JPH05178664A - 複合緻密材料及びその製造方法 - Google Patents
複合緻密材料及びその製造方法Info
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- JPH05178664A JPH05178664A JP3186937A JP18693791A JPH05178664A JP H05178664 A JPH05178664 A JP H05178664A JP 3186937 A JP3186937 A JP 3186937A JP 18693791 A JP18693791 A JP 18693791A JP H05178664 A JPH05178664 A JP H05178664A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 ＮｉＡｌ系などの金属間化合物と、ランタン
クロマイト系やイットリアクロマイト系のような希土類
・クロマイト系複合酸化物などの導電性セラミックスと
を含有して成る複合緻密材料。 【効果】 高強度、高導電性で優れた緻密性を有し、し
かも耐酸化性や耐還元性などの耐食性に優れる。複合緻
密材料からなる高温導電性材料は、高温の腐食性雰囲気
下で安定であり、ＭＨＤ発電材料等に用いられ、また複
合緻密材料からなる固体電解質型燃料電池用セパレー
タ、特に希土類・クロマイト系複合酸化物を用いたもの
はジルコニアに比べて小さい熱膨張率を有することか
ら、金属間化合物と導電性セラミックスとの比率を適宜
変えることで導電性をそこなわずに熱膨張率を制御で
き、固体電解質材料等との熱膨張率の整合性を高めクロ
ム揮散による電極劣化を抑制し、電池の耐用性を向上し
うる。
クロマイト系やイットリアクロマイト系のような希土類
・クロマイト系複合酸化物などの導電性セラミックスと
を含有して成る複合緻密材料。 【効果】 高強度、高導電性で優れた緻密性を有し、し
かも耐酸化性や耐還元性などの耐食性に優れる。複合緻
密材料からなる高温導電性材料は、高温の腐食性雰囲気
下で安定であり、ＭＨＤ発電材料等に用いられ、また複
合緻密材料からなる固体電解質型燃料電池用セパレー
タ、特に希土類・クロマイト系複合酸化物を用いたもの
はジルコニアに比べて小さい熱膨張率を有することか
ら、金属間化合物と導電性セラミックスとの比率を適宜
変えることで導電性をそこなわずに熱膨張率を制御で
き、固体電解質材料等との熱膨張率の整合性を高めクロ
ム揮散による電極劣化を抑制し、電池の耐用性を向上し
うる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高強度、高導電性で緻
密な新規複合材料と、その高温導電性材料及び固体電解
質型燃料電池用セパレータ材としての用途に関するもの
である。
密な新規複合材料と、その高温導電性材料及び固体電解
質型燃料電池用セパレータ材としての用途に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】金属や合金の多くは優れた強度と導電性
を有するが、それらは高温の酸化性雰囲気下では表面が
酸化され導電性の低下を生じるという欠点を有し、さら
に各種サーメットのような導電性セラミックスなどの他
の無機系材料を必須とする部材を併有する装置例えば燃
料電池などにおいては、熱膨張率が他の部材と整合しな
いので金属単独からなる部材は使用しにくい。
を有するが、それらは高温の酸化性雰囲気下では表面が
酸化され導電性の低下を生じるという欠点を有し、さら
に各種サーメットのような導電性セラミックスなどの他
の無機系材料を必須とする部材を併有する装置例えば燃
料電池などにおいては、熱膨張率が他の部材と整合しな
いので金属単独からなる部材は使用しにくい。
【０００３】他方、ランタンクロマイト、イットリウム
クロマイトのようなペロブスカイト型希土類系酸化物な
どの導電性セラミックスは優れた耐酸化性を有し、かつ
金属よりは上記無機材料と熱膨張率のマッチングが良好
である上に、高温下で導電性を示すので、高温かつ腐食
性条件下で使用される導電体用の材料として有用なもの
