JPH09278559A - Porous substrate for forming thin film, method for producing the same and oxygen pump apparatus - Google Patents

Porous substrate for forming thin film, method for producing the same and oxygen pump apparatus

Info

Publication number
JPH09278559A
JPH09278559A JP9649496A JP9649496A JPH09278559A JP H09278559 A JPH09278559 A JP H09278559A JP 9649496 A JP9649496 A JP 9649496A JP 9649496 A JP9649496 A JP 9649496A JP H09278559 A JPH09278559 A JP H09278559A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oxygen
fine particles
porous
alumina
thin film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9649496A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuji Mukai
裕二 向井
Yasuhito Takahashi
康仁 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP9649496A priority Critical patent/JPH09278559A/en
Publication of JPH09278559A publication Critical patent/JPH09278559A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/10Coating or impregnating
    • C04B20/1055Coating or impregnating with inorganic materials
    • C04B20/1062Metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/51Metallising, e.g. infiltration of sintered ceramic preforms with molten metal

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To produce a porous substrate, having small degrees of surface roughness and suitable for an oxygen pump apparatus by forming a layer of fine particles on a surface of a porous board, bonding them with a bonding agent and being impregnated with a solution of a metal having oxidation-reduction activity on oxygen. SOLUTION: An alumina paste prepared by dispersing alumina fine particles 7 having particle diameters of about 1μm is applied on a porous aluminum board 6 of about 0.5mm in thickness formed by sintering, the obtained alumina- coated board is dried by air and subsequently the resultant board is sufficiently dried at about 300-1000 deg.C by using an electric furnace. The process is repeated 2-5 times so that the thickness of the layers of alumina fine particles 7 is made larger than the unevenness of the surface of the porous alumina board 6. Chloroplatinic acid solution in ethylene glycol is dropped on the obtained board to impregnate the porous aluminum board 6 and the alumina fine particles 7 and the resultant board is heated at about 300-1000 deg.C. Thus, platinum deposits on the inner surfaces of pour holes formed by alumina particles 9 and on the surfaces of the alumina fine particles 7.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は薄膜を形成するため
に用いる多孔質基板と、それを用いた酸素ポンプに関す
るものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a porous substrate used for forming a thin film and an oxygen pump using the porous substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】多孔質基板上に薄膜を形成する技術とし
ては、酸素イオン伝導性を有する固体電解質であるジル
コニア薄膜やCaZrO3薄膜を用いた酸素センサ(例
えば、Technical Digest of th
e 9th Sensor Symposium、19
90.pp213 や Proceeding oft
he 21th Chemical Sensor S
ymposium、1995.pp145)等が従来存
在する。上記の酸素センサは、図5に示すように、多孔
質基板51上に多孔質な第1の白金電極薄膜52、固体
電解質薄膜53、多孔質な第2の白金電極薄膜54を順
次積層して構成されており、固体電解質薄膜53の一方
の面に接する雰囲気中の酸素ガスが固体電解質薄膜53
内をイオンとなって移動し、他方の面から再び酸素ガス
となって放出される酸素ポンプ現象を利用したものであ
る。上記のように、固体電解質薄膜53内においては、
酸素はイオンとなって移動するわけであるが、酸素はそ
もそもイオンの状態で存在しているわけではないため、
固体電解質内を通過する前に予め酸素をイオン化する必
要性がある。この役目を果たすのが白金電極52及び5
4であり、上記の白金電極52及び54は、酸素ガスを
酸素イオンへ変換し、また逆に酸素イオンを酸素ガスへ
変換する酸化還元反応を行う電極として用いられてい
る。
2. Description of the Related Art As a technique for forming a thin film on a porous substrate, an oxygen sensor using a zirconia thin film which is a solid electrolyte having oxygen ion conductivity or a CaZrO3 thin film (for example, Technical Digest of th.
e 9th Sensor Symposium, 19
90. pp213 and Proceeding of
he 21th Chemical Sensor S
ymposium, 1995. pp145) etc. exist conventionally. In the oxygen sensor, as shown in FIG. 5, a porous first platinum electrode thin film 52, a solid electrolyte thin film 53, and a porous second platinum electrode thin film 54 are sequentially laminated on a porous substrate 51. Oxygen gas in the atmosphere that is configured and is in contact with one surface of the solid electrolyte thin film 53 is solid electrolyte thin film 53.
This utilizes the oxygen pumping phenomenon in which ions move inside and are released as oxygen gas from the other surface. As described above, in the solid electrolyte thin film 53,
Oxygen moves as ions, but since oxygen does not exist in the ionic state in the first place,
There is a need to pre-ionize the oxygen before it passes through the solid electrolyte. The platinum electrodes 52 and 5 play this role.
4, and the platinum electrodes 52 and 54 are used as electrodes for performing a redox reaction for converting oxygen gas into oxygen ions and vice versa.

【0003】さらに、上記した図5に示す酸素センサに
おいて、固体電解質薄膜53を形成する基板は当然酸素
等の気体を透過する多孔質の材料で構成されていなけれ
ばならず、一般にアルミナ等の粒子を焼結して形成し、
その表面を研磨した多孔質材料が用いられる。なお、上
記のように、一般的にアルミナを焼結したもの基板とし
て用いている理由は、アルミナという材料が、酸化を受
け難く、300℃程度の熱に対する耐熱性を有するとい
う性質を満たす材料であるためである。
Further, in the oxygen sensor shown in FIG. 5 described above, the substrate forming the solid electrolyte thin film 53 must be made of a porous material permeable to gases such as oxygen, and particles such as alumina are generally used. Is formed by sintering
A porous material whose surface is polished is used. As described above, the reason why alumina is generally used as a substrate is that the material called alumina is a material that is resistant to oxidation and has heat resistance to about 300 ° C. Because there is.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】一方、上記の酸素セン
サや酸素ポンプ等に用いるジルコニア等の固体電解質の
薄膜材料は、応答速度や酸素移動速度等の性能の観点か
らはできる限り薄い膜厚とすることが望ましい。例え
ば、酸素の移動速度は膜厚に反比例するため、固体電解
質の膜厚を半分にすることができれば酸素移動速度は2
倍に向上することができる。そのため酸素ポンプ性能、
すなわち酸素移動量の向上には、より一層の薄膜化が不
可欠である。
On the other hand, the thin film material of solid electrolyte such as zirconia used for the above oxygen sensor, oxygen pump, etc. has a film thickness as thin as possible from the viewpoint of performance such as response speed and oxygen transfer speed. It is desirable to do. For example, since the oxygen transfer rate is inversely proportional to the film thickness, the oxygen transfer rate is 2 if the film thickness of the solid electrolyte can be halved.
Can be improved by a factor of two. Therefore, oxygen pump performance,
That is, further thinning is indispensable for improving the oxygen transfer amount.

