JPH08222242A - 燃料電池用固体電解質及びその製造方法 - Google Patents
燃料電池用固体電解質及びその製造方法Info
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- JPH08222242A JPH08222242A JP7043666A JP4366695A JPH08222242A JP H08222242 A JPH08222242 A JP H08222242A JP 7043666 A JP7043666 A JP 7043666A JP 4366695 A JP4366695 A JP 4366695A JP H08222242 A JPH08222242 A JP H08222242A
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、酸化セリウムを主成分とした燃料
電池用固体電解質の酸化セリウムが燃料ガスにより還元
されないような固体電解質を目的とする。 【構成】 （ａ）酸化物イオン導電性の酸化セリウムを
主成分とした所定の形状をした固体電解質と、（ｂ）こ
の固体電解質の表面の一部に、プロトン−酸化物イオン
混合導電性電解質であるＡＢＯ3 型のペロプスカイト酸
化物が膜状に積層しており、（ｉ）該Ａ元素がアルカリ
土類金属からなる群から選択された１種以上の元素
（Ａ）であり、（ｉｉ）該Ｂ元素は，セリウム、また
は、セリウムの一部を、アルカリ土類金属、および、希
土類元素からなる群から選択された１種以上の元素であ
って、これらの元素が酸化物としてＢＯ2 を１から３０
モル％置換固溶している。
電池用固体電解質の酸化セリウムが燃料ガスにより還元
されないような固体電解質を目的とする。 【構成】 （ａ）酸化物イオン導電性の酸化セリウムを
主成分とした所定の形状をした固体電解質と、（ｂ）こ
の固体電解質の表面の一部に、プロトン−酸化物イオン
混合導電性電解質であるＡＢＯ3 型のペロプスカイト酸
化物が膜状に積層しており、（ｉ）該Ａ元素がアルカリ
土類金属からなる群から選択された１種以上の元素
（Ａ）であり、（ｉｉ）該Ｂ元素は，セリウム、また
は、セリウムの一部を、アルカリ土類金属、および、希
土類元素からなる群から選択された１種以上の元素であ
って、これらの元素が酸化物としてＢＯ2 を１から３０
モル％置換固溶している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、酸化セリウムを主成分
とする酸化物イオン導電性固体電解質にプロトン−酸化
物イオン混合導電性固体電解質を積層させた燃料電池用
固体電解質の製造方法に関するものである。
とする酸化物イオン導電性固体電解質にプロトン−酸化
物イオン混合導電性固体電解質を積層させた燃料電池用
固体電解質の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】高温型の燃料電池用固体電解質として
は、酸化イットリウムで安定化された安定化ジルコニア
が電解質として最もよく用いられている。しかし、、更
に高い電池出力特性を得るためにはより高いイオン導電
性を持った固体電解質が求められている。
は、酸化イットリウムで安定化された安定化ジルコニア
が電解質として最もよく用いられている。しかし、、更
に高い電池出力特性を得るためにはより高いイオン導電
性を持った固体電解質が求められている。
【０００３】安定化ジルコニアに代わる電解質として酸
化セリウムを主成分とした電解質があるが、作動温度に
おいて燃料極側のガスがＨ2 、ＣＨ4 等の場合には酸素
分圧が低いため、酸化セリウムが部分的に還元され、端
子電圧の低下を引き起こしてしまう問題点がある。
化セリウムを主成分とした電解質があるが、作動温度に
おいて燃料極側のガスがＨ2 、ＣＨ4 等の場合には酸素
分圧が低いため、酸化セリウムが部分的に還元され、端
子電圧の低下を引き起こしてしまう問題点がある。
【０００４】そこで、燃料極側の酸化セリウム電解質の
表面に安定化ジルコニアの薄い膜を積層させると上記問
題は解決できる。しかし、この膜を製造するために、Ｃ
ＶＤ法、ＥＶＤ法、溶射法等が考案されている（例え
ば、第１４回 固体イオニックス討論会講演要旨集、１
９８７年１１月１２〜１３日、固体イオニックス学会）
が、設備が大掛かりで製造のコストが高かったり、製造
に手間がかかったりするといった問題点がある。
表面に安定化ジルコニアの薄い膜を積層させると上記問