であるが、強度や導電性が必ずしも十分満足しうるもの
ではない上に、焼成体は緻密で強度に優れたものとして
は得られにくく、空隙を生じるためにガスリークを免れ
ず、例えば固体電解質型燃料電池用セパレータ材料とす
るには燃料ガスと空気とを完全には分離できないという
不利がある。
クロマイトのようなペロブスカイト型希土類系酸化物な
どの導電性セラミックスは優れた耐酸化性を有し、かつ
金属よりは上記無機材料と熱膨張率のマッチングが良好
である上に、高温下で導電性を示すので、高温かつ腐食
性条件下で使用される導電体用の材料として有用なもの
であるが、強度や導電性が必ずしも十分満足しうるもの
ではない上に、焼成体は緻密で強度に優れたものとして
は得られにくく、空隙を生じるためにガスリークを免れ
ず、例えば固体電解質型燃料電池用セパレータ材料とす
るには燃料ガスと空気とを完全には分離できないという
不利がある。
【０００４】そこで個々の欠点を改善するために両者の
複合緻密材料が提案されている。特に、該複合緻密材料
を燃料電池用材料、中でもセパレータ用材料とする際に
は金属や合金に耐熱性のものが用いられ、本発明者らも
このような事情の下で、緻密性と導電性に優れ、かつ電
解質との熱膨張率の整合性のよい材料の提供を目的とし
た研究を進め、Ｎｉ基合金又はＣｏ基合金系の耐熱性金
属と希土類・クロマイト系複合酸化物からなる焼結体を
用いる提案を先に行った（特願平３−１２４６４７号、
特願平３−１２４６４９号、特願平３−１２４６５９
号、特願平３−１２４６６０号）。この耐熱性合金の多
くはクロムを含み、表面にクロムの酸化皮膜を形成して
それ以上の酸化が進行しないことで耐酸化性を発現する
ものであるが、クロムは高温の作動温度下で酸化が進行
し、揮発性で蒸気圧が高い酸化クロムが飛散し、それに
よる電極の活性低下あるいは劣化を招来するという問題
がある。
複合緻密材料が提案されている。特に、該複合緻密材料
を燃料電池用材料、中でもセパレータ用材料とする際に
は金属や合金に耐熱性のものが用いられ、本発明者らも
このような事情の下で、緻密性と導電性に優れ、かつ電
解質との熱膨張率の整合性のよい材料の提供を目的とし
た研究を進め、Ｎｉ基合金又はＣｏ基合金系の耐熱性金
属と希土類・クロマイト系複合酸化物からなる焼結体を
用いる提案を先に行った（特願平３−１２４６４７号、
特願平３−１２４６４９号、特願平３−１２４６５９
号、特願平３−１２４６６０号）。この耐熱性合金の多
くはクロムを含み、表面にクロムの酸化皮膜を形成して
それ以上の酸化が進行しないことで耐酸化性を発現する
ものであるが、クロムは高温の作動温度下で酸化が進行
し、揮発性で蒸気圧が高い酸化クロムが飛散し、それに
よる電極の活性低下あるいは劣化を招来するという問題
がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来の各種材料のもつ欠点を克服し、高導電性で優れた
緻密性を有する上に、耐酸化性や耐還元性などの耐腐食
性に優れた素材を提供することを目的としてなされたも
のである。
従来の各種材料のもつ欠点を克服し、高導電性で優れた
緻密性を有する上に、耐酸化性や耐還元性などの耐腐食
性に優れた素材を提供することを目的としてなされたも
のである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の好
ましい性質を有する素材を開発するために種々研究を重
ねた結果、金属間化合物と導電性セラミックス成分、特
に希土類・クロム複合酸化物系セラミックス成分とを組
合せて複合化することにより、その目的を達成しうるこ
とを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至
った。
ましい性質を有する素材を開発するために種々研究を重
ねた結果、金属間化合物と導電性セラミックス成分、特
に希土類・クロム複合酸化物系セラミックス成分とを組
合せて複合化することにより、その目的を達成しうるこ
とを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至
った。
【０００７】すなわち、本発明は、金属間化合物と導電
