JPH11273451A - 酸化物イオン導電体およびその製造法並びに固体電解質型燃料電池 - Google Patents
酸化物イオン導電体およびその製造法並びに固体電解質型燃料電池Info
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- JPH11273451A JPH11273451A JP10092570A JP9257098A JPH11273451A JP H11273451 A JPH11273451 A JP H11273451A JP 10092570 A JP10092570 A JP 10092570A JP 9257098 A JP9257098 A JP 9257098A JP H11273451 A JPH11273451 A JP H11273451A
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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
-
- 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
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 温和な条件で製造することができ、且つ、酸
化物イオン導電体として有用な新規なセリア系酸化物を
提供し、比較的低温度（例えば、900℃以下）でも作動
させることができる固体電解質型燃料電池を提供する。 【解決手段】 一般式（１）：(ＣｅＯ2)1-x(Ｌｎ
Ｏ1.5)x-y(ＧａＯ1.5)yで表される酸化物。ＬｎはＣｅ
以外の３価の稀土類元素（好ましくはＹ、Ｌａ、Ｐｒ、
Ｎｄ、Ｓｍ及びＧｄからなる群）から選択される１種又
は２種以上である。０＜ｘ≦0.4である。０＜ｙ＜0.05
である。
化物イオン導電体として有用な新規なセリア系酸化物を
提供し、比較的低温度（例えば、900℃以下）でも作動
させることができる固体電解質型燃料電池を提供する。 【解決手段】 一般式（１）：(ＣｅＯ2)1-x(Ｌｎ
Ｏ1.5)x-y(ＧａＯ1.5)yで表される酸化物。ＬｎはＣｅ
以外の３価の稀土類元素（好ましくはＹ、Ｌａ、Ｐｒ、
Ｎｄ、Ｓｍ及びＧｄからなる群）から選択される１種又
は２種以上である。０＜ｘ≦0.4である。０＜ｙ＜0.05
である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、新規な酸化物及び
その製造方法に関し、特に、酸化物イオン導電体として
有用な新規なセリア系酸化物及びその製造方法に関す
る。
その製造方法に関し、特に、酸化物イオン導電体として
有用な新規なセリア系酸化物及びその製造方法に関す
る。
【０００２】本発明は、酸化物イオン導電体及び固体電
解質型燃料電池に関し、詳しくは、固体電解質型燃料電
池、酸素センサー、酸素ポンプ等のための電解質材料と
して有用な酸化物イオン導電体及び該酸化物イオン導電
体を電解質とする固体電解質型燃料電池に関する。
解質型燃料電池に関し、詳しくは、固体電解質型燃料電
池、酸素センサー、酸素ポンプ等のための電解質材料と
して有用な酸化物イオン導電体及び該酸化物イオン導電
体を電解質とする固体電解質型燃料電池に関する。
【０００３】
【従来の技術】Ｃｅ及びＣｅ以外の３価の稀土類元素
（例えば、Ｓｍ）を構成元素（カチオン）とするセリア
系複合酸化物は、その優れた酸化物イオン導電特性のた
めに、固体電解質型燃料電池、酸素センサー、酸素ポン
プ用等の電解質材料として、近年注目を集めている。特
に、固体電解質型燃料電池を実用化するための重要な課
題のひとつである電池の作動温度の低温化に対して、セ
リア系複合酸化物が有する優れた導電特性が有効である
と期待されている。
（例えば、Ｓｍ）を構成元素（カチオン）とするセリア
系複合酸化物は、その優れた酸化物イオン導電特性のた
めに、固体電解質型燃料電池、酸素センサー、酸素ポン
プ用等の電解質材料として、近年注目を集めている。特
に、固体電解質型燃料電池を実用化するための重要な課
題のひとつである電池の作動温度の低温化に対して、セ
リア系複合酸化物が有する優れた導電特性が有効である
と期待されている。
【０００４】しかし、従来のセリア系複合酸化物は一般
に焼結性が低く、これを固相反応で製造する場合には、
原料を1600℃付近という高い温度で焼成する必要があ
り、焼成温度が高いことによって、焼成に要するコスト
の高騰、固相反応時における副反応の進行による焼結体
純度の低下等の問題が生じ、セリア系複合酸化物の実用
化に対する大きな障害となっていた。
に焼結性が低く、これを固相反応で製造する場合には、
原料を1600℃付近という高い温度で焼成する必要があ
り、焼成温度が高いことによって、焼成に要するコスト
の高騰、固相反応時における副反応の進行による焼結体
純度の低下等の問題が生じ、セリア系複合酸化物の実用
化に対する大きな障害となっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来のセリア系複合酸化物の製造時における欠点を克服
し、その酸化物イオン導電体としての特性を低下させる
ことなく、より穏和な条件下で製造することができる新
規なセリア系酸化物を提供することを目的とする。本発
明は、酸化物イオン導電体として有用な新規なセリア系
酸化物を温和な条件下で製造する方法を提供することを
目的とする。
従来のセリア系複合酸化物の製造時における欠点を克服
し、その酸化物イオン導電体としての特性を低下させる
ことなく、より穏和な条件下で製造することができる新
規なセリア系酸化物を提供することを目的とする。本発
明は、酸化物イオン導電体として有用な新規なセリア系
酸化物を温和な条件下で製造する方法を提供することを
目的とする。
【０００６】本発明は、比較的低温度（例えば900℃以
下、好ましくは850℃以下、より好ましくは800℃以下）
でも高い酸化物イオン導電性を示す酸化物イオン導電体
を提供することを目的とする。本発明は、比較的低温度
（例えば900℃以下、好ましくは850℃以下、より好まし
くは800℃以下）でも有効に作動させることができる固
体電解質型燃料電池を提供することを目的とする。
下、好ましくは850℃以下、より好ましくは800℃以下）
でも高い酸化物イオン導電性を示す酸化物イオン導電体
を提供することを目的とする。本発明は、比較的低温度
（例えば900℃以下、好ましくは850℃以下、より好まし
くは800℃以下）でも有効に作動させることができる固
体電解質型燃料電池を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、従来のセリ
ア系複合酸化物と同等以上の酸化物イオン導電特性を有
し、酸化物イオン導電体として有用な酸化物を、より穏
