TW200938508A - Method for fabricating a molten product based on lanthanum and manganese - Google Patents

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Caroline Levy
Samuel Marlin
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    • C04B2235/72Products characterised by the absence or the low content of specific components, e.g. alkali metal free alumina ceramics
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Description

200938508 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種製造包含以下者之產品的方法: -元素鑭(La), _視情況,選自由镨(Pr)、鉉(Nd)、鉅(Pm)、釤(Sm)、 銪(Eu)、釓(Gd)、铽(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、餌(Er)、 . 铥(Tm)、镱(Yb)、镏(Lu)、釔(Υ)及其混合物組成之 群的元素Ln, ® 視情況’元素鈽(Ce), -選自由鈣(Ca)、锶(Sr)、鋇(Ba)及其混合物組成之群 的元素Qa, -元素猛(Μη), _視情況,選自由鎂(Mg)、鎳、鉻(Cr)、鋁(Α1)、 鐵(Fe)、鈷(Co)、鈦(Ti)、錫、组(Ta)、銦(ln)、 鈮(Nb)及其混合物組成之群的元素Qb, _ -元素氧(Ο)。 在說明書之其餘部分中,該產品稱為"以鑭及錳為主之 產品"。本發明亦係關於藉由融合獲得之該產品。 【先前技術】 -如(例如)US 4,562,124 ' ΕΡ 〇 577 420、US 5 342 704、 EP 0 639 866、US 5 686 198、US 5 916 700或 US 6 492 051中所述,以鑭及錳為主之產品尤其用於製造固體氧化 物燃料電池(SOFC)陰極。此等s〇FC陰極一般係藉由壓製 成形後固相燒結來工業合成。 137259.doc 200938508 如(例如)US 5 686 198中所述,以鑭及錳為主之產品的 粉末一般亦由固相燒結法生產。 目前,以鑭及錳為主之產品的粉末極昂責。 因此,對在降低之成本下且以工業量製造以鑭及錳為主 之產品的新穎方法存在需要。 本發明之一目標在於滿足此需要。 ’ 此外’目前在固體氧化物燃料電池(SOFC)中,各電極一 般分為兩層。在陰極之特定狀況下,第一層起集電器 (CCL)作用。在801?(:技術中用作陰極材料之原料之一為摻 雜鑭-錳鈣鈦礦((La(1.w.x.y) Lnw Cex Qay)s (Mn(1.z)Qbz;)03j 之粉末。 位於CCL層與電解質之間的陰極中之功能層a須 用以向系統供應電子以將空氣中之氧還原為〇2-離子,且 將此等〇2-離子輸送至電解質。為此目的,功能層cfl 一般 包含離子傳導材料與電子傳導材料之混合物(摻雜鑭-錳鈣 ❹ 鈦礦(La(1-w_x-y) Lnw Cex Qay)s (Mn(l z)Qbz)〇3_s)。兩種材料 與空氣之間的接觸必須最佳,亦即,三相點數目必須最 大,且各材料必須發生晶粒滲透。 摻雜氧化鉛(以氧化釔穩定之立方氧化鍅、以銃穩定之 纟方氧化錯等)通常用作電解f材料或在陰極功能層中使 用。 摻雜氧化錯粉末與摻雜網-猛辦鈦礦粉末(La(1.w-x.y)Lnw
Cex Qay)s (Mn(1.z)Qbz)〇3_s之間的接觸因此而親密且兩種粉 末之間的接觸點數目多。 137259.doc 200938508 實際上,陰極材料之推雜爛_猛約欽礦 QMs (MnowQWOw可與電解質或陰極功能層之摻雜氧化X 锆反應以在其界面處形成新相,尤其: -燒綠石La2Zr2〇7型相,尤其當在(La(m)
Qay)s (Μη(丨.z)Qbz)〇3_e鈣鈦礦式中,小於 0.4或甚至小於0.3時,及/或 • _ QaaZrb〇c型相,a、b及c為整數,及/或 φ - LadQaeZrfQbg〇h型相,其中d、f、h為嚴格正實數,且 e及g為正實數或〇,滿足公式:若e=〇 ’則且若 g=〇,則 e爹 0。 燒綠石相之存在降低電池效能。 為增加SOFC電池之效能,因此對摻雜鑭_錳鈣鈦礦 (La(1-wy)Lnw Cex Qay)s(Mn(1.z)Qbz)〇3 δ存在需要’其適合 於在與摻雜氧化鍅粉末接觸時僅形成少量燒綠石La2Zr2〇7 型及 / 或 QaaZrbOc型及 /或 LadQaeZrfQbg〇h型相。 _ 本發明之另一目標在於滿足此需要。 【發明内容】 本發明提出一種包含以下步驟之製造方法(稱為"一般方 ' 法"): a)將提供鑭、鎂、元素Qa及視情況元素Ln及/或元素Qb 及/或鈽及較佳氧之原料混合,以形成始料, 元素Qa係選自約(Ca)、錫(Sr)、鋇(Ba)及其混合 物, -元素Ln係選自由镨(pr)、鈥(Nd)、飯(pm)、彭 137259.doc 200938508 (Sm)销(EU)、此(Gd)、铽(Tb)、鏑(Dy)、鈥 (Ho)、斜(Er)、録(TM)、鏡(Yb)、鑛㈣、纪⑺ 及其混合物組成之群, -元素Qb係選自由鎮陶、錄(Ni)、絡㈣銘 (A1)、鐵(Fe)、姑(Co)、欽(Ti)、錫(Sn)、组(Ta)、 銦(In)、鈮(Nb)及其混合物組成之群, b) 使該始料熔融直至獲得熔融材料之浴液為止; c) 冷卻以使該熔融材料完全凝固, 該專原料經選擇使得,藉由:
Lap表示鑭之莫耳含量;
Mnp表示猛之莫耳含量;
Lnp表示元素Ln之莫耳含量;
Cep表示鈽之莫耳含量;
Qap表示元素Qa之莫耳含量;
Qbp表示元素Qb之莫耳含量; 此等含量表示為以元素La、Ln、Ce、Qa、Mn、Qb之绅莫 耳量計的莫耳百分比,且藉由設定 s=(Lap+Lnp+Cep+Qap)/(Mnp+Qbp), z=Qbp/(Mnp+Qbp), w=Lnp/(Lap+Lnp+Cep+Qap), x=Cep/(Lap+Lnp+Cep+Qap),且 y=Qap/(Lap+Lnp+Cep+Qap) ’ 步驟c)之後所獲得之固體產品(稱為"熔融產品")具有一種 化學組成使得: 137259.doc • 10- 200938508 0<w<0.4 > J. 0<x<0.4 > J. 0.1<y<0.6 > J. 0<z<0.5 > 且 〇.8Ss<1.25 » 藉由簡單調整始料之組成’習知融合方法進而用以自溶 融材料之浴液製造具有有利組成之不同尺寸(例如呈顆粒 或塊體形式)的熔融產品。 此外’本發明者已驚訝地發現,此藉由融合之製造方法 用以視情況在退火之後獲得具有一定比例之鈣鈦礦、尤其 妈鈦礦(La(i.w.x.y) Lnw Cex Qay)s (Mn(i.z)Qbz).〇3_5之產品, w、x、y、z及s為莫耳比例且δ對應於確保電中性所需之 值。此等產品因此可有利地用於(例如)製造固體氧化物燃 料電池陰極。 此外’如將在說明書之其餘部分中更詳細地展示,本發 明之產品在與換有氧化記之氧化錯粉末接觸置放時,系統 地產生與先前技術之具有相同組成的產品相比且尤其與燒 結產no相比較少之燒綠石La2Zr2〇7型相及/或QaaZrb〇c型及/ 或LadQaeZrfQbgOh型相。因此,其尤其適合於製造s〇fc陰 極。 本發明之製造方法可進一步包含以下一般可選特徵中之 甚至一或多者: -元素La、Ln、Ce、Qa、Mn、Qb及〇以重量百分數計較 佳佔步驟c)之後所獲得之固體產品的95%以上,較佳 137259.doc 200938508 9 8 · 5 % 以上,較佳 9 9。乂 I、/ l 9/。以上,較佳99.3%以上,或甚至 99.6%以上; _ 100%之補足部分較佳由雜質組成; 較佳地’雜質為除鋼、元素Ln、錦、猛、元素Qa、元素 Qb、元素氧及其組合以外之所有元素;
始料經調整使得在步驟辦束時,熔融產品之以氧化物 形式表示之雜質的重量含量小於15%,較佳小於丨%, 較佳小於G.7% ’較佳甚至小於Q 4e/”甚至更佳地,
SiO2<0.1/i,較佳si〇2<〇 〇7〇/❶,較佳Si〇2<〇 ,及/或
ZrO2<0.5% ’ 較佳Zr〇2<〇 1%,較佳zr〇2<〇聰,及/或 Na20<〇,i%,較佳Na2〇<〇 〇7%,較佳ν&2〇<〇 〇5% ; 原料經選擇使得在步驟c)結束時,㈣產品具有介於 0.85與1.15之間、較佳介於〇9〇與11〇之間較佳介於 〇.90與1.00之間、甚至更佳介於〇 95與1〇〇之間的參數 值; 鑭、錳、元素Qa及視情況元素Qb、鈽及元素Ln較佳在 始料中由此等元素之前驅化合物提供。較佳地,該等前 驅物選自氧化物、碳酸鹽、水合物、硝酸鹽、草酸鹽及 其混合物之群。甚至更佳地,該等前驅物係選自氧化 物'碳酸鹽及其混合物之群; 兀素鑭、元素Ln、元素Qa、元素Qb、鈽及錳中之至少 —者係以氧化物形式引入; 提供綱、錳、元素Qa及視情況元素Qb、鈽及元素Ln之 化合物以重量百分數計佔始料組份之90重量%以上,較 137259.doc 12 200938508 佳99重量%以上。較佳地,此等化合物以及雜質佔始料 組份之100% ; -步驟c)結束時所獲得之產品可具有3〇%以上、較佳5〇% 以上、較佳70。/。以上、較佳85%以上、較佳9〇%以上、 較佳甚至95%以上或甚至96%以上之鈣鈦礦 LaLnCeQaMnQb含量(不包括雜質); -始料經測定使得熔融產品為電中性的; -始料包含氧化物及/或碳酸鹽及/或水合物及/或硝酸鹽及/或 草酸鹽以較佳以確保熔融產品電中性之量提供氧β融合 期間’氧亦可至少部分由氣體環境供應。詳言之,融合 因此可在氧化條件下進行; -熔融產品具有一定莫耳含量Op之元素氧(作為以元素 La、Ln、Ce、Qa、Mn、Qb、0之總莫耳量計的莫耳百 分數),使得2/(3 + s)S〇p,或甚至2.5/(3.5 + s)S〇p,或甚至 2.7/(3.7 + s)S〇p ,或甚至 2.8/(3.8 + s)SOp ,或甚至 _ 2.85/(3.85+s)s〇p及 / 或 〇04/(5+S),或甚至OpS3.5/(4.5+s), 或甚至 OpS3.3/(4.3+s),或甚至 〇pS3.2/(4.2+s),或甚至 〇PS3.15/(4.15 + s),或甚至〇p=3/(4+s)。 •始料經測定使得在熔融產品中z>〇; -始料經測定使得在熔融產品中z = 〇,且: -1.1<S<1.25,或 -0.8SsSl.l,且 〇 w不同於〇且Ln不為Yb及/或Y,或 〇w不同於〇且Ln等於Yb及/或γ,且 I37259.doc •13· 200938508 x+y+w>0.6875,或 〇 w=0且(x+y).s>0.55 ; •始料經測定使得熔融產品不為w〇2〇〇8〇5〇〇63中所述之 產品。 在本發明之一般方法的第一替代方法中’元素Qa係選自 由鈣(Ca)、锶(Sr)、鋇(Ba)及其混合物組成之群,較佳為 鈣(Ca);元素Qb係選自由鎂(Mg)、鎳(Ni)、鉻(cr)、鋁 (A1)、鐵(Fe)、钻(C〇)、鈦㈤、錫(Sn)、组(Ta)、姻⑽、 銳(Nb)及其混合物組成之群,且 〇 0.05SXS0.25,較佳 o.bmo 2,且 〇 0.1<χ+%0·7 ’ 較佳 0,4<x+ys〇 7,且 ° 0<z<0.5 ·且 0.8SsSl.25,較佳 〇 15,較佳 〇 , 較佳 0.9SsSl,較佳 〇 959“。 較佳地,·。