【0005】しかしながら、多孔質基板上に薄膜を形成
するためには、薄膜のカバレージの面から、多孔質基板
の表面に存在する凹凸を、その上に形成する薄膜の厚さ
より十分に小さくしておく必要がある。例えば、厚さ1
μmの薄膜を形成するためには、多孔質基板の粗さは
0.1μm程度以下に抑える必要がある。ところが多孔
質材料はその表面を研磨しても、凸凹の程度を多孔質材
料を構成する粒子の大きさ程度以下にすることはできな
い。そのため、固体電解質の膜厚をやむを得ず基板の粗
さより十分に厚く形成しなければならず、薄膜化の効果
を発揮できない。
However, in order to form a thin film on a porous substrate, the unevenness present on the surface of the porous substrate is made sufficiently smaller than the thickness of the thin film formed on it in terms of the coverage of the thin film. I need to put it. For example, thickness 1
In order to form a thin film of μm, the roughness of the porous substrate needs to be suppressed to about 0.1 μm or less. However, even if the surface of the porous material is polished, the degree of unevenness cannot be made smaller than the size of the particles constituting the porous material. Therefore, the film thickness of the solid electrolyte must be unavoidably formed, and it must be formed sufficiently thicker than the roughness of the substrate, and the effect of thinning cannot be exhibited.

【0006】上記の問題点に対して、多孔質基板を構成
するアルミナ等の粒子を微細化する(例えば0.1μm
程度)ことにより表面粗さを低減して薄膜の膜厚を薄く
することもできるが、その場合はアルミナ粒子が緻密に
形成されてしまいすぎ、酸素等の気体が多孔質基板内を
透過し難くなり、これが律速となって固体電解質に供給
される酸素量が減少してしまい、酸素ポンプ性能が低下
してしまうという新たな別の問題点が発生する。
To solve the above problems, the particles of alumina or the like which form the porous substrate are made finer (for example, 0.1 μm).
The surface roughness can be reduced to reduce the thickness of the thin film, but in that case, the alumina particles are formed too densely and it is difficult for gases such as oxygen to permeate through the porous substrate. Then, this becomes the rate-determining factor, and the amount of oxygen supplied to the solid electrolyte decreases, which causes another new problem that the oxygen pump performance deteriorates.

【0007】また、比較的粗い(例えば10μm程度)
アルミナ粒子で形成された多孔質基材の表面に微細な
(例えば0.1μm程度)アルミナ粒子層を焼結して形
成し、その表面を研磨することによって表面粗さの小さ
な多孔質基板を作製して用いる用いることも可能であ
る。しかしこの場合は、アルミナの焼結には1500℃
程度の高温を必要とするため、異なる粒子径のアルミナ
粒子の焼結を複数回行なう必要性が生じたり、また、焼
結により基板に反りが生じやすいという問題が発生す
る。更にアルミナは堅い材料であるために研磨工程に長
時間を要すという課題もある。
Also, it is relatively coarse (for example, about 10 μm)
A fine (eg, about 0.1 μm) alumina particle layer is formed by sintering on the surface of a porous substrate formed of alumina particles, and the surface is polished to produce a porous substrate having a small surface roughness. It can also be used. However, in this case, 1500 ° C for sintering alumina.
Since such a high temperature is required, it is necessary to sinter the alumina particles having different particle diameters a plurality of times, and there is a problem that the substrate tends to warp due to the sintering. Further, since alumina is a hard material, it takes a long time for the polishing process.

【0008】一方、前述したように酸素ポンプを構成す
るには固体電解質薄膜の両側を、酸素ガスを酸素イオン
に変換する電極と、逆に酸素イオンを酸素ガスに変換す
る酸化還元作用を有する電極で挟む必要がある。これら
の電極材料には一般に白金が使われるが、反応を十分に
行うためには酸素ガスまたは酸素イオンと白金電極を十
分に接触させる必要がある。すなわち、酸素ガスまたは
酸素イオンと白金電極との接触面積を大きくしておく必
要があり、これが小さいと変換反応が律速となって酸素
ポンプ性能が低下してしまう。
On the other hand, as described above, in order to construct the oxygen pump, electrodes on both sides of the solid electrolyte thin film that convert oxygen gas into oxygen ions and electrodes that have an oxidation-reduction effect that converts oxygen ions into oxygen gas are used. Need to be sandwiched between. Platinum is generally used for these electrode materials, but it is necessary to bring the oxygen gas or oxygen ions into sufficient contact with the platinum electrode in order to carry out the reaction sufficiently. That is, it is necessary to increase the contact area between the oxygen gas or oxygen ions and the platinum electrode, and if this is small, the conversion reaction becomes rate-determining and the oxygen pump performance deteriorates.

【0009】上記の問題点を解決すべく、酸素イオンと
白金電極との接触面積を大きくするためには、白金電極
の厚さを厚く形成する必要がある。ところが、多孔質基
板の表面にスパッタリング法等で白金電極を形成する
と、形成した白金電極の表面の粗さは下地となる多孔質
基板の凸凹より粗くなるため、この電極は厚く形成する
ことができない。
In order to solve the above problems, in order to increase the contact area between the oxygen ions and the platinum electrode, it is necessary to make the platinum electrode thick. However, when a platinum electrode is formed on the surface of a porous substrate by a sputtering method or the like, the surface roughness of the formed platinum electrode becomes rougher than the unevenness of the underlying porous substrate, so this electrode cannot be formed thick. .

【0010】同様に、固体電解質薄膜の表面に形成する
もう一方の白金電極の厚さもある程度厚くする必要があ
る。こちらの電極は多孔質であればその厚さに制限はな
いものの、高価な白金を用いるためにその使用量を最小
限に抑える必要がある。しかし、十分な効果を得るため
にはある程度の厚さを形成する白金量が必要であり、コ
ストが高くなってしまうという課題があった。
Similarly, the thickness of the other platinum electrode formed on the surface of the solid electrolyte thin film must be increased to some extent. Although the thickness of this electrode is not limited as long as it is porous, it is necessary to minimize the amount of platinum used since it is expensive. However, in order to obtain a sufficient effect, the amount of platinum that forms a certain thickness is necessary, and there is a problem that the cost becomes high.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では酸素ポンプに適した多孔質基板を得るた
めの第1の手段として、多孔質板の表面を微細な粒子で
覆い、酸素に対して酸化還元作用を有する金属の連続し
た膜で前記多孔質板内の空孔の内面と前記微細な粒子個
々の表面を覆うことにより前記多孔質板と微細な粒子お
よび微細な粒子同士を結合することにより表面粗さが小
さく酸素ポンプ装置に適した多孔質基板を用いる。
In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, as a first means for obtaining a porous substrate suitable for an oxygen pump, the surface of a porous plate is covered with fine particles to form oxygen. Against the inner surface of the pores in the porous plate and the surface of each of the fine particles with a continuous film of a metal having a redox action against the porous plate and the fine particles and the fine particles to each other. A porous substrate having a small surface roughness and suitable for an oxygen pumping device is used by bonding.

