JP2000290065A - 緻密質焼結膜および作製方法およびそれを用いた固体電解質型燃料電池用インターコネクター。 - Google Patents
緻密質焼結膜および作製方法およびそれを用いた固体電解質型燃料電池用インターコネクター。Info
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 多孔質基体上にランタンクロマイトのような
難焼結性材料の緻密質セラミックス膜を作製する 【解決手段】多孔質基体上にガス透過流束Ｑ≦５０（ｍ
3／ｍ2・ｈｒ・ａｔｍ）のセラミックス中間層を設けた
のでランタンクロマイトのような難焼結性材料の緻密質
セラミックス膜の作製が容易にできるようになった。
難焼結性材料の緻密質セラミックス膜を作製する 【解決手段】多孔質基体上にガス透過流束Ｑ≦５０（ｍ
3／ｍ2・ｈｒ・ａｔｍ）のセラミックス中間層を設けた
のでランタンクロマイトのような難焼結性材料の緻密質
セラミックス膜の作製が容易にできるようになった。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックスヒー
タの導電層や、固体電解質型燃料電池（以下ＳＯＦＣと
示す）用のインターコネクターなど、ガス気密性が要求
される焼結膜およびその作製方法に関する。特には、低
コストな湿式法によっても緻密な薄膜が得られる緻密質
焼結膜に関する。
タの導電層や、固体電解質型燃料電池（以下ＳＯＦＣと
示す）用のインターコネクターなど、ガス気密性が要求
される焼結膜およびその作製方法に関する。特には、低
コストな湿式法によっても緻密な薄膜が得られる緻密質
焼結膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、特開平４−２４８２７２号では、
Ｌａ1-XＣａXＣｒ1-YＯ3組成（０＜Ｘ≦０．４、０＜Ｙ
≦０．０５）の粉体をスラリー化し、空気極上に塗布し
て焼成することによってインターコネクターの緻密膜を
形成するとしている。
Ｌａ1-XＣａXＣｒ1-YＯ3組成（０＜Ｘ≦０．４、０＜Ｙ
≦０．０５）の粉体をスラリー化し、空気極上に塗布し
て焼成することによってインターコネクターの緻密膜を
形成するとしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来提案されて
いる方法には次のような問題点がある。 （１） 空気極上に塗布すると記載されているが、多孔
質な空気極上にカルシウムドープランタンクロマイトを
直接成膜し焼成すると焼結助剤となるカルシウムクロメ
イトが焼成時において液相であるため空気極内に拡散
し、緻密なランタンクロマイト膜は得られにくい。
いる方法には次のような問題点がある。 （１） 空気極上に塗布すると記載されているが、多孔
質な空気極上にカルシウムドープランタンクロマイトを
直接成膜し焼成すると焼結助剤となるカルシウムクロメ
イトが焼成時において液相であるため空気極内に拡散
し、緻密なランタンクロマイト膜は得られにくい。
【０００４】（２）上記組成の粉末をスラリーコートし
てインターコネクターの緻密膜を形成すると記載されて
いるが、仮にカルシウムクロメイトの拡散が起こらない
にしても空気極上にスラリーを塗布するだけでは、粉末
の充填性が低いため緻密な膜は得られにくい。
てインターコネクターの緻密膜を形成すると記載されて
いるが、仮にカルシウムクロメイトの拡散が起こらない
にしても空気極上にスラリーを塗布するだけでは、粉末
