JPH0597536A - 多孔質セラミツクス製品の製造方法 - Google Patents
多孔質セラミツクス製品の製造方法Info
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- JPH0597536A JPH0597536A JP3260620A JP26062091A JPH0597536A JP H0597536 A JPH0597536 A JP H0597536A JP 3260620 A JP3260620 A JP 3260620A JP 26062091 A JP26062091 A JP 26062091A JP H0597536 A JPH0597536 A JP H0597536A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Inert Electrodes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 開気孔率の高い多孔質セラミックス製品が容
易に得られる製造方法を提供する。 【構成】 本発明にかかる多孔質セラミックス製品の製
造方法は、粉末状のセラミックス原料に対して予め細断
されたカーボンファイバを加えて混合したうえで成形及
び焼成することを特徴としている。
易に得られる製造方法を提供する。 【構成】 本発明にかかる多孔質セラミックス製品の製
造方法は、粉末状のセラミックス原料に対して予め細断
されたカーボンファイバを加えて混合したうえで成形及
び焼成することを特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、多孔質セラミックス製
品の製造方法に関する。
品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料のもつ化学的なエネルギを電気化学
的な手段によって直接電気エネルギに変換する燃料電池
のうち、１０００℃程度の高温で運転される固体電解質
型燃料電池においては、電解質を挟んで互いに対向しあ
う燃料（水素）側電極及び空気側電極として多孔質セラ
ミックス膜が用いられている。そして、このような電極
の一般的な製造方法としては、固体電解質の焼結体に電
極ペーストを塗布して焼き付ける方法があるが、この方
法によれば固体電解質の焼結及び電極ペーストの焼き付
けが必要なために工程が多くなるという不都合がある。
的な手段によって直接電気エネルギに変換する燃料電池
のうち、１０００℃程度の高温で運転される固体電解質
型燃料電池においては、電解質を挟んで互いに対向しあ
う燃料（水素）側電極及び空気側電極として多孔質セラ
ミックス膜が用いられている。そして、このような電極
の一般的な製造方法としては、固体電解質の焼結体に電
極ペーストを塗布して焼き付ける方法があるが、この方
法によれば固体電解質の焼結及び電極ペーストの焼き付
けが必要なために工程が多くなるという不都合がある。
【０００３】本発明者は、このような方法に比べて工程
数を削減することが可能な多孔質セラミックス製品の製
造方法として、固体電解質のグリーン状態のシートと、
電極となるグリーン状態のシートとを圧着して共焼結す
る方法の検討を行っている。この場合、多孔質セラミッ
クスからなる電極を形成するためのシート材としては、
セラミックス原料に対してこのセラミックス原料の焼結
温度以下で焼失する添加物を予め所要量だけ加えてお
き、これらの混合物をシート状としたうえで固体電解質
のグリーン状態のシートとともに共焼結することが行わ
れる。なお、このような添加物としては、通常、シート
の強度維持に必要な量を越えて加えられたバインダや別
途加えられたセルロース粉末などの有機物が用いられ
る。
数を削減することが可能な多孔質セラミックス製品の製
造方法として、固体電解質のグリーン状態のシートと、
電極となるグリーン状態のシートとを圧着して共焼結す
る方法の検討を行っている。この場合、多孔質セラミッ
クスからなる電極を形成するためのシート材としては、
セラミックス原料に対してこのセラミックス原料の焼結
温度以下で焼失する添加物を予め所要量だけ加えてお
き、これらの混合物をシート状としたうえで固体電解質
のグリーン状態のシートとともに共焼結することが行わ
れる。なお、このような添加物としては、通常、シート
の強度維持に必要な量を越えて加えられたバインダや別
途加えられたセルロース粉末などの有機物が用いられ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、燃料電池の