和な条件下で製造する方法を開発するために鋭意検討を
重ねた結果、Ｃｅ及びＣｅ以外の３価の稀土類元素を構
成元素（カチオン）とするセリア系酸化物に、更に構成
元素（カチオン）として、特定量のＧａを添加すること
により、より穏和な条件下で製造することができ、しか
も、得られる酸化物が酸化物イオン導電体として良好な
特性を有することを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
ア系複合酸化物と同等以上の酸化物イオン導電特性を有
し、酸化物イオン導電体として有用な酸化物を、より穏
和な条件下で製造する方法を開発するために鋭意検討を
重ねた結果、Ｃｅ及びＣｅ以外の３価の稀土類元素を構
成元素（カチオン）とするセリア系酸化物に、更に構成
元素（カチオン）として、特定量のＧａを添加すること
により、より穏和な条件下で製造することができ、しか
も、得られる酸化物が酸化物イオン導電体として良好な
特性を有することを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
【０００８】すなわち、本発明は、一般式（１）：(Ｃ
ｅＯ2)1-x(ＬｎＯ1.5)x-y(ＧａＯ1.5)yで表される酸化
物に係る。ＬｎはＣｅ以外の３価の稀土類元素（好まし
くはＹ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ及びＧｄからなる群）
から選択される１種又は２種以上である。ｘは０＜ｘ≦
0.4を満足する値である。ｙは０＜ｙ＜0.05を満足する
値である。
ｅＯ2)1-x(ＬｎＯ1.5)x-y(ＧａＯ1.5)yで表される酸化
物に係る。ＬｎはＣｅ以外の３価の稀土類元素（好まし
くはＹ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ及びＧｄからなる群）
から選択される１種又は２種以上である。ｘは０＜ｘ≦
0.4を満足する値である。ｙは０＜ｙ＜0.05を満足する
値である。
【０００９】本発明は、ＣｅＯ2、Ｌｎ2Ｏ3及びＧａ2Ｏ
3の混合粉末を1400〜1600℃で焼結させて前記いずれか
の酸化物を得ることを特徴とするセリア系酸化物の製造
方法に係る。本発明は、ＣｅＯ2、Ｌｎ2Ｏ3及びＧａ2Ｏ
3の混合粉末を1000〜1300℃でか焼した後に粉砕して得
られる粉末を1400〜1600℃で焼結させて前記いずれかの
酸化物を得ることを特徴とするセリア系酸化物の製造方
法に係る。
3の混合粉末を1400〜1600℃で焼結させて前記いずれか
の酸化物を得ることを特徴とするセリア系酸化物の製造
方法に係る。本発明は、ＣｅＯ2、Ｌｎ2Ｏ3及びＧａ2Ｏ
3の混合粉末を1000〜1300℃でか焼した後に粉砕して得
られる粉末を1400〜1600℃で焼結させて前記いずれかの
酸化物を得ることを特徴とするセリア系酸化物の製造方
法に係る。
【００１０】本発明は、前記いずれかの酸化物からなる
酸化物イオン導電体にある。本発明は、前記の酸化物イ
オン導電体を電解質とする固体電解質型燃料電池に係
る。
酸化物イオン導電体にある。本発明は、前記の酸化物イ
オン導電体を電解質とする固体電解質型燃料電池に係
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の酸化物（酸化物イオン導
電体） Ｃｅ及びＣｅ以外の３価の稀土類元素（Ｌｎ）を構成元
素（カチオン）とする複合酸化物、即ち、セリア中のＣ
ｅの一部をＣｅ以外の３価の稀土類元素（Ｌｎ）で置換
した酸化物は、セリアの結晶構造に酸素欠陥が生じた結
晶構造に相当する蛍石型の結晶構造を有し、この酸素欠
陥の作用により、酸化物イオン導電性を示すものと考え
られている。
電体） Ｃｅ及びＣｅ以外の３価の稀土類元素（Ｌｎ）を構成元
素（カチオン）とする複合酸化物、即ち、セリア中のＣ
ｅの一部をＣｅ以外の３価の稀土類元素（Ｌｎ）で置換
した酸化物は、セリアの結晶構造に酸素欠陥が生じた結
晶構造に相当する蛍石型の結晶構造を有し、この酸素欠
陥の作用により、酸化物イオン導電性を示すものと考え
られている。
【００１２】Ｃｅ以外の３価の稀土類元素（Ｌｎ）とし
ては、例えば、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、ランタニド元素（Ｐ
ｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅ
ｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ等）及びＡｃ等からなる群から選
択される１種又は２種以上の３価の稀土類元素がある。
好ましい実施の形態では、Ｃｅ以外の３価の稀土類元素
（Ｌｎ）として、Ｙ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ及びＧｄ
からなる群から選択される１種又は２種以上を使用す
る。
ては、例えば、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、ランタニド元素（Ｐ
ｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅ
ｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ等）及びＡｃ等からなる群から選
択される１種又は２種以上の３価の稀土類元素がある。
好ましい実施の形態では、Ｃｅ以外の３価の稀土類元素
（Ｌｎ）として、Ｙ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ及びＧｄ
からなる群から選択される１種又は２種以上を使用す
る。
【００１３】セリアに対するＣｅ以外の３価の稀土類元
素（Ｌｎ）によるＣｅの置換率に相当する一般式（１）
中のｘの値の上限は0.4以下、好ましくは0.3以下、より
好ましくは0.299以下、更に好ましくは0.29以下、より
更に好ましくは0.27以下、特に好ましくは0.25以下、更
に特に好ましくは0.23以下とする。ｘの値の下限は０を
超える値、好ましくは0.001以上、より好ましくは0.01
以上、更に好ましくは0.05以上、特に好ましくは0.1以
上、更に特に好ましくは0.15以上とする。ｘの値が0.4
を超えると、導電率が急激に低下する傾向がある。
素（Ｌｎ）によるＣｅの置換率に相当する一般式（１）
中のｘの値の上限は0.4以下、好ましくは0.3以下、より
好ましくは0.299以下、更に好ましくは0.29以下、より
更に好ましくは0.27以下、特に好ましくは0.25以下、更
に特に好ましくは0.23以下とする。ｘの値の下限は０を
超える値、好ましくは0.001以上、より好ましくは0.01
以上、更に好ましくは0.05以上、特に好ましくは0.1以