性セラミックス成分とを含有して成る複合緻密材料を提
供するものである。
性セラミックス成分とを含有して成る複合緻密材料を提
供するものである。
【０００８】本発明に用いる金属間化合物としては、例
えばＮｉ３Ａｌ、Ｎｉ２Ａｌ３、ＮｉＡｌ、ＩＣ２１
８、ＩＣ２６４などのＮｉ‐Ａｌ系、Ｎｉ２ＴｉＡｌの
ようなＮｉ‐Ｔｉ‐Ａｌ系、Ｃｏ３ＴｉのようなＣｏ‐
Ｔｉ系、ＴｉＡｌ、ＴｉＡｌ３のようなＴｉ‐Ａｌ系、
ＶＡｌ３のようなＶ‐Ａｌ系、ＮｂＡｌ３のようなＮｂ
‐Ａｌ系、ＺｒＡｌ３のようなＺｒ‐Ａｌ系、ＦｅＡｌ
のようなＦｅ‐Ａｌ系、ＭｏＳｉ２のようなＭｏ‐Ｓｉ
系、Ｔｉ５Ｓｉ３のようなＴｉ‐Ｓｉ系のものなどが挙
げられ、特にＮｉ‐Ａｌ系金属間化合物が好ましい。
えばＮｉ３Ａｌ、Ｎｉ２Ａｌ３、ＮｉＡｌ、ＩＣ２１
８、ＩＣ２６４などのＮｉ‐Ａｌ系、Ｎｉ２ＴｉＡｌの
ようなＮｉ‐Ｔｉ‐Ａｌ系、Ｃｏ３ＴｉのようなＣｏ‐
Ｔｉ系、ＴｉＡｌ、ＴｉＡｌ３のようなＴｉ‐Ａｌ系、
ＶＡｌ３のようなＶ‐Ａｌ系、ＮｂＡｌ３のようなＮｂ
‐Ａｌ系、ＺｒＡｌ３のようなＺｒ‐Ａｌ系、ＦｅＡｌ
のようなＦｅ‐Ａｌ系、ＭｏＳｉ２のようなＭｏ‐Ｓｉ
系、Ｔｉ５Ｓｉ３のようなＴｉ‐Ｓｉ系のものなどが挙
げられ、特にＮｉ‐Ａｌ系金属間化合物が好ましい。
【０００９】金属間化合物単独ではもろさや強度的問題
があり、加工性に難があるが、導電性セラミックスを含
有させて複合緻密材料とすることによってこれらの欠点
が改善される。
があり、加工性に難があるが、導電性セラミックスを含
有させて複合緻密材料とすることによってこれらの欠点
が改善される。
【００１０】導電性セラミックス成分は特に制限されな
いが、中でもランタンクロマイト系複合酸化物やイット
リウムクロマイト系複合酸化物のような希土類・クロマ
イト系複合酸化物、特に一般式（Ｉ）
いが、中でもランタンクロマイト系複合酸化物やイット
リウムクロマイト系複合酸化物のような希土類・クロマ
イト系複合酸化物、特に一般式（Ｉ）
【化２】 （ＬはＬａ又はＹ、ＭはＭｇ、Ｓｒ、Ｃａ及びＢａの中
から選ばれた少なくとも１種の元素、Ｍ′はＣｏ、Ｎ
ｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、
Ｍｏ、Ｐｄ、Ｗ、Ｒｈ、Ｉｒ及びＰｔの中から選ばれた
少なくとも１種の元素、０≦ｘ≦０．５、０≦ｙ≦０．
５、０．９５≦ｂ／ａ≦１．０５である）で表わされか
つペロブスカイト構造を有するものが好ましい。これら
は単独で用いてもよいし、また２種以上を組合せて用い
てもよい。
から選ばれた少なくとも１種の元素、Ｍ′はＣｏ、Ｎ
ｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、
Ｍｏ、Ｐｄ、Ｗ、Ｒｈ、Ｉｒ及びＰｔの中から選ばれた
少なくとも１種の元素、０≦ｘ≦０．５、０≦ｙ≦０．
５、０．９５≦ｂ／ａ≦１．０５である）で表わされか
つペロブスカイト構造を有するものが好ましい。これら
は単独で用いてもよいし、また２種以上を組合せて用い
てもよい。
【００１１】金属間化合物の種類、導電性セラミックス
の種類、それらの組成を変動させることにより、本発明
の複合緻密材料を構成する個々の成分の熱膨張率を適宜
調整することができる。例えば、セラミックスとしてラ
ンタンクロマイト系のＬａ１−ｘＭｘＣｒ１−ｙＭ′ｙ
Ｏ３を用いた場合、Ｃｒを置換するＭ′の量を制御して
その増減により熱膨張率を上下でき、Ｌａを置換する成
分Ｍの量を制御してその増減により熱膨張率を下げたり
上げたりできる。このようにして本発明の複合緻密材料
全体の熱膨張率を該複合緻密材料の構成成分のそれの調
整によって適宜制御することが可能となる。
の種類、それらの組成を変動させることにより、本発明
の複合緻密材料を構成する個々の成分の熱膨張率を適宜
調整することができる。例えば、セラミックスとしてラ
ンタンクロマイト系のＬａ１−ｘＭｘＣｒ１−ｙＭ′ｙ
Ｏ３を用いた場合、Ｃｒを置換するＭ′の量を制御して
その増減により熱膨張率を上下でき、Ｌａを置換する成
分Ｍの量を制御してその増減により熱膨張率を下げたり
上げたりできる。このようにして本発明の複合緻密材料
全体の熱膨張率を該複合緻密材料の構成成分のそれの調