空気側電極においては酸素ガスが電子と結び付いて酸素
イオンとなったうえで電解質中に拡散する反応を、ま
た、燃料側電極においては酸素イオンが水素と結び付い
て水になると同時に電子を放出する反応をスムーズに進
行させる必要がある。そして、これらの反応を効率よく
進行させるには、酸素イオンが通る電解質と、燃料側電
極及び空気側電極と、これらの外側を流通する水素や空
気などの気相とが互いに接触しあう部分が数多く存在し
ていなければならず、それぞれの電極となる多孔質セラ
ミックス製品には気相が電解質にまで到達しうる開気孔
が多数形成されていなければならない。
空気側電極においては酸素ガスが電子と結び付いて酸素
イオンとなったうえで電解質中に拡散する反応を、ま
た、燃料側電極においては酸素イオンが水素と結び付い
て水になると同時に電子を放出する反応をスムーズに進
行させる必要がある。そして、これらの反応を効率よく
進行させるには、酸素イオンが通る電解質と、燃料側電
極及び空気側電極と、これらの外側を流通する水素や空
気などの気相とが互いに接触しあう部分が数多く存在し
ていなければならず、それぞれの電極となる多孔質セラ
ミックス製品には気相が電解質にまで到達しうる開気孔
が多数形成されていなければならない。
【０００５】しかしながら、これらの開気孔となる空隙
を形成すべく加えられた添加剤としてのバインダは粉末
状のセラミックス原料を包み込むようにして薄く分布す
ることになり、また、セルロース粉末は略球形状をして
いるのが普通であるから、焼結によって得られた多孔質
セラミックス製品における空隙形状のアスペクト比は小
さくなってしまうことが多く、必ずしも開気孔が増える
ことにはならない。そこで、多孔質セラミックス製品の
内部に形成された空隙同士が互いに連続することによっ
て形成される開気孔の量を増やして開気孔率を高めよう
とする際には、セルロース粉末などの有機物をさらに大
量に加えておく必要がある。ところが、セラミックス原
料に対して大量の有機物を加えたとしても、気相を電解
質まで導くのには役立たないばかりか、見かけ密度が下
がり、かつ、電気伝導度も低下することになって閉気孔
が数多く形成される結果を招くことになるのが実情であ
った。
を形成すべく加えられた添加剤としてのバインダは粉末
状のセラミックス原料を包み込むようにして薄く分布す
ることになり、また、セルロース粉末は略球形状をして
いるのが普通であるから、焼結によって得られた多孔質
セラミックス製品における空隙形状のアスペクト比は小
さくなってしまうことが多く、必ずしも開気孔が増える
ことにはならない。そこで、多孔質セラミックス製品の
内部に形成された空隙同士が互いに連続することによっ
て形成される開気孔の量を増やして開気孔率を高めよう
とする際には、セルロース粉末などの有機物をさらに大
量に加えておく必要がある。ところが、セラミックス原
料に対して大量の有機物を加えたとしても、気相を電解
質まで導くのには役立たないばかりか、見かけ密度が下
がり、かつ、電気伝導度も低下することになって閉気孔
が数多く形成される結果を招くことになるのが実情であ
った。
【０００６】本発明は、このような不都合に鑑みて創案
されたものであって、開気孔率の高い多孔質セラミック
ス製品が容易に得られる製造方法の提供を目的としてい
る。
されたものであって、開気孔率の高い多孔質セラミック
ス製品が容易に得られる製造方法の提供を目的としてい
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる多孔質セ
ラミックス製品の製造方法は、このような目的を達成す
るために、粉末状のセラミックス原料に対して予め細断
されたカーボンファイバを加えて混合したうえで成形及
び焼成することを特徴とするものである。
ラミックス製品の製造方法は、このような目的を達成す
るために、粉末状のセラミックス原料に対して予め細断
されたカーボンファイバを加えて混合したうえで成形及
び焼成することを特徴とするものである。
【０００８】
【作用】上記構成によれば、セラミックス原料に対して
細断されたカーボンファイバを加えているのであるか
ら、これらの混合物からなる成形体を焼成した際には、
カーボンファイバが消失してしまうことになり、カーボ
ンファイバが消失した跡には繊維状に長く形成された空
隙が残っていることになる。そして、これらの空隙が互
いに繊維状となっていることから、互いに連続し易くな
る結果、カーボンファイバの添加量が少なくても開気孔
の量が増えることになって開気孔率が高まることにな