題は解決できる。しかし、この膜を製造するために、Ｃ
ＶＤ法、ＥＶＤ法、溶射法等が考案されている（例え
ば、第１４回 固体イオニックス討論会講演要旨集、１
９８７年１１月１２〜１３日、固体イオニックス学会）
が、設備が大掛かりで製造のコストが高かったり、製造
に手間がかかったりするといった問題点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の解決しようと
する問題は、酸化セリウムを主成分とした固体電解質の
燃料側となる表面に、プロトン−酸化物イオン混合導電
性固体電解質を安価に、簡単に、かつ密着性良く積層さ
せる方法を提供することを目的とする。
する問題は、酸化セリウムを主成分とした固体電解質の
燃料側となる表面に、プロトン−酸化物イオン混合導電
性固体電解質を安価に、簡単に、かつ密着性良く積層さ
せる方法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】本発明者等は、緻密でか
つ密着性の良いプロトン−酸化物イオン混合導電性固体
電解質を積層した酸化物イオン導電性の酸化セリウムを
主成分とした固体電解質と、その製造する方法を開発す
べく、種々の実験研究を繰り返した。
つ密着性の良いプロトン−酸化物イオン混合導電性固体
電解質を積層した酸化物イオン導電性の酸化セリウムを
主成分とした固体電解質と、その製造する方法を開発す
べく、種々の実験研究を繰り返した。
【０００７】その結果、プロトン−酸化物イオン混合導
電性固体電解質を酸化物イオン導電性固体電解質の表面
に積層した固体電解質は、酸化セリウムを主成分とする
固体電解質の表面に、目的とするプロトン−酸化物イオ
ン混合導電性固体電解質の構成元素となるアルカリ土類
金属の酸素酸塩、有機酸塩、有機金属化合物の１種以上
を塗布し、酸化雰囲気中でこのアルカリ土類金属化合物
と酸化物イオン導電性固体電解質膜を８００℃以上の高
温で反応させることにより、容易に形成することができ
るこのを見いだし、下記の発明をするに至った。
電性固体電解質を酸化物イオン導電性固体電解質の表面
に積層した固体電解質は、酸化セリウムを主成分とする
固体電解質の表面に、目的とするプロトン−酸化物イオ
ン混合導電性固体電解質の構成元素となるアルカリ土類
金属の酸素酸塩、有機酸塩、有機金属化合物の１種以上
を塗布し、酸化雰囲気中でこのアルカリ土類金属化合物
と酸化物イオン導電性固体電解質膜を８００℃以上の高
温で反応させることにより、容易に形成することができ
るこのを見いだし、下記の発明をするに至った。
【０００８】（１）請求項１の発明は、下記の構造を備
えたことを特徴とする燃料電池用固体電解質である。 （ａ）ホタル石型構造を有する酸化物イオン導電性の酸
化セリウムを主成分とした所定の形状をした固体電解質
と、 （ｂ）前記固体電解質の表面の一部に、プロトン−酸化
物イオン混合導電性電解質であるＡＢＯ3 型のペロプス
カイト酸化物が膜状に積層しており、（ｉ）該Ａ元素が
アルカリ土類金属（Ｍｇ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）からなる
群から選択された１種以上の元素（Ａ）であり、（ｉ
ｉ）該Ｂ元素は，セリウム、または、セリウムの一部
を、アルカリ土類金属（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）、お
よび、希土類元素（Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅ
ｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｙｂ）からなる群から選ばれた
１種以上の元素であって、これらの元素が酸化物として
ＢＯ2 を１から３０モル％置換固溶している酸化物であ
る。
えたことを特徴とする燃料電池用固体電解質である。 （ａ）ホタル石型構造を有する酸化物イオン導電性の酸
化セリウムを主成分とした所定の形状をした固体電解質
と、 （ｂ）前記固体電解質の表面の一部に、プロトン−酸化
物イオン混合導電性電解質であるＡＢＯ3 型のペロプス
カイト酸化物が膜状に積層しており、（ｉ）該Ａ元素が
アルカリ土類金属（Ｍｇ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）からなる
群から選択された１種以上の元素（Ａ）であり、（ｉ
ｉ）該Ｂ元素は，セリウム、または、セリウムの一部
