TW398098B - Air electrode compostion for solid oxide fuel cell - Google Patents
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A 7 i B7 五、發明説明（1 ) 政府權益螌明 根據美國能源部授予之編號為DE-FC21-91MC28055號 合約，、美國政府對於本發明具有一定之權利、。 相鼸由讅案 本申請案為1996年2月29日所提出而序號為08/608,889 之美國專利申諸案之延績部份。 發明節腱 本發明是關於固體氧化物燃料電池，、更特定而言、，是 關於用作含有混合之鑭糸元素之此種燃料電池中之電極 組成物。 昔醫窨訊 經濟部中央榇準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 固體氧化物燃料電池（SOFCs)是用於在空氣和烴燃料 氣體之間經過電化學反應Μ發生電能而在外電路中產生 電子流。WSOFCs為基礎之發電器，、對於Μ電化學產生 電能的作用，、提供一種清潔而有高度效率之途徑、。常用 之習知SOFCs包含由摻雜之亞錳酸綱製成之多孔管狀陶 瓷空氣電極或陰極、。空氣電極之外表面大部份由K氧化 釔所穩定之氧化锆製成之固體電解質材料所覆蓋，。固體 電解質之外表面通常被覆蓋Μ —種由陶瓷合金（ceramet) 燃料電極或鎳一氧化锆所製成之陽極、。 習用之固體氧化物燃料電池揭示於授予Isen berg之美/ 國專利第4,395,469號，，授予Poppel等人之4,476,196號 ,授予冉〇1^「111311等人之4,476,198號，.授予1861^6^之 4,490,444號，.授予1^}^之 4,562,124號，.授予271111)〇17 -3 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐') 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（2 ) 之 4,751,152號，|授予》381^1丨〇1^之 4,767,518號，授予
Reichner之 4,888,254號，授予 Singh之 5, 106,706號， ) ) 授予 Carlson 等人之 5 ,108 ,850號，，授予 Ruka 之 5,277,995 號，授予Vas i 1 ow等人之5，342 , 704號，，各該專利均列入 參考，。 習用固體氧化物燃料電池之空氣電極通常具有約為20 至40百分比之孔性，、而旦也有良好的導電性、。空氣電極 通常含有具有似鈣鈦礦之晶體结構（AB0 3 )之氧化物，， 其如LaMnO 3 ,，其中La佔據A位而Μη佔於B位。習用基 於LaMnO 3之S0FC空氣電極材料通常Κ高純度之氧化痛 製成，成本很高。為了降低原料成本，，採用成本較低之 混合鑭化物Μ替代空氣電極在產製中所用之高純度鑭 業經探究。 由日本電力工業中央研究所之Mori等人所撰「在固體 氧化物燃料電池中K Lni_x AExMn〇5(Ln =鑭濃縮物準鑭金 鼷，、AE = Sr,,Ca)作為陰極材料」文中，，揭示用混合的鑭 化物合成空氣電極組成物f由Mori等人所提出之組成觀 ，其通式為Ln p/EyMnOj 'KLn是一種混合的钃系元素/ ，而AE是Sr或Ca。，與常見含La、、Ce、、Pr和Nd之混合鑭糸 元素不同，、Μο「ί等人所提出之混合鑭系元素是在Hd分雛 後所留下的一種稀土礦物、。此材料主要含有La、、Ce) Pr 和微量的Nd。、Mori等人揭示在空氣電極組成物中改變在 A位摻雜之含量（為Sr或〇3),1可以得到適合的熱膨脹係 數（CTE)和導電性丨然而此種途徑連帶發生若干缺點，。 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂
經濟部中央標準局屬工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（3 ) 尺寸穩定性之問題未見表示，。CTE值受到Sr或Ca摻雜量 的控制。為求達成所需之CTE值，例如，、10.5±0.ix l(Te /°C，，在A位中Sr摻雜量須接近15原子百分比而Ca 慘雜是必須接近3 0原子百分比。、此項要求明顯影響到 組成物在調整適應空氣電極其他關鍵性質所需的彈性。 雖然Μ 〇 r i等人並未掲示熱膨脹性質，，然已提及摻雜S r和 摻雜C a等之組成物在室溫和1 fl 〇 〇°C之間的熱膨脹曲線顯 示異常。、此等異常通常在此溫度範圍内可能由於相的轉 變而發生（對摻雜S r之組成物由菱面體變為正菱形，而 摻雜C a之組成物由六方體轉變成正方體）。然而κ 〇 r i等 人所掲示，、因為Sr或Ca摻雜之量_為達所需CTE值而被固 定於一預定量，，所以組成物不具調整之彈性，。 授予Kuo等人在1996年2月29日申請之美國專利申請 案，、序號08/608,889,、在此列人參考，，揭示使用混合的 鑭系元素Μ製成S0FC之空氣電極、。揭示兩種空氣電極組 成物的通式：、（Lai Ln Ce Ma > (ΜΠι 7 ;和 l—w—x—y w x y 1—z z ’ (Lal-w-0.2 UwCa 〇·2) (Mnu (Ni 或 Mg)z )03。，在雨式中，， Ln是混合的鑭系元素，，包含La、、Ce、Pr、、Nd和Sn ,、Ma是 Ca、'Sr-Ba，' 而 Mb 為 Mg、、Hi: Cr ; A1 或 Fe,。在此等組成 中，、CTE值主要是由La/Ln比所控制、。 链明槪诚 本發明揭示達成具有良好的S0FC空氣電極性質的有效 方法。個別的稀土元素如L a、，C e \ P r ) N d \ S n、、E u及/ 或Gd被用作另加之Α位摻雜物、而與Ca或其他鹼土摻雜物 -5 ~ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 寫本頁； 訂 線 本紙張X度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明 ( 4 ) 1 1 结 合 〇 此 外 t 某 些 B 位 摻 雜 物 * \ 其 如 Cr Λ κ i % Mg Λ Co 和 1 1 A 1 • 被 加 入 至 鈣 鈦 礦 结 構 Μ 抑 制 空 氣 電 極 在 氧 化 上 的 非 1 1 化 學 計 量 性 而 改 善 尺 寸 穩 定 性 0 -V 請 1 1 先 1 本 發 明 之 項 百 的 為 提 供 _. 種 固 體 氧 化 物 燃 料 電 池 的 閲 1 I 空 氣 電 極 組 成 物 具 有 U 鈣 鈦 礦 結 晶 结 構 如 式 A Β 0 3 ,, 背 1 I 之 1 1 其 中 A 位 含 有 混 合 的 鑭 % 元 素 和 多 種 A 位 摻 雜 物 的 結 合 >主 意 1 事 1 物 ；) B 位 含 有 Μ η 和 至 少 —. 種 B 位 摻 雜 物 的 结 合 物 〇 1 混 合 項 再 1 J 的 鋼 系 元 素 包 括 La Λ Ce Λ Pr 和 適 量 的 Hd 〇k A 位 摻 雜 物 包 4 |ι 叫 括 至 少 種 稀 土 元 素 * ! 選 白 L a Ce Pr Λ V Nd Λ Sm 、 Eu 和 I Gd * 、 和 至 少 *— 種 鹼 土 元 素 1， 選 白 Ca Λ Λ Sr 和 Ba 〇 •1 B 位 摻 雜 1 I 物 則 選 白 M g < A 1 Λ Cr N i Λ Co Fe和 其 間 之 結 合 物 〇 1 1 本 發 明 之 另 一 百 的 在 於 提 供 一 種 固 體 氧 化 物 燃 料 電 池 1 訂 1 的 空 氣 電 極 組 成 物 * , 其 化 學 式 為 ♦ • (L "0.2+0.1 RE 0. 6+0.1 ΑΕ 0.2+0.1 )(Μη 0· 9 土 0.05Μ0. 1+0.