在本發明之-般方法的第—替代方法之第—特定實施例 中: ο 0<ZS0,5,且 〇 0.05SxS0.25 ’ 較佳 〇·κχ<〇.2,且 〇 〇·Βχ+%0.7,較佳 〇.化x+y$〇 7,且 〇 0.8灿.25,較佳〇.85如15,較佳㈣也」 較佳0.9么<1,較佳0.95ssn。 較佳地,w=〇。 在本發明之一般方法的第一 替代方法之第 二特定實施例 137259.doc 200938508 中: z=〇,且 0 0.05SxS0.25 ’ 較佳 〇.κΧ2〇·2,且 〇 O.lh+ySO.7,較佳 〇.4sx+ys〇 7,且 ° 0.80Ss<0.9 ° w=0。 較佳地, 在本發明之一般方法的第 中: 替代方法之第三特定實施例
u z=〇 ,且 〇 〇.05SxS0.25 ’ 較佳 〇 2, ° 〇.5<x+y幺0.7,且 〇 〇.8Sd25,較佳 0,85Ss<1.15 較佳地, 較佳 0.9<sS1, w=0。 較佳 0.95SsSl。 舉例而言’根據第一替代方法,
0 Qa為Ca,且 〇 z=〇 ,且 0 Χ=0·2,且 〇 y=o.5,且 ° s=i 〇 元素Qa為_ 在本發明之一般方法的第二替代方法中 (Ca)、元素Qb為鉻(Cr),且 0 〇. 1 8SyS〇_4,且 ° 0.05SZS0.15,且 137259.doc -15- 200938508 〇 〇.8<sS1.25 ’ 較佳 〇.85Ss<1.15 ’ 較佳 〇.9SsH, 較佳 0.9SsSl,較佳 〇.95SsSl。 較佳地,W=〇且χ = 〇。 舉例而言’根據第二替代方法, 〇 χ=〇 且 0 w=0,且 ° z=0.125,且 ° y=0.222 > 且
0 s=0.9。 在本發明之一般方法的第三替代方法中,元素如係選自 由鈣(Ca)、銘(Sr)及其混合物組成之群,且 0 O.OlSxSO.047,且 0 〇.155$y<〇.39 ,且 較佳 ,甚至 〇 Ο·80%1·25,較佳 0.85如.15, 〇.9〇如·卜較佳〇.9如,較佳〇 95如 更佳 0.96SsS0.995。 較佳地’ w^O且z=0。 在本發明之一般方法的第 中:0.80<s<0.9。 二替代方法之第一特定實施例 ’元素Qa係選自 元素Qb係選自由 在本發明之一般方法的第四替代方法中 由鈣(Ca)、勰(Sr)及其混合物組成之群. 鎳(Ni)、鉻(Cr)及其混合物組成之群,, 〇 0<x<0.205 » J. 〇 0.15^^0.25,較佳产〇 2, 137259.doc -16 - 200938508 ο 0.03<ζ<0.2,且 ο 0.8SsS1.25,較佳 0.85Ss<1.15,較佳 0·99<1.1, 較佳 0.9Ss<l,較佳 0.95<sSl。 較佳地,w=0。 舉例而言,根據第四替代方法:
〇 Qa為Ca,且 〇 Qb為Ni ,且 〇 w=0 ,且 ο z=0.125,且 ο x=0.1,且 ο γ=0.2,且 〇 s= 1。 又,舉例而言: 〇 Qa為Ca,且 o Qb為2/3 Cr與1/3 Ni之莫耳混合物,且 〇 w=0,且 ο z=0.06,且 ο χ=0· 105,且 〇 y=0.199,且 o s=1.005 。 又,舉例而言: 〇 Qa為Ca,且 〇 Qb為1/2 Cr與1/2 Ni之莫耳混合物,且 o w=0 ,且 137259.doc -17- 200938508 〇 z=0.125,且 〇 χ=0·1,且 〇 y=0.2,且 〇 s= 1 ° 在本發明之一般方法的第五替代方法中,元素Ln係選自 ’ 由镨(Pr)、鈥(Nd)、鉅(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、 . 铽(Tb)、鏑(Dy)、献(Ho)、餌(Er)、録(Tm)、镱(Yb)、錙 (LU)及其混合物組成之群,較佳係選自由镨(Pr)、鈥 (Nd)、釤(Sm)及其混合物組成之群;元素以係選自由鈣 (Ca)、锶(Sr)、鋇(Ba)及其混合物組成之群,元素如較佳 為鈣;元素Qb係選自由鎂(Mg)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鋁 (A1)、鐵(Fe)及其混合物組成之群,較佳係選自由鎳…〇、 鎂(Mg)及其混合物組成之群,且 〇 0.05^^0.4,較佳 〇.〇5^^〇 3,甚至更佳 0.05SWS0.2,且 ❹ 〇 OQSO.4,較佳0<x<0.3,甚至更佳〇^^0.2,且 〇 0.1<y<0.2,且 0 0.05<zS0.1,且 〇.8<s<1.25 » 0.85^s<1.15 » fe#:0.9<s<l.l » 較佳 0.9SsSl,較佳 0.959^ e 在本發明之-般方法的第六替代方法中,元素^係選自 由鉉(Nd)、釤(Sm)、釓(Gd)、鏑(Dy)、铒(Er)、釔及其 混合物組成之群’元素Ln較佳由選自由彭(Sm)、亂(Gd)、 鏑(Dy)、铒(Er)及其混合物組成之群的元素組成,元素u 137259.doc •18· 200938508 較佳為彭(Sm);元素Qa為約(Ca),且 〇 0.005<wS0.4,較佳 0175gws〇 185,且 。0.005<x<0.02 > jl 〇 O.lSySO.6 ’ 較佳 〇.255SyS〇.265,且 〇 0.8SK1.25 ’ 較佳 0.85αη·15,較佳 〇 9^^」, 較佳lSsSl.02 ’甚至更佳〇1,且 • 〇 較佳 0.55Sl-w-x-y$〇.56。 較佳地,2: = 0。 φ 舉例而言,根據第六替代方法: 0 Qa為Ca,且 〇 Ln係選自由鉉(Nd)、釤(Sm)、釓(Gd)、鏑(巧)、 辑(Er)、纪(Y)及其混合物組成之群,又,舉例 而吕,Ln為Sm或Gd或.Dy, 0 w=0.179,且 0 z=〇 ,且 ❿ ° x=0.01,且 0 y=0.259,且 ° s= 1.005。 在本發明之一般方法的第七替代方法中,元素如為鈣 (Ca),且 0 〇.1<χ<0.2,且 0 〇.2%〇.55,且 0 〇.8^^.25 ’ 較佳 〇.85qu.15,較佳 〇 」, 較佳 0.9SsSl,較佳 〇.95SsSl。 137259.doc • 19_ 200938508 較佳地,你=〇且2=〇。 根據本發明之第七替代方法的第一特定實施例: 〇 〇.Κχ:$〇·2,且 〇 0.5<x+y:$〇.75,且 0 〇.kssl.25,較佳 〇 , .85把丨.15,較佳卜 較佳〇.9么幻,較佳0.95幺U。 較佳地’ W = 〇且z = 〇d
❷ 本發明亦係關於由步驟C)產生之本發明產。 二方法之第一型式中’本發明係關於二產 本發明尤其係關於-種製造方法,其包含上文—般製造 方法之内容巾所述且針對—般方法之此第—型❹別表示 為、)”及、)"之步驟a)、b)’及包含以下步驟之步驟c) c丨)使熔融材料以液滴形式分散, 七)藉由與含氧流體接觸使此等液滴凝固,以獲得熔融 顆粒。 藉由簡單調整始料之組成,習知分散法(尤其藉由鼓氣 或喷灑)進而用以自熔融材料之浴液製造本發明產品之顆 粒0 在一般方法之此第一型式中,製造方法亦可包含下文所 列之一般可選特徵及/或以下特定可選特徵中之一或多 者: -在步驟b〗)中,電漿炬或空氣加熱搶均不使用。舉例而 言’使用電弧爐。有利地,生產力藉此改良。此外,使 137259.doc -20- 200938508 用電聚炬或空氣加熱搶之方法—般不允許製造尺寸大於 200微米或至少大於_微米之顆粒; _在步驟〜)及/或步驟di)中,凝㈣程中該㈣材料及/或 該等液滴係與含氧流體接觸置放,對於步驟Cl)及步驟 di)而言較佳相同; 含^流體(較佳為氣體,例如空氣)包含至少2〇體積%或 • 甚至至少25體積%之氧; -分散及凝固步驟為同時的; -在液滴與含氧流體之間維持接觸直至該等液滴完全凝固 為止; v驟七)之後’使熔融顆粒退火。較佳地,顆粒係在介於 〇C與I700 C之間、較佳介於12〇〇。〇與165〇。〇之間、 較佳)|於1450 C與165〇t之間的溫度下退火,溫度保持 時間車乂佳長於2小時,較佳長於5小時、i 〇小時,較佳長 於15小¥,較佳長於24小時及/或較佳短於72小時。甚 ® 至更佳地,顆粒係在含有至少20體積%氧之氣氛下、較 佳在空氣下、較佳在大氣壓下退火。 熔融顆粒可經研磨及/或可根據所欲應用經歷顆粒尺寸 選擇操作(例如,筛分),尤其使得所獲得之顆粒具有大於 0’1 μηι、或甚至大於i,、或甚至大於〇 3㈣或甚至大 於〇·5 μιη、或甚至大於1㈣及,或小於6 、或甚至小於4 mm、或甚至小於3 mm之尺寸。 在一般方法之第二型式中,本發明係關於製造至少部分 或甚至完全為本發明熔融產品之塊體的方法。 137259.doc -21 · 200938508 本發明尤其係關於一種製造方法,其包含上文一般製造 方法之内容中所述且針對一般方法之此第二型式分別表示 為”a2)"及"b2)"之步驟a)及b),及包含以下步驟之步驟 Ο)將該、熔融材料傾入模具中; cb)藉由使傾入模具中之材料冷卻而凝固直至獲得至少 部分凝固之塊體為止; e2)使塊體脫模。 在一般方法之此第一型式中,製造方法亦可包含下文所 列之一般可選特徵及/或以下特定可選特徵中之一者或甚 至多者: -在步驟b2)中’使用感應爐; -在步驟Ο)及/或步驟dd中及/或在步驟e2)之後,傾倒過程 中或凝固過程中該熔融材料係與含氧流體(較佳為氣 體,例如空氣)直接或間接接觸置放,該含氧流體較佳 包含至少20體積%或甚至至少25體積❶/〇之氧; -該接觸較佳在使塊體脫模之後立即開始; -較佳維持該接觸直至塊體完全凝固為止; -步驟ez)之脫模較佳在塊體完全凝固之前進行; -塊體較佳在其具有足夠硬度以大體上保持其形狀時儘快 脫模; _凝固期間熔融材料之冷卻速率較佳始終小於1000 K/s , 較佳小於100 K/s,甚至更佳小於50 K/s。在使用鑄鐵或 石墨模具之狀況下,冷卻速率較佳小於1 K/s ; -步驟es)之後,使經脫模塊體退火。較佳地,塊體係在介 137259.doc -22- 200938508 於1050°C與170(TC之間、較佳介於12〇〇〇c與165〇β(:之 間、較佳介於145(TC與1650t之間的溫度下退火,自整 個塊體已達到保持溫度(在塊體表面及塊體核心處)之時 刻起所量測之溫度保持時間較佳長於2小時’較佳長於5 小時,較佳長於1 〇小時,較佳長於丨5小時較佳長於Μ 小時及/或較佳短於72小時。甚至更佳地,塊體係在含 有至少20體積%氧之氣氛下、較佳在空氣下、較佳在大 氣壓下退火; _使視情況經退火之經脫模塊體縮減為片或粉末。 本發明亦係關於藉由融合(例如由本發明之方法)獲得之 產品’其包含: -元素鋼(La), -視情況,選自由鳍(Pr)、鉉(Nd)、鉅(Pm)、釤(Sm)、 銪(Eu)、釓(Gd)、铽(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、铒(Er)、 鍤(Tm)、鏡(Yb)、镏(Lu)、釔(γ)及其混合物組成之 群的元素(Ln), -視情況’元素飾(Ce), -選自由鈣(Ca) '鳃(Sr)、鋇(Ba)及其混合物組成之群 的元素Qa, -元素猛(Μη), -視情況,選自由鎂(Mg)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鋁(Α1)、 鐵(Fe)、鈷(Co)、欽⑺)、錫(Sn)、钽(Ta)、銦(Ιη)、 錕(Nb)及其混合物組成之群的元素Qb, -元素氧(Ο), 137259.doc •23- 200938508 該產品具有一種化學組成使得,藉由 Lap表示鋼之莫耳含量;