を、アルカリ土類金属（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）、お
よび、希土類元素（Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅ
ｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｙｂ）からなる群から選ばれた
１種以上の元素であって、これらの元素が酸化物として
ＢＯ2 を１から３０モル％置換固溶している酸化物であ
る。
【０００９】（２）請求項２の発明は、前記酸化セリウ
ムを主成分とした所定の形状をした固体電解質が、酸化
セリウム、若しくは、該酸化セリウムの一部をアルカリ
土類金属（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ），及び希土類元素
（Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈ
ｏ、Ｙｂ）からなる群から選択した１種以上の元素の酸
化物で１〜３０モル％置換固溶していることを特徴とす
る請求項１に記載した固体電解質である。
ムを主成分とした所定の形状をした固体電解質が、酸化
セリウム、若しくは、該酸化セリウムの一部をアルカリ
土類金属（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ），及び希土類元素
（Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈ
ｏ、Ｙｂ）からなる群から選択した１種以上の元素の酸
化物で１〜３０モル％置換固溶していることを特徴とす
る請求項１に記載した固体電解質である。
【００１０】（３）請求項３の発明は、下記の工程を備
えたことを特徴とする燃料電池用固体電解質の製造方法
である。 （ａ）ホタル石型構造を有する酸化物イオン導電性の酸
化セリウムを主成分とした所定の形状をした固体電解質
を用意する工程と、（ｂ）前記固体電解質の表面の一部
にアルカリ土類金属（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）の無機
酸塩、有機酸塩、および有機金属化合物の１種以上を塗
布する工程と、（ｃ）前記塗布した固体電解質を酸化性
雰囲気で８００℃以上の温度に加熱し、前記固体電解質
表面にプロトン−酸化物イオン混合導電性電解質を積層
させる工程。
えたことを特徴とする燃料電池用固体電解質の製造方法
である。 （ａ）ホタル石型構造を有する酸化物イオン導電性の酸
化セリウムを主成分とした所定の形状をした固体電解質
を用意する工程と、（ｂ）前記固体電解質の表面の一部
にアルカリ土類金属（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）の無機
酸塩、有機酸塩、および有機金属化合物の１種以上を塗
布する工程と、（ｃ）前記塗布した固体電解質を酸化性
雰囲気で８００℃以上の温度に加熱し、前記固体電解質
表面にプロトン−酸化物イオン混合導電性電解質を積層
させる工程。
【００１１】（４）請求項４の発明は、前記酸化セリウ
ムを主成分とした所定の形状をした固体電解質が、酸化
セリウム、若しくは、該酸化セリウムの一部をアルカリ
土類金属（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ），及び希土類元素
（Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈ
ｏ、Ｙｂ）からなる群から選択した１種以上の元素の酸
化物で１〜３０モル％置換固溶させたことを特徴とする
請求項３に記載した固体電解質の製造方法である。
ムを主成分とした所定の形状をした固体電解質が、酸化
セリウム、若しくは、該酸化セリウムの一部をアルカリ
土類金属（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ），及び希土類元素
（Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈ
ｏ、Ｙｂ）からなる群から選択した１種以上の元素の酸
化物で１〜３０モル％置換固溶させたことを特徴とする
請求項３に記載した固体電解質の製造方法である。
【００１２】
【作用】本発明においては、高温における作動特性が良
好な酸化物イオン導電性固体電解質として、所定の形状
をした酸化セリウム、若しくは、酸化セリウムを主成分
