JPH04338180A - ジルコニア多孔質支持体 - Google Patents
ジルコニア多孔質支持体Info
- Publication number
- JPH04338180A JPH04338180A JP3135677A JP13567791A JPH04338180A JP H04338180 A JPH04338180 A JP H04338180A JP 3135677 A JP3135677 A JP 3135677A JP 13567791 A JP13567791 A JP 13567791A JP H04338180 A JPH04338180 A JP H04338180A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stabilized zirconia
- calcia
- zirconia
- yttria
- fine powder
- 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
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は固体電解質型燃料電池や
酸素分離素子等に用いる支持体としてのジルコニア多孔
質支持体の製造方法に関する。
酸素分離素子等に用いる支持体としてのジルコニア多孔
質支持体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体電解質型燃料電池は、酸素イオンが
透過可能でイオン化してない酸素ガス及び水素ガスが透
過できない程度に緻密な固体電解質膜の両面に、ガスが
浸透し得る程度に粗な第１及び第２の多孔質電極層を形
成し、第１の電極層側に酸素ガス（空気）を流し、第２
の電極層側に水素ガスを流すことで、固体電解質膜の両
側に酸素濃度の濃淡を設け、これにより固体電解質膜内
を第１の電極層側から第２の電極層側へと酸素イオンが
移動することにより発電を行う。
透過可能でイオン化してない酸素ガス及び水素ガスが透
過できない程度に緻密な固体電解質膜の両面に、ガスが
浸透し得る程度に粗な第１及び第２の多孔質電極層を形
成し、第１の電極層側に酸素ガス（空気）を流し、第２
の電極層側に水素ガスを流すことで、固体電解質膜の両
側に酸素濃度の濃淡を設け、これにより固体電解質膜内
を第１の電極層側から第２の電極層側へと酸素イオンが
移動することにより発電を行う。
【０００３】また酸素分離素子は濃淡電池の原理を逆に
応用したものであり、両面に多孔質電極層を形成したあ
る程度緻密な固体電解質膜にて低酸素側領域と高酸素側
領域を仕切り、これら電極間に電圧を印加することで低
酸素側領域の酸素をイオンとして固体電解質膜を通して
高酸素側領域に移動させるようにしている。
応用したものであり、両面に多孔質電極層を形成したあ
る程度緻密な固体電解質膜にて低酸素側領域と高酸素側
領域を仕切り、これら電極間に電圧を印加することで低
酸素側領域の酸素をイオンとして固体電解質膜を通して
高酸素側領域に移動させるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した固体電解質型
燃料電池や酸素分離素子用支持体の材料として従来から
安定化ジルコニア、特に１５ｍｏｌ％のカルシア（Ｃａ
Ｏ）を固溶したカルシア安定化ジルコニアを用いている
が、カルシア安定化ジルコニアを原料とした場合には酸
化珪素、アルミナ或いは酸化マグネシウム等の不可避不
純物が存在し、これら不純物が焼結後の結晶粒界にガラ
ス層を形成し、このガラス層のために高温での強度及び
化学的安定性が著しく低下している。
燃料電池や酸素分離素子用支持体の材料として従来から
安定化ジルコニア、特に１５ｍｏｌ％のカルシア（Ｃａ
Ｏ）を固溶したカルシア安定化ジルコニアを用いている
が、カルシア安定化ジルコニアを原料とした場合には酸
化珪素、アルミナ或いは酸化マグネシウム等の不可避不
純物が存在し、これら不純物が焼結後の結晶粒界にガラ
ス層を形成し、このガラス層のために高温での強度及び
化学的安定性が著しく低下している。
【０００５】図１はカルシア安定化ジルコニアの粒径と
不純物の見掛け上の含有量（重量％）の関係（縦軸は対
数）を示すものであり、カルシア安定化ジルコニアの粒
径を細かくすると、結晶界面に存在していた不純物が出
てきて不純物の見掛け上の含有量が急激に増加し、上記
の欠点がより顕著になる。
不純物の見掛け上の含有量（重量％）の関係（縦軸は対
数）を示すものであり、カルシア安定化ジルコニアの粒
径を細かくすると、結晶界面に存在していた不純物が出
てきて不純物の見掛け上の含有量が急激に増加し、上記
の欠点がより顕著になる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明は、粒径が５．０μｍ以上で１５０μｍ以下（好ま