整によって適宜制御することが可能となる。
【００１２】上記各成分の比率は、金属間化合物と導電
性セラミックスとの体積比で１：９〜５：５、特に２：
８〜４：６の範囲とするのが好ましい。この比が大きす
ぎると耐酸化性等の耐食性に劣るし、また小さすぎると
導電性や緻密化が不十分となるのを免れない。
性セラミックスとの体積比で１：９〜５：５、特に２：
８〜４：６の範囲とするのが好ましい。この比が大きす
ぎると耐酸化性等の耐食性に劣るし、また小さすぎると
導電性や緻密化が不十分となるのを免れない。
【００１３】本発明の複合緻密材料は、金属間化合物
と、導電性セラミックスあるいはその構成元素の酸化物
又は該酸化物を形成しうる化合物とを好ましくは粉末状
で混合したのち、適当な雰囲気、例えば還元性雰囲気下
や不活性ガス雰囲気下のような非酸化性雰囲気下、ある
いは真空中で焼成することによって得られる。
と、導電性セラミックスあるいはその構成元素の酸化物
又は該酸化物を形成しうる化合物とを好ましくは粉末状
で混合したのち、適当な雰囲気、例えば還元性雰囲気下
や不活性ガス雰囲気下のような非酸化性雰囲気下、ある
いは真空中で焼成することによって得られる。
【００１４】また、本発明の複合緻密材料は、耐酸化性
や耐還元性などの耐食性に優れているので、高温下で高
導電性とともに耐食性の要求される高温導電性材料、例
えば高温型燃料電池やＭＨＤ発電材料などに用いられ
る。
や耐還元性などの耐食性に優れているので、高温下で高
導電性とともに耐食性の要求される高温導電性材料、例
えば高温型燃料電池やＭＨＤ発電材料などに用いられ
る。
【００１５】また、本発明の複合緻密材料においては、
導電性セラミックスである希土類・クロマイト系複合酸
化物はジルコニア又は安定化ジルコニアよりも熱膨張率
が小さく、逆に金属間化合物の熱膨張率はジルコニア系
材料よりも大きいことから、金属間化合物とこれらの導
電性セラミックスとの比率例えば体積比を変えることに
より、導電率及び線膨張率等に代表される熱膨張率を適
宜調整することができる。例えば、該複合緻密材料に、
燃料電池等の固体電解質材料に常用のジルコニア系材、
例えばイットリア安定化ジルコニアなどとほぼ等しい熱
膨張率を容易にもたせることができる。
導電性セラミックスである希土類・クロマイト系複合酸
化物はジルコニア又は安定化ジルコニアよりも熱膨張率
が小さく、逆に金属間化合物の熱膨張率はジルコニア系
材料よりも大きいことから、金属間化合物とこれらの導
電性セラミックスとの比率例えば体積比を変えることに
より、導電率及び線膨張率等に代表される熱膨張率を適
宜調整することができる。例えば、該複合緻密材料に、
燃料電池等の固体電解質材料に常用のジルコニア系材、
例えばイットリア安定化ジルコニアなどとほぼ等しい熱
膨張率を容易にもたせることができる。
【００１６】したがって、本発明の複合緻密材料は、高
温型燃料電池のセパレータとしての用途に供すれば、１
０００℃付近までの高温に及ぶ環境条件の変動にも十分
に耐えうる各部材の強固な接合が可能になる上に、本来
導電性に優れた金属間化合物の特性をセパレータとして
十分実用性のある導電性領域内で維持することが十分可
能となる。特に有利には、金属間化合物がＮｉ‐Ａｌ系
のもの、導電性セラミックスが一般式（Ｉ）で表わされ
るペロブスカイト構造のものであり、かつ両者の体積比
が前者：後者で１：９〜５：５、好ましくは２：８〜
４：６の範囲内にあるものが用いられる。
温型燃料電池のセパレータとしての用途に供すれば、１
０００℃付近までの高温に及ぶ環境条件の変動にも十分
に耐えうる各部材の強固な接合が可能になる上に、本来
導電性に優れた金属間化合物の特性をセパレータとして
十分実用性のある導電性領域内で維持することが十分可
能となる。特に有利には、金属間化合物がＮｉ‐Ａｌ系
のもの、導電性セラミックスが一般式（Ｉ）で表わされ
るペロブスカイト構造のものであり、かつ両者の体積比
が前者：後者で１：９〜５：５、好ましくは２：８〜
４：６の範囲内にあるものが用いられる。
【００１７】次に、本発明セパレータを用いた固体電解
質型燃料電池について説明する。先ず各部材について説