の充填性が低いため緻密な膜は得られにくい。
【０００５】本発明は、セラミックスヒータの導電層
や、ＳＯＦＣ用のインターコネクター膜など、緻密さが
求められる焼結膜の製造に適したセラミックス緻密膜の
作製方法を提供することを目的とする。
や、ＳＯＦＣ用のインターコネクター膜など、緻密さが
求められる焼結膜の製造に適したセラミックス緻密膜の
作製方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、多孔質基体上にある程度緻密なセラミック
ス層を設け、この上に緻密質セラミックス膜を設けるこ
とにより、ランタンクロマイトのような難焼結性材料の
緻密膜の作製が可能となった。
に本発明は、多孔質基体上にある程度緻密なセラミック
ス層を設け、この上に緻密質セラミックス膜を設けるこ
とにより、ランタンクロマイトのような難焼結性材料の
緻密膜の作製が可能となった。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明においては、多孔質基体と
緻密質セラミックス膜の間にガス透過流束Ｑ≦５０（ｍ
3／ｍ2・ｈｒ・ａｔｍ）のセラミックス中間層を設ける
ことが好ましいとしている。この理由は、Ｑ＞５０（ｍ
3／ｍ2・ｈｒ・ａｔｍ）であるとこの上に成膜する緻密
質セラミックス膜のガス気密性が悪くなるためであり、
特にアルカリ土類金属をドープしたランタンクロマイト
のように液相焼結する場合は下地が多孔質であると液相
成分の拡散が起こり緻密になりにくいためである。この
観点からするとセラミックス中間層はガス透過性が低い
ほど良い。
緻密質セラミックス膜の間にガス透過流束Ｑ≦５０（ｍ
3／ｍ2・ｈｒ・ａｔｍ）のセラミックス中間層を設ける
ことが好ましいとしている。この理由は、Ｑ＞５０（ｍ
3／ｍ2・ｈｒ・ａｔｍ）であるとこの上に成膜する緻密
質セラミックス膜のガス気密性が悪くなるためであり、
特にアルカリ土類金属をドープしたランタンクロマイト
のように液相焼結する場合は下地が多孔質であると液相
成分の拡散が起こり緻密になりにくいためである。この
観点からするとセラミックス中間層はガス透過性が低い
ほど良い。
【０００８】ここで示す緻密質焼結膜とは、セラミック
ス中間層と緻密質セラミックス膜の２層からなるセラミ
ックス膜を指す。
ス中間層と緻密質セラミックス膜の２層からなるセラミ
ックス膜を指す。
【０００９】ここで示す緻密質焼結膜のガス透過流束Ｑ
´は、多孔質基体と緻密質セラミックス膜の間で測定さ
れるガス透過流束Ｑ´≦０．０１（ｍ3／ｍ2・ｈｒ・ａ
ｔｍ）であることが好ましい。この理由は、この緻密質
焼結膜をＳＯＦＣのインターコネクター膜として用いる
場合、ガス透過流束Ｑ´＞０．０１であるとＳＯＦＣの
出力を低減させる可能性があるためである。
´は、多孔質基体と緻密質セラミックス膜の間で測定さ
れるガス透過流束Ｑ´≦０．０１（ｍ3／ｍ2・ｈｒ・ａ
ｔｍ）であることが好ましい。この理由は、この緻密質
焼結膜をＳＯＦＣのインターコネクター膜として用いる
場合、ガス透過流束Ｑ´＞０．０１であるとＳＯＦＣの
出力を低減させる可能性があるためである。
【００１０】本発明においては、セラミックス中間層の
組成が（Ｌａ1-XＭX）YＭｎＯ3（０＜Ｘ≦０．４、０．
９≦Ｙ≦１、Ｍ＝ＣａまたはＳｒ）組成であることが好
ましい。この理由は、Ｘ＝０であると材料自身の焼結性
が低いためＱ≦５０（ｍ3／ｍ2・ｈｒ・ａｔｍ）のある
程度緻密な膜を作製するのが困難であるためで、またＸ