【0012】この多孔質基板は、多孔質板の表面を微細
な粒子で覆う工程と、酸素に対して酸化還元作用を有す
る金属の溶液を前記多孔質板と前記微細な粒子に含浸す
る工程と、前記溶液を加熱することにより前記金属の連
続した膜を析出させる工程により製造する。
This porous substrate comprises a step of covering the surface of the porous plate with fine particles, and a step of impregnating the porous plate and the fine particles with a solution of a metal having an oxidation-reduction effect on oxygen. , A step of depositing a continuous film of the metal by heating the solution.

【0013】酸素ポンプに適した多孔質基板を得るため
の第2の手段として、多孔質板の表面を微細な粒子を結
合材を用いて結合して覆い、酸素に対して酸化還元作用
を有する金属の連続した膜で前記多孔質板の空孔の内面
と前記微細な粒子および前記結合材の表面を覆うことに
より表面粗さが小さく酸素ポンプ装置に適した多孔質基
板を用いる。
As a second means for obtaining a porous substrate suitable for an oxygen pump, the surface of the porous plate is covered by binding fine particles with a binder to have a redox effect on oxygen. A porous substrate having a small surface roughness and suitable for an oxygen pump device is used by covering the inner surfaces of the pores of the porous plate and the surfaces of the fine particles and the binder with a continuous metal film.

【0014】この多孔質基板は、多孔質板の表面を微細
な粒子で覆う工程と、前記多孔質板と前記微細な粒子を
結合材で結合する工程と、酸素に対して酸化還元作用を
有する金属の溶液を前記多孔質板と前記微細な粒子に含
浸する工程と、前記金属の加熱を行うことにより前記金
属の連続した膜を析出させる工程により製造する。
This porous substrate has a step of covering the surface of the porous plate with fine particles, a step of binding the porous plate and the fine particles with a binder, and an oxidation-reduction effect for oxygen. It is manufactured by a step of impregnating the porous plate and the fine particles with a solution of a metal, and a step of depositing a continuous film of the metal by heating the metal.

【0015】また、上記多孔質基板を用いた具体的な酸
素ポンプの構成としては、酸素に対して酸化還元作用を
有する金属の連続した膜で多孔質板と前記多孔質板の表
面に形成された微細な粒子層を結合して構成した多孔質
基板上に、酸素イオン伝導性を有する固体電解質薄膜
と、酸素に対して酸化還元作用を有する金属の電極を積
層して構成する。
As a concrete constitution of the oxygen pump using the above-mentioned porous substrate, a continuous film of a metal having a redox action on oxygen is formed on the porous plate and the surface of the porous plate. A solid electrolyte thin film having oxygen ion conductivity and a metal electrode having a redox action on oxygen are laminated on a porous substrate formed by combining fine particle layers.

【0016】また固体電解質薄膜の表面上に形成する白
金電極の白金の使用量を抑えるために本発明の多孔質基
板を形成する技術を応用する。すなわち固体電解質薄膜
の上に形成する電極として、酸素に対して酸化還元作用
を有する金属の連続した膜を表面に形成した粒子の層を
用いた酸素ポンプ構造とする。
Further, the technique of forming the porous substrate of the present invention is applied to suppress the amount of platinum used in the platinum electrode formed on the surface of the solid electrolyte thin film. That is, the electrode formed on the solid electrolyte thin film has an oxygen pump structure using a layer of particles on the surface of which a continuous metal film having a redox effect on oxygen is formed.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態における
多孔質基板及びそれを用いた酸素ポンプ装置を脱酸素雰
囲気保存庫に応用した場合についてを、図1を参照しな
がら説明する。なお脱酸素保存庫とは食品等の酸化を防
ぐためのものであり、このような目的の保存庫は、従来
は庫内の空気を窒素ガスや炭酸ガス等の不活性ガスで置
換することによって脱酸素雰囲気を実現していたもので
あるが、本発明の技術によって不活性ガスを用いること
なく同様の効果を得ることが可能となった。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A case in which a porous substrate and an oxygen pump device using the same in an embodiment of the present invention are applied to a deoxygenated atmosphere storage will be described below with reference to FIG. Note that the deoxygenated storage is to prevent the oxidation of foods, etc., and the storage for such a purpose is conventionally prepared by replacing the air in the storage with an inert gas such as nitrogen gas or carbon dioxide gas. Although a deoxidized atmosphere was realized, the technique of the present invention made it possible to obtain the same effect without using an inert gas.

【0018】図1において、1は脱酸素雰囲気保存庫の
壁面であり、図中の下側が庫内雰囲気側、上側が大気雰
囲気側である。2は本実施の形態の多孔質基板3を用い
た酸素ポンプ装置であり、酸素ポンプ装置2は、酸素ポ
ンプ部4と加熱部5とを有しており、脱酸素保存庫内の
酸素ガスを矢印Aの方向に移動し矢印Bの庫外へ排出す
る。
In FIG. 1, reference numeral 1 is a wall surface of the deoxidized atmosphere storage cabinet, the lower side in the figure is the internal atmosphere side, and the upper side is the atmospheric atmosphere side. Reference numeral 2 denotes an oxygen pump device using the porous substrate 3 of the present embodiment. The oxygen pump device 2 has an oxygen pump unit 4 and a heating unit 5, and stores oxygen gas in the deoxygenated storage chamber. It moves in the direction of arrow A and discharges to the outside of the store indicated by arrow B.

【0019】また、多孔質基板3は比較的大きなアルミ
ナ粒子(例えば10μm)を焼結した多孔質アルミナ板
6の表面を、粒径0.1μmのアルミナ微粒子7で覆っ
てその表面を研磨したものであり、しかも多孔質アルミ
ナ板6の空孔の内面とアルミナ微粒子7の個々の粒子の
表面を連続した白金膜で結合した構造(図3参照)とし
ている。この多孔質基板3は白金膜の作用により、脱酸
素保存庫内の酸素ガスを負の酸素イオンへ変換するため
の作用を有する。
The porous substrate 3 is obtained by polishing the surface of a porous alumina plate 6 obtained by sintering relatively large alumina particles (for example, 10 μm) with alumina fine particles 7 having a particle diameter of 0.1 μm. In addition, the structure is such that the inner surfaces of the pores of the porous alumina plate 6 and the surfaces of the individual particles of the alumina fine particles 7 are connected by a continuous platinum film (see FIG. 3). The porous substrate 3 has a function of converting the oxygen gas in the deoxygenated storage into negative oxygen ions by the function of the platinum film.