明すると、固体電解質は酸素イオン導電性を有するもの
であれば特に制限されず、例えばイットリア安定化ジル
コニア（ＹＳＺ）、カルシア安定化ジルコニア（ＣＳ
Ｚ）など公知の固体電解質が挙げられ、通常は板状に形
成される。板状体とした場合、その厚さは通常０．０５
〜０．３ｍｍ、好ましくは０．１〜０．２５ｍｍの範囲
で選ばれる。この厚さが０．０５ｍｍよりも薄いと、強
度が低下するし、また０．３ｍｍを超えると抵抗が大き
くなりすぎて好ましくない。
質型燃料電池について説明する。先ず各部材について説
明すると、固体電解質は酸素イオン導電性を有するもの
であれば特に制限されず、例えばイットリア安定化ジル
コニア（ＹＳＺ）、カルシア安定化ジルコニア（ＣＳ
Ｚ）など公知の固体電解質が挙げられ、通常は板状に形
成される。板状体とした場合、その厚さは通常０．０５
〜０．３ｍｍ、好ましくは０．１〜０．２５ｍｍの範囲
で選ばれる。この厚さが０．０５ｍｍよりも薄いと、強
度が低下するし、また０．３ｍｍを超えると抵抗が大き
くなりすぎて好ましくない。
【００１８】カソードは酸素や空気などの酸化剤ガス通
路側なので、高温下で酸化剤ガスに対して耐食性のある
導電性材料、例えば、ＬａｘＳｒ１−ｘＭｎＯ３などの
導電性複合酸化物材料を塗布して形成される。この塗布
方法としては、はけ塗り法やスクリーン印刷法などが用
いられる。その他、カソードの作成方法としては、ＣＶ
Ｄ法、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法、溶射法などが用
いられる。
路側なので、高温下で酸化剤ガスに対して耐食性のある
導電性材料、例えば、ＬａｘＳｒ１−ｘＭｎＯ３などの
導電性複合酸化物材料を塗布して形成される。この塗布
方法としては、はけ塗り法やスクリーン印刷法などが用
いられる。その他、カソードの作成方法としては、ＣＶ
Ｄ法、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法、溶射法などが用
いられる。
【００１９】アノードは水素などの燃料ガス通路側なの
で、高温下で燃料ガスに対して耐食性のある導電性材
料、例えばＮｉ／ＺｒＯ２サーメットなどで形成され
る。
で、高温下で燃料ガスに対して耐食性のある導電性材
料、例えばＮｉ／ＺｒＯ２サーメットなどで形成され
る。
【００２０】このように固体電解質板の両面に各電極を
形成したものをセパレータを介して接合集積し、両端に
は外部端子をそれぞれ設けることにより、多数のセルか
らなる多段直列型の電池に形成される。
形成したものをセパレータを介して接合集積し、両端に
は外部端子をそれぞれ設けることにより、多数のセルか
らなる多段直列型の電池に形成される。
【００２１】
【発明の効果】本発明の複合緻密材料は、高強度、高導
電性で優れた緻密性を有し、しかも耐酸化性や耐還元性
などの耐食性に優れる。
電性で優れた緻密性を有し、しかも耐酸化性や耐還元性
などの耐食性に優れる。
【００２２】この複合緻密材料からなる高温導電性材料
は、高温の腐食性雰囲気、例えば酸化性雰囲気や還元性
雰囲気下で安定であり、ＭＨＤ発電材料等に好適に用い
られ、またこの複合緻密材料からなる固体電解質型燃料
電池用セパレータ、特に導電性セラミックスにイットリ
ウムクロマイトやランタンクロマイト等の希土類・クロ
マイト系複合酸化物を用いたものは、ジルコニアに比べ
て小さい熱膨張率を有することから、金属間化合物とそ
れら導電性セラミックスとの比率を適宜変えることで導
電性をそこなうことなく、線膨張率に代表される熱膨張
率を制御することが可能となり、固体電解質材料等との
熱膨張率の整合性を高めうるので、該比率を最適化して
熱膨張率を燃料電池の固体電解質のそれとほぼ一致させ
ることにより、該セパレータを組み込んだ燃料電池にお
いて各部材の強固な接合を可能とし、ガス封止の安定性
に優れ、電池特性を向上させることができ、しかも金属
間化合物は多くの耐熱性合金と異なりクロムを含まない
のでその揮散による電極劣化が抑制され、電池の耐用性
を向上させ、長寿命化することができるという顕著な効
果を奏する。
は、高温の腐食性雰囲気、例えば酸化性雰囲気や還元性