Mnp表示猛之莫耳含量;
Lnp表示元素Ln之莫耳含量;
Cep表示鈽之莫耳含量;
Qap表示元素Qa之莫耳含量;
Qbp表示元素Qb之莫耳含量; 此專含量表示為以元素La、Ln、Ce、Qa、Mn、Qb之總 莫耳量計的莫耳百分比,且藉由設定 s=(Lap+Lnp+Cep+Qap)/(Mnp+Qbp) » z=Qbp/(Mnp+Qbp), w=Lnp/(Lap+Lnp+Cep+Qap), x=Cep/(Lap+Lnp+Cep+Qap),且 y=Qap/(Lap+Lnp+Cep+Qap), 該產品之組成使得: 〇<w<0.4 > 3. 〇SxS0.4,且 〇.l<y<0.6,且 〇<ζ<〇,5,且 0.8把 1.25。 本發明之產品係由本發明之方法獲得或可由本發明之 法獲得。 本發明之產品可包含以下可選特徵中之甚至一或多者, .元素La、Ln、Ce、Qa、Mn、讲及〇以重量百分比計佔 137259.doc •24· 200938508 產品質量的95%以上’較佳98.5。/❶以上,較佳99%以上, 較佳99.3%以上,或甚至99.6。/。以上; -產品為氧化物; •產品為多晶的,上文所述之方法尤其產生多晶產品; _ 1 00%之補足部分可由雜質組成; -較佳地,雜質為除鑭、元素Ln、鈽、錳、元素Qa、元素 Qb、元素氧及其組合以外之所有元素; -凡素氧之莫耳含量〇p(作為以元素La、Ln、Ce、Qa、 Μη、Qb、〇之總莫耳量計的莫耳百分數),使得2/(3+s) <〇|3,或甚至2.5/(3.5枘)<〇]5,或甚至2.7/(3.7+3)€01),或 甚至 2.8/(3.8+s)S〇p ’ 或甚至 2.85/(3.85+s)S〇p 及 / 或
Op<4/(5+s) ’ 或甚至〇ps3.5/(4.5+s),或甚至〇pU.3/(4.3+s), 或甚至 OpS3.2/(4.2+s) ’ 或甚至 〇ps3.i5/(4.15+s),或甚至 Op=3/(4+s); -在一實施例中,z>0 ; -在另一實施例中,z=0,且: -1.1<sS1.25,或 -0.8Ss<l.l,且 〇 w不同於〇且Ln不為Yb及/或Y,或 o w不同於〇且Ln等於Yb及/或Y且x+y+w>0.6875,或 〇 w=0且(x+y).s>〇.55 ; -熔融產品不為W02008050063中所述之產品。 -雜質之重量含量可小於1.5%,較佳小於1 %,較佳小於 0.7% ’較佳甚至小於0.4%。甚至更佳地, 137259.doc -25- 200938508
SiO2<0.1%,較佳Si〇2<0.07%,較佳si〇2<〇 〇6%,及/或
ZrO2<0.5% ’ 較佳ζΓ〇2<0.1% ’ 較佳zr〇2<〇.〇5%,及/或 Na2O<0,l% ’ 較佳Na20<0,07%,較佳Na20<0.050/〇 ; 較佳地,本發明之產品具有高於30%、較佳高於50%、 較佳高於70°/。、較佳高於85%、較佳高於9〇0/〇、較佳甚 至高於95%、或甚至高於96%、甚至更佳高於99%、較 • 佳甚至高於99.9%、或甚至大體上為1〇〇%之鈣鈦礦
LaLnCeQaMnQb含量(不包括雜質); -本發明之產品可具有塊體形式,該塊體具有1 mm以 上、較佳2 mm以上、較佳5 cm以上、較佳甚至丨5 Cm以 上之厚度’塊體厚度為其最小尺寸。較佳地,此塊體具 有高於200g之質量; -本發明之產品亦可呈顆粒形式,該顆粒較佳具有高於 Ο·1 μΙΏ、或甚至高於1 μπι、或甚至高於〇.3 μιη、或甚至 面於〇.5 、或甚至高於1 μηι及/或低於6 mm、或甚至 φ 低於4 mm、或甚至低於3 mm之尺寸。顆粒球形度可高 於0.5 ’較佳為〇6 ’球形度定義為其最小尺寸與其最大 尺寸之比率; -本發明之產品亦可呈層形式或塗覆於基板上之塗層形 式; -本發明之產品可在凝固或冷卻後不經歷退火熱處理及/ 或可不由研磨產生; -本發明之產品亦可具有視情況在研磨後所獲得之粉末形 式。顆粒之平均尺寸可尤其高於0·1 μπι,或甚至高於0.3 137259.doc -26- 200938508 μιη,或甚至高於〇·5 μιη,或甚至高於i μηι,或甚至高 於10 μηι及/或低於4 mm,或甚至低於3 mm。此粉末尤 其可包含90重量%以上、或甚至95重量%以上、或甚至 大體上為1 00重量。/。之本發明熔融產品顆粒。 在產品之第一替代產品中,元素Qa係選自由鈣(Ca)、锶 (Sr)、鋇(Ba)及其混合物組成之群,較佳為鈣(Ca);元素 Qb係選自由鎂(Mg)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鋁(A1)、鐵(Fe)、鈷 (Co)、鈦(Τι)、錫(Sn)、鈕(Ta)、銦(In)、鈮(Nb)及其混合 物組成之群,且 〇 0.05SxS0.25 ’ 較佳 ο.κκο 2,且 0 〇.Kx+yS〇.7,較佳 〇.4Sx+y<〇.7,且 〇 OSz幺0_5,且 〇 0.89S1.25 ’ 較佳 〇.85SsSl.l5,較佳 〇.9Ss<l.l,較 佳 0.9SSS1,較佳 0·959<ι。 在本發明之產品的第一替代產品之第一特定實施例中: ° 0<z<0.5,且 〇 0.05QS0.25,較佳 o.Kxso.2,且 〇 0.lSx+yS0.7 ’ 較佳 0.4€χ+γ〇,7,且 〇 0.8SSS1.25 ’ 較佳 〇.85么<115,較佳 〇 Μα」,較 佳 0.9SSS1,較佳 0.959<1。 在本發明之產品的第一替代產品之第二特定實施例中: 〇 z=〇 ,且 〇 0·055χ50.25 ’ 較佳 0.KM0.2,且 〇 0,lSx+yS0.7 ’ 較佳 〇.4€Χ+γ〇.7,且 137259.doc -27· 200938508 〇 0.80<s<0.9 ° 在本發明之產品的第一替代產品 ^ 甘彳气座0口之第三特定實施例中: 〇 z=0 ,且 〇 0.05QS0.25,較佳 0.ΚΜ0 2,且 0 0.5<x+y<0.7,且 崎8如.25,較佳〇·85如·15,較佳q 9如」,較 佳 0.9SSS1,較佳 0.95<sn。
舉例而言,根據第一替代產品, 〇 Qa為Ca,且 〇 z=〇 ,且 〇 x=0.2,且 〇 y=o.5,且 〇 S= 1。 元素Qb為 在產品之第二替代產品中,元素Qa為鈣(Ca) 鉻(Cr),且 〇 0.1 8<y<0,4,且 0 〇.〇5SzS〇.15,且 〇 0.8^1.25 ’ 較佳 〇,85把115,較佳 0 9^^,較 佳 0.9SsSl,較佳 〇 95QS1。 舉例而言,根據第二替代產品, 0 2=0.125,且 0 y=0.222,且 0 8 = 0.90 在產°〇之第二替代產品中,元素Qa係選自由約(Ca)、锶 137259.doc •28· 200938508 (Sr)及其混合物組成之群,且 Ο 0.01<X<0.047 ,且 〇 0.155SyS0.39,且 〇 0.80<d·25 ’ 較佳 〇.85<s<1.15,較佳 0.90SsSl.l, 較佳〇.9把1 ,較佳0.95炎1 ,甚至更佳 0.96々<0·995 〇 在本發明之產品的第三替代產品之第一特定實施例中: 0.80<s<0.9。 0 在產品之第四替代產品中’元素Qa係選自由鈣(Ca)、勰 (Sr)及其混合物組成之群;元素Qb係選自由鎳(Ni)、鉻 (Cr)及其混合物組成之群,且 〇 0<x<0.205 > jl 〇 0.15<yS0.25 ’ 較佳 y=〇 2,且 〇 0.03<z<0.2 > j. 〇 0.8SC1.25,較佳 0.85<d.15,較佳 〇 卜較 . 佳 Ο.Μβ1,較佳 0.95Ss幺 1。 舉例而言,根據第四替代產品: 〇 Qa為Ca,且 〇 Qb為Ni ,且 〇 z=0.125,且 〇 x=0.1,且 〇 y=0.2,且 o s= 1。 又,舉例而言: 137259.doc -29- 200938508 〇 Qa為Ca,且 〇 Qb為2/3 Cr與1/3 Ni之莫耳混合物,且 〇 z=0.〇6,且 〇 x=0.105,且 ° y=0.199 > 且 〇 s=l .005。 又,舉例而言: 〇 Qa為Ca,且 〇 Qb為1/2 Cr與1/2 Ni之莫耳混合物,且 Ο Z=0.1 25,且 0 x=0.1,且 〇 y=0.2,且 〇 S= 1。 在產品之第五替代產品中,元素Ln係選自由镨(Pr)、鈥 (Nd)、飯(pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓⑽)、铽(Tb)、鏑 φ (Dy)、鈥(Ho)、铒(Er)、鍤(Tm)、镱(Yb)、镏(Lu)及其混 合物組成之群,較佳係選自由镨(Pr)、鉉(Nd)、釤(Sm)及 其混合物組成之群;元素Qa係選自由鈣(Ca)、锶(Sr)、鋇 (Ba)及其混合物組成之群’元素Qa較佳為約;S素Qb係選 自由鎂(Mg)、鎳(Ni)、路(Cr)、铭(A1)、鐵㈣及其混合物 組成之群,較佳係選自由錄⑽、鎖_及其混合物組成 之群’且 0 0·05^^0.4,較佳 〇 〇5^^〇 3,甚至更佳 0.05$w<0.2,且 137259.doc 200938508 0 OSxSO.4,較佳 〇sxs〇 3,甚至更佳 osxso.2,且 〇 0.1Sy<0.2,且 〇 0.05<zS0.1,且 〇 0.8QS1.25 ’ 較佳 0·859η 15,較佳 〇 卜較 佳 0.9SSS1,較佳 〇.95qsi。 在產。口之第六替代產品中,元素Ln係選自由欽(Nd)、釤 (Sm)、釓(Gd)、鏑(Dy)、铒(Er)、釔(γ)及其混合物組成之 群,元素Ln較佳由選自由釤(Sm)、釓(Gd)、鏑(Dy)、铒 (Er)及其混合物組成之群的元素組成,元素Ln較佳由至少 釤(Sm)組成,元素Ln較佳係選自由釤(Sm)、釓(Gd)、鏑 (Dy)、铒(Er)及其混合物組成之群,元素Ln較佳為釤 (Sm);元素Qa為鈣(Ca),且 〇 0.005SWS0.4,較佳 〇.175SwS0.185,且 〇 0.005<x<〇.〇2 » J_ 〇 0.lSyS0.6,較佳 〇.255SyS0.265,且 〇 0.8QS1.25 ’ 較佳 〇.85<d15,較佳 〇 99幻」,較 佳KsS1.02’甚至更佳i.ooKdQi,且 。較佳 0.55Sl-w-x-yS〇,56。 舉例而言,根據第六替代產品: 〇 Qa為Ca,且 〇 Ln係選自由鉉(Nd)、釤(Sm)、釓(Gd)、鏑(Dy)、铒 (Er)、纪(Y)及其混合物組成之群,又,舉例而 吕’ L η為S in或G d或D y, ο \ν=0·179,且 137259.doc 200938508 Ο Χ=0.01,且 Ο y=0.259,且 〇 s=l.〇〇5。 在第七替代產品中,元素Qa為鈣(Ca),且 Ο 0.1<x<0.2,且 〇 〇.2Syg〇.55,且 較 〇 0.8WL25,較佳 〇,85把115,較佳 〇 」