〇5)°3 1 1 其 中 L η 為 包 括 La •V Ce 和 Pr 之 混 合 鑭 糸 元 素 * . RE 是 選 商 La, 1 I Ce \ Pr % \ Nd Sm Eu 和 Gd的 至 少 一 種 稀 土 元 素 > AES 1 1 選 白 Ca % N Sr 和 Ba 的 至 少 一 種 紙 土 元 素 f V 而 Μ 是 選 g Mg ) 1 線 j 9暑 Cr V Ν ί 、 Co 和 Fe 的 至 少 一 種 元 素 Φ I 本 發 明 之 另 一 百 的 在 於 提 供 一 種 製 造 具 有 如 式 ABO 3 1 1 之 似 鈣 鈦 rfiBE 媚 晶 體 结 構 之 固 體 氧 化 物 燃 料 電 池 之 空 氣 電 極 1 1 組 成 物 之 方 法 〇 此 方 法 包 括 形 成 氧 化 物 混 合 物 之 各 個 步 1 I 驟 * \ 混 合 物 中 含 有 混 合 的 鐮 系 元 素 ;、 含 有 稀 土 和 鹼 土 元 1 1 素 結 合 物 的 A 位 摻 雜 物 i 和 至 少 一 Β 位 摻 雜 物 » \ 繼 而 煆 1 | 燒 並 燒 結 此 混 合 物 0 1 1 © 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（5 ) 本發明之另一目的在於提供一種製造如下式之固體氧 化物燃料電池空氣電極組成物之方法： (Ln RE ,, AE 丄 )(Μη ， Μ 上)〇 0.2+0.1 0.6+0.1 0.2+0.1 0.9+0.05 0.1±〇.〇5 3 其中，、Ln為混合的鑭系元素，、包括La、Ce和Pr，. RE為選 自包括La、、Ce、、Pr_、、Nd、、Sm、、Eu和Gd—組中之至少一種 稀土元素，；AE是選自包括Ca、、Sr和Ba—組中之至少一種 鹼土元素，，而Μ為選自包括Ms、、A.1、、Cr : Η ί、、Co和Fe- 組中之至少一種元素卩此方法包括形成一氧化物混合物 之各項步驟，，混合物中包含混合的鑭系元素，至少一種 稀土 A位摻雜物，，至少一種鹼土 A位摻雜物，，和至少一 種B位摻雜物，，繼而予K煆燒並燒结。 本發明之此等目的將於如後之說明中更易明瞭。 圖式簡厘說明 第1圖為根據本發明含有'空氣電極組成物之固體氧化 物燃料電池的剖面示意圖、。 第2圖為根據本發明之一具體例，一種固體氧化物燃 料電池所表現熱膨脹行為之圖形、。 第3圖為根據本發明之另一具體例，一種固體氧化物 燃料電池所表琨熱膨脹行為之圖形.。 齩隹具體例夕誌钿說明 固體氧化物燃料電池發電器，，包含一涸氣密絕熱.的，外殼/ ，容納之各室包括一發電室和一燃燒室丨發生產生電力 作用之發電室，，含有一組固體氧化物燃料電池#v由一 列軸向延伸、、管狀Λ經串一並聯連結之各個固體氧化物 -7- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐’) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) «—^n —^ϋ nfl^ vm-> n^l —HB «—^^1 am *n^i . A7 B7 五、發明説明（6 ) 燃料電池所製成，，並結合燃料與空氣的分配裝置/含於 發電室内之各個画體氧化物燃料電池可K採取各種热知 之形狀，，包括管狀、平板狀，、和瓦楞狀設計，.其如教示 於各美國專利，、如授予186111)^8之4,395,468,,授予 186〇^6”之4,490,444中之管狀3{^〇8,,授予1>〇??61等人 之4,476,196中之平板狀SOFCs,、和授予Ackerman等人之 4,476,198中之瓦楞狀SOFCs。、雖然在此主要討訥管狀固 體氧化物燃料電池，也可瞭解在發明範圍內其他S0FC形 狀所用之空氣電極（。 第1圖表示一較佳的管狀固體氧化物燃料電池10、。此 較佳之形狀是基於一種燃料電池系統、，在其中流通氣態 燃料，其如天然氣 >、氫或一氧化碳，，如箭頭F指向軸向 而至燃料電池之外、。一種流動的氧化劑，，其如空氣或氧， ，經由適當之提升管12飼入，，其為位於燃料電池環體之 內並延伸至近於燃料電池之封閉端；，然後出於提升管軸向 回落至燃料電池而經其内壁，，如箭頭0所指示，。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 固體氧化物燃料電池含有一管狀空氣電極14,(或陰極） 。此空氣電極14可有約為50至250厘米之習常長度和約 1至3厘米厚度，。根據本發明，^空氣電極14含有經摻雜 之亞錳酸鑭s具有ΑΒ0 3似鈣鈦礦之晶體结構，，是經擠 壓或均等加壓而製成管狀，，然後燒结y製作空氣電極之 一種方法，，詳细揭示於美國專利申請案序號08/608,88 9/ ，列入參考，。 