雰囲気下で安定であり、ＭＨＤ発電材料等に好適に用い
られ、またこの複合緻密材料からなる固体電解質型燃料
電池用セパレータ、特に導電性セラミックスにイットリ
ウムクロマイトやランタンクロマイト等の希土類・クロ
マイト系複合酸化物を用いたものは、ジルコニアに比べ
て小さい熱膨張率を有することから、金属間化合物とそ
れら導電性セラミックスとの比率を適宜変えることで導
電性をそこなうことなく、線膨張率に代表される熱膨張
率を制御することが可能となり、固体電解質材料等との
熱膨張率の整合性を高めうるので、該比率を最適化して
熱膨張率を燃料電池の固体電解質のそれとほぼ一致させ
ることにより、該セパレータを組み込んだ燃料電池にお
いて各部材の強固な接合を可能とし、ガス封止の安定性
に優れ、電池特性を向上させることができ、しかも金属
間化合物は多くの耐熱性合金と異なりクロムを含まない
のでその揮散による電極劣化が抑制され、電池の耐用性
を向上させ、長寿命化することができるという顕著な効
果を奏する。
【００２３】
実施例１ Ｎｉ２Ａｌ３（共立窯業原料社製、商品名Ｎ２Ａ３）粉
末と粒径１〜２μｍのＬａ０．８Ｓｒ０．２ＣｒＯ３粉
末とをボールミルで混合した後、これを１００ｍｍφの
炭素製の型に充填し、窒素雰囲気中、１１５０℃、２５
０ｋｇ／ｃｍ２の加圧下でプレス焼成を行った。得られ
た複合緻密材料はＮｉ２Ａｌ３／ランタンクロマイト系
複合酸化物の体積比１／９から５／５の範囲で理論密度
に対して９０％以上の緻密度を示した。
末と粒径１〜２μｍのＬａ０．８Ｓｒ０．２ＣｒＯ３粉
末とをボールミルで混合した後、これを１００ｍｍφの
炭素製の型に充填し、窒素雰囲気中、１１５０℃、２５
０ｋｇ／ｃｍ２の加圧下でプレス焼成を行った。得られ
た複合緻密材料はＮｉ２Ａｌ３／ランタンクロマイト系
複合酸化物の体積比１／９から５／５の範囲で理論密度
に対して９０％以上の緻密度を示した。
【００２４】また、この複合緻密材料は８００〜１００
０℃の還元性雰囲気あるいは酸化性雰囲気下において前
記体積比のＮｉ２Ａｌ３含有量範囲内で十分な導電性を
示し、また１０００℃における線膨張率は、Ｎｉ２Ａｌ
３／ランタンクロマイト系複合酸化物の体積比２／８で
１０．０×１０−６℃−１とジルコニアのそれに近い値
を示した。
０℃の還元性雰囲気あるいは酸化性雰囲気下において前
記体積比のＮｉ２Ａｌ３含有量範囲内で十分な導電性を
示し、また１０００℃における線膨張率は、Ｎｉ２Ａｌ
３／ランタンクロマイト系複合酸化物の体積比２／８で
１０．０×１０−６℃−１とジルコニアのそれに近い値
を示した。
【００２５】この複合緻密材料の１０００℃における熱
膨張率及び導電率を表１に示す。
膨張率及び導電率を表１に示す。
【表１】 ＊ Ｎｉ２Ａｌ３：ランタンクロマイト系複合酸化物
【００２６】実施例２ ３段直列セルの固体電解質型燃料電池を以下のとおり作
製した。先ず、セパレータ、外部端子を実施例１で得た
Ｎｉ２Ａｌ３／ランタンクロマイト＝２／８の複合緻密
材料を用いて作製した。セパレータ及び外部端子はいず
れも５０×５０×５ｍｍの正方形の板に溝幅２ｍｍ、溝
深さ１．５ｍｍの溝を各８本形成したものである。セパ
レータでは両面に形成する溝の方向を直交させた。
製した。先ず、セパレータ、外部端子を実施例１で得た
Ｎｉ２Ａｌ３／ランタンクロマイト＝２／８の複合緻密
材料を用いて作製した。セパレータ及び外部端子はいず
れも５０×５０×５ｍｍの正方形の板に溝幅２ｍｍ、溝
深さ１．５ｍｍの溝を各８本形成したものである。セパ
レータでは両面に形成する溝の方向を直交させた。
【００２７】また、固体電解質板には、イットリアを３
モル％添加した部分安定化ジルコニアからなる５０×５
０×０．２ｍｍの板状物を用いた。
モル％添加した部分安定化ジルコニアからなる５０×５
０×０．２ｍｍの板状物を用いた。
【００２８】そして、酸素通路側にＬａ０．９Ｓｒ０．
１ＭｎＯ３粉末（平均粒径２μｍ）を厚さ０．３ｍｍに
塗布してカソードとし、水素通路側にＮｉ／ＺｒＯ
２（１０／１重量比）のサーメット混合粉末を厚さ０．
３ｍｍに塗布してアノードとした。
１ＭｎＯ３粉末（平均粒径２μｍ）を厚さ０．３ｍｍに
塗布してカソードとし、水素通路側にＮｉ／ＺｒＯ