佳 〇.9SsSl,較佳 0.95QS1。 —特定實施例: 根據本發明之產品的第七替代產品之第 〇 0.1 幺XS0.2,且 〇 0.5<x+y<〇.75,且 〇 0.8如.25 ’較佳〇·85把i 15,較佳〇 9如】」,較 佳 0.9SsSl,較佳 〇.959:$1。 本發明亦係關於本發明產品之用途,尤其由本發明方法 製造或適合於由本發明方法製造之產品的用途,該用途在 於製造固體氧化物燃料電池(SOFC)之陰極。本發明亦係關 於固體氧化物燃料電池之陰極,#包含尤其由本發明方法 製造之本發明產品或甚至由尤其由本發明方法製造之本發 明產品組成。 定義 照慣例,"鈣鈦礦"意謂具有AB〇w型結構之任何元素。 該鈣鈦礦具有A位點及B位點,為電中性的,值§對應於確 保其電中性所需之值。f自本發明方法製造之產品由約欽 礦相組成時’其組成可由以下形式表示: 137259.doc -32· 200938508 (La(1_w.x-y) Lnw Cex Qay)s (Μη(丨_z)Qbz)〇3_5。 值s、w、X、:/及z隨之較佳滿足上述條件。 照t貝例’上式意謂元素La、Ln、Ce及Qa在A位點處’且 元素Μη及Qb在B位點處。 為清楚起見,此鈣鈦礦在本文中稱為”鈣鈦礦 LaLnCeQaMnQb”。 鈣欽礦LaLnCeQaMnQb(不包括雜質)之比例係由下式⑴ 以百分數定義: T 1 00 (ALaLnCeQaMnQb)/(ALaLnCeQaMnQb + A其他相)(1) 或 -ALaLnCeQaMnQb為在未對歸因於由La、Μη及Ο及視情 況至少一種元素Ln、Ce、Qa及Qb組成之鈣鈦礦相 存在而產生之主峰或主要繞射多重峰進行解褶積 處理的情況下’在使用具備DX銅管之Bruker D5000型繞射儀之設備獲得之X射線繞射圖上所量 測之面積;本發明者認為此主峰或此主要多重峰 對應於鈣鈦礦LaLnCeQaMnQb相;在本說明書 _ ’術語"約欽礦LaLnCeQaMnQb"因此係指對應於 此主峰或此主要多重峰之相; -A其*相為在未對不同於妈鈦礙LaLnCeQaMnQb相之 各相(前者係由歸因於由La、Μη及〇及視情況至少 一種元素Ln、Ce、Qa及Qb組成之鈣鈦礦相存在而 產生之主峰或主要繞射多重峰量測)之各主峰或主 137259.doc -33· 200938508 要繞射多重峰進行解褶積處理的情況下,在同一 圖上所量測之面積之和°尤其,Ce02相或摻雜 2相可(例如)為X射線繞射圖中所鑑別之其他相 中之一者。 多重峰為複數個峰之部分重疊。舉例而言,包含兩個峰 之夕重峰為雙重峰,包含三個峰之多重♦為三重峰。 :般而言,表述"熔融產品"或”藉由融合獲得"意謂藉由 冷卻熔融材料之浴液而完全凝固來獲得之固體產品(視情 況、”呈退火)。在步驟4)結束時所獲得之"經脫模"產品仍可 包含未凝固區,且因此其在脫模後即不視為熔融產品。 熔融材料之"浴液"為必須含於容器中以保持其形狀之物 質。溶融材料之浴液(顯然為液體)可含有固體部分,但該 等固體部分處於不足以使其構成該物質之量。 術語顆粒之”尺寸”為其最大尺寸dM與其最小尺寸dm2 平均值:(dM+dm)/2。 塊體之厚度為其最小尺寸。 術語"雜質"意謂必然與原料一起引入或由與此等組份反 應而產生之不可避免的組份。 【實施方式】 現詳細描述根據本發明之一般方法之第一型式的方法。 在步驟中,用以製造本發明顆粒之始料係由鋼、猛、 元素Qa、鈽、元素Qb及元素Ln之化合物形成,該等化合 物尤其呈此等各種元素之前驅物形式,尤其呈氧化物、碳 酸鹽、硝酸鹽、水合物、草酸鹽形式。可藉由添加純氧化 137259.doc -34· 200938508 物或氧化物及/或前媒物之混合物來調整組成。氧化物及/ 或奴酸鹽及/或水合物及/或硝酸鹽之使用改良形成鈣鈦礦 所需之氧的可用性且因此為較佳的。 始料之鋼、猛、元素Qa、#、元素Qb及元素Ln之量基 本上見於所製造之熔融產品中。根據融合條件而變之一部 分此等組份可在融合步驟期間揮發^熟習此項技術者自其 般知硪或自簡單常規測試已知如何根據其期望在熔融產 品中發現之含量及所應用之融合條件來調整始料中此等組 ^ 份之量。 所用粉末之顆粒尺寸分布可為融合法中通常遭遇之彼等 顆粒尺寸分布。 基礎混合物除提供鑭、錳、元素如、鈽、元素Qb及元 素Ln及雜質之化合物以外可包含為賦予所製造顆粒以特定 特性而引入之其他化合物。 然而,較佳地,不將除提供元素鑭、錳、元素Qa、鈽、 ❹ 元素Qb及元素Ln之彼等化合物以外之化合物隨意地引入 始料中,所存在之其他元素為雜質。 較佳地’提供元素鑭及錳之化合物係選自La2〇3、 Mn〇2、MnO、Mn3〇4。類似地,提供元素鈽、鈣、鎂及銷 之化合物較佳係選自Ce02、碳酸鈽(ce2(c〇3)3.vH2〇)、草 酸鈽(Ce2(C2〇4)rvH20)、CaO、CaC03、Ca(N03)2、MgO、 MgC03、Mg(N03)2、SrO、SrC03、Sr(N03)2 0 為增加鈣鈦礦LaLnCeQaMnQb之比例,始料中元素La、 Ln、Ce、Qa、Μη及Qb之莫耳含量較佳與待製造之鈣鈦礦 137259.doc 35· 200938508 的彼等莫耳含量接近。 因此,較佳地,在始料中,由以元素La、Ln、Ce、 Qa、Μη、Qb之總莫耳量計的莫耳百分比表示,鑭、Ln、 鈽、Qa、猛及 Qb之莫耳含量 Lap、Lnp、Cep、Qap、Mnp、
Qbp分別滿足以下條件: 〇 k) · w/x<Lnp/Cep<k2· w/x 〇 krw/y<Lnp/Qap<k2·w/y 〇 ki.x.s/z^Cep/Qbp^k^.x's/z 〇 ki •ws/z<Lnp/Qbp<k2,w-s/z 〇 ki •ys/z<Qap/Qbp<k2,ys/z 及/或 及/或 及/或 及/或 及/或 〇 ki ·( 1 - w-x-y)/w<Lap/Lnp<k2-(l -w-x-y)/w 及/或 〇 ki ·( 1-z)/z<Mnp/Qbp<k2,( 1-z)/z 較佳滿足以下條件: 及 及 及 及 及 〇 ki. w/x<Lnp/Cep<k2. w/x 〇 ki ·w/y<Lnp/Qap<k2-w/y 〇 ki •x-s/z<Cep/Qbp<k2,x,s/z 〇 ki •ws/z<Lnp/Qbp<k2-w-s/z 〇 krys/z<Qap/Qbp<k2-ys/z 〇 kj·( 1 -w-x-y)/w<Lap/Lnp<k2-(l- w-x-y)/w 及 〇 ki·( 1-z)/z<Mnp/Qbp<k2-( 1-z)/z » 其中: -w、x、y、z及s可具有上文所定義之值,尤其 〇 0<w<0.4 » 3. ο 0<χ<0.4 > 且 137259.doc -36- 200938508 〇 0.1<y<0.6,且 〇 0<ζ<0.5 > J. 〇 0.8<s<1.25 » ki等於0.7’較佳等於〇.8’較佳等於〇·9,且 -k2等於1.3,較佳等於12,較佳等於丨1。 顯然,1^及1^之此等值為欲在穩態操作條件(亦即,在不 同組份之間的過渡相之外及初相之外)下採用之彼等值。 實際上,若所要產品暗示始料之組成與用於製造前述產品 之始料的組成相比有變化,則爐中前述產品之殘餘物必須 考慮在内。然而,熟習此項技術者已知如何據此調整始 料。 在一實施例中,0.95QS1以限制氫氧化鑭形成。 可在混合器中製備原料之精細混合物。接著將此混合物 傾入熔融爐中。 在步驟b,)中’始料較佳在電弧爐中熔融。電融合實際上 適合於以有利產率製造大量顆粒。 可使用海洛型(H_lt type)電弧爐,其(例如)包含兩個 電極’具有直徑約0.8 m且能夠容納約18〇kg熔融材料之貯 槽。較佳地,電壓介於14〇伏與18〇伏之間,瓦特數為約 240 kW且供電介於1150 kWh/T至28〇〇 kWh/T之間。 然而,可使用所有已知爐,諸如感應爐、電槳加熱爐或 其他類型之海洛式爐,只要其允許始料熔融即可。不成系 統地,有可能如FR i 208 577中所提及藉由鼓入氧化氣體 (例如,空氣或氧氣)來增加混合品質。熔融材料之混合品 I37259.doc -37- 200938508 質尤其可藉由鼓入含有35體積%氧之氣體來改良。 在步驟b】)結束時,整個始料呈熔融材料之浴液形式。 在步驟Cl)中,熔融材料流在較佳高於1500°C且較佳低於 2200 C之溫度下以小液滴形式分散。 分散可藉由跨越炫融材料流鼓氣而引起。然而,熟習此 項技術者已知之用於噴麗溶融材料之任何其他方法皆可 行。
❹ 在步驟d,)中,液滴藉由與含氧流體(較佳為氣體)、甚至 更佳與工氣及/或水蒸氣接觸而轉化為固體顆粒。含氧流 體較佳包含至少2〇體積%或甚至至少25體積%之氧。 較佳地’方法經調整使得熔融材料之液滴—旦形成即與 含氧流體接觸。甚至更佳地,分散(步驟c〇)與凝固(步驟 d〇)大體上_,熔融材料係由能夠使此材料冷卻及凝固 之含氧流體分散。 較佳地’維持與含氧流體接觸至少直至顆粒完全凝固為 止0 較佳地’不使用除藉由與含氧流體接觸而冷卻以外之其 他凝固方式。因此,舉例而言,較佳不使用涉及將炼融材 料之液滴喷灑於冷金屬壁上之過度淬火法。 在周圍溫度下鼓入空氣為合適的。 冷卻速率視顆粒直徑而定。較佳地,冷卻速率經調整使 得顆粒在與回收容ϋ接觸之前至少在外周處變硬。 在步驟dl)結束時,根據分散條件,獲得具有介於 與3職之間或甚至介於0,1 職之間的尺寸之本發 137259.doc -38- 200938508 明固體顆粒。 有利地、令人驚訝地且無法解釋地,熔融材料與含氧流 體的接觸用以以工業量且在降低之成本下獲得具有—定Z 例之鈣鈦礦LaLuCeQaMnQb(不包括雜質)的產品,在無退 火步驟之情況下’該比例有利地達到85%以上、9〇%以 * 上、95%以上及甚至96%以上。 . 在可選後續步驟〜)中,將熔融顆粒引入爐中以經歷退火 熱處理。有利地’此退火用以進一步增加鈣鈦礦 LaLnCeQaMnQb之比例。藉此獲得高於9〇%、或甚至高於 95%、或甚至高於96%、或甚至高於99% '或甚至高於 99.9%、或甚至大體上等於100%之鈣鈦礦LaLnCeQaMnQb 比例(不包括雜質)。 退火溫度較佳介於l〇5〇t:與1700°C之間,較佳介於 1200°C與1650°C之間,較佳介於145CTC與1650°C之間,溫 度保持時間較佳長於2小時,較佳長於5小時,較佳長於1〇 φ 小時’較佳長於15小時’較佳長於24小時及/或較佳短於 72小時。甚至更佳地’顆粒係在含有至少2〇體積%氧之氣 氛下、較佳在空氣下、較佳在大氣壓下退火。 本發明之熔融顆粒可在退火之前或之後經研磨。必要 時’接著根據所欲應用進行顆粒尺寸選擇。 本發明之顆粒可有利地具有各種尺寸,製造法不限於獲 得次微米級粉末。其因此完美地適合於工業製造。 此外’所獲得之顆粒包含鈣鈦礦LaLnCeQaMnQb。在某 些條件下’例如在退火後,其具有足夠的該鈣鈦礦可用於 I37259.doc -39- 200938508 製造固體氧化物燃料電池(SOFC)之陰極。 然而,可存在除妈鈦礦LaLnCeQaMnQb以外之其他相, 以及來自原料之雜質。 提供以下實例以供說明且不限制本發明。所測試之顆粒 如下製造。 首先將以下初始原料在混合器中精細混合: -La203粉末,由TREIBACHER出售,其具有高於99重 量°/〇之純度及小於4 5 μ m之平均尺寸; -CaO粉末,由LA GLORIETTE出售,其具有高於93重 量%之純度及9 0 %以上之8 0 μ m篩網篩下物; -Μη02粉末,由DELTA出售,其具有高於91重量%之純 度及約45 μηι之平均尺寸; -Ce02粉末,由ALTICHEM出售,其具有高於99重量% 之純度及小於20 μπι之最大尺寸; -MgO粉末,由DELTAMAT PAQUET出售,其具有高於 99重量%之純度及小於1 mm之最大尺寸; -Gd203粉末,由TREIBACHER出售,其具有高於99.99 重量%之純度及介於2 μηι與10 μηι之間的平均尺寸。 