上、更に特に好ましくは0.15以上とする。ｘの値が0.4
を超えると、導電率が急激に低下する傾向がある。
【００１４】Ｃｅ、Ｃｅ以外の３価の稀土類元素（Ｌ
ｎ）及びＧａを構成元素（カチオン）とする複合酸化物
である本発明の酸化物は、例えば、原料混合粉末から固
相反応によって製造する際に固相反応と同時に進行する
焼結反応によって緻密なセリア系複合酸化物が形成され
る際に、Ｇａが粒成長速度を高める作用をすると考えら
れる。
ｎ）及びＧａを構成元素（カチオン）とする複合酸化物
である本発明の酸化物は、例えば、原料混合粉末から固
相反応によって製造する際に固相反応と同時に進行する
焼結反応によって緻密なセリア系複合酸化物が形成され
る際に、Ｇａが粒成長速度を高める作用をすると考えら
れる。
【００１５】セリアに対するＧａによるＣｅの置換率に
相当する一般式（１）中のｙの値の上限は0.05未満、好
ましくは0.049以下、より好ましくは0.04以下、更に好
ましくは0.03以下、特に好ましくは0.02以下とする。ｙ
の値の下限は０を超える値、好ましくは0.001以上、よ
り好ましくは0.004以上、更に好ましくは0.07以上とす
る。ｙの値が0.05以上であると、製造時にＧａとＣｅ以
外の３価の稀土類元素（Ｌｎ）との副反応が進行して不
純物（例えばＧａ5Ｌｎ3Ｏ12で表されるガーネット型化
合物）相が生成して結晶構造が蛍石型の単一相となら
ず、結果として粒成長が抑制され、導電率が低下する傾
向がある。
相当する一般式（１）中のｙの値の上限は0.05未満、好
ましくは0.049以下、より好ましくは0.04以下、更に好
ましくは0.03以下、特に好ましくは0.02以下とする。ｙ
の値の下限は０を超える値、好ましくは0.001以上、よ
り好ましくは0.004以上、更に好ましくは0.07以上とす
る。ｙの値が0.05以上であると、製造時にＧａとＣｅ以
外の３価の稀土類元素（Ｌｎ）との副反応が進行して不
純物（例えばＧａ5Ｌｎ3Ｏ12で表されるガーネット型化
合物）相が生成して結晶構造が蛍石型の単一相となら
ず、結果として粒成長が抑制され、導電率が低下する傾
向がある。
【００１６】本発明の酸化物は、酸化物イオン導電体と
して有用である。1000℃における導電率が0.15Ｓ／cm以
上、好ましくは0.18Ｓ／cm以上、より好ましくは0.2Ｓ
／cm以上である本発明の酸化物は、酸化物イオン導電体
として、具体的には、固体電解質型燃料電池の電解質材
料として特に有用である。
して有用である。1000℃における導電率が0.15Ｓ／cm以
上、好ましくは0.18Ｓ／cm以上、より好ましくは0.2Ｓ
／cm以上である本発明の酸化物は、酸化物イオン導電体
として、具体的には、固体電解質型燃料電池の電解質材
料として特に有用である。
【００１７】800℃における導電率が0.075Ｓ／cm以上、
好ましくは0.08Ｓ／cm以上、より好ましくは0.085Ｓ／c
m以上、更に好ましくは0.09Ｓ／cm以上である本発明の
酸化物は、酸化物イオン導電体として、具体的には、比
較的低温度（例えば900℃以下、好ましくは850℃以下、
より好ましくは800℃以下）で作動させる固体電解質型
燃料電池の電解質材料として特に有用である。
好ましくは0.08Ｓ／cm以上、より好ましくは0.085Ｓ／c
m以上、更に好ましくは0.09Ｓ／cm以上である本発明の
酸化物は、酸化物イオン導電体として、具体的には、比
較的低温度（例えば900℃以下、好ましくは850℃以下、
より好ましくは800℃以下）で作動させる固体電解質型
燃料電池の電解質材料として特に有用である。
【００１８】アルキメデス法による絶対密度（25℃）が
6.6以上、好ましくは6.7以上、より好ましくは6.8以上
であり、７以下、好ましくは6.99以下、より好ましくは
6.98以下である本発明の酸化物は、導電率が高い傾向が
あり、酸化物イオン導電体として特に有用である。
6.6以上、好ましくは6.7以上、より好ましくは6.8以上
であり、７以下、好ましくは6.99以下、より好ましくは
6.98以下である本発明の酸化物は、導電率が高い傾向が
あり、酸化物イオン導電体として特に有用である。
【００１９】相対密度が97％以上である本発明の酸化物
は、緻密性が高く、酸素ガスの透過率が低いため、例え
ば、固体電解質型燃料電池の電解質材料として特に有用
である。ここで、相対密度は、アルキメデス法による絶
対密度（25℃）を、格子定数より算出した理論密度で割
った相対値である。
は、緻密性が高く、酸素ガスの透過率が低いため、例え
ば、固体電解質型燃料電池の電解質材料として特に有用
である。ここで、相対密度は、アルキメデス法による絶
対密度（25℃）を、格子定数より算出した理論密度で割
った相対値である。
【００２０】気孔率が10％以下、好ましくは８％以下、
より好ましくは６％以下、更に好ましくは5.5以下（通
常は0.5％以上、更には１％以上、特には1.5％以上）で
ある本発明の酸化物は、緻密性が高く、酸素ガスの透過
率が低いため、例えば、固体電解質型燃料電池の電解質
材料として特に有用である。
より好ましくは６％以下、更に好ましくは5.5以下（通
常は0.5％以上、更には１％以上、特には1.5％以上）で
ある本発明の酸化物は、緻密性が高く、酸素ガスの透過
率が低いため、例えば、固体電解質型燃料電池の電解質
材料として特に有用である。
【００２１】ここで、気孔率は、本発明の酸化物の鏡面
研磨済み表面に熱エッチングを施した後に導電性物質
（例えばＰｔ−Ｐｄ）の薄膜をコーティングした試料を
用いて得た電子顕微鏡写真を３枚用意して、その上に格
子を描き（通常の格子点数：写真１枚につき357点）、
格子点と気孔の交点を計数して全体の格子点数で割るこ
とにより求めることができる。
研磨済み表面に熱エッチングを施した後に導電性物質
（例えばＰｔ−Ｐｄ）の薄膜をコーティングした試料を
用いて得た電子顕微鏡写真を３枚用意して、その上に格
子を描き（通常の格子点数：写真１枚につき357点）、
格子点と気孔の交点を計数して全体の格子点数で割るこ
とにより求めることができる。
【００２２】酸化物の緻密性の良否は、例えば、酸化物
を電解質材料として固体電解質型燃料電池を組み立て
て、開回路電圧を測定することにより、判定することが
できる。例えば、電解質材料として使用した酸化物の緻
密性が十分でないと、電解質中で酸素と水素とが短絡し
てしまうので、理論起電力がでない。
を電解質材料として固体電解質型燃料電池を組み立て
て、開回路電圧を測定することにより、判定することが
できる。例えば、電解質材料として使用した酸化物の緻
密性が十分でないと、電解質中で酸素と水素とが短絡し
てしまうので、理論起電力がでない。
【００２３】平均粒径が２μｍ以上、好ましくは４μｍ
以上、より好ましくは６μｍ以上、更に好ましくは８μ
ｍ以上（通常は30μｍ以下、更には25μｍ以下、特には
