JPS60251103A - 酸素ポンプ - Google Patents
酸素ポンプInfo
- Publication number
- JPS60251103A JPS60251103A JP59106402A JP10640284A JPS60251103A JP S60251103 A JPS60251103 A JP S60251103A JP 59106402 A JP59106402 A JP 59106402A JP 10640284 A JP10640284 A JP 10640284A JP S60251103 A JPS60251103 A JP S60251103A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solid electrolyte
- electrodes
- oxygen
- oxygen pump
- mol
- 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
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F17/00—Compounds of rare earth metals
- C01F17/20—Compounds containing only rare earth metals as the metal element
- C01F17/253—Halides
- C01F17/265—Fluorides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は酸素ポンプ、特に高い導電性を有することによ
り酸素に対する選択透過性の良好な新規な物質を用いた
酸素ポンプに係るものである。
り酸素に対する選択透過性の良好な新規な物質を用いた
酸素ポンプに係るものである。
酸素に対する選択透過性を有する隔壁（ＩＮりを用い、
空気中の酸素を濃縮したり、或は逆に酸素含有カス中か
ら脱懺素を行なうことは例えば医療の分野や食品、化学
、電子工業等め各分野において種々提案され、或は一部
は実用に供されている。
空気中の酸素を濃縮したり、或は逆に酸素含有カス中か
ら脱懺素を行なうことは例えば医療の分野や食品、化学
、電子工業等め各分野において種々提案され、或は一部
は実用に供されている。
そしてこの様な隔膜としては、例えばポリオルガノシロ
キサン等の有機高分子から成るｒｓ＃ｌが取り扱い上、
又性能上杆ましい材料とされているが、この様な有機高
分子材料は一般の隔膜をはさんで差圧を設けねばならな
い等の欠点がある。
キサン等の有機高分子から成るｒｓ＃ｌが取り扱い上、
又性能上杆ましい材料とされているが、この様な有機高
分子材料は一般の隔膜をはさんで差圧を設けねばならな
い等の欠点がある。
これに、対し、 Ｙ２Ｏ３やＣａＯ等によって安定化さ
れた所謂安定化ジルコニアを隔膜として用い、隔膜の両
面に電圧を印加する方法が提案されている。この材料は
成る程度の酸素選択透過性を有し、耐熱性が十分である
利点がある反面、この材料を実用に供する為には一般に
６００℃以上、好ましくは８００℃以上の高温雰囲気下
におくことが要求される。更にこの種の材料は電極を用
いて実用に供される為、８００℃以上もの高温を用いる
ことになるとその材質に著しい制限が課せられ、又操作
的にも煩雑である等不利な点が多い。
れた所謂安定化ジルコニアを隔膜として用い、隔膜の両
面に電圧を印加する方法が提案されている。この材料は
成る程度の酸素選択透過性を有し、耐熱性が十分である
利点がある反面、この材料を実用に供する為には一般に
６００℃以上、好ましくは８００℃以上の高温雰囲気下