將由此獲得之具有50 kg質量的始料傾入海洛型電弧熔 融爐中。接著藉由長弧融合(電壓150伏,瓦特數225 kW, 所施加之能量1400 kWh/T)使其熔融,以使整個混合物完 全且均一地熔融。處理條件為氧化。 當熔融完成時,傾入熔融材料以形成液流。傾倒期間所 量測之熔融材料溫度介於1565°C與1640°C之間。 137259.doc -40- 200938508 在周圍溫度下且在介於1巴(bar)與4巴之間的壓力下鼓入 壓縮乾空氣使液流破裂且使熔融材料分散成液滴。 鼓氣使此等液滴冷卻且將其固定為熔融顆粒之形式。根 據鼓氣條件,熔融顆粒可為空心或實心球形或非球形。其 具有介於0.1 mm與3 mm之間或甚至介於0.1 mm與4 mm之 間的尺寸。 對研磨後具有小於40 μιη之平均尺寸的樣本進行鈣鈦礦 LaLnCeQaMnQb相之化學分析及測定。 由X射線螢光進行化學分析β 自X射線繞射圖進行鈣鈦礦LaLnCeQaMnQb之比例測定 係,該圖係以具備DX銅管之Bruker D5000繞射儀獲得。熔 融後,所獲得之產品可包含約鈦礦LaLnCeQaMnQb相以及 其他相,諸如Ce〇2或播有(例如)妈之Ce〇2。 實際上,當X射線繞射圖展示以下者時進行鈣鈦礦 LaLnCeQaMnQb之比例量測: -約鈦擴LaLnCeQaMnQb 相’ -其他相。 接著,使用EVA軟體(由Bruker出售)且在已減去背景(背 景0.8)後,有可能量測妈欽破LaLnCeQaMnQb之主峰或主 要繞射多重峰的面積ALaLnCeQaMnQb(未進行解褶積處理)及其 他相之主峰或主要繞射多重峰的面積未進行解褶積 處理)。接著由式(1)計算弼鈦擴LaLnCeQaMnQb之比例。 因此,若鋼弼鈦礦LaLnCeQaMnQb相為X射線繞射圊中 存在之唯一相,則鈣鈦礦之比例為100%。 137259.doc • 41 - 200938508 牛^而。實例1中產品之約鈦礦LaLnCeQaMnQb的比 例計算如下進行: 圖1中所給出之實例1產品之X射線繞射圖展示: -在介於31.2。與34.2。之間的角域2Θ中之鈣鈦礦 LaCeCaMnMg主峰,具有265之量測面積; -在介於27.3。與29.2。之間的角域2Θ中之摻雜Ce02主 峰,具有11.2之量測面積。 實例1中之產品之鈣鈦礦LaCeCaMnMg的比例係由式(1) 計算:100.(265/(265 + 11.2))=95.9% 表1展示在任何退火熱處理之前所獲得之結果。 鲁 137259.doc 42- 200938508
137259.doc #5鈦礦 LaLnCeQaMnQb 之比例(%) Ο Os (Ν 窆 m ν〇 00 1-H On r4 〇\ CO Ο 〇\ Ο οο ΟΝ Ο r-H N S Ο m ο m ο cn o 0.123 | (Ν c5 (Ν Ο cs m ο CM m 〇 | 0.205 | ο OJ Ο On Ο CN 〇 丨 0.107 ! ο ο Ο o 〇 以氧化 物形式 表示之 雜質 卜 ο 00 ο Os Ο o 〇 o 00 Os ο (Ν r*^ σν κη rn ro ^Β»η Φ 琳 1 Η (Ν 寸 m ON 寸 00 卜 c3 ΓΟ rn cn vd 卜 rn ν〇 00 卜 <N rn 寸 ι—Η vd "Ο Ο 1 1 1 卜 vS 1 ►3 ΟΝ Η τ*·Η Η 卜 cn ro οό cs T"*H ®W b 辑键i ^ w s 1400 1400 1400 1400 1480 tfe!? S- »-Η Ο m o ^Ti o (Ν m 寸 vn -43- "frnQ^claN'fip^) s^ceaxgoMcJ^-x-M-oCJJ) 200938508 表1揭示本發明方法之有效性。 接著在以下條件下對實例1之產品進行熱處理:
溫度:1600°C 保持時間:48小時 氣氛:空氣,大氣壓(周圍)。 熱處理後,產品具有99%之鈣鈦礦LaCeCaMnMg比例(不 • 包括雜質)。 ©如現在清楚呈現,根據本發明之一般方法之第一型式的 方法用以簡單且經濟地以工業量製造以鑭及錳為主且亦可 能包含大量鈣鈦礦LaLnCeQaMnQb之產品的顆粒。 詳言之’此方法用以製造由85〇/〇以上、或甚至9〇0/〇以 上、或甚至95%以上、或甚至96%以上、或甚至99%以上、 或甚至99.9%以上、或甚至1〇〇%以上之具有式(1^(^^ Lnw Cex Qay)s(Mn(1_z)Qbz)〇3.e鈣鈦礦(不包括雜質)組成 的顆粒,其中Ln係選自由镨(Pr)、鈦(Nd)、鉅(pm)、釤 ❿ (Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、铽(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、餌 (ΕΓ)、铥(Tm)、鏡(Yb)、镏(Lu)、釔(γ)及其混合物組成之 群;Qa係選自由鈣(Ca)、锶(Sr)、鋇(Ba)及其混合物組成 之群,Qb係選自由鎂(Mg)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鋁(A1)、鐵 (Fe)、結(Co)、鈦(Ti)、錫(sn)、钽(Ta)、銦(In)、捉(Nb)及 其此合物組成之群;且〇2W<〇 4 Κχ<〇 4 ; 〇6 ; 0<ζ<0·5 ; 0.8QS1.25,δ用以確保該鈣鈦礦之電中性。 右所欲用途需要,則此等顆粒之尺寸接著可(例如)藉由 研磨而縮減為較精細粉末之形式。 137259.doc • 44 - 200938508 根據一般方法之第二型式之方法的詳細描述 現詳細描述根據本發明之m之第:型式的方法。 在步驟as)中’始料係如上文所 又听返之步驟a丨)中所陳述來 製備’步驟a2)具有與步驟a|)相同之較佳特徵。 在步驟bz)中,始料較佳在電弧 融。 電级爐中或在感應爐中溶 • 舉例而言,可使用海洛型電弧爐,其包含兩個電極,旦 有直徑約〇.8m且能夠容納約18〇kg熔融材料之貯槽。較佳 地,電壓介於140伏與180伏之間,瓦特數為約240 kW且供 電介於 1150kWh/T 至2800 kWh/T之間。 然而,可使用所有已知爐,諸如電装加熱爐或其他類型 之海洛式爐,只要其允許始料溶融即可。不成系統地,有 可能如FR 1 208 577中所提及藉由鼓入氧化氣體(例如,空 氣或氧氣)來增加混合品質。溶融材料之混合品質尤其可 藉由鼓入含有35體積%氧之氣體來改良。 〇 甚至更佳地,如(例如)FR 1 430 962中所述,感應爐尤 其較佳。有利地,塊體因此可在完全凝固之前脫模,該塊 體之核心仍為液體。 在步驟bz)結束時,整個始料呈熔融材料之浴液形式。 在步驟C2)中,將熔融材料傾入模具中。所傾入之熔融材 料具有較佳咼於1 5001:且較佳低於22〇〇°c之溫度。較佳 地,使用石墨、鑄鐵模具,或諸如us 3 993 119中所定義 之模具。在感應爐之狀況下,將線圈視為構成模具。傾倒 較佳在空氣中進行。 137259.doc -45· 200938508 在步料)t,使傾人模具中之材料冷卻直至獲得至少 部分凝固之塊體為止。 較佳地’在凝固期間,熔融材料與含氧流體(較佳為氣 —)、較佳與空氣接觸置放。此接觸可自傾倒時刻起進 行。然而,較佳僅在傾倒後開始此接觸。出於實際原因, 與含氧流體之接觸較佳僅在脫模後開始,較佳在脫模後儘 可能早地開始。
含乳流體較佳包含至少2 0體積%或甚至至少2 5體積%之 氧0 較佳地,維持與含氧流體接觸直至塊體完全凝固為止。 此接觸(例如)對於傾入模具甲形成與周圍空氣之界面㈣ 融材料表面而言可為直接的。此接觸(例如)對於在外表面 已凝固之塊體的核心中仍熔融之材料而言亦可為間接的。 氧接著必須橫穿藉此產生之"壁"以到達熔融材料。 凝固期間㈣材料與含氧流體之該接職佳在凝固開始 後丨小時以内、較佳30分鐘以内、甚至更佳2〇分鐘以内開 始0 有利地、令人驚訝地且無法解釋地,熔融材料與含氧流 體的接觸可有利地增加本發明之熔融塊體中鈣鈦礦 LaLnCeQaMnQb之比例。 此外,本發明者已發現凝固期間之冷卻速率對於改良鈣 鈦礦LaLnCeQaMnQb之比例而言並非決定性的。較佳地, 冷卻速率因此始終保持低於1000 K/s,較佳低於1〇〇 k/s, 較佳低於50 K/s。有利地,由此可採用簡單的習知冷卻方 137259.doc •46· 200938508 式》較佳地,為使炫融材料凝固(亦即,使其固定),僅使 用與周圍空氣接觸或尤其藉由熱傳遞流體之循環而冷卻之 模具’或當塊體自模具取出且仍含有熔融材料時,使此塊 體與含氧流體接觸。藉此改良可靠性及成本。 在步驟e2)中Μ吏塊體脫模。為4足進溶融材料與含氧流體 之接觸’較佳(若可能)在完全凝固之前使塊體儘可能快地 脫模。凝固因此在步驟e2)中繼續。 較佳地,塊體在其展示足夠硬度以大體上保持其形狀時 即儘快脫模1較佳地,塊體係儘可能快地脫模且立即開始 與含氧流體接觸。 較佳地,脫模係在凝固開始後2〇分鐘以内進行。 70全凝固後,獲得含有相匹配地較多妈鈦礦 LaLnCeQaMnQb之本發明塊體,此係由於熔融材料已在凝 固之早期步驟中保持與氧接觸。 在可選步驟f"2)中’將經脫模塊體裝入爐中以經歷退火熱 處理。有利地’此退火可大體上增加鈣鈦礦 LaLnCeQaMnQb之比例。藉此獲得高於85%、較佳高於 90%、較佳高於95%、較佳高於96%、較佳高於99%、較佳 高於99.9%或甚至100%之鈣鈦礦LaLnCeQaMnQb比例(不包 括雜質)。 以99.9%之鈣鈦礦LaLnCeQaMnQb比例(不包括雜質)起 始,#5鈦礦LaLnCeQaMnQb之組成及結構可由式(La(1.w_x Lnw Cex Qay)s (Mn(i_z)Qbz)〇3-s表不’其中 Ln係選自由鳍 (Pr)、鈥(Nd)、鉅(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、碎 137259.doc -47- 200938508 (Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、鏡(Yb)、鑛 (Lu)、釔(Y)及其混合物組成之群;Qa係選自由鈣(Ca)、锶 (Sr)、鋇(Ba)及其混合物組成之群;Qb係選自由鎂、 鎳(Ni)、鉻(Cr)、鋁(A1)、鐵(Fe)、鈷(c〇)、鈦(Ti)、錫 (Sn)、钽(Ta)、銦(In)、鈮(Nb)及其混合物組成之群;且 “%0.4 ; 〇Μ〇·4 ; 〇.1私〇.6 ; 〇仏〇.5 ; ,其 中δ用以確保該鈣鈦礦之電中性。 有利地,即使熔融材料未與含氧流體接觸,(例如)由於 所製造之塊體在脫模時已完全凝固,而無法在模具中之冷 部期間或在傾倒期間與含氧流體接觸,退火熱處理仍可增 加转鈦礦LaLnCeQaMnQb之比例。 退火熱處理之參數視所處理塊體之尺寸而定。較佳地, 此等參數如下: •退火溫度··介於⑺別它與^⑻艺之間,且較佳介於 1200 C與1650°C之間,且較佳介於145(Γ(:與165〇乞之 間。 ’、 •保持時間··自整個塊體已達到保持溫度(在塊體表面 處及塊體核心中)之時刻起,較佳長於2小時,較佳長 於5小時,較佳長於1〇小時,較佳長於15小時,較佳 長於24小時及/或較佳短於72小時。