しくは５．０μｍ以上で７０μｍ以下）のカルシア（Ｃ
ａＯ）安定化ジルコニア粗粉末に、１０重量％以上で５
０重量％以下（好ましくは３０重量％以上で４０重量％
以下）の割合でイットリア（Ｙ２Ｏ３）安定化ジルコニ
ア微粉末を混合して原料としての安定化ジルコニアを調
製した。
発明は、粒径が５．０μｍ以上で１５０μｍ以下（好ま
しくは５．０μｍ以上で７０μｍ以下）のカルシア（Ｃ
ａＯ）安定化ジルコニア粗粉末に、１０重量％以上で５
０重量％以下（好ましくは３０重量％以上で４０重量％
以下）の割合でイットリア（Ｙ２Ｏ３）安定化ジルコニ
ア微粉末を混合して原料としての安定化ジルコニアを調
製した。
【０００７】
【作用】上記の範囲で混合した安定化ジルコニア微粉末
に水とバインダを加えて混練した後成形し、この成形体
を例えば１７００〜１８００℃で焼成することで、目的
とするジルコニア系多孔質支持体が得られる。
に水とバインダを加えて混練した後成形し、この成形体
を例えば１７００〜１８００℃で焼成することで、目的
とするジルコニア系多孔質支持体が得られる。
【０００８】
【実施例】以下に本発明の実施例を具体的数値を挙げて
説明する。先ず、分級によって所定範囲の粒度毎に分け
たカルシア安定化ジルコニア粗粉末と、イットリア安定
化ジルコニア微粉末（粒度０．１μｍ〜５．０μｍ）を
用意する。
説明する。先ず、分級によって所定範囲の粒度毎に分け
たカルシア安定化ジルコニア粗粉末と、イットリア安定
化ジルコニア微粉末（粒度０．１μｍ〜５．０μｍ）を
用意する。
【０００９】上記の各粉末を秤量した後、これに水及び
バインダを加えて混練し、次いで押出し成形によって直
径が６ｍｍ、長さが４０ｍｍの中実ロッド状成形体と、
外径が１０ｍｍ、内径が８ｍｍ、長さが２００ｍｍの筒
状成形体を作成し、これら各成形体を１７００〜１８０
０℃で焼成してジルコニア系の多孔質体を得た。
バインダを加えて混練し、次いで押出し成形によって直
径が６ｍｍ、長さが４０ｍｍの中実ロッド状成形体と、
外径が１０ｍｍ、内径が８ｍｍ、長さが２００ｍｍの筒
状成形体を作成し、これら各成形体を１７００〜１８０
０℃で焼成してジルコニア系の多孔質体を得た。
【００１０】そして、中実ロッド状成形体を焼成した多
孔質体については、１０００℃における曲げ強度、熱サ
イクル処理後の曲げ強度の劣化率を測定し、また筒状成
形体を焼成した多孔質体については、ガス透過性につい
て測定した。尚、熱サイクル処理の条件は、４５０℃で
１時間、１１００℃で１時間保持する工程を昇降温速度
を５℃／分で１０回繰り返した。
孔質体については、１０００℃における曲げ強度、熱サ
イクル処理後の曲げ強度の劣化率を測定し、また筒状成
形体を焼成した多孔質体については、ガス透過性につい
て測定した。尚、熱サイクル処理の条件は、４５０℃で
１時間、１１００℃で１時間保持する工程を昇降温速度
を５℃／分で１０回繰り返した。
【００１１】以上の測定のうち、１０００℃における曲
げ強度の結果については以下の（表１）に、熱サイクル
処理後の曲げ強度の劣化率については（表２）に、ガス
透過性については（表３）に、またカルシア安定化ジル
コニア粗粉末の粒径と室温での強度との関係を図２に示
す。
げ強度の結果については以下の（表１）に、熱サイクル
処理後の曲げ強度の劣化率については（表２）に、ガス
透過性については（表３）に、またカルシア安定化ジル
コニア粗粉末の粒径と室温での強度との関係を図２に示
す。
【００１２】
【表１】
【００１３】
【表２】
【００１４】
【表３】
【００１５】そして、固体電解質型燃料電池や酸素分離
素子に適用する支持体としては、高温強度については従
来との比較において、２．９０ｋｇｆ／ｍｍ２以上、熱
サイクル劣化率については１０％以下、ガス透過係数に
ついては５．０ｍ３・ｍ／ｍ２・ｈｒ・ａｔｍ以上であ
ることが望ましい。
素子に適用する支持体としては、高温強度については従
来との比較において、２．９０ｋｇｆ／ｍｍ２以上、熱
サイクル劣化率については１０％以下、ガス透過係数に
ついては５．０ｍ３・ｍ／ｍ２・ｈｒ・ａｔｍ以上であ
ることが望ましい。
【００１６】そしてこれらを同時に満足するには、カル
シア安定化ジルコニア粗粉末の粒径については、５．０
μｍ以上で１５０μｍ以下（好ましくは５．０μｍ以上
で７０μｍ以下）とし、イットリア安定化ジルコニア微
粉末の添加割合については、１０重量％以上で５０重量
％以下（好ましくは３０重量％以上で４０重量％以下）
とする。
シア安定化ジルコニア粗粉末の粒径については、５．０
μｍ以上で１５０μｍ以下（好ましくは５．０μｍ以上
で７０μｍ以下）とし、イットリア安定化ジルコニア微
粉末の添加割合については、１０重量％以上で５０重量
％以下（好ましくは３０重量％以上で４０重量％以下）
とする。
【００１７】
【発明の効果】以上に説明した如く本発明によれば、固