20μｍ以下）である本発明の酸化物は、酸化物イオン導
電体として特に有用である。
以上、より好ましくは６μｍ以上、更に好ましくは８μ
ｍ以上（通常は30μｍ以下、更には25μｍ以下、特には
20μｍ以下）である本発明の酸化物は、酸化物イオン導
電体として特に有用である。
【００２４】ここで平均粒径は、本発明の酸化物の鏡面
研磨済み表面に熱エッチングを施した後に導電性物質
（例えばＰｔ−Ｐｄ）の薄膜をコーティングした試料を
用いて得た電子顕微鏡写真を３枚用意して、その上に任
意の位置、方向に長さ70μｍ程度の直線を写真１枚につ
き最低10本引き、直線が粒を横断する長さを１個ずつ測
定し、すべての値を1.5倍して平均化することにより、
求めることができる。
研磨済み表面に熱エッチングを施した後に導電性物質
（例えばＰｔ−Ｐｄ）の薄膜をコーティングした試料を
用いて得た電子顕微鏡写真を３枚用意して、その上に任
意の位置、方向に長さ70μｍ程度の直線を写真１枚につ
き最低10本引き、直線が粒を横断する長さを１個ずつ測
定し、すべての値を1.5倍して平均化することにより、
求めることができる。
【００２５】本発明の酸化物の絶対密度、相対密度、気
孔率、平均粒径等は、例えば、Ｃｅ以外の３価の希土類
元素（Ｌｎ）の種類に応じ、一般式（１）中のｘ及びｙ
の値を調節することにより、また、製造条件（例えば、
固相反応法によって製造する場合には、焼成温度等）を
調節することにより、制御することができる。
孔率、平均粒径等は、例えば、Ｃｅ以外の３価の希土類
元素（Ｌｎ）の種類に応じ、一般式（１）中のｘ及びｙ
の値を調節することにより、また、製造条件（例えば、
固相反応法によって製造する場合には、焼成温度等）を
調節することにより、制御することができる。
【００２６】本発明の酸化物の製造方法 （１）固相反応法 本発明の酸化物は、固相反応法に基づいて製造すること
ができる。例えば、各構成カチオンの酸化物（Ｃｅ
Ｏ2、Ｌｎ2Ｏ3、Ｇａ2Ｏ3等）又は焼成によりこれらの
酸化物を形成しうる酸化物（例えば炭酸塩等）を一般式
（１）を満足する組成となるように所定のモル比で混合
した原料混合物を所定温度で所定時間焼成することによ
り、本発明の酸化物を製造することができる。
ができる。例えば、各構成カチオンの酸化物（Ｃｅ
Ｏ2、Ｌｎ2Ｏ3、Ｇａ2Ｏ3等）又は焼成によりこれらの
酸化物を形成しうる酸化物（例えば炭酸塩等）を一般式
（１）を満足する組成となるように所定のモル比で混合
した原料混合物を所定温度で所定時間焼成することによ
り、本発明の酸化物を製造することができる。
【００２７】混合原料を焼成する前に焼成温度よりも低
い温度で所定時間か焼することにより、より均一な組成
の酸化物を容易に製造することができる。原料混合物
は、粉末を所定温度で所定時間加圧成形した後にか焼又
は焼成することができる。原料混合物をか焼する場合に
は、か焼した原料混合物を粉砕して所定温度で所定時間
加圧成形した後に焼成することができる。
い温度で所定時間か焼することにより、より均一な組成
の酸化物を容易に製造することができる。原料混合物
は、粉末を所定温度で所定時間加圧成形した後にか焼又
は焼成することができる。原料混合物をか焼する場合に
は、か焼した原料混合物を粉砕して所定温度で所定時間
加圧成形した後に焼成することができる。
【００２８】焼成温度は、例えば1300℃以上、好ましく
は1400℃以上とし、通常は完全には融解しない温度以
下、具体的には1600℃以下、好ましくは1500℃以下とす
ることができる。焼成時間は、例えば５時間以上、好ま
しくは10時間以上、より好ましくは15時間以上とするこ
とができ、通常は30時間以下、好ましくは24時間以下と
することができる。
は1400℃以上とし、通常は完全には融解しない温度以
下、具体的には1600℃以下、好ましくは1500℃以下とす
ることができる。焼成時間は、例えば５時間以上、好ま
しくは10時間以上、より好ましくは15時間以上とするこ
とができ、通常は30時間以下、好ましくは24時間以下と
することができる。
【００２９】焼成温度が低いと（例えば1400℃より低い
と、特に1300℃より低いと）焼結が進みにくくなり、緻
密化が不十分となって、焼結体に気孔が取り残されやす
くなる傾向があり、焼結体に気孔が取り残されると、取
り残された気孔が結晶粒子の粒界における抵抗を高め、
結果として焼結体の導電率を低下させるので好ましくな
い。
と、特に1300℃より低いと）焼結が進みにくくなり、緻
密化が不十分となって、焼結体に気孔が取り残されやす
くなる傾向があり、焼結体に気孔が取り残されると、取
り残された気孔が結晶粒子の粒界における抵抗を高め、
結果として焼結体の導電率を低下させるので好ましくな
い。
【００３０】逆に焼成温度が高いと（例えば1500℃より
高いと、特に1600℃より高いと）激しい粒成長が生じや
すく、粒界に気孔が多量に残されやすくなる傾向があ
り、気孔が多量に残されると、焼結体の密度が低下し、
結果として焼結体の導電率が低下するので好ましくな
い。
高いと、特に1600℃より高いと）激しい粒成長が生じや
すく、粒界に気孔が多量に残されやすくなる傾向があ
り、気孔が多量に残されると、焼結体の密度が低下し、
結果として焼結体の導電率が低下するので好ましくな
い。
【００３１】か焼温度は、例えば900℃以上、好ましく
は1000℃以上とすることができ、通常は1400℃以下、好
ましくは1300℃とすることができる。か焼時間は、例え
ば12時間以上、好ましくは18時間以上とすることがで
き、通常は48時間以下、好ましくは36時間以下とし、具
体的には24時間程度とすることができる。
は1000℃以上とすることができ、通常は1400℃以下、好
ましくは1300℃とすることができる。か焼時間は、例え
ば12時間以上、好ましくは18時間以上とすることがで
き、通常は48時間以下、好ましくは36時間以下とし、具
体的には24時間程度とすることができる。
【００３２】か焼温度が低いと（例えば1000℃より低い
と、特に900℃より低いと）固相反応が進行しにくくな
る傾向があり、高いと（例えば1400℃より高いと、特に
1300℃より高いと）焼結が進みすぎて気孔が多く形成さ
れる傾向があり、気孔が多く形成されると、結果として
焼結体の導電率の低下を招きやすくなるので好ましくな
い。
と、特に900℃より低いと）固相反応が進行しにくくな
る傾向があり、高いと（例えば1400℃より高いと、特に
1300℃より高いと）焼結が進みすぎて気孔が多く形成さ
れる傾向があり、気孔が多く形成されると、結果として
焼結体の導電率の低下を招きやすくなるので好ましくな
い。
【００３３】原料混合物又はか焼し粉砕した原料混合物
の加圧成形方法は、特に限定することなく公知の方法を
使用することが可能であり、例えば、金型プレスにより