とする固体電解質を用いる。この形状は、目的とする電
池の形状に合わせて板状でも円筒状でもよい。
好な酸化物イオン導電性固体電解質として、所定の形状
をした酸化セリウム、若しくは、酸化セリウムを主成分
とする固体電解質を用いる。この形状は、目的とする電
池の形状に合わせて板状でも円筒状でもよい。
【００１３】酸化セリウムを主成分とする酸化物イオン
導電性固体電解質としては、酸化セリウムの一部をアル
カリ土類金属（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ），及び希土類
元素（Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄ
ｙ、Ｈｏ、Ｙｂ）からなる群から選択した１種以上の元
素の酸化物で１〜３０モル％置換固溶させたものが望ま
しい。
導電性固体電解質としては、酸化セリウムの一部をアル
カリ土類金属（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ），及び希土類
元素（Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄ
ｙ、Ｈｏ、Ｙｂ）からなる群から選択した１種以上の元
素の酸化物で１〜３０モル％置換固溶させたものが望ま
しい。
【００１４】このような酸化イオン導電性固体電解質に
は、例えば（ＣｅＯ2 ）0.8 （ＹＯ1.5 ）0.2 、（Ｃｅ
Ｏ2 ）0.9 （ＳｍＯ1.5 ）0.1 、（ＣｅＯ2 ）0.8 （Ｃ
ａＯ）0.2 、（ＣｅＯ2 ）0.8 （ＳｒＯ）0.2 等があ
る。
は、例えば（ＣｅＯ2 ）0.8 （ＹＯ1.5 ）0.2 、（Ｃｅ
Ｏ2 ）0.9 （ＳｍＯ1.5 ）0.1 、（ＣｅＯ2 ）0.8 （Ｃ
ａＯ）0.2 、（ＣｅＯ2 ）0.8 （ＳｒＯ）0.2 等があ
る。
【００１５】上記固体電解質の表面の燃料極側となる表
面にアルカリ土類金属の無機酸塩、有機酸塩および有機
金属化合物の１種以上を塗布し、酸化性雰囲気、例えば
大気中で８００℃以上の温度で加熱すると、前記固体電
解質表面にプロトン−酸化物イオン混合導電性電解質が
生成し、酸化セリウムの燃料ガスによる還元を防止する
ことができる。８００℃未満の温度で加熱すると良好な
プロトン−酸化物イオン混合導電性電解質が生成しない
ためである。
面にアルカリ土類金属の無機酸塩、有機酸塩および有機
金属化合物の１種以上を塗布し、酸化性雰囲気、例えば
大気中で８００℃以上の温度で加熱すると、前記固体電
解質表面にプロトン−酸化物イオン混合導電性電解質が
生成し、酸化セリウムの燃料ガスによる還元を防止する
ことができる。８００℃未満の温度で加熱すると良好な
プロトン−酸化物イオン混合導電性電解質が生成しない
ためである。
【００１６】上記固体電解質の表面の燃料極側となる表
面にアルカリ土類金属の無機酸塩、有機酸塩および有機
金属化合物の１種以上を塗布する方法は、例えば以下の
ような方法がある。硝酸塩の飽和水溶液を酸化セリウム
を主成分とした酸化イオン導電体の表面に筆、刷毛等を
用いて均一に塗布し、乾燥する方法がある。
面にアルカリ土類金属の無機酸塩、有機酸塩および有機
金属化合物の１種以上を塗布する方法は、例えば以下の
ような方法がある。硝酸塩の飽和水溶液を酸化セリウム
を主成分とした酸化イオン導電体の表面に筆、刷毛等を
用いて均一に塗布し、乾燥する方法がある。
【００１７】また、炭酸塩を細かく粉砕し、エチルアル
コール等の揮発性溶媒を用いてペースト状にし、スクリ
ーン印刷機を用いて酸化セリウムを主成分とした酸化イ
オン導電体の表面に均一に塗布し、乾燥する方法もあ
る。
コール等の揮発性溶媒を用いてペースト状にし、スクリ
ーン印刷機を用いて酸化セリウムを主成分とした酸化イ
オン導電体の表面に均一に塗布し、乾燥する方法もあ
る。
【００１８】更には、酢酸塩や炭酸塩等の微粉末を水ま
たはエチルアルコールのような溶媒を用いて泥奨を作成
し、そこに酸化セリウムを主成分とした酸化イオン導電
体を浸漬し、速やかにひき上げて泥奨を表面にコーテン
グーする方法等がある。
たはエチルアルコールのような溶媒を用いて泥奨を作成
し、そこに酸化セリウムを主成分とした酸化イオン導電
体を浸漬し、速やかにひき上げて泥奨を表面にコーテン
グーする方法等がある。
【００１９】かかる方法により、上記固体電解質表面に
プロトン−酸化物イオン混合導電性電解質が積層するこ
とになる。このプロトンプロトン−酸化物イオン混合導
電性固体電解質は、ＡＢＯ3 型のペロプスカイト酸化物