る。
細断されたカーボンファイバを加えているのであるか
ら、これらの混合物からなる成形体を焼成した際には、
カーボンファイバが消失してしまうことになり、カーボ
ンファイバが消失した跡には繊維状に長く形成された空
隙が残っていることになる。そして、これらの空隙が互
いに繊維状となっていることから、互いに連続し易くな
る結果、カーボンファイバの添加量が少なくても開気孔
の量が増えることになって開気孔率が高まることにな
る。
【０００９】
【実施例】以下、本発明にかかる多孔質セラミックス製
品の製造方法についての実施例を説明する。
品の製造方法についての実施例を説明する。
【００１０】まず、粉末状のセラミックス原料である酸
化ニッケルとイットリウム安定化酸化ジルコニウムとを
所要量ずつ用意して混合したのち、これらの混合物に対
して予め用意していた所定量のカーボンファイバ、すな
わち、５００μｍ程度以下の長さに裁断された直径約７
μｍのカーボンファイバを加えて混合する。そして、得
られた混合物１００重量％に対して１５重量％のポリビ
ニルブチラール系バインダ及びエタノール、トルエン、
可塑剤などを適当量だけ加えてスラリー（泥しょう）と
する。
化ニッケルとイットリウム安定化酸化ジルコニウムとを
所要量ずつ用意して混合したのち、これらの混合物に対
して予め用意していた所定量のカーボンファイバ、すな
わち、５００μｍ程度以下の長さに裁断された直径約７
μｍのカーボンファイバを加えて混合する。そして、得
られた混合物１００重量％に対して１５重量％のポリビ
ニルブチラール系バインダ及びエタノール、トルエン、
可塑剤などを適当量だけ加えてスラリー（泥しょう）と
する。
【００１１】つぎに、ドクターブレード法によってスラ
リーからなるシート材を形成し、得られたシート材の適
当枚数を互いに重ね合わせて圧着した後、所定の大きさ
で切断することにより、いわゆる直方体形状の成形体を
得る。そして、この成形体を４００℃の温度下で３時間
にわたって加熱してバインダを飛散させた後、毎分１℃
の速度で１３００℃まで昇温し、この温度下で２時間に
わたって保持することによって焼成した後、室温まで冷
却することによって焼結体としての多孔質セラミックス
製品（以下、実施例品という）を得た。
リーからなるシート材を形成し、得られたシート材の適
当枚数を互いに重ね合わせて圧着した後、所定の大きさ
で切断することにより、いわゆる直方体形状の成形体を
得る。そして、この成形体を４００℃の温度下で３時間
にわたって加熱してバインダを飛散させた後、毎分１℃
の速度で１３００℃まで昇温し、この温度下で２時間に
わたって保持することによって焼成した後、室温まで冷
却することによって焼結体としての多孔質セラミックス
製品（以下、実施例品という）を得た。
【００１２】さらに、本実施例方法の評価を行うべく、
略球形状となったセルロース粉末を用意し、これをセラ
ミックス原料である酸化ニッケルとイットリウム安定化
酸化ジルコニウムとの混合物に加えたうえで以上説明し
たのと同様の手順に従って焼結体としての多孔質セラミ
ックス製品（以下、従来例品という）を製造した。そし
て、実施例品及び従来例品それぞれにおける相対密度及
び開気孔率を測定したところ、表１で示すような測定結
果が得られた。なお、この表１における試料番号１〜５
は実施例品を示しており、試料番号６〜１０は従来例品
を示している。
略球形状となったセルロース粉末を用意し、これをセラ
ミックス原料である酸化ニッケルとイットリウム安定化
酸化ジルコニウムとの混合物に加えたうえで以上説明し
たのと同様の手順に従って焼結体としての多孔質セラミ
ックス製品（以下、従来例品という）を製造した。そし
て、実施例品及び従来例品それぞれにおける相対密度及
び開気孔率を測定したところ、表１で示すような測定結
果が得られた。なお、この表１における試料番号１〜５
は実施例品を示しており、試料番号６〜１０は従来例品
を示している。
【００１３】
【表１】
【００１４】そして、この表１からは、カーボンファイ
バを用いた実施例品における開気孔率は、セルロース粉
末を用いた従来例品の開気孔率よりも大幅に高まってい
ることが分かる。また、この表１によれば、相対密度が
同程度である場合においても、実施例品の開気孔率の方
が従来例品のそれよりも高いのであるから、従来例品と
同等の開気孔率で満足できる場合には開気孔形成のため
に加えるカーボンファイバの添加量が少なくて済むこと
が明らかである。
バを用いた実施例品における開気孔率は、セルロース粉
末を用いた従来例品の開気孔率よりも大幅に高まってい
