JPH04331764A - Lanthanum chromite-type multiple oxide and its use - Google Patents

Lanthanum chromite-type multiple oxide and its use

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JPH04331764A
JPH04331764A JP9869991A JP9869991A JPH04331764A JP H04331764 A JPH04331764 A JP H04331764A JP 9869991 A JP9869991 A JP 9869991A JP 9869991 A JP9869991 A JP 9869991A JP H04331764 A JPH04331764 A JP H04331764A
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JP
Japan
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oxide
lanthanum chromite
lanthanum
density
electrical conductivity
Prior art date
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Pending
Application number
JP9869991A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Seto
浩志 瀬戸
Yoshiyuki Someya
染谷 喜幸
Toshihiko Yoshida
利彦 吉田
Satoshi Sakurada
智 桜田
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.)
Tonen General Sekiyu KK
Sakai Chemical Industry Co Ltd
Japan Petroleum Energy Center JPEC
Original Assignee
Petroleum Energy Center PEC
Sakai Chemical Industry Co Ltd
Tonen Corp
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Publication date
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Publication of JPH04331764A publication Critical patent/JPH04331764A/en
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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

PURPOSE:To easily increase the density of the subject oxide in a normal pressure atmosphere and to improve the electrical conductivity and mechanical property of the oxide by baking a powdery mixture of a raw material having the composition corresponding to formula I. CONSTITUTION:A powdery raw material composed of a lanthanum source, an alkaline-earth metal source, a chromium source and a cobalt source and having a composition corresponding to formula I (M is alkaline-earth metal excluding Mg; 0<x<=0.5; 0<y<=0.5; 0.95<=b/a<1 or 1<b/a<=1.05) is mixed in wet state and calcined at 1000-1600 deg.C for 1 to several tens hours in an oxygen- containing atmosphere. The calcined product is formed and sintered in an oxygen-containing atmosphere under normal or positive pressure at >=1300 deg.C for 1-10hr to obtain the objective lanthanum chromite multiple oxide composed mainly of a perovskite structure and having a density corresponding to >=90% of the theoretical density, an electrical conductivity of 20OMEGA<-1>cm<-1> in air and a flexural strength of >=10kg/mm<2>. The oxide is useful as a high-temperature electrical conductive material, especially as a separator of a solid-electrolyte fuel cell.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は新規なランタンクロマイ
ト系複合酸化物とその高温導電性材料及び固体電解質型
燃料電池セパレータとしての用途に係る。この新規なラ
ンタンクロマイト系複合酸化物は高導電性かつ緻密であ
り、固体電解質型燃料電池、MHD発電その他の高温導
電性材料に利用することができる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a new lanthanum chromite composite oxide and its use as a high temperature conductive material and a solid electrolyte fuel cell separator. This new lanthanum chromite-based composite oxide is highly conductive and dense, and can be used for solid electrolyte fuel cells, MHD power generation, and other high-temperature conductive materials.

【0002】0002

【従来の技術】ランタンクロマイト(LaCrO3)は
高温において導電性をもち、かつ耐酸化性、耐還元性に
優れるために、高温の腐食性雰囲気で使用する導体材料
として極めて有望視されている酸化物系セラミックスで
ある。ランタンクロマイトにマグネシウム、カルシウム
、ストロンチウム、バリウムなどのアルカリ土類金属を
微量置換元素として添加することにより、導電率を向上
させることができる。ランタンクロマイトはペロブスカ
イト構造(ABO3〔式中、A,Bは金属元素、Oは酸
素である。〕)をなしている。添加したカルシウム、ス
トロンチウム、バリウムはランタンクロマイト格子中ラ
ンタン位置に置換固溶しており、一方マグネシウムはク
ロム位置に置換固溶している。
[Prior Art] Lanthanum chromite (LaCrO3) is an oxide that is highly promising as a conductive material for use in high-temperature corrosive atmospheres because it has electrical conductivity at high temperatures and has excellent oxidation resistance and reduction resistance. It is a type of ceramic. Electrical conductivity can be improved by adding alkaline earth metals such as magnesium, calcium, strontium, and barium to lanthanum chromite as trace elements. Lanthanum chromite has a perovskite structure (ABO3 [wherein A and B are metal elements and O is oxygen]). The added calcium, strontium, and barium are substituted in solid solution at the lanthanum position in the lanthanum chromite lattice, while magnesium is substituted in solid solution at the chromium position.