【0020】次に、以下では上記した多孔質基板3の製
造方法を図2を参照しながら説明する。
Next, a method of manufacturing the above-mentioned porous substrate 3 will be described below with reference to FIG.

【0021】まず図2(a)に示すように、厚さ0.5
mmの焼結により形成された多孔質アルミナ板6(アル
ミナの粒径は例えば10μm程度)の表面に、粒径0.
1μmのアルミナ微粒子7を溶媒に分散したアルミナペ
ーストを塗布し自然乾燥した後、電気炉を用いて300
〜1000℃程度の温度で十分に乾燥させる。この工程
を2〜5回程度繰り返して、アルミナ微粒子7の層の厚
さを多孔質アルミナ板6の表面の凸凹の大きさより厚く
しておき、アルミナ微粒子層を形成する。この状態でア
ルミナ微粒子7は多孔質アルミナ板6に比較的硬く付着
するが、容易に傷がつくほど脆い。また、乾燥したアル
ミナ微粒子7は下地の多孔質アルミナ板6の表面に沿っ
て付着するため、アルミナ微粒子7層の表面の凹凸は大
である。
First, as shown in FIG. 2A, the thickness is 0.5.
On the surface of the porous alumina plate 6 (the particle diameter of alumina is, for example, about 10 μm) formed by sintering of 0.1 mm, the particle diameter of 0.
Alumina paste in which 1 μm alumina fine particles 7 are dispersed in a solvent is applied and naturally dried, and then 300 using an electric furnace.
Sufficiently dry at a temperature of about 1000 ° C. This step is repeated about 2 to 5 times to make the layer of the alumina fine particles 7 thicker than the size of the irregularities on the surface of the porous alumina plate 6 to form the alumina fine particle layer. In this state, the alumina fine particles 7 adhere to the porous alumina plate 6 relatively hard, but are so brittle that they are easily scratched. Further, since the dried alumina fine particles 7 adhere to the surface of the underlying porous alumina plate 6, the irregularities on the surface of the alumina fine particle 7 layer are large.

【0022】次に図2(b)に示すように、多孔質アル
ミナ板6およびアルミナ微粒子7にエチレングリコール
に溶解した塩化白金酸(ヘキサクロロ白金(IV)酸六
水和物)8を滴下して含浸させ、電気炉で300〜10
00℃の温度で加熱する。この工程を2〜5回程度繰り
返す。これにより多孔質アルミナ板6を構成するアルミ
ナ粒子9の表面すなわち、アルミナ粒子9で形成される
空孔内面と、アルミナ微粒子7の表面に白金が膜状に析
出する(図3参照)。図3に示すように、析出した白金
は連続した白金膜10を形成し、アルミナ微粒子7同
士、およびアルミナ微粒子7と多孔質アルミナ板6を強
固に結合する。これにより多孔質アルミナ板6とアルミ
ナ微粒子7は一体化した導体となる。白金膜10の厚さ
はアルミナ粒子に対して均一に形成することができるた
め、白金膜10の厚さは塩化白金酸の濃度と、この工程
の繰り返し回数で制御することができる。
Next, as shown in FIG. 2 (b), chloroplatinic acid (hexachloroplatinic (IV) acid hexahydrate) 8 dissolved in ethylene glycol is dropped onto the porous alumina plate 6 and the alumina fine particles 7. Impregnate and 300 to 10 in an electric furnace
Heat at a temperature of 00 ° C. This process is repeated about 2 to 5 times. As a result, platinum is deposited in a film form on the surfaces of the alumina particles 9 constituting the porous alumina plate 6, that is, the inner surfaces of the pores formed by the alumina particles 9 and the surfaces of the alumina fine particles 7 (see FIG. 3). As shown in FIG. 3, the deposited platinum forms a continuous platinum film 10 and firmly bonds the alumina fine particles 7 to each other and the alumina fine particles 7 and the porous alumina plate 6 firmly. As a result, the porous alumina plate 6 and the alumina fine particles 7 become an integrated conductor. Since the thickness of the platinum film 10 can be formed uniformly with respect to the alumina particles, the thickness of the platinum film 10 can be controlled by the concentration of chloroplatinic acid and the number of repetitions of this step.

【0023】上記した本実施の形態の方法では、アルミ
ナ粒子7の結合を焼結により行なっているのではなく、
白金により結合させているため、アルミナを焼結する場
合に比べて低い温度で固めることができ、結果としてア
ルミナ板に反りが発生するといった不都合が生じない。
なお、白金膜10はアルミナ微粒子7とアルミナ粒子9
の表面を覆っているため、広大な面積を有している。
In the method of the present embodiment described above, the alumina particles 7 are not joined by sintering, but
Since they are bonded by platinum, they can be solidified at a lower temperature than in the case of sintering alumina, and as a result, the disadvantage that the alumina plate is warped does not occur.
The platinum film 10 is composed of alumina fine particles 7 and alumina particles 9
Since it covers the surface of, it has a vast area.

【0024】さらに図2(c)に示すように、アルミナ
微粒子7の表面を研磨機を用いて研磨する。アルミナ微
粒子7同士は白金膜10で結合しているため容易に研磨
することができる。なお、本実施の形態では、上記のよ
うにアルミナ粒子7を白金により結合した後に表面の研
磨を行なったが、白金による結合を行なう前のアルミナ
ペーストを用いたアルミナ粒子の層を形成した後に研磨
をおこなってもよい。
Further, as shown in FIG. 2 (c), the surface of the alumina fine particles 7 is polished by using a polishing machine. Since the alumina fine particles 7 are bonded to each other by the platinum film 10, they can be easily polished. In this embodiment, the alumina particles 7 are bonded with platinum as described above, and then the surface is polished. However, after the alumina paste layer before bonding with platinum is used, the alumina particle layer is formed and then polished. May be performed.

【0025】アルミナ微粒子7の粒径は前述の通り0.
1μmであるため、研磨面の粗さを0.2μm程度以下
に抑えることができ、非常に平滑な面を得ることができ
る。アルミナ微粒子7の層の厚さは多孔質アルミナ板6
が露出しない程度に薄い厚さとする。なお、本発明の技
術を用いずにアルミナ微粒子7同士を高温で焼結する
と、この研磨が困難となり、長時間を要してしまう。
The particle size of the alumina fine particles 7 is 0.
Since it is 1 μm, the roughness of the polished surface can be suppressed to about 0.2 μm or less, and a very smooth surface can be obtained. The layer of the alumina fine particles 7 has a thickness of the porous alumina plate 6
The thickness should be so thin that it is not exposed. If the alumina fine particles 7 are sintered at a high temperature without using the technique of the present invention, this polishing becomes difficult and it takes a long time.