である。このＡ元素は、アルカリ土類金属（Ｍｇ，Ｓ
ｒ，Ｃａ，Ｂａ）からなる群から選択された１種以上の
元素（Ａ）である。
プロトン−酸化物イオン混合導電性電解質が積層するこ
とになる。このプロトンプロトン−酸化物イオン混合導
電性固体電解質は、ＡＢＯ3 型のペロプスカイト酸化物
である。このＡ元素は、アルカリ土類金属（Ｍｇ，Ｓ
ｒ，Ｃａ，Ｂａ）からなる群から選択された１種以上の
元素（Ａ）である。
【００２０】Ｂ元素は希土類元素等から選択された１種
以上の元素であり、具体的には、セリウム、または、セ
リウムの一部を、アルカリ土類金属であるＭｇ、Ｃａ、
Ｓｒ、Ｂａ、および、希土類元素であるＳｃ、Ｙ、Ｌ
ａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｙｂからな
る群から選ばれた１種以上の元素であって、これらの元
素が酸化物としてＢＯ2 を１から３０モル％置換固溶さ
せた酸化物である。
以上の元素であり、具体的には、セリウム、または、セ
リウムの一部を、アルカリ土類金属であるＭｇ、Ｃａ、
Ｓｒ、Ｂａ、および、希土類元素であるＳｃ、Ｙ、Ｌ
ａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｙｂからな
る群から選ばれた１種以上の元素であって、これらの元
素が酸化物としてＢＯ2 を１から３０モル％置換固溶さ
せた酸化物である。
【００２１】また、上記固体電解質の特性に大きく悪影
響を及ぼさない範囲でその他の物質を添加してもよい。
このようなプロトン−酸化物混合導電性固体電解質とし
ては、例えば、ＳｒＣｅ0.9 Ｙｂ0.1 Ｏ3-α、ＢａＣｅ
0.8 Ｙ0.2 Ｏ3-α等がある。ここで、αは０〜０．５程
度である。
響を及ぼさない範囲でその他の物質を添加してもよい。
このようなプロトン−酸化物混合導電性固体電解質とし
ては、例えば、ＳｒＣｅ0.9 Ｙｂ0.1 Ｏ3-α、ＢａＣｅ
0.8 Ｙ0.2 Ｏ3-α等がある。ここで、αは０〜０．５程
度である。
【００２２】
【実施例】２０モル％のＹＯ1.5 を固溶させた酸化セリ
ウムのディスク状の緻密な焼結体の表面に硝酸バリウム
の飽和水溶液を塗布し、乾燥させたのち、１３００℃で
１０時間空気中で焼成した。
ウムのディスク状の緻密な焼結体の表面に硝酸バリウム
の飽和水溶液を塗布し、乾燥させたのち、１３００℃で
１０時間空気中で焼成した。
【００２３】図１に得られた膜のＸ線回析図を示す。得
られた膜はＪＣＰＤＳに記載されているＢａＣｅＯ3 の
Ｘ線回析パターンデーターで同定できる回析パターンを
示した。この結果より得られた膜はＢａＣｅＯ3 である
ことが分かった。
られた膜はＪＣＰＤＳに記載されているＢａＣｅＯ3 の
Ｘ線回析パターンデーターで同定できる回析パターンを
示した。この結果より得られた膜はＢａＣｅＯ3 である
ことが分かった。
【００２４】得られた膜の断面図を図２に示す。得られ
た膜の厚さは３０〜４０μｍであった。得られた膜内の
Ｂａ，Ｃｅ，ＹをＥＰＭＡで分析したところ、元素の分
布は均一であり、出来上がった膜の組成は、Ｂａ：Ｃ
ｅ：Ｙ＝１：０．８：０．２であった。酸化セリウムを
主成分とする固溶体と生成したＢａＣｅＯ3 膜の密着性
はよく、室温から１０００℃までのヒートサイクルを３
０回以上繰り返しても剥がれることはなかった。
た膜の厚さは３０〜４０μｍであった。得られた膜内の
Ｂａ，Ｃｅ，ＹをＥＰＭＡで分析したところ、元素の分
布は均一であり、出来上がった膜の組成は、Ｂａ：Ｃ
ｅ：Ｙ＝１：０．８：０．２であった。酸化セリウムを
主成分とする固溶体と生成したＢａＣｅＯ3 膜の密着性
はよく、室温から１０００℃までのヒートサイクルを３
０回以上繰り返しても剥がれることはなかった。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
燃料電池用固体電解質として有望視されている酸化物イ
オン導電性の酸化セリウムを主成分とした固体電解質膜
の上に、プロトン−酸化物イオン混合導電性を示すペロ
プスカイト型酸化物の固体電解質の構成成分であるアル
カリ土類金属の酸素酸塩、有機酸塩、有機金属化合物を
塗布し焼成反応する。
燃料電池用固体電解質として有望視されている酸化物イ
オン導電性の酸化セリウムを主成分とした固体電解質膜
の上に、プロトン−酸化物イオン混合導電性を示すペロ
プスカイト型酸化物の固体電解質の構成成分であるアル
カリ土類金属の酸素酸塩、有機酸塩、有機金属化合物を
塗布し焼成反応する。