【0003】0003

【発明が解決しようとする課題】上記、微量元素添加ラ
ンタンクロマイトは導電率の点では十分な性能を有して
いるが、常圧大気中では緻密な焼結が得られにくく空隙
が生じるためにガスを十分に遮断できないという欠点が
ある。したがって、例えば固体電解質燃料電池のセパレ
ータ材料としてランタンクロマイトを用いようとした場
合、燃料ガスと空気を完全に分離することが不可能であ
り、この目的に用いることができなかった。
[Problem to be solved by the invention] Although the above-mentioned lanthanum chromite with added trace elements has sufficient performance in terms of electrical conductivity, it is difficult to obtain dense sintering in normal pressure atmosphere, and voids occur. The disadvantage is that the gas cannot be shut off sufficiently. Therefore, for example, when attempting to use lanthanum chromite as a separator material for a solid electrolyte fuel cell, it is impossible to completely separate fuel gas and air, and it cannot be used for this purpose.

【0004】一般に粒子の焼結は固体内の原子又はイオ
ンの拡散によって、粒子の界面が移動することにより生
ずる。ランタンクロマイトにおいて容易に緻密な焼結体
が得られないのは、第一に焼成温度においてランタンク
ロマイトが分解して生じる酸化クロムの蒸気圧が高いた
め気体となり界面の移動をさまたげるためであり、第二
に、原子はイオンの固体内での拡散がきわめて遅く原料
粉末の界面が移動しにくいためである。
Generally, sintering of particles occurs due to movement of the particle interfaces due to diffusion of atoms or ions within the solid. The reason why it is not easy to obtain a dense sintered body with lanthanum chromite is firstly because the vapor pressure of chromium oxide produced when lanthanum chromite decomposes at the firing temperature is high, which turns into a gas and obstructs the movement of the interface. Secondly, the diffusion of atoms within a solid is extremely slow, making it difficult for the interface of the raw material powder to move.

【0005】そこで、本発明はこの点を解決し緻密な焼
結体を常圧大気中で容易に得られるようにするとともに
、導電率及び強度においても従来よりも向上せしめるこ
とを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to solve this problem and to make it possible to easily obtain a dense sintered body in normal pressure atmosphere, as well as to improve the electrical conductivity and strength compared to the conventional ones.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、一般式(La1−xM x ) a (
Cr1−yCoy ) b O3(式中、Mはマグネシ
ウムを除くアルカリ土類金属であり、0<x≦0.5,
0<y≦0.5であり、そして0.95≦b/a<1又
は1<b/a≦1.05である。)で表わされ主として
ペロブスカイト構造からなることを特徴とする新規なラ
ンタンクロマイト系複合酸化物と、これを用いた高温導
電性材料及び固体電解質型燃料電池を提供する。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention provides the general formula (La1-xM x ) a (
Cr1-yCoy ) b O3 (where M is an alkaline earth metal excluding magnesium, 0<x≦0.5,
0<y≦0.5, and 0.95≦b/a<1 or 1<b/a≦1.05. The present invention provides a novel lanthanum chromite-based composite oxide, which is represented by the following formula and mainly consists of a perovskite structure, and a high-temperature conductive material and solid oxide fuel cell using the same.

【0007】本発明者らが特願平1−196785号明
細書で開示したLa1−x M x Cr1−y Co
y O3で表わされるランタンクロマイト系複合酸化物
は、ペロブスカイト型構造を有し、最も理想的には、ペ
ロブスカイト型(ABO3)構造のAサイトにLa 、
BサイトにCr が配置したランタンクロマイトの基本
構造において、La の一部がアルカリ土類金属で置換
され、かつさらにCr の一部がCo で置換された構
造をなしていると考えられる。
[0007] La1-x M x Cr1-y Co disclosed by the present inventors in Japanese Patent Application No. 196785/1999
The lanthanum chromite-based composite oxide represented by yO3 has a perovskite structure, and most ideally, La,
It is thought that in the basic structure of lanthanum chromite in which Cr is placed at the B site, a portion of La is substituted with an alkaline earth metal, and a portion of Cr is further substituted with Co.