舉例而言,對於 所有尺寸皆小於5 mm之塊體而言,保持時間較佳為$ 小時。對於直徑2〇〇 mm且高度15〇 _之圓柱形塊趙 而言,保持時間較佳為15小時。 在所有狀況下’較佳地,退火熱處理係在含有至少20體 I37259.doc -48- 200938508 積%氧之氣氛下、較佳在空氣下、較佳在以大氣壓下進 行。 退火熱處理必須在塊體完全凝固後進行。然而,在退火 之前,塊體可縮減為片或粉末。較佳地,將塊體研磨成尺 寸為5 mm或5 mm以下之顆粒的形式。 上文所述之方法產生本發明之塊體。 . 本發明之塊體可有利地具有任何尺寸。 其因此完美地適合於工業製造。較佳地,塊體具有高於 1 mm、較佳高於2_、較佳高於5 cm、甚至更佳高於i5cm 之厚度’塊體之厚度為其最小尺寸。 為獲得粉末(例如)以製造固體氧化物燃料電池(s〇Fc)之 陰極,接著將視情況經退火之塊體壓碎且研磨成所要顆粒 尺寸分布。有利地,本發明方法允許在降低之成本下製造 各種尺寸之顆粒。 較佳地,首先將經脫模塊體壓碎成〇至5 mm片。接著對 Φ 此等片進行退火熱處理,接著將其研磨成所要顆粒尺寸分 布0 根據本發明之一般方法之第二型式的方法用以簡單且經 濟地以工業量製造本發明之產品的塊體。詳言之,此方法 用以製造由85%以上、或甚至90%以上、或甚至95%以 上、或甚至99%以上、或甚至99.9%以上、或甚至大體上 為100%之具有式(La(1 -w-x-y) Lnw Cex Qay)s (Mn(i-z)Qbz)〇3_s 之鈣欽礦LaLnCeQaMnQb(不包括雜質)組成的塊體,其中 Ln係選自由镨(pr)、鈥(Nd)、鉅(pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、 137259.doc •49· 200938508 亂(Gd)、铽(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱 (Yb)、镏(Lu)、釔(Y)及其混合物組成之群;Qa係選自由 1¾ (Ca)、銷(Sr)、鋇(Ba)及其混合物組成之群;Qb係選自 由鎂(Mg)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鋁(A1)、鐵(Fe)、鈷(c〇)、鈦 (Ti)、錫(Sn)、鈕(Ta)、銦(In)、鈮(Nb)及其混合物組成之 群;且 OSwSO.4 ; OSxSO.4 ; 〇.1分別.6 ; ; • 0.89S1.25 ’其中δ用以確保該鈣鈦礦之電中性。 若所欲用途需要,則塊體之尺寸可接著(例如)藉由研磨 響 而縮減為粉末形式。 顯然,本發明並不限於作為說明性實例而提供且並非限 制性的所述實施例。 詳言之,本發明之產品並不限於特定形狀或尺寸。 然而,本發明限於熔融產品。 摻雜鑭-錳鈣鈦礦(La(1_w.x.y) Lnw Cex Qay)s (Mn(i z)Qbz)〇3 δ之 熔融產品尤其有利,此係由於在與摻雜氧化鍅直接接觸之 e 狀況下,根據下文所述方案所量測’所產生之燒綠石
LkZnO7型相及/或QaaZrb〇c型及/或以如办仍a型相 (a、b、c、d、f、h為嚴格正實數’且為正實數或〇, 滿足公式:若e=〇’則#〇且若g=〇,則詳〇)之量系統地低 於在相同條件下由除融合以外之方法所獲得之約欽礦粉末 及尤其由經燒結粉末產生之彼等量。此特性甚至似乎構成 本發明產品之標誌。 用於量測此特性之方法如下: 將10公克平均尺寸小於h5微米之待測試飼欽礦粉末 137259.doc •50· 200938508 (La(^w-x-y) Lnw Cex Qay)s (肘11(1-2)(51)2)03.5與相同量之含有 $ mol%氧化纪之穩定化錯粉末精細混合。接著遂製此混合 物之小球且在高溫下以13 75°C下24小時保持平台之循環來 燒結。測定粉末(La(1.w.x.y)Lnw Cex Qay)s(Mn(丨_z)Qbz)03.52 平均尺寸及燒結熱處理期間之參數以促進燒綠石La2Zr2〇7 型相及/或QaaZrbOe型及/或LadQaeZrfQbgOh型相形成,且進 . 而鑑別與含有8 氧化釔之穩定化鍅粉末接觸之粉末 (La(1 -w-x-y) Lnw Cex Qay)s(Mn(i_z)Qbz)03.s的行為差異。 m 藉由x射線繞射量測經燒結樣本中所含之.燒綠石 La2Zr2〇7 型相及 / 或 QaaZrb〇c 型及 / 或 LadQaeZrfQbg〇h 型相之 量,該等量各自相對於燒綠石La2Zr2〇7型相、QaaZrb〇c型 相、LadQaeZrfQbgOh型相及此樣本之氧化錯的總量來表 示。所進行之量測因此為比較量測,且並非定量量測。 妈欽礦(La(丨-w.x-y>Lnw Cex Qay)s(Mn(丨.z)Qbz)〇3-S之各種粉 末之間的比較易於進行,務必使用相同方案以及相同穩定 φ 化氧化锆粉末。較佳地,所有樣本在同一爐中燒結,注意 限制由製備待表徵之樣本的方法誘發之可能散射。 實例: 進行以下測試以說明熔融鈣鈦礦產品在高溫下與穩定化 氧化鍅粉末接觸時產生較少La2Zr2〇7相及/或QaaZrb〇e相及/ 或LadQaeZrfQbg〇h型相的能力。 該等測°式在於將氧化鍅粉末與摻雜鑭-錳鈣鈦礦粉末 (La(】_w.x-y)Lnw Cex Qay)s(Mn㈣机)〇3 δ精細混合形成小 球且接著將其加熱至高溫以有利於形成La2Zr207相及/或 137259.doc 200938508
QaaZrbOc相及/或LadQaeZrfQbg〇w。接著藉由乂射線繞射 測定針對此等相中之| 4 1 τ之母者所產生之量,該量係相對於燒 綠石La2Zr2〇7型相、Qa办〇c型相、LadQaeZrfQbg〇h型相及 樣本之氧化鍅的總量。 詳言之’進行以下方法: 如下裝備包含粉末(La(lwxy) Lnw * QMOw之樣本以供比較: 將10公克由T〇SOH出售之氧化锆τζ_8γ粉末(含有8 氧化纪且具有〇.212㈣之平均尺寸七。(由sedig_y 量測)及15.2 m2/g之比表面積的穩定化氧化錯)及1〇公克在 (例如)NETZSCH LME研磨機(1)中與粒子尺寸分布為〇 8-1 mm之含有16.5 mol%氧化鈽之穩定化氧化錯珠粒一起進行 可選研磨後具有0.25 μιη之平均尺寸的待比較約鈦礦 (La(l_w-x-y) Lnw Cex Qay)s (Mn(1-z)Qbz)03_s粉末中之一者在玻 璃燒杯中使甩不鏽鋼刮刀混合直至顏色均一為止。接著將 ❹ 混合物以少量轉移至瑪瑙研缽中以由手使用瑪瑙研杵研 磨,且接著將所有粉末在玻璃燒杯中以不鏽鋼刮刀再混 合。 接著使用粒化機製備具有13 mm直徑且大體上5 mm厚之 小球.將2.8公克粉末引入粒化機中且在5〇 kN下以 手壓機壓製1 min。 接著將小球置放於具備蓋子的氧化鋁匣砵中。 將整體引入由Nabertherm出售之Naber 1800爐中,接著 加熱至1375°C歷時24小時’升溫速率為5°c/min且降溫速率 137259.doc -52- 200938508 為 5 °C /min。 接著在精研機上加工各經燒結小球以移除約2 厚度 且藉此使材料核心清晰。接著將小球以透明樹脂塗佈且拋 光。 接著使用具備DX銅管之Bruker D5000設備進行X射線繞 射量測。X射線繞射圖係以〇.〇2。步幅及4秒/步擷取來製 備。實際上’此等圖用以偵測: 0燒綠石La2Zr2〇7型相,其中主峰在20=28.7。處繞射(數 據表 ICDD 00-017-0450)。 〇立方氧化錯相,其在2Θ=30·5。處具有主繞射峰(數據表 ICDD 00-027-0997 或 01-049-1642)。 〇 —或多個QaaZrbOc型相。舉例而言,當鈣鈦礦(La(lwxy) Lnw Cex Qay)s (Mn(1.z)Qbz)03.5之元素 Qa為: •鈣Ca時,待鑑別之相為CaZr03; 锶Sr時,待鑑別之相為SrZr03; 鋇Ba時,待鑑別之相為BaZr03 ;
Ca與Sr之混合物時’待鑑別之相可為CaZr〇3及 SrZr〇3 ; 〇 —或多個LadQaeZrfQbgOh型相。舉例而言,此相可為 Cao.9Zro.9Lao.2O3 或 La(Mg〇.5Zr〇.5)〇3。 接著,使用EVA軟體(由Bruker出售)且在已減去背景(背 景0.8)後,有可能量測燒綠石LazZrzO?型相在角域 28.4。<20<29.1。中之峰面積;立方氧化錯相在角域 29.3。<20<3〇.8。中之峰面積;及(^31*1)〇。相之峰面積,例 137259.doc -53- 200938508 如,CaZr03相在角域3〇9〇<2Θ<31 7。中之峰面積、他〇3 相在角域30.5 <2Θ<31.20中之峰面積及BaZr〇3相在角域 29.7。<20<30.5°中之峰面積。 結果係以以下比率之形式給出: 面積(LazZrzO7)/[面積(ι^2ΖΓ2〇7)+ς[面積⑴\ΖΓί)〇(;)]+Σ[面 積(LadQaeZrfQbgOh)]+面積(立方氧化锆)] (Σ[面積(QaaZrb〇c)]+2:[面積(LadQaeZrfQbg〇h)])/[面積 (La2Zr207)+E[面積(Qaazrb〇c)]+S|;面積(LadQaeZrfQbg〇h)]+ 面積 ® (立方氧化銼)]。 舉例而言’當鈣鈦礦(La(丨-w_x.y)Lnw Cex Qay)s(Mn(i.z)Qbz)03j 之元素Qa為: -鈣Ca時’待鑑別之(QaaZrbOe)相為CaZr03,且結果係以 以下比率之形式給出: 面積(La2Zr207)/[面積(La2Zr207) + Z[面積(CaZr03)]+E[面 積(LadCaeZrfQbg〇h)]+面積(立方氧化錯)] _ (Σ[面積(CaZr03)] + Z[面積(LadCaeZrfQbgOh)])/[面積 (La2Zr207) + Z[面積(CaZr03)] + S[面積(LadCaeZrfQbgOh)] + 面積(立方氧化錯)] -锶Sr時,将鑑別之(QaZrbOc)相為SrZr03,且結果係以以 下比率之形式給出: 面積(La2Zr2〇7)/[面積(La2Zr207)+E[面積(SrZr03)]+S[面 積(LadSreZrfQbg〇h)] +面積(立方氧化錯)] (Σ[面積(SrZr03)]+Z[面積(LadSreZrfQbgOh)])/[面積 (La2Zr2〇7)+S[面積(SrZr03)]+Z[面積(LadSreZrfQbgOh)] + 137259.doc -54· 200938508 面積(立方氧化錯)] -鋇Ba時,待鑑別之相為BaZr03,且結果係以以下比率之 形式給出: 面積(La2Zr207)/[面積(La2Zr207)+E[面積(BaZr03)]+E[面 積(LadBaeZrfQbgOh)] +面積(立方氧化錯)] (Σ[面積(BaZr03)] + E[面積(LadBaeZrfQbgOh)])/[面積 (La2Zr2〇7)+2[面積(BaZr03)]+E[面積(LadBaeZrfQbgOh)]+面 積(立方氧化錄)]。 所比較之#5鈦礦(La(1.w.x.y)Lnw Cex Qay)s(Mn(卜 z)Qbz)03_5 之各種粉末如下: 參考粉末(比較實例)係由US 5 686 198之實例1之製造法 中所述之方法製造(不同於融合)。