体電解質型燃料電池や酸素分離素子用支持体として用い
るジルコニア系多孔質体の原料として、粒径が５．０μ
ｍ以上で１５０μｍ以下のカルシア安定化ジルコニア粗
粉末に、１０重量％以上で５０重量％以下の割合でイッ
トリア安定化ジルコニア微粉末を混合したものを用いた
ので、高温（１０００℃付近）における機械的強度、加
熱サイクルの繰り返しに対する耐性及び化学的安定性に
優れ、且つ高いガス透過性を発揮するジルコニア系多孔
質体を得ることができる。
体電解質型燃料電池や酸素分離素子用支持体として用い
るジルコニア系多孔質体の原料として、粒径が５．０μ
ｍ以上で１５０μｍ以下のカルシア安定化ジルコニア粗
粉末に、１０重量％以上で５０重量％以下の割合でイッ
トリア安定化ジルコニア微粉末を混合したものを用いた
ので、高温（１０００℃付近）における機械的強度、加
熱サイクルの繰り返しに対する耐性及び化学的安定性に
優れ、且つ高いガス透過性を発揮するジルコニア系多孔
質体を得ることができる。
【図１】カルシア安定化ジルコニアの粒径と不純物の見
掛け上の含有量の関係を示すグラフ
掛け上の含有量の関係を示すグラフ
【図２】カルシア安定化ジルコニアの粒径と室温での強
度との関係を示すグラフ。
度との関係を示すグラフ。
Claims (1)
- 【請求項１】 粒径が５．０μｍ以上で１５０μｍ以
下のカルシア安定化ジルコニア粗粉末に、１０重量％以
上で５０重量％以下の割合でイットリア安定化ジルコニ
ア微粉末を混合し、この混合粉末に水及びバインダを加
えて混練した後成形し、次いでこの成形体を焼成するよ
うにしたことを特徴とするジルコニア多孔質支持体の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3135677A JPH04338180A (ja) | 1991-05-10 | 1991-05-10 | ジルコニア多孔質支持体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3135677A JPH04338180A (ja) | 1991-05-10 | 1991-05-10 | ジルコニア多孔質支持体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04338180A true JPH04338180A (ja) | 1992-11-25 |
Family
ID=15157349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3135677A Pending JPH04338180A (ja) | 1991-05-10 | 1991-05-10 | ジルコニア多孔質支持体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04338180A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0921586A3 (en) * | 1997-11-07 | 2000-03-15 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Base material for a fuel cell |
| EP1071150A3 (en) * | 1999-07-19 | 2002-08-28 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Base tube for fuel cell and material for base tube |
| JP2006124256A (ja) * | 2004-10-29 | 2006-05-18 | Noritake Co Ltd | ジルコニア多孔質体およびその製造方法 |
| JP2012509827A (ja) * | 2008-11-24 | 2012-04-26 | エクソンモービル・ケミカル・パテンツ・インク | 成形された熱安定性セラミック、それを使用した装置及び方法 |
-
1991
- 1991-05-10 JP JP3135677A patent/JPH04338180A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0921586A3 (en) * | 1997-11-07 | 2000-03-15 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Base material for a fuel cell |
| US6207314B1 (en) | 1997-11-07 | 2001-03-27 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Base material for a fuel battery |