【0008】そして、一般式(La1−xM x ) 
a (Cr1−yCoy ) b O3で表わされる主
としてペロブスカイト構造からなるランタンクロマイト
系複合酸化物は上記のペロブスカイト構造(b/a=1
の場合)からBサイトとAサイトの比b/aが僅かにず
れた分だけ、ペロブスカイト構造以外の構造が含まれて
いると考えられる。La の一部をアルカリ土類金属で
置換することによって導電性が向上する。ただし、マグ
ネシウムはAサイトのLa ではなくBサイトのCr 
と置換するので、本発明では用いない。アルカリ土類金
属の置換量は、モル比で0.5まで、好ましくは0.0
5〜0.4、より好ましくは0.05〜0.2である。 これらのアルカリ土類金属による置換がこの範囲内で多
いほど導電性は高くなるが、この範囲を越えて増加する
ともはやLa と置換しきれなくなり、ペロブスカイト
構造以外の複合酸化物(例えばCaCrO4, SrC
rO4など)を生じ、その特性を著しく低下させる。
[0008] Then, the general formula (La1-xM x )
The lanthanum chromite-based composite oxide mainly consisting of a perovskite structure represented by a (Cr1-yCoy) b O3 has the above-mentioned perovskite structure (b/a=1
It is considered that a structure other than the perovskite structure is included by a slight deviation in the ratio b/a of the B site and A site from the case of . Conductivity is improved by replacing a portion of La with an alkaline earth metal. However, magnesium is not La at the A site but Cr at the B site.
is not used in the present invention. The amount of alkaline earth metal substitution is up to 0.5 in molar ratio, preferably 0.0.
5 to 0.4, more preferably 0.05 to 0.2. The more substitutions with these alkaline earth metals within this range, the higher the conductivity becomes, but if the amount increases beyond this range, La can no longer be substituted, and complex oxides other than perovskite structures (e.g. CaCrO4, SrC
rO4, etc.) and significantly deteriorate its properties.

【0009】本発明はランタンクロマイトの優れた耐酸
化性、耐還元性を有しながら高温電気伝導性を有する性
質を基本的に維持しながら、焼結体の緻密化を図り、か
つ高温電気伝導性をさらに向上させようとするものであ
る。そのため、ランタンクロマイトを基本とし、そのC
r の一部をCo で置換するものである。Cr の一
部をCo で置換する理由はランタンコバルタイトが次
の性質を有することに注目したからである。
The present invention basically maintains the properties of lanthanum chromite, which has excellent oxidation resistance and reduction resistance as well as high-temperature electrical conductivity, and aims to make the sintered body denser and to have high-temperature electrical conductivity. This is an attempt to further improve gender. Therefore, based on lanthanum chromite, its C
Part of r is replaced with Co. The reason for substituting a part of Cr with Co is that attention has been paid to the fact that lanthanum cobaltite has the following properties.

【0010】(1)La0.75Sr0.25CrO3
とLa0.9Sr0.1CoO3の構造は非常に似たペ
ロブスカイト構造である。JCPDS(Joint C
ommitte onPowder Diffract
ion Standards) のX線回折データによ
ると、La0.75Sr0.25CrO3の格子定数は
ao = 5.403Å,co =13.301Å,C
=2.462 であり、またSr0.9Sr0.1Co
O3の格子定数はao = 5.444Å,co =1
3.107Å,C=2.4076,であり、両者の格子
定数は非常によく一致している。 (2)ランタンコバルタイトはランタンクロマイトより
も低温で緻密焼結する。 (3)ランタンコバルタイトも高温電気伝導性に優れる
が、ランタンクロマイトよりも還元に弱い。 すなわち、このような性質から、ランタンクロマイトの
Cr をCo で置換すると、構造に歪みを与えずにラ
ンタンクロマイトの耐還元性の特徴を生かしつつランタ
ンコバルタイトの特徴を付与することができる。
(1) La0.75Sr0.25CrO3
The structure of La0.9Sr0.1CoO3 is a very similar perovskite structure. JCPDS (Joint C
omitte on powder diffract
ion Standards), the lattice constants of La0.75Sr0.25CrO3 are ao = 5.403 Å, co = 13.301 Å, C
=2.462, and Sr0.9Sr0.1Co
The lattice constant of O3 is ao = 5.444 Å, co = 1
3.107 Å, C=2.4076, and their lattice constants match very well. (2) Lanthanum cobaltite is densely sintered at a lower temperature than lanthanum chromite. (3) Lanthanum cobaltite also has excellent high-temperature electrical conductivity, but is more susceptible to reduction than lanthanum chromite. That is, because of these properties, when Cr in lanthanum chromite is replaced with Co, it is possible to impart the characteristics of lanthanum cobaltite while taking advantage of the reduction resistance characteristics of lanthanum chromite without distorting the structure.