【0026】上記方法で作製した多孔質基板3はそれ自
身が白金電極となる。前述したように、多孔質基板3は
脱酸素保存庫内の酸素ガスを負の酸素イオンへ変換する
作用が必要となるものである。本実施の形態で形成され
るこの白金電極は大きな表面積を持っているため、酸素
ガスと白金膜10が接触するための十分な接触面積を提
供することができ、変換反応を速やかにしかも完全に行
うことができる性能を有している。しかもアルミナ微粒
子7の層は厚さが薄いため、酸素ガスの移動の抵抗が小
さいという特徴がある。
The porous substrate 3 produced by the above method itself serves as a platinum electrode. As described above, the porous substrate 3 needs to have an action of converting the oxygen gas in the deoxygenated storage into negative oxygen ions. Since the platinum electrode formed in the present embodiment has a large surface area, it can provide a sufficient contact area for the oxygen gas and the platinum film 10 to come into contact with each other, and the conversion reaction can be carried out quickly and completely. It has the performance that can be done. Moreover, since the layer of the alumina fine particles 7 is thin, there is a feature that the resistance against movement of oxygen gas is small.

【0027】この多孔質基板3の表面に、酸素イオン伝
導性を有する固体電解質であるジルコニア薄膜11をス
パッタリング法により形成し、更にその表面に第2の白
金電極12を形成する(図1)。多孔質基板3の表面が
非常に滑らかであるため、ジルコニア薄膜11の膜厚は
1μm程度に薄くすることができる。
A zirconia thin film 11, which is a solid electrolyte having oxygen ion conductivity, is formed on the surface of the porous substrate 3 by a sputtering method, and a second platinum electrode 12 is formed on the surface (FIG. 1). Since the surface of the porous substrate 3 is very smooth, the thickness of the zirconia thin film 11 can be reduced to about 1 μm.

【0028】第2の白金電極12は負の酸素イオンを酸
素ガスへ変換する動作を行う。この変換反応を速やかに
しかも完全に行うためには第2の白金電極12にも大き
な接触面積が必要になる。そこで、第2の白金電極12
には比較的厚く塗布された白金ペーストを焼結して用い
られる。なお本実施の形態では、高価な白金の使用量を
減らすため、第2の白金電極も多孔質基板3に白金膜を
形成した方法と同様な方法で作製することも可能であ
る。この第2の白金電極12の製造方法を図4を参照し
ながら以下に説明する。
The second platinum electrode 12 operates to convert negative oxygen ions into oxygen gas. In order to perform this conversion reaction quickly and completely, the second platinum electrode 12 also needs a large contact area. Therefore, the second platinum electrode 12
Is used by sintering a platinum paste applied relatively thickly. In this embodiment, in order to reduce the amount of expensive platinum used, the second platinum electrode can also be manufactured by the same method as the method of forming the platinum film on the porous substrate 3. A method of manufacturing the second platinum electrode 12 will be described below with reference to FIG.

【0029】まず図4(a)に示すように、ジルコニア
薄膜11の表面に、液体中に粒径0.1μmのアルミナ
微粒子13を分散したアルミナペーストを塗布し自然乾
燥した後、電気炉を用いて300〜1000℃程度の温
度で十分に乾燥させる。この工程を2〜5回程度繰り返
して、アルミナ微粒子13の層の厚さ(例えば0.1m
m)を所定の厚さに形成する。
First, as shown in FIG. 4 (a), the surface of the zirconia thin film 11 is coated with an alumina paste in which fine alumina particles 13 having a particle size of 0.1 μm are dispersed in a liquid and naturally dried, and then an electric furnace is used. And fully dry at a temperature of about 300 to 1000 ° C. This process is repeated 2 to 5 times to obtain a layer of alumina fine particles 13 (for example, 0.1 m thick).
m) is formed to a predetermined thickness.

【0030】次に図4(b)に示すように、アルミナ微
粒子13にエチレングリコールに溶解した塩化白金酸8
を滴下して含浸させ、電気炉で300〜1000℃の温
度で加熱する。この工程を2〜5回程度繰り返し、これ
によりアルミナ微粒子13の表面に白金が膜状に析出す
る。析出した白金膜10はアルミナ微粒子13同士、お
よびジルコニア薄膜11とアルミナ微粒子13を強固に
結合する。しかも白金は連続した膜となり、第2の白金
電極12を形成する。白金膜の厚さは、上記の多孔質基
板3の形成時と同様に、塩化白金酸の濃度と、この工程
の繰り返し回数で制御することができる。
Next, as shown in FIG. 4B, chloroplatinic acid 8 dissolved in ethylene glycol is added to the alumina fine particles 13.
Is dripped to impregnate and heated at a temperature of 300 to 1000 ° C. in an electric furnace. This step is repeated about 2 to 5 times, whereby platinum is deposited in a film form on the surface of the alumina fine particles 13. The deposited platinum film 10 firmly bonds the alumina fine particles 13 to each other and the zirconia thin film 11 and the alumina fine particles 13 firmly. Moreover, platinum becomes a continuous film and forms the second platinum electrode 12. The thickness of the platinum film can be controlled by the concentration of chloroplatinic acid and the number of repetitions of this step, as in the case of forming the porous substrate 3 described above.

【0031】本実施の形態で形成されるこの第2の白金
電極12は、アルミナ微粒子13の表面を白金膜で覆っ
たものであるため大きな表面積を有し、酸素ガスと白金
膜が接触するための十分な接触面積を提供することがで
きる。そのため、酸素イオンから酸素ガスの変換を速や
かにしかも完全に行うことができる性能を有している。
しかも白金はアルミナ微粒子13の表面に形成される量
のみであるため、その使用量を極めて微量とすることが
できる。
The second platinum electrode 12 formed in this embodiment has a large surface area because the surface of the alumina fine particles 13 is covered with a platinum film, and the oxygen gas and the platinum film come into contact with each other. Sufficient contact area can be provided. Therefore, it has the ability to convert oxygen ions to oxygen gas quickly and completely.
Moreover, since platinum is only formed on the surface of the alumina fine particles 13, the amount of platinum used can be extremely small.