におくことが要求される。更にこの種の材料は電極を用
いて実用に供される為、８００℃以上もの高温を用いる
ことになるとその材質に著しい制限が課せられ、又操作
的にも煩雑である等不利な点が多い。
本発明者は、この様な耐熱性を有する材料であって上記
不利な点を改善し得る材料を見出すことを目的として種
々研究、検討した結果、特定組成を有する弗化酸化物が
前記目的を達成し得ることを見出した。
不利な点を改善し得る材料を見出すことを目的として種
々研究、検討した結果、特定組成を有する弗化酸化物が
前記目的を達成し得ることを見出した。
かくして本発明は、一般式５ｓａＮｄｂＦｏＯｄ（但し
ａ＝ ２．１８〜９．８２． ｂ＝ ２．１８〜９．８
２． ｃ＝ １２〜２９．４５． ｄ＝ ３．２５−１
２で、且ａ＋ｂ ＝ １２． ｃ＋２ｄ＝３６）で示さ
れる酸素イオン導電性固体電解質を用いた酸素ポンプを
提供するにある。
ａ＝ ２．１８〜９．８２． ｂ＝ ２．１８〜９．８
２． ｃ＝ １２〜２９．４５． ｄ＝ ３．２５−１
２で、且ａ＋ｂ ＝ １２． ｃ＋２ｄ＝３６）で示さ
れる酸素イオン導電性固体電解質を用いた酸素ポンプを
提供するにある。
本発明に用いられる前記固体電解質は、これをカチオン
、アニオンの夫々のイオン比率で表わすと、Ｓｓ／ Ｎ
ｄ−０，２２２〜４．５ 、Ｆｌｏ ＝１〜９である。
、アニオンの夫々のイオン比率で表わすと、Ｓｓ／ Ｎ
ｄ−０，２２２〜４．５ 、Ｆｌｏ ＝１〜９である。
そしてこれら固体電解質の組成範囲中、ａ＝４〜８．ｂ
＝４〜８．ｃ＝１８〜２４．ｄ＝８〜９で、且ａ十ｂ−
１２，且っｃ＋ ２ｄ＝ ３６を採用する場合には、特
に高い導電性を示すので特に好ましい。又これをカチオ
ン、アニオンの夫々イオン比率で表わすと、Ｓｓ／ Ｎ
ｄ＝ ０．５〜２゜Ｆ１０＝２〜４に相当する。これら
固体電解質は、従来提案されていたそれらよりも低温に
おいて十分高い導電性を有する利点がある。
＝４〜８．ｃ＝１８〜２４．ｄ＝８〜９で、且ａ十ｂ−
１２，且っｃ＋ ２ｄ＝ ３６を採用する場合には、特
に高い導電性を示すので特に好ましい。又これをカチオ
ン、アニオンの夫々イオン比率で表わすと、Ｓｓ／ Ｎ
ｄ＝ ０．５〜２゜Ｆ１０＝２〜４に相当する。これら
固体電解質は、従来提案されていたそれらよりも低温に
おいて十分高い導電性を有する利点がある。
本発明に用いられる酸素イオン導電性固体電解質の製法
は、酸化ネオジムと共に弗化サマリウム若しくは酸化サ
マリウムと弗化ネオジムを粉砕混合し、不活性ガス言回
％”Ｆ１２００〜１４００℃に２〜８時間程度保持せし
めることにより得ることが出来る。例えばＳｍ６ Ｎｄ
６ Ｆ、８０ｇを得る場合には、１モルのＮｄ２Ｏ３と
２モルのＳ腸Ｆ３、若しくは１モルの５１１２０３と２
モルのＮｄＦ３を粉砕混合し・、アルゴンガス雰囲気Ｆ
に１３５０℃において３〜４時間時間位成せしめること
により容易に得ることが出来る。
は、酸化ネオジムと共に弗化サマリウム若しくは酸化サ
マリウムと弗化ネオジムを粉砕混合し、不活性ガス言回
％”Ｆ１２００〜１４００℃に２〜８時間程度保持せし
めることにより得ることが出来る。例えばＳｍ６ Ｎｄ
６ Ｆ、８０ｇを得る場合には、１モルのＮｄ２Ｏ３と
２モルのＳ腸Ｆ３、若しくは１モルの５１１２０３と２
モルのＮｄＦ３を粉砕混合し・、アルゴンガス雰囲気Ｆ
に１３５０℃において３〜４時間時間位成せしめること
により容易に得ることが出来る。
又これら、固体電解質の形状付与は、例えば薄膜状物を
得る際にはプラズマ溶射法、真空蒸着法、スパッタリン
グ法等を、比較的厚い形状の場合にはホットプレス法、
ラバープレス法。
得る際にはプラズマ溶射法、真空蒸着法、スパッタリン