【0011】コバルトはランタンクロマイト格子のBサ
イトのクロムの一部と置換して酸化クロムの蒸気圧を下
げ、その蒸発を抑制するとともに、焼結時の原子の拡散
を容易にする。これ等の為に緻密な焼結体を得ることが
可能になる。また、コバルトの添加も焼結体の導電率を
向上させる効果があり、コバルトを添加しない場合の2
倍以上の導電率が得られる。ランタンクロマイトのCr
 をCo 以外のMn , Fe などで置換しても電
気伝導度を向上させることはできるが、これらの元素で
は焼結体の充分な緻密化が実現されない。
[0011] Cobalt replaces a part of chromium at the B site of the lanthanum chromite lattice to lower the vapor pressure of chromium oxide, suppress its evaporation, and facilitate the diffusion of atoms during sintering. For these reasons, it becomes possible to obtain a dense sintered body. Additionally, the addition of cobalt has the effect of improving the electrical conductivity of the sintered body, and the
More than double the conductivity can be obtained. Cr of lanthanum chromite
Although the electrical conductivity can be improved by replacing Co with Mn, Fe, etc. other than Co, sufficient densification of the sintered body cannot be achieved with these elements.

【0012】コバルトの置換量はモル比で0<y≦0.
5、より好ましくは0<y≦0.3である。コバルトの
添加量が多くなると、ランタンクロマイト格子中への固
溶が困難になり、ランタンコバルタイト(LaCoO3
)が生成するようになる。このランタンコバルトは電子
導電性のほかに酸素イオン導電性を有し、また、還元性
雰囲気下で不安定なのでランタンクロマイトとしての特
性を劣化させる。従って、コバルトの添加量はランタン
コバルタイトが生成しない量か、生成してもその量がで
きるだけ少ないことが望ましい。1000℃還元雰囲気
中と空気雰囲気中で電気伝導度の差が3桁以内であるた
めには、0<y≦0.3が必要である。電気伝導度差は
3桁以上であるが、還元雰囲気で安定な組成は0<y≦
0.5である。これ以上コバルトを添加すると還元雰囲
気下で分解してしまう。また、La の1部をアルカリ
土類金属で置換することにより導電性が向上する。置換
量はモル比で0.5までで、0.5を越えるとペロブス
カイト構造以外の複合酸化物を生成し、その特性を低下
させる。好ましい範囲は0.1〜0.4である。
The amount of cobalt substituted is 0<y≦0 in terms of molar ratio.
5, more preferably 0<y≦0.3. When the amount of cobalt added increases, solid solution in the lanthanum chromite lattice becomes difficult, and lanthanum cobaltite (LaCoO3
) will now be generated. This lanthanum cobalt has oxygen ion conductivity in addition to electronic conductivity, and is unstable in a reducing atmosphere, which deteriorates the properties of lanthanum chromite. Therefore, it is desirable that the amount of cobalt added is such that no lanthanum cobaltite is produced, or that the amount that is produced is as small as possible. In order for the difference in electrical conductivity to be within three digits in a 1000° C. reducing atmosphere and in an air atmosphere, 0<y≦0.3 is required. The electrical conductivity difference is more than three orders of magnitude, but the stable composition in a reducing atmosphere is 0<y≦
It is 0.5. If more cobalt is added, it will decompose in a reducing atmosphere. Further, conductivity is improved by substituting a part of La with an alkaline earth metal. The amount of substitution is up to 0.5 in terms of molar ratio, and if it exceeds 0.5, a complex oxide other than a perovskite structure is produced and its properties are degraded. The preferred range is 0.1 to 0.4.

【0013】一般式(La1−X M X )a (C
r1−y Coy )b O3においてb/aは必ずし
も1である必要はなく、その前後でも同様な効果を奏す
ることができ、b/aを1から若干ずらした場合にはセ
ラミックスの強度を向上する効果を奏することを見い出
した。本発明の材料は特にCo の添加により焼結性に
優れ、緻密な焼結体を得ることができるが、焼結体は多
結晶より構成されており、一般的に焼結性の向上は結晶
粒径の拡大を促し、結晶粒径が大きくなるにつれてセラ
ミックス強度が低下する。これはアルミナや安定化ジル
コニアにおいてもよく知られた現象である。そこで、b
/aの比を1から若干ずらすことによって、多結晶中に
ペロブスカイト構造以外の構造を入れることで、粒径を
制御し、これによってセラミックス強度の向上を図るこ
とができる。但し、b/aが1からあまり大きくずれて
しまうと、ペロブスカイト構造以外のランタン酸化物や
クロム酸化物などが増加し、これらは粒子界面にあって
電気導電性を低下させるので好ましくない。そこで、b
/aは0.95〜1.05の範囲内とする。ただし、b
/a=1の場合は別途開示したのでここでは除く。
General formula (La1-X M X ) a (C
r1-y Coy ) b In O3, b/a does not necessarily have to be 1, and the same effect can be achieved even before or after that, and if b/a is slightly shifted from 1, the strength of the ceramic will be improved. I found that it works. The material of the present invention has excellent sinterability, especially by adding Co, and it is possible to obtain a dense sintered body, but the sintered body is composed of polycrystals, and generally the improvement in sinterability is due to crystallization. It promotes grain size expansion, and as the crystal grain size increases, the ceramic strength decreases. This is a well-known phenomenon in alumina and stabilized zirconia. Therefore, b
By slightly shifting the ratio of /a from 1, a structure other than the perovskite structure can be introduced into the polycrystal, thereby controlling the grain size and thereby improving the strength of the ceramic. However, if b/a deviates too much from 1, lanthanum oxides, chromium oxides, etc. other than the perovskite structure will increase, and these will be present at the particle interface and reduce electrical conductivity, which is not preferable. Therefore, b
/a is within the range of 0.95 to 1.05. However, b
The case where /a=1 was disclosed separately and is therefore excluded here.