【００２６】その結果、密着性の高い緻密なプロトンプ
ロトン−酸化物イオン混合導電性固体電解質膜を酸化セ
リウムを主成分とした酸化物イオン導電性固体電解質の
上に積層した膜として簡単にかつ安価に製造することが
できる。このようにして製造した固体電解質は、プロト
ンプロトン−酸化物イオン混合導電性固体電解質膜側を
燃料極側として用いると、酸化セリウムが還元されるこ
とを防ぎ、良好な燃料電池用固体電解質として用いるこ
とができる。
ロトン−酸化物イオン混合導電性固体電解質膜を酸化セ
リウムを主成分とした酸化物イオン導電性固体電解質の
上に積層した膜として簡単にかつ安価に製造することが
できる。このようにして製造した固体電解質は、プロト
ンプロトン−酸化物イオン混合導電性固体電解質膜側を
燃料極側として用いると、酸化セリウムが還元されるこ
とを防ぎ、良好な燃料電池用固体電解質として用いるこ
とができる。
【図１】２０モル％のＹＯ1.5 を固溶させた酸化セリウ
ムのディスク状の緻密な焼結体の表面に硝酸バリウムの
飽和水溶液を塗布乾燥させたのち、１３００℃で１０時
間空気中で焼成反応させた固体電解質の表面のＸ線回折
パターンである。
ムのディスク状の緻密な焼結体の表面に硝酸バリウムの
飽和水溶液を塗布乾燥させたのち、１３００℃で１０時
間空気中で焼成反応させた固体電解質の表面のＸ線回折
パターンである。
【図２】２０モル％のＹＯ1.5 を固溶させた酸化セリウ
ムのディスク状の緻密な焼結体の表面に硝酸バリウムの
飽和水溶液を塗布乾燥させたのち、１３００℃で１０時
間空気中で焼成反応させた固体電解質の表面の構造を示
した図である。
ムのディスク状の緻密な焼結体の表面に硝酸バリウムの
飽和水溶液を塗布乾燥させたのち、１３００℃で１０時
間空気中で焼成反応させた固体電解質の表面の構造を示
した図である。
Claims (4)
- 【請求項１】 下記の構造を備えたことを特徴とする燃
料電池用固体電解質。 （ａ）ホタル石型構造を有する酸化物イオン導電性の酸
化セリウムを主成分とした所定の形状をした固体電解質
と、 （ｂ）前記固体電解質の表面の一部に、プロトン−酸化
物イオン混合導電性電解質であるＡＢＯ3 型のペロプス
カイト酸化物が膜状に積層しており、（ｉ）該Ａ元素が
アルカリ土類金属（Ｍｇ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）からなる
群から選択された１種以上の元素（Ａ）であり、（ｉ
ｉ）該Ｂ元素は，セリウム、または、セリウムの一部
を、アルカリ土類金属（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）、お
よび、希土類元素（Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅ
ｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｙｂ）からなる群から選択され
た１種以上の元素であって、これらの元素が酸化物とし
てＢＯ2 を１から３０モル％置換固溶している。 - 【請求項２】 前記酸化セリウムを主成分とした所定の
形状をした固体電解質が、酸化セリウム、若しくは、該
酸化セリウムの一部をアルカリ土類金属（Ｍｇ，Ｃａ，
Ｓｒ，Ｂａ），及び希土類元素（Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｎ
ｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｙｂ）からなる群
から選択した１種以上の元素の酸化物で１〜３０モル％
置換固溶していることを特徴とする請求項１に記載した
固体電解質。 - 【請求項３】 下記の工程を備えたことを特徴とする燃
料電池用固体電解質の製造方法。 （ａ）ホタル石型構造を有する酸化物イオン導電性の酸
化セリウムを主成分とした所定の形状をした固体電解質
を用意する工程と、（ｂ）前記固体電解質の表面の一部
にアルカリ土類金属（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）の無機
酸塩、有機酸塩、および有機金属化合物の１種以上を塗
布する工程と、（ｃ）前記塗布した固体電解質を酸化性
雰囲気で８００℃以上の温度に加熱し、前記固体電解質
表面にプロトン−酸化物イオン混合導電性電解質を積層
させる工程。 - 【請求項４】 前記酸化セリウムを主成分とした所定の
形状をした固体電解質が、酸化セリウム、若しくは、該