グ法等を、比較的厚い形状の場合にはホットプレス法、
ラバープレス法。
熱間静水圧焼結法等を適宜採用することが出来る。
本発明に用いられる固体電解質の厚さは一般に１＝〜５
ＩＩＩＩ程度が適当である。厚さが前記範囲に満たない
場合には、不均一でガス漏れが起り易いものとなり、逆
に前記範囲を超える場合には抵抗損失が著しく大きくな
る虞れがあるので何れも好ましくない。
ＩＩＩＩ程度が適当である。厚さが前記範囲に満たない
場合には、不均一でガス漏れが起り易いものとなり、逆
に前記範囲を超える場合には抵抗損失が著しく大きくな
る虞れがあるので何れも好ましくない。
又、本発明に用いられる陽極の材質としては、例えば白
金、＃ｉ、コバルト或はＬａＣｏＯ３などのペロブスカ
イト系材料等が又陰極の材質としては例えば白金、銀、
ニッケルなど金属系材料或はペロブスカイト系酸化物−
材料等を適宜採用することが出来る。
金、＃ｉ、コバルト或はＬａＣｏＯ３などのペロブスカ
イト系材料等が又陰極の材質としては例えば白金、銀、
ニッケルなど金属系材料或はペロブスカイト系酸化物−
材料等を適宜採用することが出来る。
又これら陰、陽極は何れもガスが透過することが必費で
あり、この為これら電極の有する物性としては、多孔質
で半融しにくく固体電解質との密着性がよいものを採用
するのが適当である。
あり、この為これら電極の有する物性としては、多孔質
で半融しにくく固体電解質との密着性がよいものを採用
するのが適当である。
又、これら電極の厚さは一般に数千人〜 １００終程度
を採用するのが適当である。
を採用するのが適当である。
これらの電極は固体電解質に対しスクリーン印刷法、ス
パッタリング法゛等の手段により設けることが出来る。
パッタリング法゛等の手段により設けることが出来る。
次に本発明を実施例により説明する。
実施例１
ＳＩ１２０３ ’モルと ＮｄＦ３２モルの粉末をボー
ルミルを用いて粉砕混合した後、ラバープレスを用いて
直径２０■、厚さ２ｍ謬のペレットに成型した。これを
アルゴン雰囲気中１３５０℃で３．５時間焼成した。こ
のベレットをＸ線回折にかけた結果は第１図に示す通り
であり、組成はＳ麿６Ｎｄ６ Ｆ＋ａ Ｏ９の焼結体で
あった。これにｐｔ粒粉末焼き付けた後さらにｐｔ線を
取りつけ、焼結アルミナ製チューブにアルミナセメント
を用いて装着して酸素ポンプを作製した。これを炉心管
が石英製の電気炉に挿入し６００℃に加熱保持し、内側
に酸素２％−アルゴン９８％の混合ガスを１０ｈＭ ／
分の流量で供給し、外側に酸素２０ｐｐｎ＋を含むアル
ゴンガスを１００ｍ２７分の流量で供給した。ｌｖｊ間
後、内部極を７ノードとし、外部極をカソードとして、
端子間にＩＶの電圧を印加した結果、７ノート側に酸素
が０．２０ｃｃ／分の割合で発生した。
ルミルを用いて粉砕混合した後、ラバープレスを用いて
直径２０■、厚さ２ｍ謬のペレットに成型した。これを
アルゴン雰囲気中１３５０℃で３．５時間焼成した。こ
のベレットをＸ線回折にかけた結果は第１図に示す通り
であり、組成はＳ麿６Ｎｄ６ Ｆ＋ａ Ｏ９の焼結体で
あった。これにｐｔ粒粉末焼き付けた後さらにｐｔ線を
取りつけ、焼結アルミナ製チューブにアルミナセメント
を用いて装着して酸素ポンプを作製した。これを炉心管
が石英製の電気炉に挿入し６００℃に加熱保持し、内側
に酸素２％−アルゴン９８％の混合ガスを１０ｈＭ ／
分の流量で供給し、外側に酸素２０ｐｐｎ＋を含むアル
ゴンガスを１００ｍ２７分の流量で供給した。ｌｖｊ間
後、内部極を７ノードとし、外部極をカソードとして、
端子間にＩＶの電圧を印加した結果、７ノート側に酸素
が０．２０ｃｃ／分の割合で発生した。
実施例２