500〜1500Kgf／cm2の圧力で成形することができ、ま
た、必要に応じて更に等方静水圧プレスにより2000〜30
00Kgf／cm2程度の圧力で成形することができる。
の加圧成形方法は、特に限定することなく公知の方法を
使用することが可能であり、例えば、金型プレスにより
500〜1500Kgf／cm2の圧力で成形することができ、ま
た、必要に応じて更に等方静水圧プレスにより2000〜30
00Kgf／cm2程度の圧力で成形することができる。
【００３４】（２）薄膜形成法 本発明の酸化物は、気相から金属酸化物薄膜を析出させ
るための公知の方法により、薄膜として製造することが
できる。本発明の酸化物の薄膜は、例えば、真空蒸着
法、スパッタ法、イオンプレーティング法等のＰＶＤ
法、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、レーザＣＶＤ法等
のＣＶＤ法、溶射法等の薄膜形成法により、製造するこ
とができる。
るための公知の方法により、薄膜として製造することが
できる。本発明の酸化物の薄膜は、例えば、真空蒸着
法、スパッタ法、イオンプレーティング法等のＰＶＤ
法、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、レーザＣＶＤ法等
のＣＶＤ法、溶射法等の薄膜形成法により、製造するこ
とができる。
【００３５】固体電解質型燃料電池 本発明の酸化物からなる酸化物イオン導電体を固体電解
質型燃料電池の電解質として使用することにより、比較
的低い温度範囲においても動作させることができる固体
電解質型燃料電池を提供することができる。
質型燃料電池の電解質として使用することにより、比較
的低い温度範囲においても動作させることができる固体
電解質型燃料電池を提供することができる。
【００３６】固体電解質型燃料電池は、電解質及び電解
質に接触するように設置される電極（アノード及びカソ
ード）を主要構成要素とし、電解質のアノード側に燃料
（例えば、水素、天然ガス、メタノール、石炭ガス）を
供給し、カソード側に空気（酸素）を供給することによ
り、カソード側に供給された酸素がカソードから電子を
受け取って酸化物イオンとなり、この酸化物イオンが電
解質中を拡散し、アノード側に達し、アノード側に供給
された燃料と反応する。このとき酸化物イオンから電子
が離れて外部回路の負荷を通り、カソードに達する。
質に接触するように設置される電極（アノード及びカソ
ード）を主要構成要素とし、電解質のアノード側に燃料
（例えば、水素、天然ガス、メタノール、石炭ガス）を
供給し、カソード側に空気（酸素）を供給することによ
り、カソード側に供給された酸素がカソードから電子を
受け取って酸化物イオンとなり、この酸化物イオンが電
解質中を拡散し、アノード側に達し、アノード側に供給
された燃料と反応する。このとき酸化物イオンから電子
が離れて外部回路の負荷を通り、カソードに達する。
【００３７】固体電解質型燃料電池としては、例えば、
円筒状の支持管の円筒面上にカソード層、電解質層及び
アノード層を順次形成して積層させた構造を有する円筒
型固体電解質型燃料電池、平板状の電解質層の両面の一
方にアノード層を形成し、他方にカソード層を形成した
構造を有し、セパレータを介して順次積層したスタック
を構成して使用する平板型固体電解質型燃料電池があ
る。本発明の酸化物イオン導電体は、いずれの形式の固
体電解質型燃料電池の電解質としても使用することがで
きる。
円筒状の支持管の円筒面上にカソード層、電解質層及び
アノード層を順次形成して積層させた構造を有する円筒
型固体電解質型燃料電池、平板状の電解質層の両面の一
方にアノード層を形成し、他方にカソード層を形成した
構造を有し、セパレータを介して順次積層したスタック
を構成して使用する平板型固体電解質型燃料電池があ
る。本発明の酸化物イオン導電体は、いずれの形式の固
体電解質型燃料電池の電解質としても使用することがで
きる。
【００３８】電解質層の厚さは、固体電解質型燃料電池
に要求される特性、電解質層に要求される機械的強度、
電解質として使用する酸化物イオン導電体の導電率等を
考慮して、適宜選定することができ、特に限定はない
が、一般的には１mm以下、好ましくは500μｍ以下、よ
り好ましくは200μｍ以下、更に好ましくは100μｍ以下
とし、通常は５μｍ以上、好ましくは10μｍ以上、より
好ましくは30μｍ以上、更に好ましくは50μｍ以上とす
ることができる。
に要求される特性、電解質層に要求される機械的強度、
電解質として使用する酸化物イオン導電体の導電率等を
考慮して、適宜選定することができ、特に限定はない
が、一般的には１mm以下、好ましくは500μｍ以下、よ
り好ましくは200μｍ以下、更に好ましくは100μｍ以下
とし、通常は５μｍ以上、好ましくは10μｍ以上、より
好ましくは30μｍ以上、更に好ましくは50μｍ以上とす
ることができる。
【００３９】本発明の酸化物イオン導電体からなる電解
質層は、例えば、従来のセラミックプロセスであるシー
ト成形焼結法により形成することができ、また、ＰＶＤ
法、ＣＶＤ法又は溶射法等の薄膜形成法により、例え
ば、ガス透過性の多孔質基板上に形成することができ
る。本発明の酸化物（酸化物イオン導電体）は比較的低
温度（例えば1600℃以下、特には1500℃以下）での焼結
法によっても製造することができるので、電極材料との
共焼結法等によっても製造することができる。
質層は、例えば、従来のセラミックプロセスであるシー
ト成形焼結法により形成することができ、また、ＰＶＤ
法、ＣＶＤ法又は溶射法等の薄膜形成法により、例え
ば、ガス透過性の多孔質基板上に形成することができ
る。本発明の酸化物（酸化物イオン導電体）は比較的低
温度（例えば1600℃以下、特には1500℃以下）での焼結
法によっても製造することができるので、電極材料との
共焼結法等によっても製造することができる。
【００４０】アノード及びカソードとしては、例えば、
気孔率30％程度の多孔質体で、それぞれ燃料中、空気中
で安定な電子伝導性材料を使用することができる。電極
として多孔質体を使用することにより、電解質／電極／
気相（燃料、空気）の３相界面で反応を行わせることが
でき、３相界面の面積を大きくすることにより、反応場
を大きくすることができる。
気孔率30％程度の多孔質体で、それぞれ燃料中、空気中
で安定な電子伝導性材料を使用することができる。電極
として多孔質体を使用することにより、電解質／電極／
気相（燃料、空気）の３相界面で反応を行わせることが
でき、３相界面の面積を大きくすることにより、反応場
を大きくすることができる。
【００４１】アノードとしては、例えば、ＮｉとＹ2Ｏ3
安定化ＺｒＯ2との複合材料（Ｎｉ−ＹＳＺサーメッ
ト）を使用することができる。カソードとしては、例え
ば、（ＬａＳｒ）ＭｎＯ3系の材料を使用することがで
きる。