圍繞於空氣電極14之大部份外週是一層密實而氣密， -⑧- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 五、發明説明（7 ) 可讓氧離子透過之固體電解質16,/通常製自Μ氧化鈣或 氧化釔所穩定之氧化锆，一種較佳之固體電解質組成物 是（ΥΌ〇7 Ί UrO。。，具有約為 10.5Χ1〇_6Λ：之熱膨 2 υ·丄 I u. y 脹係數。固體電解質16通常為約0.001至0.1毫米厚，，並 旦可以用習用電化學蒸鍍技術（EVD)澱積於空氣電極14 之上 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 空氣電極14上一選定之徑向輻射形段20,,較佳沿整個 電池長度延伸，，在固體電解質之製作時被加罩而複Μ — 薄、、密實，、氣密的連接物22,,對相鄰之電池（未示）或對 電力接觸點（未示）提供電的接觸區，如業者所已知，。沿 徑向輻射段20之大部份，，覆蓋於空氣電極14表面之連接 物22,,在昇高的溫度，，在氧化劑和燃料環境兩者之中必 須有導電性、。連接物22通常製自摻雜Κ鈣、、鋇、/緦、。鎂 或鈷之亞鉻酸钃（LaCr〇3 ),而且具有約10.5Χ 1(Γ6 /Ό 之熱膨脹係數。連接物22之厚度與固體電解質者大致相 似。、連接物22須為非孔性，例如至少約有95¾為密實而 且在ιοοου時能導電，、此溫度為燃料電池之習常運作溫 度：連接物22可Μ用電化學鍍蒸（EVD)技術Μ高溫在空 氣電極14上澱積、。一大約0.05至0.1毫米厚之導電性頂 層24被澱積於連接物22上，.、且通常由鎳或鎳-氧化銷或 鈷-氧化锆等陶瓷合金製成，、其組成與下述燃料電極相 同。、 燃料電池10外週其餘之週圍，> 在固體電解質16頂上， 除連接物區20之外ν，是一燃料電極18(或陽極）,，在電池 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） Μ Β7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明 (8 ) 1 1 運 作 時 與 燃 料 接 觸 〇 ) 燃 料 電 極 18 是 一 薄 而 導 電 的 多 孔 結 1 1 I 構 * 1 通 常 製 自 鎳 -氧化锆或鈷- 氧 化 m 等 陶 瓷 合 金 )* 大 約 1 1 0 . 03 至 0 . 1 毫 米 厚 0 如 所 表 示 固 體 電 解 質 16和 m Απ'、 料 電 X--V 請 ! 先 1 極 18為 不 連 縝 » 1 用 燃 料 電 極 與 導 電 層 24 隔 開 Μ 避 免 直 接 閲 讀 1 1 的 電 接 觸 〇 燃 料 電 極 1 8和 導 電 層 24分 別 用 如 浸 入 或 噴 灑 之 1 等 習 知 技 術 澱 積 於 固 體 電 極 16和 連 接 物 22之 上 0 注 意 1 事 1 在 大 約 於 1 , 〇〇〇υ的操作中， 、用如氫（CH 2 )或- -氧化 項 再 1 碳 (C0) 或 有 時 為 天 然 氣 (主含甲烷） 等 之 氣 態 燃 9 指 4 寫γ 1 向 燃 料 電 池 10之 外 側 而 經 過 而 如 空 氣 或 氧 (0 2 )之氧 頁 1 | 源 則 通 過 燃 料 電 池 之 内 側 〇 氧 分 子 通 過 多 孔 性 而 導 電 的 1 I 空 氣 電 極 1 4 在 空 氣 電 極 14 與 固 體 電 解 質 16間 的 介 面 形 1 1 成 氧 離 子 〇 / 然 後 氧 離 子 滲 移 經 過 固 體 電 解 質 16而 與 在 電 1 訂 1 1 解 質 16和 空 m 電 極 18 之 間 的 燃 料 化 合 〇 氧 離 子 釋 出 電 子 於 燃 料 電 極 18 中/ 9 然 後 通 過 外 部 負 載 電 路 而 被 收 集 於 空 1 1 氣 電 極 14 ，/ 於 是 產 生 從 广'、、、 料 電 極 18而 至 空 氣 電 極 1 4的 外 1 I 載 電 路 中 的 流 動 電 流 〇 氧 