する燃料電池が、省資源、環
境保護などの観点から注目されており、特に固体電解質
型燃料電池は、動作温度が800〜1000°Cと高い
ことから、リン酸型、溶融炭酸塩型の燃料電池に比べて
原理的に発電効率が高く、排熱を有効に利用することが
でき、構成材料がすべて固体であり取扱いが容易である
などの多くの利点を有するため、研究・開発が進んでき
ている。最近の固体電解質型燃料電池は固体電解質層を
挟んでその両側に燃料極と空気極を有する単電池を、セ
パレータを介して積層したものである。該燃料極に燃料
ガスを流し、かつ空気極に酸化剤ガスを流すことによ
り、両極間に起電力が発生する。
【0003】固体電解質型燃料電池のセパレータの材料
としてランタンクロマイト酸化物が広く使用されてい
る。これは、セパレータは運転温度が約1000°Cと
高いため、化学的に安定で、緻密で、電気抵抗が少な
く、他の材料と化学的に反応しにくく、膨張率が他の電
池材料、特に電解質として用いられるイットリア安定化
ジルコニアと同一で、機械的強度が大きい等の特性を具
備しなければならないが、特に、酸化性雰囲気でも還
元性雰囲気でも安定であって、導電性がよいこと、換
言すれば電気抵抗が小さいことの2条件を満足すること
が必要であり、ランタンクロマイト酸化物がこの条件を
最も満足する材料である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、固体電解質
型燃料電池のセパレータは電池に使用される酸化剤ガス
と燃料ガスを分離してクロスリークを防止する役目を有
しておるので、前記ランタンクロマイト酸化物を緻密な
ものにする必要がある。ランタンクロマイト酸化物はセ
ラミックスであり、これは通常孔をなくすため焼結して
いるが、成分中のCrが焼結中の高温度で蒸発するので
緻密化の過程が阻害され、高密度焼結が困難となる。ア
ルカリ土類金属をドープしたランタンクロマイトは空気
中では1400〜1700°Cで焼成しても相対密度が
60%程度にしか焼結できない欠点がある。このよう
に、従来のランタンクロマイトは連通する開気孔がある
ので固体電解質燃料電池のセパレータとして充分に使用
できない。
【0005】特開平2−11632号に開示されている
ものは、Caをドープしたランタンクロマイト以外は使
用できない欠点があり、またこれによって作ったランタ
ンクロマイトは化学的な安定性が劣り、高温の加湿雰囲
気において表面に非電導性の物質を生ずるためセパレー
タに使用したとき性能が急速に低下する欠点がある。ま
た、特開平3−65517号に開示されているものは、
Crの一部がCoで置換された構造を有し、コバルトの
添加量が多くなると化学的安定性に劣るランタンコバル
タイトを生成し、これがセパレータの特性を劣化させる
欠点がある。
【0006】本発明は、このような点にかんがみてなさ
れたもので、アルカリ土類金属をドープしたランタンク
ロマイトを高密度に焼結して緻密なセパレータ材焼結体
を作ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、アルカリ土類金属をドープしたランタン
クロマイトLa(1-x)x CrO3(MはCaまたはS
r)またはLaCr(1-X)Mgx3 を焼結する際にク
ロム酸カルシウムCaCrO4 またはCaCrO4・2
2 Oを焼結助剤として添加して焼結することを特徴と
している。
【0008】
【作用】焼結助剤として添加するクロム酸カルシウムが
1200〜1300°Cにおいて溶融し、この溶融物を
介して物質移動すなわち拡散が促進され、緻密化が進行
するので、アルカリ土類金属をドープしたランタンクロ
マイトの高密度焼結が可能となる。
【0009】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【0010】本実施例においては次の手順でランタンク
ロマイトが製造される。始めにLa,Sr,Crのモル
比が0.7:0.3:1となるようにLa23 ,Sr
CO3 ,Cr23 をよく混合し、 1200°C、空気中で12時間焼成する。 得られた化合物を良く粉砕する。 、の作業を繰り返す。 で得られた粉体に対し、CaCrO4 ・2H2
を数重量%加え、さらにバインダーとしてポリビニルブ
チラールを2〜4重量%加え、有機溶剤(2−プロパノ
ールなど)を分散媒としてよく混合した後、乾燥し粉砕
する。 プレス成型した後、1600°Cの空気中で3時間
焼成する。前記にランタンクロマイトにおけるSrの代
わりにCaを使用して前述の手順と全く同一の手順を繰
り返す。
【0011】上記の手順でカルシウム30%をドープし
たランタンクロマイトおよびストロンチウム30%をド
ープしたランタンクロマイトを焼結した焼結体の試験結
果を図1に示す。
【0012】図1は横軸にCaCrO4 の添加率(重量
%)をとり、縦軸に焼結体密度の無添加の場合の密度に
対する比をとったグラフである。
【0013】これによると、La0.7 Ca0.3 CrO3
にCaCrO4 ・2H2 Oを5重量%添加した場合に、
無添加の場合に比べて焼結体密度が60%以上向上して
いる。
【0014】また、La0.7 Ca0.3 CrO3 にCaC