【0014】本発明の新規なランタンクロマイト系複合
酸化物の製造は次の如く行なうことができる。すなわち
、ランタン源、アルカリ土類金属源、クロム源、コバル
ト源を所定比に混合した粉末混合物を所定の温度、一般
的には、1000〜1600℃、好ましくは1000〜
1200℃で仮焼する。仮焼時間は一般に1〜数十時間
、好ましくは1〜10時間である。仮焼雰囲気は大気中
等の酸素含有雰囲気中で行なう。仮焼時の圧力は大気圧
でよい。
The novel lanthanum chromite complex oxide of the present invention can be produced as follows. That is, a powder mixture containing a lanthanum source, an alkaline earth metal source, a chromium source, and a cobalt source in a predetermined ratio is heated at a predetermined temperature, generally from 1000 to 1600°C, preferably from 1000 to 1000°C.
Calculate at 1200℃. The calcination time is generally 1 to several tens of hours, preferably 1 to 10 hours. The calcination atmosphere is performed in an oxygen-containing atmosphere such as the air. The pressure during calcination may be atmospheric pressure.

【0015】次に、仮焼粉末の形成、焼成を行なう。焼
成温度は一般に1300℃以上で、好ましくは1500
℃〜1600℃、焼成時間は焼成体の形状に依存するが
一般に1〜10時間、好ましくは1〜2時間、焼成雰囲
気は酸素含有雰囲気である。本発明のランタンクロマイ
ト系複合酸化物は常圧焼結でも緻密な焼結体が得られる
ことを特徴としているが、加圧下で焼結することを排斥
するわけではない。
Next, a calcined powder is formed and fired. The firing temperature is generally 1300°C or higher, preferably 1500°C.
The firing time is generally 1 to 10 hours, preferably 1 to 2 hours, depending on the shape of the fired body, and the firing atmosphere is an oxygen-containing atmosphere. Although the lanthanum chromite-based composite oxide of the present invention is characterized in that a dense sintered body can be obtained even by normal pressure sintering, sintering under pressure is not excluded.

【0016】こうして得られる微量元素添加ランタンク
ロマイト焼結体は、常圧大気中における焼成によっても
理論密度の90%以上、特に99%以上の密度を実現す
ることができ、かつ電気伝導度も20s/cm以上、特
に従来組成のもの(18s/cm)比較して2倍以上の
値を得ることができる。しかも、この焼結体は耐酸化性
、耐還元性かつ、機械的強度に優れているので、高温下
で耐食性と導電性の両方が要求される高温導電性材料と
して有用である。とくに、導電性を有しかつ耐食性と緻
密性を有する点で、固体電解質型燃料電池のセパレータ
材料として有用である。
The trace element-added lanthanum chromite sintered body thus obtained can achieve a density of 90% or more, especially 99% or more of the theoretical density even by firing in the atmosphere at normal pressure, and has an electrical conductivity of 20 s. /cm or more, in particular, it is possible to obtain a value that is more than twice that of the conventional composition (18 s/cm). In addition, this sintered body has excellent oxidation resistance, reduction resistance, and mechanical strength, so it is useful as a high-temperature conductive material that requires both corrosion resistance and conductivity at high temperatures. In particular, it is useful as a separator material for solid oxide fuel cells because it has electrical conductivity, corrosion resistance, and denseness.