| EP1071150A3 (en) * | 1999-07-19 | 2002-08-28 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Base tube for fuel cell and material for base tube |
| JP2006124256A (ja) * | 2004-10-29 | 2006-05-18 | Noritake Co Ltd | ジルコニア多孔質体およびその製造方法 |
| JP2012509827A (ja) * | 2008-11-24 | 2012-04-26 | エクソンモービル・ケミカル・パテンツ・インク | 成形された熱安定性セラミック、それを使用した装置及び方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3934750B2 (ja) | 酸化物イオン導電性セラミックス及びその製造方法 | |
| JP3997365B2 (ja) | 酸化物イオン導電性単結晶及びその製造方法 | |
| Escribano et al. | Shaping of 3YSZ porous substrates for oxygen separation membranes | |
| Lee et al. | Enhancement of oxygen permeation by La0. 6Sr0. 4CoO3− δ coating in La0. 7Sr0. 3Ga0. 6Fe0. 4O3− δ membrane | |
| Choi et al. | Oxygen permeation properties of BSCF5582 tubular membrane fabricated by the slip casting method | |
| CN104150903A (zh) | 一种中低温混合导体透氧膜及其制备方法 | |
| US20210317003A1 (en) | Preparation method and application of Yb3+-doped high temperature thermistor materials | |
| JP2019106360A (ja) | プロトン伝導体および膜電極接合体 | |
| JPH04338180A (ja) | ジルコニア多孔質支持体 | |
| Jung et al. | Kinetic demixing/decomposition of Ba0. 5Sr0. 5CoxFe1− xO3− δ (x= 0.2 and 0.8) | |
| JPH07126061A (ja) | マグネシア系焼結体及びその製造方法 | |
| JP7300439B2 (ja) | 配向性アパタイト型酸化物イオン伝導体及びその製造方法 | |
| Ran et al. | Effect of foreign oxides on the phase structure, sintering and transport properties of Ba0. 5Sr0. 5Co0. 8Fe0. 2O3− δ as ceramic membranes for oxygen separation | |
| JP3350203B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池セル | |
| JPH07249414A (ja) | 固体電解質型燃料電池セル | |
| JP3607352B2 (ja) | ＢａＣｅＯ３系イオン伝導性セラミックス及びその製造方法 | |
| JP3323923B2 (ja) | ジルコニア多結晶体薄膜及びその製造方法 | |
| JP3346663B2 (ja) | 燃料電池セル | |
| EP4398268A1 (en) | Oxide ion-conducting solid electrolyte | |
| JPH07296839A (ja) | 固体電解質型燃料電池セル | |
| KR100569882B1 (ko) | 혼합전도성 페로프스카이트 다성분계 금속 산화물로구성된 산소투과 분리막 및 그 표면층 개질방법 | |
| JP4855706B2 (ja) | 水素分離材及び水素分離装置 | |
| EP4398269A1 (en) | Oxide ion conductive solid electrolyte | |
| JP3091086B2 (ja) | 円筒型多孔質セラミック焼結体 | |
| CN103771858B (zh) | 活性炭硅化法制备多孔碳化硅陶瓷的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20001003 |