詳言之,首先將以下粉 末在燒杯中使用刮刀按原樣精細混合: -112.04 g La203粉末,由 TREIBACHER 出售,其具有 高於99重量%之純度及小於45 μπι之平均尺寸; -12.45 g CaO粉末,由LA GLORIETTE出售,其具有高 於93重量°/〇之純度且其中80 μπι篩網篩下物高於90% ; -76.30 g Μη02粉末,由DELTA出售,其具有高於91重 量%之純度及約4 5 μ m之平均尺寸; -18.45 g Ce02粉末,由ALTICHEM出售,其具有高於 99重量%之純度及小於20 μιη之最大尺寸; -4.95 g MgO粉末,由 DELTAMAT PAQUET出售,其具 有高於99重量%之純度及小於1 mm之最大尺寸。 計算所用各種粉末之量以在燒結後獲得所要鈣鈦礦 137259.doc -55- 200938508 (La(, -w-x-y) Lnw Cex Qay)s (Mn(1_z)Qbz)03-5。 將粉末之精細混合物均衡地壓製成圓柱形式且在1 50〇。〇 下於空氣中燒結3次,歷時4小時保持時間。各燒結循環 後,在碳化鎢輥磨機中將小球研磨至乾燥歷時5〇 s且接著 篩分為160 μιη以改良所要鈣鈦礦之化學均一性。藉由摩擦 研磨第三次燒結所產生之最終粉末以使其具有0.25微米之 平均尺寸。 將比較實例與本發明之熔融鈣鈦礦產品的粉末作比較, 該粉末先前稱為"實例5",尚未經歷退火處理。 此等鈣鈦礦具有以下化學組成: 表2 實例 組成 比較 (La〇 682Ce〇.i2lCa〇.i97)0.923Mn〇.867Mg〇.i33〇3*5 實例5 (La〇.688Ce〇.i〇7Ca〇.205)Mn〇,877Mg〇,i23〇3-5 小球係由此等粉末中之每一者與如上文所述之穩定化氧 化锆的混合物製備。
X射線繞射用以鑑別作為(LadCaeZrfQbgOh)型相之 Ca0.9Zr0.9La0.2〇3相及 La(Mg0.5Zr0.5)〇3相,表;3 因此概述以 下比率之量測: 囟檟(La2乙Γ2υ7)/1_ 叫领面積 (ca〇.9Zr〇.9La〇.2〇3)+面積(La(Mg。必〇 5)〇3)+面積(立方氧化錯)], (La2Zr2〇7)+ 面積(CaZr〇3)+ 面 ^ (La(Mgo.5Zr〇.5)〇3)+面積(立方氧化錯: 9 02〇3)+ 面積 137259.doc •56· 200938508 表3 實例 面積(La2Zr2〇7)/[面積(La2Zr2〇7)+ 面積(CaZr03)+面積 (Ca〇.9Zr〇,9La〇.2〇3)+ 面積 (La(Mg〇.5Zr〇.5)〇3)+ 面積 (立方氧化錯)]之比率 面積(CaZr〇3)+面積 (Ca〇.9Zr〇.9La〇.2〇3)+ 面積 (La(Mg〇.5Zr〇.5)〇3)/[面積(La2Zr2〇7)+ 面積(CaZr03)+面積 (Ca〇.9Zr〇.9La〇.2〇3)+ 面積 (La(Mg〇.5Zr〇,5)〇3)+ 面積 (立方氧化錯)]之比率 比較 0 3.88 實例5 0 0 表3清楚顯示本發明之熔融鈣鈦礦產品的粉末具有比 ❿ 率: 面積(CaZr〇3)+ 面積(Ca〇.9Zr〇.9La〇.2〇3)+ 面積(La(Mg〇.5Zr〇,5)〇3)/ [面積(La2Zr2〇7)+面積(CaZr〇3) +面積(Ca〇.9Zr〇.9La〇.2〇3)+面 積(La(Mg〇.5Zr〇.5)03)+面積(立方氧化锆)] 該比率與由除融合以外之方法獲得之鈣鈦礦粉末之產品 相比低得相當多。在本發明之產品中,CaZr03相、 Ca〇.9Zr〇.9La().2〇3相、La(Mg〇.5ZrG.5)〇3相甚至不可鑑別。 有利地,藉此改良使用此等產品之固體氧化物燃料電池 的效能。 【圖式簡單說明】 ‘圖1展示下文所述實例1之產品的X射線繞射圖。X轴代 表所考慮之角域2Θ。 137259.doc -57-

Claims (1)

  1. 200938508 十、申請專利範圍: 1. 一種藉由融合獲得之產品,其包含: -元素爛La, _視情況,選自由镨Pr、鉉灿、鉅1>111、釤Sm、銪如、 釓Gd、铽Tb、鏑Dy、鈥Ho、餌Er、^Tm、镱竹、趣 Lu、紀Y及其混合物組成之群的元素, -視情況,元素鈽Ce, -選自由鈣Ca、锶Sr、鋇Ba及其混合物組成之群的元素 ❹ Qa ’ -元素經Μη, -選自由鎂Mg、鎳Ni、鉻Cr、鋁Α1、鐵Fe、鈷Co、妖 Τι、錫Sn、鈕Ta、銦In、鈮>^及其混合物組成之 元素Qb, -元素氧Ο, 該產品具有一化學組成,以致藉由: _ Lap表示鑭之莫耳含量; Mnp表示猛之莫耳含量; Lnp表示元素Ln之莫耳含量; Cep表示鈽之莫耳含量; Qap表示元素Qa之莫耳含量; Qbp表示元素Qb之莫耳含量; 此等3量係以該等元素La、Ln、Ce、Qa、Mn、Qb之 總莫耳量計的莫耳百分比表示,且藉由設定 s==(Lap+Lnp+Cep+Qap)/(Mnp+Qbp) » 137259.doc 200938508 z=Qbp/(Mnp+Qbp) > w=Lnp/(Lap+Lnp+Cep+QaP) ’ x=Cep/(Lap+Lnp+Cep+QaP) ’ 且 y=Qap/(Lap+Lnp+Cep+ Qap) ’ 則該產品具有高於30%之具有式(La(卜w.x-y) Lnw Cex Qay)s (Mn(1-z)Qbz)〇3_5之不包括雜質的鈣鈦礦比例,w、X、 y、z及s為莫耳比例且δ係經確定以確保該鈣鈦礦之電中 性, 該產品之該化學組成係使得: 〇<w<0.4 > 且 0<x<0.4 > 3. 0.1<y<0.6 > J. 〇<z<0.5,且 〇.8SsS1.25。 2. 如前述請求項之產品,其中〇.85^d 15。 3. 如前述請求項之產品,其中〇 1。 4. 一種藉由融合獲得之產品,其包含: -元素鑭La, •視情況,選自由镨Pr '钕Nd、矩pm、釤Sm、销如、 亂Gd、試Tb、鋼Dy、鈥Ho、斜Er、録Tm、鏡…、銷 Lu、釔γ及其混合物組成之群的元素, •視情況,元素飾Ce, -選自由㉝Ca、錄、鋇Ba及其混合物組成之群的元素 J37259.doc -2 - 200938508 -元素錳Μη, •視情況,選自由鎂Mg、鎳犯、鉻Cr、鋁Α卜鐵Fe、鈷 C〇、鈦Ti、錫Sn、钽Ta、銦匕、鈮奶及其混合物組成 之群的元素Qb, -元素氧0, 該產品具有一化學組成,以致藉由: Lap表示鑭之莫耳含量; Mnp表示錳之莫耳含量; Lnp表示元素Ln之莫耳含量; Cep表示鈽之莫耳含量; Qap表示元素Qa之莫耳含量; Qbp表示元素Qb之莫耳含量; 此專含量係以該等元素La、Ln、Ce、Qa、Mn、Qb之總 莫耳量計的莫耳百分比表示,且藉由設定 s=(Lap+Lnp+Cep+Qap)/(Mnp+Qbp), z=Qbp/(Mnp+Qbp), w=Lnp/(Lap+Lnp+Cep+QaP), x=Cep/(Lap+Lnp+Cep+QaP) ’ 且 y=Qap/(Lap+Lnp+Cep+Qap) ’ 該產品之該化學組成係使得: 0<w<0.4 > 且 0<x<0.4 > JL 0.1<y<0.6 * Μ. ζ=0,且 137259.doc 200938508 5. —種藉由融合獲得之產品,其包含: -元素鋼La, -視情況’選自由镨Pr、鈥Nd、鉅Pm、釤Sm、销Eu、 釓Gd、铽Tb、鏑Dy、鈥Ho、铒Er、鍤Tm、镱Yb、镏 Lu、釔Y及其混合物組成之群的元素Ln,且Ln不為釔 及/或镱, -視情況,元素鈽Ce, ❹ -選自由鈣Ca、鰓Sr、鋇Ba及其混合物組成之群的元素 Qa, -元素錳Μη, _視情況,選自由鎂Mg、鎳Ni、鉻以、鋁Α卜鐵卜、鈷 C〇、鈦Tl、錫Sn、鈕Ta、錮In、鈮灿及其混合物組成 之群的元素Qb, -元素氧〇, φ 該產品具有一化學組成,以致藉由: Lap表示鑭之莫耳含量; Mnp表示猛之莫耳含量; LnP表示元素Ln之莫耳含量; Cep表示鈽之莫耳含量; Qap表示元素Qa之莫耳含量; Qbp表示元素〇1)之莫耳含量; :等含量係以該等元素La、Ln、Ce、Qa、Mn、_ 莫耳量計的莫耳百分比表示,且藉由設定 137259.doc 200938508 s=(Lap+Lnp+Cep+Qap)/(MnP+Qbp) ’ z=Qbp/(Mnp+Qbp), w=Lnp/(Lap+Lnp+Cep+Qap) ’ x=Cep/(Lap+Lnp+Cep+QaP) ’ 且 y=Qap/(Lap+Lnp+Cep+Qap), 該產品之該化學組成係使得: 0<w<0.4,且 0<x<0.4 > 且 0.1 <y<0.6,且 z=0,且 0.8W1.1。 6· —種藉由融合獲得之產品,其包含: -元素鑭La, •視情況,選自由镱Yb、釔Y及其混合物組成之鮮的_ 素Ln,
    -視情況,元素鈽Ce, -選自由鈣Ca、锶Sr、鋇Ba及其混合物組成之群的元素 Qa, -元素結Μη, 视情況’選自由鎮Mg、錄Ni、絡Cr、銘Α1、鐵Fe、姑 C〇、鈦Ti、錫Sn、钽Ta、銦In、鈮Nb及其混合物組成 之群的元素Qb, •元素氧Ο, 該產品具有一化學組成,以致藉由: 137259.doc 200938508 Lap表示網之莫耳含量; Mnp表示猛之莫耳含量; Lnp表示元素Ln之莫耳含量; Cep表示鈽之莫耳含量; Qap表示元素Qa之莫耳含量; Qbp表示元素Qb之莫耳含量; 此等含量係以該等元素La、Ln、Ce、Qa、Mn、Qb之總 莫耳量計的莫耳百分比表示,且藉由設定 s=(Lap+Lnp+Cep+Qap)/(Mnp+Qbp), z=Qbp/(Mnp+Qbp), w=Lnp/(Lap+Lnp+Cep+Qap), x—^ep/(Lap+Lnp+Cep+Qap) » X y=Qap/(Lap+Lnp+Cep+Qap), 該產品之該化學組成係使得: 0<w<0.4 > J. 0<x<0.4 > JL 0.1<y<0.6 > J. z=0,且 0.8<sSl.l,且 x+y+w>0.6875。 7. 一種藉由融合獲得之產品,其包含: -元素鑭La, -視情況,選自由镨Pr、欽Nd、矩Pm、# Sm、銪Eu、 亂Gd、試Tb、鋼Dy、鈥Ho、斜Er、録Tm、鏡Yb、錙 137259.doc -6" 200938508 Lu、釔γ及其混合物組成之群的元素Ln, -視情況’元素鈽Ce, •選自由鈣。、锶δΓ、鋇Ba及其混合物組成之群的元素 _元素猛Μη, -選自由鎮Mg、鎳Ni、鉻Cr、鋁A1、鐵Fe、鈷c〇、欽 Τι、錫Sn、鈕Ta、銦In、鈮>^及其混合物組成之群的 元素Qb, •元素氧Ο, 該產品具有一化學組成,以致藉由: Lap表示鑭之莫耳含量; Mnp表示錳之莫耳含量; Lnp表示元素Ln之莫耳含量; Cep表示鈽之莫耳含量; Qap表示元素Qa之莫耳含量; Qbp表示元素Qb之莫耳含量; 此等含量係以該等元素La、Ln、Ce、Qa、Mn、Qb之總 莫耳量計的莫耳百分比表示,且藉由設定 s=(Lap+Lnp+Cep+Qap)/(Mnp+Qbp), z=Qbp/(Mnp+Qbp) * w=Lnp/(Lap+Lnp+Cep+Q^p) * x=Cep/(Lap+Lnp+ Cep+Qap) ’ 且 y=Qap/(Lap+Lnp+Cep+Qap) ’ 該產品之該化學組成係使得: 137259.doc 200938508 w=0,且 0<x<0.4 » Μ. 0.1<y<0.6 > J. z=0,且 0.8<sSl.l,且 (x+y).s>0.55。 . 8.