【0017】なお、固体電解質型燃料電池に使用する場
合には、代表的な固体電解質である安定化ジルコニアと
線熱膨張係数が近似することが望まれ、9×10−6〜
12×10−6を満たすことが望ましい。本発明による
ランタンクロマイト系複合酸化物の熱膨張係数はいずれ
もこれらの範囲内にある。図1にプラナー型固体電解質
燃料電池の構造の例を示す。同図中、1は固体電解質(
例、Y安定化ジルコニア)のシートで上面にカソード(
例、La0.9Sr0.1MnO3)2、下面にアノー
ド(例、 NiO/ZrO2サーメット)3が形成され
ている。4がセパレータで本発明の新規なランタンクロ
マイト系複合酸化物で作る。5は4と同じくランタンク
ロマイト系複合酸化物で作るが、外部出力端子として使
われる。図1に見られる通り、セパレータ4はそれに形
成された溝によって空気6及び燃料(例、水素)7の流
路を構成しかつ空気6と燃料7を分離するセパレータで
あると共に、隣接する単位セルのアノード3とカソード
2とを電気的に接続する役割をも担うものである。外部
出力端子25は集積された単位セルの両端部において空
気6と燃料7の流路を形成すると共にアノード3又はカ
ソード2との電気的接続を行なう部材でもあり、これも
本発明の耐熱部品で構成する。また、図1は2つの単位
セルを集積した燃料電池を示したが、3つ以上の単位セ
ルを集積することも可能で、その場合には各単位セル間
にセパレータ4を挿入する。
When used in a solid electrolyte fuel cell, it is desired that the linear thermal expansion coefficient be similar to that of stabilized zirconia, which is a typical solid electrolyte, and should be 9×10-6 to
It is desirable to satisfy 12×10−6. The thermal expansion coefficients of the lanthanum chromite-based composite oxide according to the present invention are all within these ranges. Figure 1 shows an example of the structure of a planar solid electrolyte fuel cell. In the figure, 1 is a solid electrolyte (
For example, a sheet of Y-stabilized zirconia) with a cathode (
For example, La0.9Sr0.1MnO3)2, an anode (eg, NiO/ZrO2 cermet) 3 is formed on the bottom surface. 4 is a separator made of the novel lanthanum chromite complex oxide of the present invention. 5 is made of lanthanum chromite complex oxide like 4, but is used as an external output terminal. As seen in FIG. 1, the separator 4 is a separator that forms a flow path for air 6 and fuel (e.g. hydrogen) 7 by grooves formed therein, and separates the air 6 and fuel 7 from adjacent unit cells. It also plays the role of electrically connecting the anode 3 and cathode 2 of. The external output terminal 25 is a member that forms a flow path for air 6 and fuel 7 at both ends of the integrated unit cell, and is also a member that electrically connects with the anode 3 or cathode 2, and is also a heat-resistant component of the present invention. Configure. Further, although FIG. 1 shows a fuel cell in which two unit cells are integrated, it is also possible to integrate three or more unit cells, and in that case, a separator 4 is inserted between each unit cell.

【0018】[0018]

【実施例】【Example】

参考例(b/a=1) 酸化ランタン130.32g、炭酸ストロンチウム 2
9.52g、酸化第二クロム 68.40g、四三酸化
コバルト8.03gを秤量し、メノウ乳鉢を用いて湿式
混合した。この組成はLa0.8Sr0.2Cr0.9
Co0.1O3に相当する。この混合粉末を1200℃
にて1時間仮焼した。昇温速度は20℃/min であ
る。 こうして得られたランタンクロマイト粉末をX線回折法
により分析した結果、第二相の存在は確認できず、コバ
ルトはペロブスカイト構造をもったランタンクロマイト
格子中に固溶していることがわかった。
Reference example (b/a=1) Lanthanum oxide 130.32g, strontium carbonate 2
9.52 g of chromic oxide, 68.40 g of dichromic oxide, and 8.03 g of tricobalt tetroxide were weighed and wet-mixed using an agate mortar. This composition is La0.8Sr0.2Cr0.9
Corresponds to Co0.1O3. This mixed powder was heated to 1200℃.
It was calcined for 1 hour. The temperature increase rate was 20°C/min. As a result of analyzing the thus obtained lanthanum chromite powder by X-ray diffraction, the presence of a second phase could not be confirmed, and it was found that cobalt was solidly dissolved in the lanthanum chromite lattice having a perovskite structure.

【0019】この粉末を300kgf/cm3 の荷重
でフローティング成形し、1600℃にて2時間本焼成
した(昇温温度は5℃/min)。こうして得られた焼
結体について、密度ならびに導電率を測定した。その結
果、密度にして6.5g/cm3 (相対密度99%以
上)、1000℃における導電率にして49 S/cm
を得た。
[0019] This powder was float-molded under a load of 300 kgf/cm3, and then main fired at 1600°C for 2 hours (temperature increase: 5°C/min). The density and conductivity of the sintered body thus obtained were measured. As a result, the density was 6.5 g/cm3 (relative density 99% or more), and the electrical conductivity at 1000°C was 49 S/cm.
I got it.