＞０．４であると焼結性が高すぎるため膜の焼成切れ、
剥離等を引き起こす可能性があるためである。
組成が（Ｌａ1-XＭX）YＭｎＯ3（０＜Ｘ≦０．４、０．
９≦Ｙ≦１、Ｍ＝ＣａまたはＳｒ）組成であることが好
ましい。この理由は、Ｘ＝０であると材料自身の焼結性
が低いためＱ≦５０（ｍ3／ｍ2・ｈｒ・ａｔｍ）のある
程度緻密な膜を作製するのが困難であるためで、またＸ
＞０．４であると焼結性が高すぎるため膜の焼成切れ、
剥離等を引き起こす可能性があるためである。
【００１１】また、Ｙ＜０．９ではマンガン成分が遊
離、拡散しやすくなり、材料の耐久性に問題があるため
で、Ｙ＞１では焼結性が著しく低下するため緻密膜の作
製が困難であるためである。
離、拡散しやすくなり、材料の耐久性に問題があるため
で、Ｙ＞１では焼結性が著しく低下するため緻密膜の作
製が困難であるためである。
【００１２】本発明において、セラミックス中間層作製
後に粗面化処理を施すことが好ましいとしている。この
理由は、平滑なセラミックス基体上に成膜を行うと膜の
密着性が悪く、焼成後膜の剥離を引き起こす可能性があ
るためである。
後に粗面化処理を施すことが好ましいとしている。この
理由は、平滑なセラミックス基体上に成膜を行うと膜の
密着性が悪く、焼成後膜の剥離を引き起こす可能性があ
るためである。
【００１３】本発明における粗面化処理の方法として
は、特に限定されるものではない。紙ヤスリで処理する
方法、スプレーで表面に研磨剤を吹き付ける方法（ブラ
スト研磨）、酸やアルカリなどの薬品を使用して浸食さ
せる方法等がある。この中では、作業工程が短時間で済
むことからブラスト研磨の方法が好ましい。
は、特に限定されるものではない。紙ヤスリで処理する
方法、スプレーで表面に研磨剤を吹き付ける方法（ブラ
スト研磨）、酸やアルカリなどの薬品を使用して浸食さ
せる方法等がある。この中では、作業工程が短時間で済
むことからブラスト研磨の方法が好ましい。
【００１４】本発明における粗面化処理に用いる研磨剤
としては特に限定されるものではない。炭化ケイ素、炭
化ホウ素、アルミナ、ダイヤモンド等を用いることがで
きる。
としては特に限定されるものではない。炭化ケイ素、炭
化ホウ素、アルミナ、ダイヤモンド等を用いることがで
きる。
【００１５】本発明におけるセラミックス中間層および
緻密質セラミックス膜の作製方法については特に限定さ
れるものではない。湿式法、溶射法、ＣＶＤ法およびＥ
ＶＤ法などが考えられる。この中ではコストの観点から
湿式法が好ましい。
緻密質セラミックス膜の作製方法については特に限定さ
れるものではない。湿式法、溶射法、ＣＶＤ法およびＥ
ＶＤ法などが考えられる。この中ではコストの観点から
湿式法が好ましい。
【００１６】本発明の典型的な応用形態としては、多孔
質基体がＳｒドープまたはＣａドープランタンマンガナ
イトからなるＳＯＦＣの空気極支持体であり、セラミッ
クス中間層がＳｒドープまたはＣａドープランタンマン
ガナイトの固体電解質型燃料電池の空気極とインターコ
ネクターの中間層であり、緻密質焼結膜がランタンクロ
マイトのインターコネクターである。ＳＯＦＣのインタ
ーコネクターには以下のような特性が要求されるが、本
発明のランタンクロマイト緻密薄膜の形成方法は、その
ようなインターコネクターの形成方法として好適であ
る。
質基体がＳｒドープまたはＣａドープランタンマンガナ
イトからなるＳＯＦＣの空気極支持体であり、セラミッ
クス中間層がＳｒドープまたはＣａドープランタンマン