【0032】以上のようにして酸素ポンプ部4を作製
し、それに対向してヒーター14と支持基板15(例え
ばアルミナ等により形成されている)とを有する加熱部
5を配置して酸素ポンプ装置2を構成する(図1参
照)。なお、16はヒーター14の加熱用電源であり、
17は酸素ポンプ動作電源である。酸素ポンプ動作電源
17は第2電極12に正電圧、多孔質基板3に負電圧を
印加するように配置している。
The oxygen pump unit 4 is manufactured as described above, and the heating unit 5 having the heater 14 and the support substrate 15 (formed of alumina or the like) is arranged so as to face the oxygen pump unit 4, and the oxygen pump unit 2 is provided. (See FIG. 1). In addition, 16 is a power source for heating the heater 14,
Reference numeral 17 is an oxygen pump operating power source. The oxygen pump operating power source 17 is arranged so as to apply a positive voltage to the second electrode 12 and a negative voltage to the porous substrate 3.

【0033】次に以下では図1を参照しながら、本実施
の形態の酸素ポンプ装置の動作を説明する。
Next, the operation of the oxygen pump device according to the present embodiment will be described below with reference to FIG.

【0034】先ず、ヒーター14と加熱電源16を用い
て加熱部5を加熱し、その輻射および対流によって酸素
ポンプ部4を800℃程度に加熱する。次に、酸素ポン
プ動作電源17を用いて第2の白金電極12と多孔質基
板3に各々正電圧と負電圧を印加する。脱酸素保管庫内
の酸素ガスは多孔質基板3内で負の酸素イオンへ変化
し、ジルコニア薄膜11の下面へ到達する。酸素イオン
はジルコニア薄膜11内の酸素イオン欠陥を通って、正
電圧が印加された第2の白金電極12へ移動し、第2の
白金電極12の表面で酸素イオンは酸素ガスへ変化し、
庫外へ排出される。
First, the heater 14 and the heating power source 16 are used to heat the heating section 5, and the oxygen pump section 4 is heated to about 800 ° C. by its radiation and convection. Next, a positive voltage and a negative voltage are applied to the second platinum electrode 12 and the porous substrate 3, respectively, using the oxygen pump operating power supply 17. The oxygen gas in the deoxidized storage changes into negative oxygen ions in the porous substrate 3 and reaches the lower surface of the zirconia thin film 11. Oxygen ions pass through the oxygen ion defects in the zirconia thin film 11 and move to the second platinum electrode 12 to which a positive voltage is applied, and the oxygen ions change to oxygen gas on the surface of the second platinum electrode 12.
It is discharged to the outside.

【0035】酸素ポンプ装置2が高性能性(言い換えれ
ば酸素を取り込む速度が速いということ)を発揮するに
は、ジルコニア薄膜11の厚さを薄くすることと、白金
電極表面で行われる酸素ガスの酸素イオン化反応とその
逆の酸素イオンの酸素ガス化反応を速やかに行うことが
必要になる。本実施の形態の多孔質基板3はその表面の
粗さを極めて小さくすることができるため、ジルコニア
薄膜11を1μm程度あるいはそれ以下に薄くすること
ができる。また、多孔質基板3と第2の白金電極12は
広い面積を有しているため、酸素ガスのイオン化反応と
その逆の反応を速やかに行うことができる。そのため本
発明の技術を用いれば、より高性能な酸素ポンプ装置を
得ることができる。しかも第2の白金電極12に使用す
る白金の量も僅かであるため、安価に製造することがで
きるという特徴もある。
In order for the oxygen pump device 2 to exhibit high performance (in other words, to take in oxygen at a high speed), it is necessary to reduce the thickness of the zirconia thin film 11 and to use oxygen gas on the surface of the platinum electrode. It is necessary to promptly carry out the oxygen ionization reaction and the opposite oxygen gasification reaction of oxygen ions. Since the surface roughness of the porous substrate 3 of the present embodiment can be made extremely small, the zirconia thin film 11 can be thinned to about 1 μm or less. Further, since the porous substrate 3 and the second platinum electrode 12 have a large area, the ionization reaction of oxygen gas and the opposite reaction can be performed quickly. Therefore, by using the technique of the present invention, a higher performance oxygen pump device can be obtained. Moreover, since the amount of platinum used for the second platinum electrode 12 is small, there is a feature that it can be manufactured at low cost.

【0036】なお、本実施の形態では多孔質基板3の上
に直接ジルコニア薄膜11を形成したが、研磨した多孔
質基板3の表面に、必要に応じてスパッタリング法等を
用いて白金薄膜を形成しておいてもよい。この場合、ジ
ルコニア薄膜11と電極との接触面積が増大するため、
酸素ポンプを動作させる際の抵抗値を下げることが可能
となる。
Although the zirconia thin film 11 is formed directly on the porous substrate 3 in this embodiment, a platinum thin film is formed on the surface of the polished porous substrate 3 by a sputtering method or the like, if necessary. You may keep it. In this case, since the contact area between the zirconia thin film 11 and the electrode increases,
It is possible to reduce the resistance value when operating the oxygen pump.

【0037】また、本実施の形態では酸素に対して酸化
還元作用を有する電極材料として、その作用が大である
白金を用いたが、本発明の技術に白金以外の材料を適用
することは容易である。例えばニッケル、金、チタン等
の他の金属材料やそれらの酸化物材料、あるいは白金−
パラジウムのような合金材料を用いてもかまわない。
In the present embodiment, platinum, which has a large action, is used as the electrode material having a redox action on oxygen, but it is easy to apply a material other than platinum to the technique of the present invention. Is. For example, other metal materials such as nickel, gold and titanium, oxide materials thereof, or platinum-
An alloy material such as palladium may be used.

【0038】さらに、本実施の形態では多孔質基板3の
アルミナ微粒子7、および第2電極12のアルミナ微粒
子13等を白金膜で結合したが、この結合材料は白金以
外のものを用いてもよい。例えば塩化白金酸を用いたの
と同様の方法で、アルミナ微粒子に塩化モリブデン溶液
を含浸させて高温で加熱することにより酸化モリブデン
の膜を形成して粒子同士を結合させてもよい。もちろ
ん、酸素ポンプ装置の動作温度が低ければガラスフリッ
トなどを用いて粒子を結合してもよい。このように予め
アルミナ微粒子同士を結合剤により結合して結合剤層を
形成しておいてその後、塩化白金酸を含浸して加熱する
ことによってそれらの表面に白金膜を形成してもよい。
この方法を用いると、白金の使用量を更に大幅に削減す
ることができる。
Furthermore, in the present embodiment, the alumina fine particles 7 of the porous substrate 3 and the alumina fine particles 13 of the second electrode 12 and the like are bonded by a platinum film, but a bonding material other than platinum may be used. . For example, by a method similar to that using chloroplatinic acid, alumina particles may be impregnated with a molybdenum chloride solution and heated at a high temperature to form a molybdenum oxide film, and the particles may be bonded to each other. Of course, if the operating temperature of the oxygen pump device is low, particles may be bonded using a glass frit or the like. In this way, the alumina fine particles may be previously bound to each other with a binder to form a binder layer, and thereafter, chloroplatinic acid may be impregnated and heated to form a platinum film on the surface thereof.
By using this method, the amount of platinum used can be reduced significantly.