【0020】また、この焼結体を走査型電子顕微鏡なら
びにEDX分光分析によって元素の分布を観察したが、
偏析等は見られず添加したコバルトは均一にクロムと置
換していることがわかった。比較のために、以上のもの
と同製法にて作製したLa0.8Sr0.2CrO3組
成の焼結体(比較例)においては密度5.0g/cm3
 (相対密度76%)、1000℃における導電率にし
て18s/cmであった。
[0020] Furthermore, the distribution of elements in this sintered body was observed using a scanning electron microscope and EDX spectroscopic analysis.
No segregation was observed, and it was found that the added cobalt was uniformly replaced by chromium. For comparison, a sintered body with a La0.8Sr0.2CrO3 composition (comparative example) manufactured using the same method as the one above had a density of 5.0 g/cm3.
(relative density 76%) and conductivity at 1000°C was 18 s/cm.

【0021】このように、コバルトを添加することによ
って密度、導電率ともにかなり向上してることがわかる
。 実施例1(b/a=0.96) 酸化ランタン133.58g、炭酸ストロンチウム 3
2.47g、酸化第二クロム 68.40g、四三酸化
コバルト8.03gを秤量し、メノウ乳鉢を用いて湿式
混合した。この組成はLa0.82Sr0.22Cr0
.9Co0.1O3に相当する。この混合粉末を参考例
と同様にして焼成した。
[0021] Thus, it can be seen that both the density and the conductivity are considerably improved by adding cobalt. Example 1 (b/a=0.96) Lanthanum oxide 133.58g, strontium carbonate 3
2.47 g of chromic oxide, 68.40 g of dichromic oxide, and 8.03 g of tricobalt tetroxide were weighed and wet-mixed using an agate mortar. This composition is La0.82Sr0.22Cr0
.. It corresponds to 9Co0.1O3. This mixed powder was fired in the same manner as in the reference example.

【0022】得られた焼成生成物(粉末)はX線回折法
により分析すると、殆んどペロブスカイト構造であった
。この粉末を用いて参考例と同様にして焼結体を調製し
、密度、導電率、曲げ強度、平均粒径を測定した。結果
を表1に示す。 実施例2(b/a=1.04) 酸化ランタン130.32g、炭酸ストロンチウム 2
9.52g、酸化第二クロム 71.44g、四三酸化
コバルト8.03gを秤量し、メノウ乳鉢を用いて湿式
混合した。この組成は La0.8Sr0.2Cr0.
94Co0.1O3に相当する。この混合粉末を参考例
と同様にして焼成した。
[0022] When the obtained fired product (powder) was analyzed by X-ray diffraction, it was found that most of it had a perovskite structure. A sintered body was prepared using this powder in the same manner as in the reference example, and the density, electrical conductivity, bending strength, and average particle size were measured. The results are shown in Table 1. Example 2 (b/a=1.04) Lanthanum oxide 130.32g, Strontium carbonate 2
9.52 g of dichromic oxide, 71.44 g of tricobalt tetroxide, and 8.03 g of tricobalt tetroxide were weighed and wet-mixed using an agate mortar. This composition is La0.8Sr0.2Cr0.
It corresponds to 94Co0.1O3. This mixed powder was fired in the same manner as in the reference example.

【0023】得られた焼成生成物(粉末)はX線回折法
により分析すると、殆んどペロブスカイト構造であった
。この粉末を用いて参考例と同様にして焼結体を調製し
、密度、導電率、曲げ強度、平均粒径を測定した。結果
を表1に示す。 実施例3〜4 炭酸ストロンチウムの代りに酸化カルシウムを用いる以
外、実施例1と同じ酸化物を原料とし、それぞれLa0
.6Ca0.4Cr0.86Co0.09O3(b/a
=0.95)、及びLa0.56Ca0.4Cr0.9
Co0.1O3(b/a=1.04)の組成に相当する
2種類の混合粉末を調製し、実施例1と同様にして焼成
し、焼結体を得た。
[0023] When the obtained fired product (powder) was analyzed by X-ray diffraction, it was found that most of it had a perovskite structure. A sintered body was prepared using this powder in the same manner as in the reference example, and the density, electrical conductivity, bending strength, and average particle size were measured. The results are shown in Table 1. Examples 3 to 4 The same oxide as in Example 1 was used as the raw material except that calcium oxide was used instead of strontium carbonate, and La0
.. 6Ca0.4Cr0.86Co0.09O3(b/a
=0.95), and La0.56Ca0.4Cr0.9
Two types of mixed powders corresponding to the composition of Co0.1O3 (b/a=1.04) were prepared and fired in the same manner as in Example 1 to obtain a sintered body.