ガナイトの固体電解質型燃料電池の空気極とインターコ
ネクターの中間層であり、緻密質焼結膜がランタンクロ
マイトのインターコネクターである。ＳＯＦＣのインタ
ーコネクターには以下のような特性が要求されるが、本
発明のランタンクロマイト緻密薄膜の形成方法は、その
ようなインターコネクターの形成方法として好適であ
る。
【００１７】（１）電気伝導性が高いこと。インターコ
ネクターの役割はＳＯＦＣの単位セル間の電気的導通を
とることであるので最も基本的な要求事項である。電気
伝導性が低いと、インターコネクター内で電力の自己消
費が大きくなり、セルの発電効率が低下する。電気伝導
率は、成膜状態で１０Ｓ・ｃｍ― 1以上（より好ましく
は４０Ｓ・ｃｍ― 1以上）が要求される。 （２）通気性が低いこと。インターコネクターの表裏面
には燃料ガス（Ｈ２、ＣＯ等）と酸化剤（空気等）が流
れるが、これらがインターコネクターを通って混じり合
ったのではセルの発電性能が低下する。通気性は、０．
０１（ｍ3／ｍ2・ｈｒ・ａｔｍ）以下（より好ましくは
０．０００１（ｍ3／ｍ2・ｈｒ・ａｔｍ）以下）が要求
される。 （３）酸化・還元いずれにも耐久性があること。 （４）熱膨張係数がＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニ
ア）等の他のセルの構成材と近似していること。 （５）ＬａＳｒＭｎＯ3、ＬａＣａＭｎＯ3のような空気
電極材およびＹＳＺとの反応性が低いこと。 （６）薄膜に成膜できること。インターコネクターに
は、その厚み方向に電流が流れるので、薄い方が抵抗が
少なくなる。膜厚２００μm以下が要求される。
ネクターの役割はＳＯＦＣの単位セル間の電気的導通を
とることであるので最も基本的な要求事項である。電気
伝導性が低いと、インターコネクター内で電力の自己消
費が大きくなり、セルの発電効率が低下する。電気伝導
率は、成膜状態で１０Ｓ・ｃｍ― 1以上（より好ましく
は４０Ｓ・ｃｍ― 1以上）が要求される。 （２）通気性が低いこと。インターコネクターの表裏面
には燃料ガス（Ｈ２、ＣＯ等）と酸化剤（空気等）が流
れるが、これらがインターコネクターを通って混じり合
ったのではセルの発電性能が低下する。通気性は、０．
０１（ｍ3／ｍ2・ｈｒ・ａｔｍ）以下（より好ましくは
０．０００１（ｍ3／ｍ2・ｈｒ・ａｔｍ）以下）が要求
される。 （３）酸化・還元いずれにも耐久性があること。 （４）熱膨張係数がＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニ
ア）等の他のセルの構成材と近似していること。 （５）ＬａＳｒＭｎＯ3、ＬａＣａＭｎＯ3のような空気
電極材およびＹＳＺとの反応性が低いこと。 （６）薄膜に成膜できること。インターコネクターに
は、その厚み方向に電流が流れるので、薄い方が抵抗が
少なくなる。膜厚２００μm以下が要求される。
【００１８】
【実施例】実施例：Ｌａ0.8Ｃａ0.2ＣｒＯ3緻密膜の作
製 Ｌａ0.8Ｓｒ0.2ＭｎＯ3（ガス透過流束：２０００（ｍ3
／ｍ2・ｈｒ・ａｔｍ））の多孔質基体上にＬａ0.8Ｃａ
0.2ＭｎＯ3膜からなるセラミックス中間層（ガス透過流
束：０．０１〜１００（ｍ3／ｍ2・ｈｒ・ａｔｍ））を
成膜焼成した。Ｌａ0.8Ｃａ0.2ＭｎＯ3膜をアルミナ粉
末にて粗面化処理を施した後、この膜上にＬａ0.8Ｃａ
0.2ＣｒＯ3膜からなる緻密質セラミックス膜を成膜、焼
成した。以下、詳細な作製法について示す。
製 Ｌａ0.8Ｓｒ0.2ＭｎＯ3（ガス透過流束：２０００（ｍ3