安定化ＺｒＯ2との複合材料（Ｎｉ−ＹＳＺサーメッ
ト）を使用することができる。カソードとしては、例え
ば、（ＬａＳｒ）ＭｎＯ3系の材料を使用することがで
きる。
【００４２】
【発明の効果】本発明の酸化物は、セリア系酸化物の固
相反応系に、第３成分カチオンとして３価のガリウム
（Ｇａ3+）からなる酸化物を少量添加することにより、
固相反応によって製造する際に粒成長が著しく促進され
るので、焼成温度を低減させた穏和な条件でも緻密な焼
結体を得ることができる。
相反応系に、第３成分カチオンとして３価のガリウム
（Ｇａ3+）からなる酸化物を少量添加することにより、
固相反応によって製造する際に粒成長が著しく促進され
るので、焼成温度を低減させた穏和な条件でも緻密な焼
結体を得ることができる。
【００４３】本発明の酸化物は、比較的低温（例えば、
900℃以下、好ましくは850℃以下、より好ましくは800
℃以下）においても、固体電解質型燃料電池の電解質と
して十分に良好なイオン導電特性を有しているので、比
較的低温度（例えば、900℃以下、好ましくは850℃以
下、より好ましくは800℃以下）においても作動させる
ことができる固体電解質型燃料電池の電解質として有用
であり、また、酸素センサー、酸素ポンプとして活用す
ることもであきる。
900℃以下、好ましくは850℃以下、より好ましくは800
℃以下）においても、固体電解質型燃料電池の電解質と
して十分に良好なイオン導電特性を有しているので、比
較的低温度（例えば、900℃以下、好ましくは850℃以
下、より好ましくは800℃以下）においても作動させる
ことができる固体電解質型燃料電池の電解質として有用
であり、また、酸素センサー、酸素ポンプとして活用す
ることもであきる。
【００４４】
【実施例】以下、本発明を実施例を用いてさらに詳細に
説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。
説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。
【００４５】実施例１〜５〔Ｌｎ：Ｓｍ、ｙ：0.002〜
0.01、焼成温度：1400〜1600℃〕 ＣｅＯ2（信越化学工業株式会社製、純度99.99％）、Ｓ
ｍ2Ｏ3（信越化学工業株式会社製、純度99.9％）及びＧ
ａ2Ｏ3（高純度化学研究所製、純度99.99％）の粉末
を、表１の組成になるように秤量して混合した。得られ
た原料混合物をエタノール中ボールミルにより、24時間
混合粉砕した後にエタノールを除去した後に100℃で乾
燥した。
0.01、焼成温度：1400〜1600℃〕 ＣｅＯ2（信越化学工業株式会社製、純度99.99％）、Ｓ
ｍ2Ｏ3（信越化学工業株式会社製、純度99.9％）及びＧ
ａ2Ｏ3（高純度化学研究所製、純度99.99％）の粉末
を、表１の組成になるように秤量して混合した。得られ
た原料混合物をエタノール中ボールミルにより、24時間
混合粉砕した後にエタノールを除去した後に100℃で乾
燥した。
【００４６】得られた原料混合粉末をるつぼに移し、空
気雰囲気の電気炉中1000℃で18時間か焼した後、粉砕
し、加圧成形（500kgf／cm2）及び等方静水圧プレス（3
000kgf／cm2）によって焼成前成形体を得た。得られた
焼成前成形体を表１に示す焼成温度で24時間焼成するこ
とにより、焼結体（本発明の酸化物）を得た。
気雰囲気の電気炉中1000℃で18時間か焼した後、粉砕
し、加圧成形（500kgf／cm2）及び等方静水圧プレス（3
000kgf／cm2）によって焼成前成形体を得た。得られた
焼成前成形体を表１に示す焼成温度で24時間焼成するこ
とにより、焼結体（本発明の酸化物）を得た。
【００４７】得られた焼結体は、粉末Ｘ線回折測定によ
って同定した。1500℃で焼成して得られた焼結体（実施
例２、４及び５）について、粉末Ｘ線回折測定の結果
（チャート）を図１に示す。
って同定した。1500℃で焼成して得られた焼結体（実施
例２、４及び５）について、粉末Ｘ線回折測定の結果
（チャート）を図１に示す。
【００４８】得られた焼結体の表面を鏡面研磨した後に
焼成温度より100℃低い温度で熱エッチングを行った後
にＰｔ−Ｐｄコーティングを施すことによって得られた
試料の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真より、平均粒径
を測定した。結果を表１に示す。ｙ：0.01の焼結体（実
施例１〜３）について、焼成温度と平均粒径との関係を
図２に示す。1500℃で焼成して得られた焼結体（実施例
２、４及び５）について、ｙの値と平均粒径との関係を
図３に示す。実施例２で得られた焼結体の走査型電子顕
微鏡（ＳＥＭ）写真を参考写真に示す。
焼成温度より100℃低い温度で熱エッチングを行った後
にＰｔ−Ｐｄコーティングを施すことによって得られた
試料の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真より、平均粒径
を測定した。結果を表１に示す。ｙ：0.01の焼結体（実
施例１〜３）について、焼成温度と平均粒径との関係を
図２に示す。1500℃で焼成して得られた焼結体（実施例
２、４及び５）について、ｙの値と平均粒径との関係を
図３に示す。実施例２で得られた焼結体の走査型電子顕
微鏡（ＳＥＭ）写真を参考写真に示す。
【００４９】得られた焼結体の密度をアルキメデス法に
より求めた。結果を表１に示す。1500℃で焼成して得ら
れた焼結体（実施例２、４及び５）について、ｙの値と
密度との関係を図４に示す。
より求めた。結果を表１に示す。1500℃で焼成して得ら
れた焼結体（実施例２、４及び５）について、ｙの値と
密度との関係を図４に示す。
【００５０】得られた焼結体を研削し、表面研磨を施す
ことによって得られた３mm×３mm×20mmの直方体試料
に、４本の白金線を巻き付け、白金ペーストを塗布して
固定した後、1000℃において30分間焼き付け処理を施す
ことによって作製した試料を用いて、直流４端子法によ
り空気中800℃において導電率を測定した。結果を表１
に示す。1500℃で焼成して得られた焼結体（実施例２、
４及び５）について、ｙの値と導電率との関係を図５に
示す。
ことによって得られた３mm×３mm×20mmの直方体試料
に、４本の白金線を巻き付け、白金ペーストを塗布して
固定した後、1000℃において30分間焼き付け処理を施す
ことによって作製した試料を用いて、直流４端子法によ
り空気中800℃において導電率を測定した。結果を表１
に示す。1500℃で焼成して得られた焼結体（実施例２、
４及び５）について、ｙの値と導電率との関係を図５に
示す。
【００５１】実施例６〔Ｌｎ：Ｇｄ、ｙ：0.01、焼成温
度：1500℃〕 Ｓｍ2Ｏ3粉末に代えてＧｄ2Ｏ3（信越化学工業株式会社