【0024】この焼結体の密度、導電率、曲げ強度及び
平均粒子径をそれぞれ表1に実施例3,4として示す。
The density, electrical conductivity, bending strength and average particle diameter of the sintered bodies are shown in Table 1 as Examples 3 and 4, respectively.

【0025】[0025]

【表1】[Table 1]

【0026】表1の結果より、Sr とCo 又はCa
 とCoの添加により焼結体の密度(焼結性)、導電率
ともに向上していること、またAサイト、Bサイトの組
成比b/aを1から若干ずらすことにより機械的強度が
向上し、かつ密度、導電率は損なわれていないことが見
られる。
From the results in Table 1, it is clear that Sr and Co or Ca
The density (sinterability) and electrical conductivity of the sintered body are both improved by the addition of Co and Co, and the mechanical strength is improved by slightly shifting the composition ratio b/a of the A site and B site from 1. It can be seen that the density and conductivity are not impaired.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明により提供される新規ランタンク
ロマイト系複合酸化物は、常圧大気中で容易に緻密化し
、かつ導電率も優れさらに機械的強度においても著るし
く改善されているので、高温で使用する安定な導体材料
を提供することができ、とくに高温型燃料電池のセパレ
ータとして有用である。
[Effects of the Invention] The novel lanthanum chromite-based composite oxide provided by the present invention is easily densified in normal pressure atmosphere, has excellent electrical conductivity, and has significantly improved mechanical strength. It can provide a stable conductor material used at high temperatures, and is particularly useful as a separator for high-temperature fuel cells.

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

【図1】平板型固体電解質型燃料電池の模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a flat plate solid electrolyte fuel cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…固体電解質 2…カソード 3…アノード 4…接合体 5…外部出力端子 6…空気 7…燃料 1...Solid electrolyte 2...Cathode 3...Anode 4...Zygote 5...External output terminal 6...Air 7...Fuel

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  一般式(La1−xM x ) a 
(Cr1−yCoy ) b O3(式中、Mはマグネ
シウムを除くアルカリ土類金属であり、0<x≦0.5
,0<y≦0.5であり、そして0.95≦b/a<1
又は1<b/a≦1.05である。)で表わされ主とし
てペロブスカイト構造からなることを特徴とするランタ
ンクロマイト系複合酸化物。
[Claim 1] General formula (La1-xM x ) a
(Cr1-yCoy) b O3 (where M is an alkaline earth metal excluding magnesium, and 0<x≦0.5
,0<y≦0.5 and 0.95≦b/a<1
Or 1<b/a≦1.05. ) is a lanthanum chromite-based composite oxide characterized by mainly consisting of a perovskite structure.
【請求項2】  密度が理論密度の90%以上である請
求項1記載の複合酸化物。
2. The composite oxide according to claim 1, which has a density of 90% or more of the theoretical density.
【請求項3】  1000℃空気中で電気伝導度が20
Ω−1cm−1以上である請求項1又は2記載の複合酸
化物。
[Claim 3] Electrical conductivity in air at 1000°C is 20.
The composite oxide according to claim 1 or 2, which has a resistance of Ω-1 cm-1 or more.
【請求項4】  曲げ強度が 10kgf/mm2 以
上である請求項1又は2記載の複合酸化物。
4. The composite oxide according to claim 1 or 2, which has a bending strength of 10 kgf/mm2 or more.
【請求項5】  請求項3記載のランタンクロマイト系
複合酸化物からなる高温導電性材料。
5. A high temperature conductive material comprising the lanthanum chromite complex oxide according to claim 3.
【請求項6】  請求項3記載のランタンクロマイト系
複合酸化物からなる固体電解質型燃料電池セパレータ。
6. A solid electrolyte fuel cell separator comprising the lanthanum chromite complex oxide according to claim 3.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0616471A (en) * 1991-06-28 1994-01-25 Nitsukatoo:Kk Heat resistant conductive sintered body
US6248465B1 (en) 1998-05-13 2001-06-19 Murata Manufacturing Co., Ltd. Complex oxide ceramic sintered body and solid-electrolyte fuel cell comprising the same

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JPH0616471A (en) * 1991-06-28 1994-01-25 Nitsukatoo:Kk Heat resistant conductive sintered body
US6248465B1 (en) 1998-05-13 2001-06-19 Murata Manufacturing Co., Ltd. Complex oxide ceramic sintered body and solid-electrolyte fuel cell comprising the same

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