ることが分かる。また、この表１によれば、相対密度が
同程度である場合においても、実施例品の開気孔率の方
が従来例品のそれよりも高いのであるから、従来例品と
同等の開気孔率で満足できる場合には開気孔形成のため
に加えるカーボンファイバの添加量が少なくて済むこと
が明らかである。
【００１５】ところで、固体電解質型の燃料電池を製造
するに際しては、固体電解質、例えば、イットリアの添
加により安定化した立方品ジルコニアからなるグリーン
状態のシートに多孔質セラミックス電極となるグリーン
状態のシートを圧着して焼結する方法を実施することに
なる。
するに際しては、固体電解質、例えば、イットリアの添
加により安定化した立方品ジルコニアからなるグリーン
状態のシートに多孔質セラミックス電極となるグリーン
状態のシートを圧着して焼結する方法を実施することに
なる。
【００１６】なお、以上の説明においては、多孔質セラ
ミックス製品が燃料電池の燃料側電極及び空気側電極で
あるものとしているが、これら以外の用途で用いられる
ものであってもよいことは勿論である。
ミックス製品が燃料電池の燃料側電極及び空気側電極で
あるものとしているが、これら以外の用途で用いられる
ものであってもよいことは勿論である。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる多
孔質セラミックス製品の製造方法によれば、細断された
カーボンファイバを粉末状のセラミックス原料に加えて
いるので、これらの混合物からなる成形体を焼成した際
には、カーボンファイバが消失して繊維状に長く形成さ
れた空隙が残ることになり、これらの空隙が互いに連続
し易くなる。その結果、カーボンファイバの添加量が少
なくても開気孔の量が増えることになり、開気孔率の高
い多孔質セラミックス製品が容易に得られることにな
る。
孔質セラミックス製品の製造方法によれば、細断された
カーボンファイバを粉末状のセラミックス原料に加えて
いるので、これらの混合物からなる成形体を焼成した際
には、カーボンファイバが消失して繊維状に長く形成さ
れた空隙が残ることになり、これらの空隙が互いに連続
し易くなる。その結果、カーボンファイバの添加量が少
なくても開気孔の量が増えることになり、開気孔率の高
い多孔質セラミックス製品が容易に得られることにな
る。
Claims (1)
- 【請求項１】 粉末状のセラミックス原料と細断された
カーボンファイバとを混合した後、成形及び焼成するこ
とを特徴とする多孔質セラミックス製品の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3260620A JPH0597536A (ja) | 1991-10-08 | 1991-10-08 | 多孔質セラミツクス製品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3260620A JPH0597536A (ja) | 1991-10-08 | 1991-10-08 | 多孔質セラミツクス製品の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0597536A true JPH0597536A (ja) | 1993-04-20 |
Family
ID=17350459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3260620A Pending JPH0597536A (ja) | 1991-10-08 | 1991-10-08 | 多孔質セラミツクス製品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0597536A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111170759A (zh) * | 2020-01-13 | 2020-05-19 | 山东晟世达科技有限公司 | 一种无模裸烧发泡陶瓷的制造方法 |
-
1991
- 1991-10-08 JP JP3260620A patent/JPH0597536A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111170759A (zh) * | 2020-01-13 | 2020-05-19 | 山东晟世达科技有限公司 | 一种无模裸烧发泡陶瓷的制造方法 |
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