原料をＮｄ２０３１モルとＳｍＦ３２モルを用いた他は
全て実施例１と同じ方法で、粉砕混合、成型、焼結し−
た。この焼結体をＸ線回折にかけた結果は第１図に示す
通りであり１組成はＮｄ。
全て実施例１と同じ方法で、粉砕混合、成型、焼結し−
た。この焼結体をＸ線回折にかけた結果は第１図に示す
通りであり１組成はＮｄ。
５ｒａ（、Ｆ、＠ Ｏｇであった。これを用いて酸素ポ
ンプを作製した後、実施例１と同様な条件下でアノード
側に酸素２％を含むアルゴンガスをカソード側に酸素２
０ｐｐｍを含むアルゴンガスを供給し、端子間に２ｖの
電圧を印加した結果、７）−ド側に０．２８ｃｃ／分の
割合で酸素が発生した。
ンプを作製した後、実施例１と同様な条件下でアノード
側に酸素２％を含むアルゴンガスをカソード側に酸素２
０ｐｐｍを含むアルゴンガスを供給し、端子間に２ｖの
電圧を印加した結果、７）−ド側に０．２８ｃｃ／分の
割合で酸素が発生した。
実施例３
酸化ネオジウム０．２５モルと弗化サマリウム０．７５
モルの粉末を実施例１と同じ方法で粉砕混合、成型、焼
結した。この焼結体をＸ線回折にかけた結果は８８２図
に示す通りであり、組成はＮｄ４．８ Ｓａ ７．２
Ｆ２１，６０７．２ テあツタ。こｈをｍいてｓ素ポン
プを作製した後、実施例２と同じ条件下で酸素の発生量
を測定した結果、０．２７ｃｃ／分であった。
モルの粉末を実施例１と同じ方法で粉砕混合、成型、焼
結した。この焼結体をＸ線回折にかけた結果は８８２図
に示す通りであり、組成はＮｄ４．８ Ｓａ ７．２
Ｆ２１，６０７．２ テあツタ。こｈをｍいてｓ素ポン
プを作製した後、実施例２と同じ条件下で酸素の発生量
を測定した結果、０．２７ｃｃ／分であった。
第１Ｎｅ図は実施例中に示された本発明に用いられた組
成物のＸ線回折図である。 代理人内 １） 明 代理人萩原亮−
成物のＸ線回折図である。 代理人内 １） 明 代理人萩原亮−
Claims (1)
- １、一般式ＳｍａＮｄｂＦｃＯｄ（但しａ＝ ２．１８
〜８．８２゜ｂ ＝２．１８〜Ｌ８２． ｃ＝１２〜２
９．４５． ｄ＝３．２５〜１２で、且ａ＋ ｂ ＝
１２． ｃ＋ ２ｄ＝ ３８）で示される酸素イオン導
電性固体電解質を用いた酸素ポンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59106402A JPS60251103A (ja) | 1984-05-28 | 1984-05-28 | 酸素ポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59106402A JPS60251103A (ja) | 1984-05-28 | 1984-05-28 | 酸素ポンプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60251103A true JPS60251103A (ja) | 1985-12-11 |
Family
ID=14432689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59106402A Pending JPS60251103A (ja) | 1984-05-28 | 1984-05-28 | 酸素ポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60251103A (ja) |
-
1984
- 1984-05-28 JP JP59106402A patent/JPS60251103A/ja active Pending
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