製、純度99.9％）を使用した他は実施例２と同様にし
た。結果を表１に示す。
度：1500℃〕 Ｓｍ2Ｏ3粉末に代えてＧｄ2Ｏ3（信越化学工業株式会社
製、純度99.9％）を使用した他は実施例２と同様にし
た。結果を表１に示す。
【００５２】実施例７〔Ｌｎ：Ｙ、ｙ：0.01、焼成温
度：1500℃〕 Ｓｍ2Ｏ3粉末に代えてＹ2Ｏ3（日本イットリウム株式会
社製、純度99.9％）粉末を使用した他は実施例２と同様
にした。結果を表１に示す。
度：1500℃〕 Ｓｍ2Ｏ3粉末に代えてＹ2Ｏ3（日本イットリウム株式会
社製、純度99.9％）粉末を使用した他は実施例２と同様
にした。結果を表１に示す。
【００５３】比較例１〔Ｌｎ：Ｓｍ、ｙ：0.05、焼成温
度：1500℃〕 ＣｅＯ2（信越化学工業株式会社製、純度99.99％）、Ｓ
ｍ2Ｏ3（信越化学工業株式会社製、純度99.9％）及びＧ
ａ2Ｏ3（高純度化学研究所製、純度99.99％）の粉末
を、表１の組成になるように秤量して混合した原料混合
物を使用した他は実施例２と同様にした。結果を表１並
びに図１、図３、図４及び図５に示す。図１において、
比較例１の焼結体については、Ｇａ5Ｓｍ3Ｏ12に帰属す
ると考えられる回折ピークが表れている。
度：1500℃〕 ＣｅＯ2（信越化学工業株式会社製、純度99.99％）、Ｓ
ｍ2Ｏ3（信越化学工業株式会社製、純度99.9％）及びＧ
ａ2Ｏ3（高純度化学研究所製、純度99.99％）の粉末
を、表１の組成になるように秤量して混合した原料混合
物を使用した他は実施例２と同様にした。結果を表１並
びに図１、図３、図４及び図５に示す。図１において、
比較例１の焼結体については、Ｇａ5Ｓｍ3Ｏ12に帰属す
ると考えられる回折ピークが表れている。
【００５４】比較例２〜４〔Ｌｎ：Ｓｍ、ｙ：０、焼成
温度：1500〜1700℃〕 ＣｅＯ2（信越化学工業株式会社製、純度99.99％）及び
Ｓｍ2Ｏ3（信越化学工業株式会社製、純度99.9％）の粉
末を、表１の組成になるように秤量して混合した原料混
合物を使用し、焼成温度を1500〜1700℃とした他は、実
施例１〜５と同様にした。結果を表１、図１〜５及び参
考写真に示す。
温度：1500〜1700℃〕 ＣｅＯ2（信越化学工業株式会社製、純度99.99％）及び
Ｓｍ2Ｏ3（信越化学工業株式会社製、純度99.9％）の粉
末を、表１の組成になるように秤量して混合した原料混
合物を使用し、焼成温度を1500〜1700℃とした他は、実
施例１〜５と同様にした。結果を表１、図１〜５及び参
考写真に示す。
【００５５】比較例５・６〔Ｌｎ：Ｇｄ、ｙ：０、焼成
温度：1500〜1600℃〕 ＣｅＯ2（信越化学工業株式会社製、純度99.99％）及び
Ｇｄ2Ｏ3（信越化学工業株式会社製、純度99.9％）の粉
末を、表１の組成になるように秤量して混合した原料混
合物を使用し、焼成温度を1500〜1700℃とした他は、実
施例１〜５と同様にした。結果を表１に示す。
温度：1500〜1600℃〕 ＣｅＯ2（信越化学工業株式会社製、純度99.99％）及び
Ｇｄ2Ｏ3（信越化学工業株式会社製、純度99.9％）の粉
末を、表１の組成になるように秤量して混合した原料混
合物を使用し、焼成温度を1500〜1700℃とした他は、実
施例１〜５と同様にした。結果を表１に示す。
【００５６】
【表１】 酸化物（酸化物イオン導電体）組成 焼成温度 平均粒径 密 度 導電率(800℃) （℃） 実施例１ (ＣｅＯ2)0.8(ＳｍＯ1.5)0.19(ＧａＯ1.5)0.01 1400 2.81μm 6.86g/cm 3 7.88×10 -2S/cm 実施例２ (ＣｅＯ2)0.8(ＳｍＯ1.5)0.19(ＧａＯ1.5)0.01 1500 9.62μm 6.93g/cm 3 8.69×10 -2S/cm 実施例３ (ＣｅＯ2)0.8(ＳｍＯ1.5)0.19(ＧａＯ1.5)0.01 1600 19.77μm 6.66g/cm 3 8.42×10 -2S/cm 実施例４ (ＣｅＯ2)0.8(ＳｍＯ1.5)0.198(ＧａＯ1.5)0.002 1500 11.46μm 6.96g/cm 3 9.06×10 -2S/cm 実施例５ (ＣｅＯ2)0.8(ＳｍＯ1.5)0.195(ＧａＯ1.5)0.005 1500 11.39μm 6.99g/cm 3 8.96×10 -2S/cm 実施例６ (ＣｅＯ2)0.8(ＧｄＯ1.5)0.19(ＧａＯ1.5)0.01 1500 6.61μm 7.06g/cm 3 8.42×10 -2S/cm 実施例７ (ＣｅＯ2)0.8(ＹＯ1.5)0.19(ＧａＯ1.5)0.01 1500 5.13μm 6.48g/cm 3 7.12×10 -2S/cm 比較例１ (ＣｅＯ2)0.8(ＳｍＯ1.5)0.15(ＧａＯ1.5)0.05 1500 7.18μm 7.00g/cm 3 7.46×10 -2S/cm 比較例２ (ＣｅＯ2)0.8(ＳｍＯ1.5)0.2 1500 2.86μm 6.84g/cm 3 7.52×10 -2S/cm 比較例３ (ＣｅＯ2)0.8(ＳｍＯ1.5)0.2 1600 5.42μm 7.02g/cm 3 8.92×10 -2S/cm 比較例４ (ＣｅＯ2)0.8(ＳｍＯ1.5)0.2 1700 11.82μm 6.96g/cm 3 8.41×10 -2S/cm 比較例５ (ＣｅＯ2)0.8(ＧｄＯ1.5)0.2 1500 1.79μm 6.79g/cm 3 6.94×10 -2S/cm 比較例６ (ＣｅＯ2)0.8(ＧｄＯ1.5)0.2 1600 4.36μm 6.93g/cm 3 8.62×10 -2S/cm
【図１】 実施例２、４及び５並びに比較例１及び２で
製造した酸化物の焼結体の粉末Ｘ線回折測定の結果を示
すチャートである。
製造した酸化物の焼結体の粉末Ｘ線回折測定の結果を示
すチャートである。
【図２】 実施例１〜３の酸化物：(ＣｅＯ2)0.8(Ｓｍ
Ｏ1.5)0.19(ＧａＯ1.5)0.01及び比較例２〜４の酸化
物：(ＣｅＯ2)0.8(ＳｍＯ1.5)0.2についての焼成温度と
焼結体の平均粒径との関係を示すグラフである。
Ｏ1.5)0.19(ＧａＯ1.5)0.01及び比較例２〜４の酸化
物：(ＣｅＯ2)0.8(ＳｍＯ1.5)0.2についての焼成温度と
焼結体の平均粒径との関係を示すグラフである。
【図３】 実施例２、４及び５並びに比較例１〜３の酸
化物についてのガリウムの添加モル％（一般式（１）中
のｙの値）と平均粒径との関係を示すグラフである。
化物についてのガリウムの添加モル％（一般式（１）中
のｙの値）と平均粒径との関係を示すグラフである。
【図４】 実施例２、４及び５並びに比較例１〜３の酸
化物についてのガリウムの添加モル％（一般式（１）中
のｙの値）と焼結体の絶対密度及び気孔率との関係を示
すグラフである。
化物についてのガリウムの添加モル％（一般式（１）中
のｙの値）と焼結体の絶対密度及び気孔率との関係を示
すグラフである。