【0039】また本実施の形態では多孔質板6にアルミ
ナを用い、その上を覆う微粒子、およびジルコニア薄膜
11の上を覆う微粒子にいづれもアルミナを用いたが、
もちろん他の材料を用いてもよい。また、本実施の形態
ではアルミナ微粒子7および13に粒径が0.1μmの
ものを用いたが、この粒径も必要に応じて選択すればよ
く、当然必要に応じて粒径の異なる複数の微粒子を層状
に重ねてもよい。
In the present embodiment, alumina is used for the porous plate 6, and alumina is used for both the fine particles covering the porous plate 6 and the fine particles covering the zirconia thin film 11.
Of course, other materials may be used. Further, in the present embodiment, the alumina fine particles 7 and 13 having a particle diameter of 0.1 μm are used, but this particle diameter may be selected as necessary, and naturally a plurality of particles having different particle diameters may be used as necessary. The fine particles may be layered.

【0040】なお、固体電解質薄膜としてジルコニアを
用いたが、本発明は固体電解質の材料を何ら限定するも
のではない。
Although zirconia was used as the solid electrolyte thin film, the present invention does not limit the material of the solid electrolyte at all.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明を用いることにより、表面の粗さ
の小さな多孔質基板を得ることができ、薄い膜厚の固体
電解質薄膜を作製することが可能となる。これにより、
酸素ポンプ性能を大幅に向上することができる。
By using the present invention, a porous substrate having a small surface roughness can be obtained, and a thin solid electrolyte thin film can be produced. This allows
The oxygen pump performance can be greatly improved.

【0042】一方、固体電解質をより薄膜化すると、酸
素ポンプ性能は白金電極で行う酸素ガスと酸素イオンの
変換反応で律速されてしまうが、本発明の技術を用いる
ことにより、僅かな量の白金で広い反応面積を得ること
ができ、変換反応を速やかに行うことができる。従っ
て、固体電解質のより薄膜化と相まってより高性能な酸
素ポンプを得ることができる。しかもアルミナ微粒子の
層の厚さが薄いため、粒子層が抵抗となって酸素ガスの
透過を妨げることもない。
On the other hand, if the solid electrolyte is made thinner, the oxygen pumping performance is rate-limited by the conversion reaction of oxygen gas and oxygen ions carried out at the platinum electrode. However, by using the technique of the present invention, a small amount of platinum is used. Thus, a wide reaction area can be obtained, and the conversion reaction can be performed quickly. Therefore, a higher performance oxygen pump can be obtained in combination with a thinner solid electrolyte. Moreover, since the layer of alumina fine particles is thin, the particle layer does not become a resistance and do not hinder the permeation of oxygen gas.

【0043】更に、アルミナ微粒子を結合する温度はア
ルミナを焼結する温度より随分低くできるため、消費電
力が小さいばかりでなく熱によって基板に反りが生じる
という不都合も発生しない。
Furthermore, since the temperature at which the alumina fine particles are bonded can be made much lower than the temperature at which the alumina is sintered, not only the power consumption is small, but also the inconvenience that the substrate warps due to heat does not occur.

【0044】また、本発明の技術ではアルミナ微粒子を
白金等を用いて結合しているため、表面の研磨が容易で
あり、生産性を大きく向上することができるという効果
もある。
Further, according to the technique of the present invention, since the alumina fine particles are bonded by using platinum or the like, the surface can be easily polished, and the productivity can be greatly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の形態における酸素ポンプの構成
断面図
FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of an oxygen pump according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態における多孔質基板の製造
工程断面図
FIG. 2 is a sectional view of a manufacturing process of a porous substrate according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態における多孔質基板の構成
断面図
FIG. 3 is a structural cross-sectional view of a porous substrate according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態における酸素ポンプの第2
の白金電極の製造工程断面図
FIG. 4 is a second oxygen pump according to the embodiment of the present invention.
Of platinum electrode manufacturing process

【図5】従来の酸素センサの構成断面図FIG. 5 is a sectional view showing the configuration of a conventional oxygen sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 酸素ポンプ部 3 多孔質基板 5 加熱部 6 多孔質アルミナ板 7 アルミナ微粒子 11 ジルコニア薄膜 12 第2の白金電極 2 Oxygen pump part 3 Porous substrate 5 Heating part 6 Porous alumina plate 7 Alumina fine particles 11 Zirconia thin film 12 Second platinum electrode