酸化セリウムの一部をアルカリ土類金属（Ｍｇ，Ｃａ，
Ｓｒ，Ｂａ），及び希土類元素（Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｎ
ｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｙｂ）からなる群
から選択した１種以上の元素の酸化物で１〜３０モル％
置換固溶させたことを特徴とする請求項１に記載した固
体電解質の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7043666A JPH08222242A (ja) | 1995-02-09 | 1995-02-09 | 燃料電池用固体電解質及びその製造方法 |
| EP95105914A EP0726609B1 (en) | 1995-02-09 | 1995-04-20 | Solid electrolyte for a fuel cell and its manufacturing method |
| DE69505784T DE69505784T2 (de) | 1995-02-09 | 1995-04-20 | Fester Elektrolyt für eine Brennstoffzelle und sein Herstellungsverfahren |
| US08/461,497 US5672437A (en) | 1995-02-09 | 1995-06-05 | Solid electrolyte for a fuel cell |
| CA002153736A CA2153736C (en) | 1995-02-09 | 1995-07-12 | Solid electrolyte for a fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7043666A JPH08222242A (ja) | 1995-02-09 | 1995-02-09 | 燃料電池用固体電解質及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08222242A true JPH08222242A (ja) | 1996-08-30 |
Family
ID=12670183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7043666A Pending JPH08222242A (ja) | 1995-02-09 | 1995-02-09 | 燃料電池用固体電解質及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08222242A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007048653A (ja) * | 2005-08-11 | 2007-02-22 | Kyocera Corp | 固体電解質体及び燃料電池セル |
| JP2018073757A (ja) * | 2016-11-04 | 2018-05-10 | 東邦瓦斯株式会社 | プロトン伝導性固体電解質およびプロトン伝導燃料電池 |
| CN114256504A (zh) * | 2020-09-23 | 2022-03-29 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种固体电解质的表面修饰方法 |
-
1995
- 1995-02-09 JP JP7043666A patent/JPH08222242A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007048653A (ja) * | 2005-08-11 | 2007-02-22 | Kyocera Corp | 固体電解質体及び燃料電池セル |
| JP2018073757A (ja) * | 2016-11-04 | 2018-05-10 | 東邦瓦斯株式会社 | プロトン伝導性固体電解質およびプロトン伝導燃料電池 |
| CN114256504A (zh) * | 2020-09-23 | 2022-03-29 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种固体电解质的表面修饰方法 |
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