２（１０／１重量比）のサーメット混合粉末を厚さ０．
３ｍｍに塗布してアノードとした。
【００２９】この電極を付設した固体電解質板とセパレ
ータ、外部端子を単セルが３層になるように集積し、こ
の電極付き固体電解質板とセパレータの間はアルミナ系
の無機接着剤で接着し、軟化点が約８００℃のガラスペ
ーストを塗布してガス封止をした。このガラスペースト
は電池の作動温度で軟化してガスを封止する。
ータ、外部端子を単セルが３層になるように集積し、こ
の電極付き固体電解質板とセパレータの間はアルミナ系
の無機接着剤で接着し、軟化点が約８００℃のガラスペ
ーストを塗布してガス封止をした。このガラスペースト
は電池の作動温度で軟化してガスを封止する。
【００３０】こうして集積した電池本体を円筒状アルミ
ナ製マニホールドに納めた。マニホールドと電池本体と
の接触部分はガラスペーストを塗布してガス封止した。
外部端子には、白金リード線を挿入し、電気的接続を行
った。
ナ製マニホールドに納めた。マニホールドと電池本体と
の接触部分はガラスペーストを塗布してガス封止した。
外部端子には、白金リード線を挿入し、電気的接続を行
った。
【００３１】このようにして作製した燃料電池を加熱し
た。すなわち、室温から１５０℃までは１℃／分で加熱
し、ガラスペーストの溶媒を蒸発させた。１５０〜３５
０℃までは５℃／分で昇温した。３５０℃以上では水素
通路側には、アノードの酸化を防止するため、窒素ガス
を流し、５℃／分で１０００℃まで昇温した。その後、
１０００℃に保持してアノード側に水素、カソード側に
酸素を流し、発電を開始した。開放電圧は３．８Ｖであ
った。
た。すなわち、室温から１５０℃までは１℃／分で加熱
し、ガラスペーストの溶媒を蒸発させた。１５０〜３５
０℃までは５℃／分で昇温した。３５０℃以上では水素
通路側には、アノードの酸化を防止するため、窒素ガス
を流し、５℃／分で１０００℃まで昇温した。その後、
１０００℃に保持してアノード側に水素、カソード側に
酸素を流し、発電を開始した。開放電圧は３．８Ｖであ
った。
【００３２】次に、放電特性を表２に示す。
【表２】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桜田 智 埼玉県入間郡大井町西鶴ケ岡一丁目３番１ 号 東燃株式会社総合研究所内
Claims (7)
- 【請求項１】 金属間化合物と導電性セラミックスとを
含有して成る複合緻密材料。 - 【請求項２】 金属間化合物がＮｉ‐Ａｌ系のものであ
る請求項１記載の複合緻密材料。 - 【請求項３】 導電性セラミックスが下記一般式で表わ
される希土類・クロマイト系複合酸化物である請求項１
又は２記載の複合緻密材料。 【化１】 （ＬはＬａ又はＹ、ＭはＭｇ、Ｓｒ、Ｃａ及びＢａの中
から選ばれた少なくとも１種の元素、Ｍ′はＣｏ、Ｎ
ｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、
Ｍｏ、Ｐｄ、Ｗ、Ｒｈ、Ｉｒ及びＰｔの中から選ばれた
少なくとも１種の元素、０≦ｘ≦０．５、０≦ｙ≦０．
５、０．９５≦ｂ／ａ≦１．０５である） - 【請求項４】 金属間化合物と導電性セラミックスとの
体積比が１：９〜５：５である請求項１ないし３のいず
れかに記載の複合緻密材料。 - 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかに記載の複
合緻密材料からなる高温導電性材料。 - 【請求項６】 請求項５記載の高温導電性材料からなる
固体電解質型燃料電池用セパレータ。 - 【請求項７】 金属間化合物と、導電性セラミックスあ
るいはその構成元素の酸化物又は該酸化物を形成しうる
化合物とを非酸化性雰囲気下で焼成することを特徴とす
る複合緻密材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3186937A JPH05178664A (ja) | 1991-07-02 | 1991-07-02 | 複合緻密材料及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3186937A JPH05178664A (ja) | 1991-07-02 | 1991-07-02 | 複合緻密材料及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05178664A true JPH05178664A (ja) | 1993-07-20 |