rO4 ・2H2 Oを5重量%添加した場合に、無添加の
場合に比べて焼結体密度が15%程度向上している。
【0015】図1に示した焼結体の断面の電子顕微鏡写
真を図2〜4に示す。図2はCaCrO4 ・2H2 Oを
添加しなかった場合のLa0.7 Ca0.3 CrO3 の焼結
体の断面、図3はCaCrO4 ・2H2 Oを添加しなか
った場合のLa0.7 Sr0.3CrO3 焼結体の断面、図
4は本発明により焼結したLa0.7 Sr0.3 CrO3
示す。
【0016】これらの電子顕微鏡写真を観察すると、図
2および図3の結晶粒子よりも図4のものが大きくな
り、また結晶粒子の形状が図2および図3のものは丸い
が、図4のものは角ばってきて、粒子間の空孔が減少し
ていることがわかる。このことは焼結が進行して高密度
になったことを示すものである。このようにして作った
焼結体を固体電解質型燃料電池のセパレータに使用すれ
ば、電池に供給される酸化剤ガスと燃料ガスのクロスリ
ークを防止し、その結果電池の発電効率を向上させるこ
とができる。
【0017】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の方
法によれば、クロム酸カルシウムCaCrO4 またはC
aCrO4 ・2H2 Oを焼結助剤として添加することに
より、従来高密度焼結が困難であったアルカリ土類金属
ドープランタンクロマイトを緻密に焼結させることがで
きるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法により製造した焼結体と従来の方
法により焼結した焼結体との密度を比較したグラフであ
る。
【図2】従来の方法により焼結したLa0.7 Sr0.3
rO3 焼結体断面の電子顕微鏡写真である。
【図3】従来の方法により焼結したLa0.7 Sr0.3
rO3 焼結体断面の電子顕微鏡写真である。
【図4】本発明の方法により焼結したLa0.7 Ca0.3
CrO3 焼結体断面の電子顕微鏡写真である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年4月3日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正内容】
【0005】 特開平2−111632号に開示されて
いるものは、Caをドープしたランタンクロマイト以外
は使用できない欠点があり、またこれによって作ったラ
ンタンクロマイトは化学的な安定性が劣り、高温の加湿
雰囲気において表面に非導電性の物質を生ずるためセパ
レータに使用したとき性能が急速に低下する欠点があ
る。また、特開平3−65517号に開示されているも
のは、Crの一部がCoで置換された構造を有し、コバ
ルトの添加量が多くなると化学的安定性に劣るランタン
コバルタイトを生成し、これがセパレータの特性を劣化
させる欠点がある。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年11月30日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の方法により製造した焼結体と従来の
方法により焼結した焼結体との密度を比較したグラフで
ある。
【図2】 従来の方法により焼結したLa0.7Sr
0.3CrO焼結体断面の結晶構造の電子顕微鏡写真
である。
【図3】 従来の方法により焼結したLa0.7。Sr
0.3CrO焼結体断面の結晶構造の電子顕微鏡写真
である。
【図4】 本発明の方法により焼結したLa0.7Ca
0.3CrO焼結体断面の結晶構造の電子顕微鏡写真
である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルカリ土類金属をドープしたランタン
    クロマイトLa(1-X)x CrO3(M=CaまたはS
    r)またはLaCr(1-x) Mgx3 を焼結する方法で
    あって、クロム酸カルシウムCaCrO4 またはCaC
    rO4・2H2 Oを焼結補助剤として添加することを特徴
    とする焼結方法。
JP3347991A 1991-12-03 1991-12-03 ランタンクロマイトの焼結方法 Withdrawn JPH05170528A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009152016A (ja) * 2007-12-19 2009-07-09 Tokyo Gas Co Ltd 固体酸化物形燃料電池用インターコネクタへの保護膜コーティング方法
JP5856348B1 (ja) * 2014-12-26 2016-02-09 日本碍子株式会社 インターコネクタ材料
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CN111807840A (zh) * 2020-07-17 2020-10-23 北京理工大学 一种喷涂用球形高发射率粉体的制备方法

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Effective date: 19990311