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】多孔質板と、前記多孔質板表面に形成され
た微細粒子層と、前記多孔質板内の空孔の内面及び前記
微細粒子層中の微細粒子の個々の表面を覆うように形成
された酸素に対して酸化還元作用を有する金属膜とを有
する薄膜形成用多孔質基板であって、前記金属膜により
前記多孔質板と前記微細粒子層中の微細粒子同士が結合
されていることを特徴とする薄膜形成用多孔質基板。
1. A porous plate, a fine particle layer formed on the surface of the porous plate, an inner surface of pores in the porous plate and individual surfaces of fine particles in the fine particle layer. A thin film-forming porous substrate having a metal film having a redox effect on oxygen formed in, wherein the metal plate is used to bond the fine particles in the porous plate and the fine particle layer to each other. A porous substrate for forming a thin film, which is characterized in that
【請求項2】多孔質板の表面に微細粒子層を形成する工
程と、酸素に対して酸化還元作用を有する金属を含有す
る溶液に前記多孔質板及び前記微細粒子層を含浸する工
程と、前記溶液を加熱することにより前記金属の連続し
た膜を析出させる工程を有する薄膜形成用多孔質基板の
製造方法。
2. A step of forming a fine particle layer on the surface of a porous plate; a step of impregnating the porous plate and the fine particle layer with a solution containing a metal having a redox action on oxygen. A method for producing a thin film-forming porous substrate, comprising a step of depositing a continuous film of the metal by heating the solution.
【請求項3】多孔質板と、前記多孔質板表面に形成され
た微細粒子層と、前記多孔質板内の空孔の内面及び前記
微細粒子層中の微細粒子の個々の表面を覆うように形成
された結合剤層と、前記結合剤層を覆うように形成され
た酸素に対して酸化還元作用を有する金属膜とを有する
薄膜形成用多孔質基板であって、前記結合剤層及び金属
膜により前記多孔質板と前記微細粒子層中の微細粒子同
士が結合されていることを特徴とする薄膜形成用多孔質
基板。
3. A porous plate, a fine particle layer formed on the surface of the porous plate, an inner surface of pores in the porous plate and individual surfaces of fine particles in the fine particle layer. A thin film forming porous substrate having a binder layer formed on a substrate, and a metal film having a redox effect on oxygen formed so as to cover the binder layer, wherein the binder layer and the metal A porous substrate for forming a thin film, wherein the porous plate and the fine particles in the fine particle layer are bonded to each other by a film.
【請求項4】多孔質板の表面に微細粒子層を形成する工
程と、前記多孔質板と前記微細粒子を結合材により結合
する工程と、酸素に対して酸化還元作用を有する金属を
含有する溶液に前記多孔質板及び前記微細粒子層を含浸
する工程と、前記溶液を加熱することにより前記金属の
連続した膜を析出させる工程を有する薄膜形成用多孔質
基板の製造方法。
4. A step of forming a fine particle layer on the surface of a porous plate, a step of binding the porous plate and the fine particles with a binder, and containing a metal having a redox effect on oxygen. A method for producing a thin film-forming porous substrate, comprising: a step of impregnating a solution with the porous plate and the fine particle layer; and a step of heating the solution to deposit a continuous film of the metal.
【請求項5】多孔質板と、前記多孔質板表面に形成され
た微細粒子層と、前記多孔質板内の空孔の内面及び前記
微細粒子層中の微細粒子の個々の表面を覆うように形成
された酸素に対して酸化還元作用を有する金属膜とを有
する薄膜形成用多孔質基板と、前記多孔質基板上に形成
された酸素イオン伝導性を有する固体電解質薄膜と、前
記固体電解質薄膜上に形成された酸素に対して酸化還元
作用を有する金属の電極とを有する酸素ポンプ装置であ
って、前記金属膜により前記多孔質板と前記微細粒子層
中の微細粒子同士が結合されていることを特徴とする酸
素ポンプ装置。
5. A porous plate, a fine particle layer formed on the surface of the porous plate, an inner surface of pores in the porous plate and individual surfaces of fine particles in the fine particle layer. A thin film-forming porous substrate having a metal film having a redox effect on oxygen formed on the substrate, a solid electrolyte thin film having oxygen ion conductivity formed on the porous substrate, and the solid electrolyte thin film An oxygen pump device having a metal electrode having an oxidation-reduction effect on oxygen formed above, wherein the porous plate and the fine particles in the fine particle layer are bonded to each other by the metal film. An oxygen pump device characterized by the above.
【請求項6】多孔質板と、前記多孔質板上に形成された
第1の電極と、前記第1の電極上に形成された固体電解
質薄膜と、前記固体電解質薄膜上に形成された微細粒子
層と、前記微細粒子層中の微細粒子の個々の表面を覆う
ように形成された酸素に対して酸化還元作用を有する金
属膜とを有する薄膜形成用多孔質基板とを有する酸素ポ
ンプ装置であって、前記金属膜により前記微細粒子層中
の微細粒子同士が結合されていることを特徴とする酸素
ポンプ装置。
6. A porous plate, a first electrode formed on the porous plate, a solid electrolyte thin film formed on the first electrode, and a fine electrode formed on the solid electrolyte thin film. An oxygen pump device having a particle layer and a thin film forming porous substrate having a metal film having a redox effect on oxygen formed so as to cover individual surfaces of the fine particles in the fine particle layer. An oxygen pump device characterized in that the fine particles in the fine particle layer are bonded to each other by the metal film.
JP9649496A 1996-04-18 1996-04-18 Porous substrate for forming thin film, method for producing the same and oxygen pump apparatus Pending JPH09278559A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9649496A JPH09278559A (en) 1996-04-18 1996-04-18 Porous substrate for forming thin film, method for producing the same and oxygen pump apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9649496A JPH09278559A (en) 1996-04-18 1996-04-18 Porous substrate for forming thin film, method for producing the same and oxygen pump apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09278559A true JPH09278559A (en) 1997-10-28

Family

ID=14166648

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9649496A Pending JPH09278559A (en) 1996-04-18 1996-04-18 Porous substrate for forming thin film, method for producing the same and oxygen pump apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09278559A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011132791A1 (en) * 2010-04-19 2011-10-27 独立行政法人産業技術総合研究所 Oxygen partial pressure controller and apparatus for measuring oxygen partial pressure

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011132791A1 (en) * 2010-04-19 2011-10-27 独立行政法人産業技術総合研究所 Oxygen partial pressure controller and apparatus for measuring oxygen partial pressure
JP5424286B2 (en) * 2010-04-19 2014-02-26 独立行政法人産業技術総合研究所 Oxygen partial pressure control device and oxygen partial pressure measuring instrument

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7449262B2 (en) Current collector to conduct an electrical current to or from an electrode layer
AU644905B2 (en) Composite membranes and electrochemical cells containing them
US5932368A (en) High temperature fuel cell with a thin film electrolyte
US5106654A (en) Method of forming a dense, high temperature electronically conductive composite layer on a porous ceramic substrate
US6086729A (en) Method of manufacturing thin metal membranes
US7303835B2 (en) Diffusion media, fuel cells, and fuel cell powered systems
JPH0467564A (en) Solid electrolytic fuel cell and porous electrode body using the same
EA007525B1 (en) Ceramic anode and method of producing the same
JP2008519404A (en) Electrochemical cell structure and its manufacturing method by controlled powder method
JP2004207088A (en) Gas permeable substrate and solid oxide fuel cell using the same
JP2002289248A (en) Unit cell for fuel cell and solid electrolytic fuel cell
US20080286625A1 (en) Solid state electrochemical cell having reticulated electrode matrix and method of manufacturing same
JP2003317740A (en) Thin film functioning structural body, single cell for solid electrolyte fuel cell using it, and method for manufacturing it
JPH05151981A (en) Solid electrolyte fuel cell
JP2002208415A (en) Fuel cell containing solid electrolyte layer
JPH09278559A (en) Porous substrate for forming thin film, method for producing the same and oxygen pump apparatus
JP2004063226A (en) Fuel battery cell, its manufacturing method, and fuel battery
JPH0381962A (en) Solid electrolyte fuel cell
WO2004066427A1 (en) Diffusion layer and fuel cells
JP2005166455A (en) Solid oxide fuel battery cell, cell plate, and its manufacturing method
JP3166333B2 (en) Ceramic coating method
JPH06103988A (en) Solid electrolyte type fuel cell
WO2013115001A1 (en) Fuel cell electrolyte, solid oxide fuel cell, and method for manufacturing same
JP2684776B2 (en) Method for producing thin film on porous substrate
RU2778334C1 (en) Method for electrophoretic deposition of a solid electrolyte layer on nonconducting substrates