與 燃 料 之 電 化 學 反 應 如 此 產 生 1 1 線 5丨 跨 越 外 載 的 電 值 差 » 在 電 的 產 生 當 中) 9 保 持 電 子 和 氧 離 ( 子 繼 續 流 動 於 封 合 電 路 之 中/ 〇 各 個 電 池 也 可 Μ 在 一 個 電 I 池 之 燃 料 電 極 與 另 一 個 電 池 的 燃 料 電 極 接 觸 而 作 電 的 並 1 .1 聯 〇 1 1 當 發 電 器 在 運 作 當 中 多 孔 的 空 氣 電 極 14依 然 曝 於 熱 1 I 的 氧 化 劑 氣 體 氣 氛 之 中 ，， 通 常 空 氣 被 加 熱 至 大 約 1 0 0 0 ' 1 1 〇 另 外 氧 的 遷 原 作 用 發 生 於 空 氣 電 極 -電解質的介面， 1 I 〇 在 管 狀 的 燃 料 電 池 形 態 中 ； 多 孔 的 導 電 空 氣 電 極 14與 1 1 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（9 ) 密實、，氣密，、導通氧離子的固體電解質16,;和密實，、氣 密的導電的連接物22等保持密切的接觸，適當空氣電極 的選擇必須小心從事，，用Μ確保空氣電極具有某些性罵 ，包括在高的操作溫度的高傳導性，，和在高操作溫度時 與固體電解質有低電阻的接觸，，在化學，、結構和尺寸各 方向的良好穩定性，，有充份的透氣孔性，，與固體電解質 和連接物有可妥善匹配之熱膨脹係數。 .空氣電極在結構上和尺寸上的穩定性，，尤其是對成功 的燃料電池操作所必需，，為維持長期機械完整性的一項 重要準據，，特別是在電池的製作和蓮作當中，，處於恆溫 或加溫循環之時^。例如，、如果長度為100厘米之空氣電 極，^則出現比固體電解質或連接物有0.05百分比的差別 熱收縮ν在空氣電極與固體電解質或連接物之間在長度 上將出琨0.5毫米之差異這將在各項材料之間造成嚴 重的應力，，可能破壞燃料電池。 根據本發明之較佳具體例，.空氣電極組成物含有一種 如式ΑΒ0 3之似鈣鈦礦晶體結構其中Α位含有混合的 鑭系元素和多種A位摻雜物之結合物，，而B位含有Μη和 至少一種Β位摻雜物丨Α位物摻雜物包括至少一種稀土 元素，選自La: Ce、Pr、、Hd、，Sm、Eu和Gd，，和至少一種 鹼土元素，、選自C a、、S r和B aB位摻雜物選自M g、、A 1、
Cr、Νί、Co和Fe。在一具體例中，混合的鑭糸元素包含 » · \ *
La、Ce、Pr和Nd,而與微量其他元素在一起。在另一具 體例中，混合的鑭糸元素包含L a \ C e和P r 而只與微量 \
本紙張又度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線， L a Hd Ce P r Sr 〇. 598 0.184 0. 131 0.0,81 0.004 明 例 示之空氣電極 組 成 物 包含、 (L n0 .2La0.4Nd 0.2 Ca 0. 2) (Mnu.9 Mg D.l > 0 (L η La Nd ^ Ca J (Η n ^ 0 A 1 n 1 ) 〇 ϋ •2 C.4 0.2 〇. .2 0.9 0.1 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（10 的Nd和其他元素在一起。稀土 A位摻雜物較佳為包含La f 、Nd或其結合物。、鹼土 A位摻雜物以Ca為較佳、。較佳的 B位摻雜物是Mg和Al。A位和B位摻雜物最好有充份的 \ 用量，，使空氣電極材料達到約為10.4X 10-e / t至約 1 0 . 6 X 1 0-e / 〇的熱膨脹係數、。 本發明之一項較佳的空氣電極組成物為如下式所示" (L n q ^ 2+〇. R E〇. 6+0,1 AE0.2t〇.l ) ( Μ η 〇, g+〇 . 05M 〇. ΐ+〇 . 05) 〇5 其中Ln是一種含有La、、Ce和Pr混合的鑭系元素.，RE是至 少一種選自La、，Ce、Pr、、Nd、. Sm、. Eu和Gd—組中之稀土 元素，，ΑΕ是至少一種選自包括Ca: Sr和Ba—組中之鹼土 元素，，而Μ為至少一種選自包拮Mg、，Al、，Cr、，Ni,、Co和 F e—組中之元素、。除L a ' C e和P r外，，混合的鑭系元素可 Μ適當選自包含Nd。，一種特別受稱許之混合鑭条元素是 如下之大略組成、：