如前述請求項中任一項之產品,其中該元素Qa係選自由 鈣以、锶Sr、鋇Ba及其混合物組成之群;該元素Qb係選 自由鎮Mg、鎳Ni、鉻Cr、鋁a卜鐵Fe、鈷c〇、鈦丁丨、錫 Sn、鈕Ta、銦In、鈮Nb及其混合物組成之群,且除非在 不相容之狀況下,否則 0.05<x<0.25 > 0.1<x+y<0.7, 0<z<0.5 » J. 〇.8<sSl.25。 φ 9·如請求項1至4、7及8中任一項之產品,其中該元素❿係 選自由鈣Ca、锶Sr、鋇Ba及其混合物組成之群;該元素 Qb係選自由鎂]yig、鎳Ni、鉻Cr、鋁A1、鐵pe、钻c〇、 鈦Ti、錫Sn、钽Ta、銦In、鈮Nb及其混合物組成之 群,且 w=o,且 〇.05<x<0.25 > 3. 〇.Ux+yS0.7,且 〇<z<0.5 » J. 137259.doc 200938508 〇,8<s<1.25 〇 10.如前兩請求項中任一項之產品,其中〇 2。 11 ·如則二請求項中任一項之產品,其中〇 4$x+yS〇 7。 12. 如前四請求項中任一項之產品,其中元素Qa為鈣Ca。 13. 如前五請求項中任一項之產品,其中〇 。 14. 如前述請求項之產品,其中〇 。 15. 如刚七請求項中任一項之產品,其中z=〇且〇.8$s$〇 9。 16. 如前八請求項中任一項之產品,其中z=0且 〇.5$x+y$〇.7 ° 17. 如請求項1至7中任一項之產品,其中該元素Qa為鈣Ca, 該元素Qb為鉻Cr,且除非在不相容之狀況下,否則 〇.USyS〇.4,且 0.05幺zSO.15,且 〇.89幺1.25。 18. 如請求項1至4、7及17中任一項之產品,其中該元素Qa 為#5 Ca ’該元素Qb為鉻cr,且 w=〇,且 x=0 » 且 〇.18SyS〇.4,且 〇.05<zS〇.i5,且 〇.8SsS1.25。 1 9.如則兩請求項中任一項之產品,其中〇 。 20.如前述請求項之產品,其中〇 95^s幻。 21·如請求項1至7中任一項之產品,其中該元素Qa係選自由 137259.doc 200938508 鈣Ca、勰Sr及其混合物組成之群, 況下,否則 0.0KxS0.047,且 0.155^:^0.39,且 0.8951.25。 22.如請求項4、7及21中任一項之甚 Μ 座品, 自由鈣Ca、鰓Sr及其混合物組成之群 w=〇,且
    0.01SXS0.047,且 〇.155SyS〇.39,且 z=0,且 〇·8把 1.25。 23.如前兩請求項中任一項之產品,其中0.993。 24·如前述請求項之產品,其中〇95gg ^ 25. 如前述請求項之產品,其中〇96纪ο》%。
    且除非在不相容之狀 其中該元素Qa係選 ,且 26. 如請求項21及22中任一項之產品其中〇@<〇9。 27. 如請求項⑴中任一項之產品,其中該元素如係選自由 鈣Ca '鰓Sr及其混合物紕成之群;該元素Qb係選自由鎳 Νι、鉻Cr及其混合物組成之群,且除非在不相容之狀況 下,否則 0<x<0.205 > 3- 〇.15SyS〇.25,且 〇.〇3<z<0.2,且 0.8幺sll.25 。 137259.doc -10- 200938508 认如請求…至㈠及27中任一項之產品,其中該元素Qa 係選自由約Ca、㈣及其混合物組成之群;該元素砂係 選自由鎳Ni、鉻Cr及其混合物組成之群,且 w=0,且 〇<x<0.205,且 〇.15<y<0.25 > 3. ' 0.03<z<0.2 » J. 〇.8Ss<1.25 ° 29,如前兩請求項中任一項之產品,其中。 3〇.如前述請求項之產品,其中〇 95Ssy。 31·如請求項27至30中任一項之產品,其中y=〇2。 32.如請求項i至3中任一項之產品’其中該元素^係選自由 鐯Pr、鈥Nd、鉅Pm、#Sm、銪Eu、釓㈤、铽Tb、鏑 Dy、欽Ho、斜Er、链Tm、镱Yb、錦。及其混合物組成 之群’該元素Qa係選自由鈣Ca、锶Sr、鋇Ba及其混合物 ❹ 組成之群;該元素Qb係選自由鎂Mg、鎳Ni、鉻Cr、鋁 A1、鐵Fe及其混合物組成之群,且 0.05<w<0.4 > J. 0<x<0.4,且 0.1<y<0.2 » 3. 0.05<z<0.1 ,且 0.8<sS1.25。 33.如前述請求項之產品,其中該元素Ln係選自由鳍pr、鈥 Nd、釤Sm及其混合物組成之群。 137259.doc 11 . 200938508 34.如^兩請求項中任一項之產品,其中該元素如為每。 3 5.如別一印求項中任一項之產品,其中該元素讲係選自由 鎳Ni、鎂Mg及其混合物組成之群。 36·如前四請求項中任一項之產品,《中0.05^0.3。 37.如前述請求項之產品,其中0.05^^0.2。 3 8.如剛六請求項中任一項之產品其中3。 39. 如前述請求項之產品,其中〇^^〇2。 40. 如前八請求項中任一項之產品其中〇 。 41. 如前述請求項之產品,其中〇 。 42. 如清求項1至7中任一項之產品,其中該元素^係選自由 鉉Nd、釤Sm、釓Gd、鏑Dy、铒Er、釔Y及其混合物組 成之群,且该元素Qa為約ca ,且除非在不相容之狀況 下,否則 0.005彡wS0.4,且 〇.〇〇5Sx幺〇.〇2,且 〇.l<y<0.6 > J. 〇.8Ss<1.25 ° 43. 如請求項4至6及42中任一項之產品,其中該元素Ln係選 自由鉞Nd、釤Sm、釓Gd、鏑Dy、餌Er、釔Y及其混合 物組成之群,且該元素Qa為鈣Ca,且 〇.〇05Sw幺0.4,且 〇.〇〇5<x<0.02 > J. 〇.l<y<0.6 > J. z=0,且 137259.doc 200938508 〇.8把1.25 » 44. 如前兩請求項中任—項之產品,其中該元素。係由選自 由# Sm、亂Gd、鏑Dy、铒Er及其混合物組成之群的元 素組成。 45. 如前述請求項之產品,其中該元素Ln係 由# Sm組成。 46. 如剛四請求項中任一項之產品,其中〇 175<w<〇 185。 47_如刖五請求項中任一項之產品,其中〇 255分2〇 265。 48. 如刖六請求項中任—項之產品,其中lSsSl.02。 49. 如前述請求項之產品,其中1 〇〇1^^ 〇1。 50. 如刖八清求項中任一項之產品其中〇 y<0.56 ° 5 1.如凊求項1至7中任一項之產品,其中該元素如為鈣q, 且除非在不相容之狀況下,否則 〇.Ux<0.2,且 0.2r$yS〇.55,且 p 0,8把 1.25。 52. 如清求項4、7及51中任一項之產品,其中該元素以為鈣 Ca,且 w=〇 ?且 〇·1幺X幺0.2,且 0.2%;^〇.55,且 Z = 〇, 0.8把 1.25。 53. 如前兩請求項中任一項之產品,其令〇 。 137259.doc -13. 200938508 54·如前述請求項之產品’其中〇95uy。 55·如剛四睛求項中任—項之產品其中〇 γ。 56. 如則述請求項中任一項之產品,其中雜質之重量含量低 於 1.5% 〇 57. 如㈤述清求項之產品,其中雜質之重量含量低於1%。 如别述3月求項之產品,其中雜質之重量含量低於0.7%。 5 9.如5青求項4至58中任一項之產品,其具有高於3〇%之具有 τ φ ^ a(Nw-x-y)Lnw Cex Qays Mn(1_z) Qbz 03.s之不包括雜質的 鈣鈦礦比例,w、x、y、z及S為莫耳比例且滿足前述請 求項中任一項所提及之條件中之任一者,且δ係經確定 以確保該鈣欽礦之電中性。 6〇·如則述請求項之產品,其中該鈣鈦礦比例高於 61. 如則述請求項之產品,其中該鈣鈦礦比例 高於90%。 62. 如則述請求項之產品,其中該鈣鈦礦比例高於。 63. 如别述清求項之產品,其中該鈣鈦礦比例高於。 Q 64·如刖述請求項之產品,其中該鈣鈦礦比例為丨〇〇%。 65. 如前述請求項中任一項之產品,其中該等元素La、、 Ce、Qa、Mn、处及〇以重量百分數計佔該產品之總共 9 5 %以上。 66. 如前述請求項之產品,其中該等元^ Mn、Qb及〇佔該產品之總共%%以上。 67_如前述請求項之產品,其中該等元素^、Ln、如、 Μη、Qb及〇佔該產品之總共99%以上。 68.如前述請求項之產品,其中該等元素以、Ln、以、 137259.doc •14- 200938508 Μη Qb及〇佔該產品之總共3%以上。 69.二前述請求項中任一項之產品,纟中以該等元素La、 Ce ' Qa ' Mn、Qb、〇之總莫耳量計以莫耳百分數 表不之該元素氧之莫耳含量〇p係使得2/(3 + s) S〇p幺4/(5+s) 〇 7〇·如則述清求項之產品,其中以該等元素La、Ln、Ce、 Qa Μη、Qb、〇之總莫耳量計以莫耳百分數表示之該元 素氧之該莫耳含量〇Ρ係使得2.5/(3.5+S)S〇p^3.5/(4.5+S)。 7 1.如刖述请求項之產品,其中以該等元素La、Ln、Ce、 Qa、Μη、Qb、〇之總莫耳量計以莫耳百分數表示之該元 素氧之該莫耳含量〇Ρ係使得2.7/(3,7+s) s〇pd,3/(4.3+S)。 72. 如刖述請求項之產品,其中以該等元素La、^、Ce、 Qa、Μη、Qb、〇之總莫耳量計以莫耳百分數表示之該元 素氧之該莫耳含量0ρ係使得2.85/(3.85+s) s〇ps3.15/(4.15+S)。 73. 種製造溶融產品之方法,其包含以下步驟: ❿ a)將提供鑭、錳、視情況之氧 '元素Qa及視情況之元素 Ln及/或視情況之元素Qb及/或視情況之鈽之原料混合 以形成始料, t -該7L素Qa係選自由鈣Ca、锶Sr、鋇Ba及其混合物組 成之群, -該元素Ln係選自由镨Pr、鉉Nd、鉅Pm、釤Sm、銪 Eu、釓Gd、铽Tb、鏑Dy、鈥Ho、铒Er、铥以、镱 Yb、鑛Lu、纪Y及其混合物組成之群, -該元素Qb係選自由鎂Mg、鎳Ni、鉻Cr、鋁Αι、鐵 137259.doc .15- 200938508 Fe、鈷Co、鈦Ti、錫Sn、钽Ta、銦In、鈮Nb及其混 合物組成之群, b) 使該始料熔融直至獲得熔融材料之浴液為止; c) 冷卻以使該熔融材料完全凝固, 該等原料係經選擇以致於步驟勹之後所獲得之固體產品 符合前述請求項中任一項。 74.如剛述請求項之方法,其中步驟c)包含以下步驟: c 1)使該熔融材料分散成液滴形式, 山)藉由與含氧流體接觸使此等液滴凝固,以獲得熔融 顆粒。 75.如請求項73之方法,其中步驟c)包含以下步驟: c〇將該熔融材料傾入一模具中; d2)藉由使傾人該模具中之該材料冷卻而凝固直至獲得 至少部分凝固之塊體為止; ed使該塊體脫模。 I ❹ 如钔4求項中任一項之方法,其中在步驟…)中及,或 步驟州中或在步驟C2)中及/或步驟W中及/或在步驟Μ 之後,凝固過鞋_ Φ 之該炼融材料係經置放成與含氧流體 直接或間接接觸0 該含氧流體包含至少25體積%之 77.如前述請求項之方法 氧。 78·如前兩請求項中任— 方法,其中步驟e2)之該脫模係 在該塊體完全凝固之前_ &進仃’該接觸係在使該塊體脫模 之後立即開始,且維 ?^待該接觸直至該塊體完全凝固為 137259.doc • 16 · 200938508 止。 在步驟ch)之後或 或該塊體在介於 其包含如請求項 79. 如請求項73至78中任一項之方法,其中 在步驟e;〇之後,使所獲得之該等顆教 l〇50°C與1700°C之間的溫度下退火。 80. —種供固體氧化物燃料電池用之陰極, 至72中任~項之產品或由如請求項73至79中任一項之 方法獲得或可由如請求項73至79中任一項之方法獲得之 溶融產品。 Ο ❹ 137259.doc 17·
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