【図５】 実施例２、４及び５並びに比較例１〜３の酸
化物についてのガリウムの添加モル％（一般式（１）中
のｙの値）と焼結体の800℃での導電率との関係を示す
グラフである。
化物についてのガリウムの添加モル％（一般式（１）中
のｙの値）と焼結体の800℃での導電率との関係を示す
グラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 淳一 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内
Claims (12)
- 【請求項１】 一般式（１）：(ＣｅＯ2)1-x(Ｌｎ
Ｏ1.5)x-y(ＧａＯ1.5)yで表される酸化物〔ＬｎはＣｅ
以外の３価の稀土類元素から選択される１種又は２種以
上の元素であり、０＜ｘ≦0.4、０＜ｙ＜0.05であ
る〕。 - 【請求項２】 ＬｎがＹ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ及び
Ｇｄからなる群から選択される１種又は２種以上の元素
である請求項１に記載の酸化物。 - 【請求項３】 結晶構造が蛍石型である請求項１又は２
に記載の酸化物。 - 【請求項４】 1000℃における導電率が0.15Ｓ／cm以上
である請求項１〜３のいずれかに記載の酸化物。 - 【請求項５】 800℃における導電率が0.075Ｓ／cm以上
である請求項１〜４のいずれかに記載の酸化物。 - 【請求項６】 25℃における絶対密度が6.6〜７である
請求項１〜５のいずれかに記載の酸化物。 - 【請求項７】 相対密度が97％以上である請求項１〜６
のいずれかに記載の酸化物。 - 【請求項８】 平均粒径が２μｍ以上である請求項１〜
７のいずれかに記載の酸化物。 - 【請求項９】 ＣｅＯ2、Ｌｎ2Ｏ3及びＧａ2Ｏ3の混合
粉末を1400〜1600℃で焼結させて請求項１〜８のいずれ
かに記載の酸化物を得ることを特徴とするセリア系酸化
物の製造方法。 - 【請求項１０】 ＣｅＯ2、Ｌｎ2Ｏ3及びＧａ2Ｏ3の混
合粉末を1000〜1300℃でか焼した後に粉砕して得られる
粉末を1400〜1600℃で焼結させて請求項１〜８のいずれ
かに記載の酸化物を得ることを特徴とするセリア系酸化
物の製造方法。 - 【請求項１１】 請求項１〜８のいずれかに記載の酸化
物からなる酸化物イオン導電体。 - 【請求項１２】 請求項11に記載の酸化物イオン導電体
を電解質とする固体電解質型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09257098A JP4038628B2 (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | 酸化物イオン導電体およびその製造法並びに固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09257098A JP4038628B2 (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | 酸化物イオン導電体およびその製造法並びに固体電解質型燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11273451A true JPH11273451A (ja) | 1999-10-08 |
| JP4038628B2 JP4038628B2 (ja) | 2008-01-30 |
Family
ID=14058096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09257098A Expired - Fee Related JP4038628B2 (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | 酸化物イオン導電体およびその製造法並びに固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4038628B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002052668A1 (fr) * | 2000-12-22 | 2002-07-04 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Oxyde composite de type fluorite |
| US7119041B2 (en) * | 2002-03-08 | 2006-10-10 | Anan Kasei Co., Ltd. | Cerium based composite oxide, sintered product thereof and method for preparation thereof |
| US7462412B2 (en) | 2005-03-04 | 2008-12-09 | Toto Ltd. | Solid oxide fuel cell |
| US7569292B2 (en) | 2005-03-04 | 2009-08-04 | Toto Ltd. | Solid oxide fuel cell |
-
1998
- 1998-03-19 JP JP09257098A patent/JP4038628B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002052668A1 (fr) * | 2000-12-22 | 2002-07-04 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Oxyde composite de type fluorite |
| US7119041B2 (en) * | 2002-03-08 | 2006-10-10 | Anan Kasei Co., Ltd. | Cerium based composite oxide, sintered product thereof and method for preparation thereof |
| US7462412B2 (en) | 2005-03-04 | 2008-12-09 | Toto Ltd. | Solid oxide fuel cell |
| US7569292B2 (en) | 2005-03-04 | 2009-08-04 | Toto Ltd. | Solid oxide fuel cell |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4038628B2 (ja) | 2008-01-30 |
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