Family
ID=16197333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3186937A Pending JPH05178664A (ja) | 1991-07-02 | 1991-07-02 | 複合緻密材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05178664A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0696824A1 (en) * | 1994-08-12 | 1996-02-14 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Interconnector material for electrochemical cells |
| US6923934B2 (en) | 1999-06-08 | 2005-08-02 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. | Titanium aluminide, cast made therefrom and method of making the same |
| KR100572456B1 (ko) * | 1998-12-30 | 2006-11-30 | 한국전력공사 | 전도성을 향상한 연료전지용 합금연료극 |
| CN111673087A (zh) * | 2020-06-03 | 2020-09-18 | 仲恺农业工程学院 | 一种铝镁硼磨具的制备方法和磨具 |
-
1991
- 1991-07-02 JP JP3186937A patent/JPH05178664A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0696824A1 (en) * | 1994-08-12 | 1996-02-14 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Interconnector material for electrochemical cells |
| US5639572A (en) * | 1994-08-12 | 1997-06-17 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Interconnector material for electrochemical cells |
| AU694244B2 (en) * | 1994-08-12 | 1998-07-16 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Interconnector material for electrochemical cells |
| KR100572456B1 (ko) * | 1998-12-30 | 2006-11-30 | 한국전력공사 | 전도성을 향상한 연료전지용 합금연료극 |
| US6923934B2 (en) | 1999-06-08 | 2005-08-02 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. | Titanium aluminide, cast made therefrom and method of making the same |
| CN111673087A (zh) * | 2020-06-03 | 2020-09-18 | 仲恺农业工程学院 | 一种铝镁硼磨具的制备方法和磨具 |
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