Ca 。本發 0.002 根據本發明，、空氣電極14之熱膨脹係數是與固體電解 質16或連接物22等之熱膨脹係數匹配，，以求減低空氣電 極材料尺寸的收縮，，而也產生一種低成本的结構，，以改 進此等燃料電池在商業上的吸引力，，但無損於其他所企 的空氣電極性質，，其如低電阻和受控制的孔性。在一較 佳的具體例中，空氣電極材料之熱膨脹係數為自約 -a 2- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (諳先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
A7 B7 五、發明説明（11 1 0 . 4 X 1 Ο-6 / υ 至約 1 0 , 6 X 1 Ο-6 / υ。 啻餱例 若干空氣電極組成物依據如下通式而配成： ν ((Ln) 1-Χ-z (RE)x(Ca)2 ) (Mnpy My ) 〇5，、其中 Ln之槪略組 成為 L a N d P r S m ηΛΛ C e C a Sr • 598 .184 .081 · 〇〇〇 .131 .002 .(k)l (Molycorp 5211 Lotl-0423- 1 材料）°、RE 為 La及 / 或 Nd， 而M為Hi、Mg或A丨。、瑄些樣品被用習知之固態方式於 1，50〇υ經三次烺燒，、並燒结成密度為70 士 1¾之棒件 用此等棒件測定CTE值。、結果列於表1 。 表1 ί嶙丨 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標率局員工消費合作社印製 樣品編號 組 成 熱膨脹係數 (10~6 /v ) 1. (Ln〇^Nd〇_2Ca〇^)(Mn〇^Ni〇ei)〇3 8.9 2. (Ln〇^4La〇jNd0.2Ca〇j)(Mn〇 汐 NU〇3 8.9 3. (LooJ^MNdo.jCaoJCMnojNio·!)。] 10.0 4. (Lao^Ndo^Cao^CMn^^Ni^i)。， 10.3 5: (Ln0a2I^J4Nd0jC^^(Mn0a9Mg〇j)0) 10.5" 6. (Ln〇j6La〇i4Nd0e2Ca〇J(Mn〇.9AJ<)j)〇3 10.6^ 7. (L^eNdo^Caoj) (Mn^Mg^ ·)03 10.9 8. (Lao^Ndo^CaoJCMno^AI^^Oj 11.1 1 如在表1中之數據所見，樣品5和6具有 (Ln〇.2 La 0.4K<t.2 Ca0.2 (Μη〇·9 M g 0.1) 03 和 (L n La Nd Ca ) (Μη A 1 )0 等組成，在所 0.2 0.4 0.2 0.2 0.9 0.1 3 希望C T E 1 0.5 土 0 . 1 X 1 〇-6 / υ之範圍内。；再者，，此兩種 姐成物在25-1，1000Τ：溫度範圍内，，任何相的變化所引 -13- 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（12 ) 起的熱膨脹行為均無任何異常情形，如第2和3圖所分 別表示。 雖然在此說明本發明特別具體例，但須瞭解在如下申 請專利各項所說明之本發明範圍之內，可K作出各種修 改、變更和增添。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（l5 ) 參考符號說明 10 管 狀 固 體 氧化物燃料電池 12 昇 起 管 14 空 氣 電 極 16 固 體 電 解 質 18 燃 料 電 極 20 徑 向 22 連 接 物 24 導 電 頂 層 F 氣 體 燃 料 0 氧 化 劑 -15- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐)
Claims (1)
- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1. 一種固體氧化物燃料電池之空氣電極組成物％含有式 AB〇3之似鈣鈦礦晶體結構，，其中： (a) A位含有， ⑴一種混合的鐦糸元素；.和 (2) A位摻雜物，.含有至少一種稀土元素，、選自包 括鑭（La),、鈽（Ce),、繒（Pr>.、钕（Nd)、、釤（Sn〇 、銪（Eu)和釔（Gd)之組合中；和至少一種鹼土 , « 元素選自鈣（Ca)、.緦（Sr)和鋇（Ba>之組合中 ;和' (b) 在B位含有錳（Μη)和至少一種選自包括鎂（Mg)、、 鋁（A1)、、铬（Cr)、、鎳（(H)、、鈷（Co)和鐵（Fe)之組 合中之B位摻雜物、。 2. 如申請專利範圍第1項之組成物，，其中A位和B位等 摻雜物的份量係足以使組成物獲得約自10.4X1 0_6 / t： 至約1 0 . 6 X 1 (Τ6 / ΐ：之熱膨脹係數，。 3. 如申請專利範圍第1項之組成物，，其中混合之鑭糸元 素包含 La、、Ce、、Pr 和 Nd ' 4. 如申請專利範圍第1項之組成物，、其中混合之鑭系元 素包含La' Ce和Pr。 5. 如申請專利範圍第4項之組成物，.其中混合之鑭系元 素實質上無NcL。 6. 如申請專利範圍第1項之組成物，，其中A位摻雜物中 至少一種稀土元素，、是La、、Kd或其間之結合物，。 7. 如申請專利範圍第1項之組成物，、其中為A位摻雜物 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X25(7公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫未頁)ABCD 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 、申請專利範圍 中至少一種稀土元素，，是1^和Hd的结合物， 8. 如申請專利範圍第1項之組成物，，其中為A位摻雜物 中至少一種鹼土元素是Cat。 9. 如申請專利範圍第1項之組成物，其中B位摻雜物為 Mg。、 10. 如申請專利範圍第1項之組成物，，其中B位摻雜物 為 A1。、 11. 如申請專利範圍第1項之組成物，，其中在A位摻雜 物中至少一種稀土元素是U和Nd的結合物，，在A位摻 雜物中至少一種鹼土元素是鈣，’而在B位之摻雜物是 Mg或 A 1 〇 12. —種固體氧化物燃料電池之空氣電極組成物，.其化 學式為、： (LnO.2+0.1 RE0.6+0.1 AE〇.2+0.1 J (Mn 0.9±〇.〇5Μ〇.1±〇.〇5) °3 其中Ln是混合的鑭糸元素，，包括鑭（La) i鈽（Ce)和镨 (Pr),、RE是至少一種稀土元素，，選自包括鑭（La)、、_ (C e )、、镨（P r ) ' 銨（H d )釤（S m )、、銪（E u )和釔（G d )之 組合中AE是至少一種鹼土元素，，選自包括鈣（Ca)〆 緦（Sr)和鋇（Ba)之組合中，，而Μ是至少一種選自包括 鎂（Mg)、鋁 U1),、鉻（Cr)、' 鎳（fU))鈷（Co)和鐵（Fe) 之組合中之元素.。 13. 如申請專利範圍第12項之組成物、，其中之混合鑭系 元素是另含有N d、。 14. 如申請專利範圍第12項之組成物，·其中之混合鑭系 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公渣） (#先閲讀背面之注意事項再填寫本1)申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 jc素之概略組成為La 〇卩gg Nd〇 ig彳 :e0.131 Pr0.081 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 S r 0.004 Ca 0.002 ° 15. 如申請專利範圍第12項之組成物 土元素是La、Nd或其間的結合物、。 16. 如申請專利範圍第12項之組成物， 土元素是La和Nd的结合物、。 17. 如申請專利範圍第12項之組成物 土元素是Ca。、 18. 如申請專利範圍第12項之組成物 19. 如申請專利範圍第12項之組成物 20. 如申請專利範画第12項之組成物 (Ln0.2 La0.4Nd 〇.2Ca0.2 ) (Mn0.9 Mg 21. 如申請專利範圍第20項之組成物，.其中Lri之概略組 成為 La 〇.598 Nd〇.184 Ce〇.151 Pr0.081 Sr〇·〇〇4 Ca 0.002 22. 如申請專利範圍第12項之組成物，其中之組成如式 (Ln〇.2La〇.4Nd〇.2 Ca0.2) (Μη〇·9Α1 〇.1)0 5。 23. 如申請專利範圍第22項之組成物，其中Ln之概略組 成為 La0.598 Nd0.184 Ce〇.131 P「〇.〇81 S「0.004· Ca〇.〇〇2 24. 如申請專利範圍第12項之組成物，，其中之組成物具 有自約1 0 . 4 X 1 (Te /它至約1 0 , 6 X 1 / C之熱膨脹係 數' 25. —種製造具有如式AB〇3似鈣鈦礦晶體结構之固體 氧化物燃料電池之空氣電極組成物之方法，方法中包 含：、 其中至少一種稀 其中至少一種稀 其中至少一種鹼 其中之Μ是Mg。 其中之Μ是A 1。 其中之組成如式 0.1 ) 0 5。 -18- (請先閲讀背面之注意事項再填寫和頁)本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 398098 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (a) 形成一種混合物，，含有如下各組成之氧化物： ⑴一種混合的钃系元素，； (2) A位摻雜物，、包括至少一種稀土元素，選自包 括 La、、Ce? Pr - Nd ： Sb、Eu 和 Gd — 姐之中，；和 至少一種鹼土元素，選自包括Ca) Sr和Ba—組 之中；_和 (3) 至少一種B位摻雜物，、選自包括Mg、Al>Cf、 Hi 'Co和Fe—組之中 (b) 煆燒此混合物.；並 (c) 燒結經過煆燒的混合物.。 26. 如申請專利範圍第25項之方法.，另包含提供充份用 量之A位和B位摻雜物，Μ獲得約自1〇.4Χΐ(Γθ/·ϋ 至約1 0.6 X 1 (Γ6 /它之熱膨脹係數、。 27. —種製造固體氧化物燃料電池之空氣電極組成物之 方法，.此方法包含： (a)形成一種混合物，含有如下各組成之氧化物·· ) N ⑴一種含有La、. Ce和Pr的混合鑭糸元素； (2) 至少一種稀土元素，選自包括匕3、、〇6、、？1'、、1^ ) 、Sro、Eu和Gd—組之中，； ' ' (3) 至少一種鹼土元素，選自包括Ca、Sr和Ba—組 之中，； W錳；- ⑸至少一種選自包括Mg、、/U: Cr、、Nh Co和Fe-組中之元素；和. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐'） (#先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)ABCD 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 398098 、申請專利範圍 (b)煆燒此混合物；，和 (C)燒结此已烺燒之混合物， I 其中之組成物如式（Ln〇.2i〇.i AE 〇.2±Q.i〉 (Μη。μ。Μ χ ) 0 ,, Ln是混合的鐧系元素， 0.9+0.05 0.1+0.05 3 RE是至少一種稀土元素，，AE是至少一種鹼土元素，，而 Μ是至少一種選自包括Mg : A1、、Cr .、N i、. Co和Fe—組 中之元素、。 28.如申請專利範圍第27項之方法，、其中之組成物具有 約自1 〇. 4 X 1 ο·6 / υ至約1 〇. 6 X 1 ο-6 / υ之熱膨脹係數，。 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫木頁)I
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| US5106706A (en) * | 1990-10-18 | 1992-04-21 | Westinghouse Electric Corp. | Oxide modified air electrode surface for high temperature electrochemical cells |
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