／ｍ2・ｈｒ・ａｔｍ））の多孔質基体上にＬａ0.8Ｃａ
0.2ＭｎＯ3膜からなるセラミックス中間層（ガス透過流
束：０．０１〜１００（ｍ3／ｍ2・ｈｒ・ａｔｍ））を
成膜焼成した。Ｌａ0.8Ｃａ0.2ＭｎＯ3膜をアルミナ粉
末にて粗面化処理を施した後、この膜上にＬａ0.8Ｃａ
0.2ＣｒＯ3膜からなる緻密質セラミックス膜を成膜、焼
成した。以下、詳細な作製法について示す。
【００１９】（１）Ｌａ0.8Ｃａ0.2ＭｎＯ3セラミック
ス中間層の作製 （１−１）Ｌａ0.8Ｃａ0.2ＭｎＯ3粉末の合成 Ｌａ（ＮＯ3）3ａｑ、Ｃａ（ＮＯ3）2・４Ｈ2Ｏ、Ｍｎ
（ＮＯ3）2ａｑを所定の組成比になるように各々混合
し、Ｌａ、Ｃａ、Ｍｎを含む硝酸塩水溶液を作製した。
なお、このときの酸化物含有量を２０ｗｔ％とした。
ス中間層の作製 （１−１）Ｌａ0.8Ｃａ0.2ＭｎＯ3粉末の合成 Ｌａ（ＮＯ3）3ａｑ、Ｃａ（ＮＯ3）2・４Ｈ2Ｏ、Ｍｎ
（ＮＯ3）2ａｑを所定の組成比になるように各々混合
し、Ｌａ、Ｃａ、Ｍｎを含む硝酸塩水溶液を作製した。
なお、このときの酸化物含有量を２０ｗｔ％とした。
【００２０】別に用意しておいたシュウ酸水溶液（シュ
ウ酸量についてはＬａ、Ｃａ、Ｍｎに対し化学量論比で
１．０５倍）を上記の硝酸塩水溶液に加え、５時間程度
攪拌した。攪拌後、水分をとばすため１２０℃で乾燥
し、さらに５００℃で５時間の熱分解をして硝酸成分と
残留シュウ酸を除去した。さらに、熱分解した粉末を仮
焼処理した後、所定の粒度となるように粉砕、分級をし
て、スラリー用の粉末を得た。
ウ酸量についてはＬａ、Ｃａ、Ｍｎに対し化学量論比で
１．０５倍）を上記の硝酸塩水溶液に加え、５時間程度
攪拌した。攪拌後、水分をとばすため１２０℃で乾燥
し、さらに５００℃で５時間の熱分解をして硝酸成分と
残留シュウ酸を除去した。さらに、熱分解した粉末を仮
焼処理した後、所定の粒度となるように粉砕、分級をし
て、スラリー用の粉末を得た。
【００２１】（１−２）スラリー水溶液 α−テルピネオール３３部とエタノール１００部とを混
合した後、バインダーとしてのエチルセルロースを１．
２部、分散剤としてのポリオキシエチレンアルキルリン
酸エステルを１部、消泡剤としてのソルビタンセスキオ
レエートを１部を添加・混合してスラリー溶液を得た。
合した後、バインダーとしてのエチルセルロースを１．
２部、分散剤としてのポリオキシエチレンアルキルリン
酸エステルを１部、消泡剤としてのソルビタンセスキオ
レエートを１部を添加・混合してスラリー溶液を得た。
【００２２】（１−３）粗粉スラリーの作製 上記のスラリー溶液１００部に対し、仮焼温度１３００
℃で平均径２μｍに制御したＬａ0.8Ｃａ0.2ＭｎＯ3組
成の粗粉４０部と仮焼温度１１００℃で平均径０．５μ
ｍに制御したＬａ0.8Ｃａ0.2ＭｎＯ3組成の微粉１０部
を混合して、粗粉スラリーを作製した。
℃で平均径２μｍに制御したＬａ0.8Ｃａ0.2ＭｎＯ3組
成の粗粉４０部と仮焼温度１１００℃で平均径０．５μ
ｍに制御したＬａ0.8Ｃａ0.2ＭｎＯ3組成の微粉１０部
を混合して、粗粉スラリーを作製した。
【００２３】（１−４）微粉スラリーの作製 上記スラリー溶液１００部に対し、仮焼温度１１００℃
で平均径０．５μmに制御したＬａ0.8Ｃａ0.2ＭｎＯ3組
成の微粉２０部を混合して、微粉スラリーを作製した。
で平均径０．５μmに制御したＬａ0.8Ｃａ0.2ＭｎＯ3組
成の微粉２０部を混合して、微粉スラリーを作製した。
【００２４】（１−５）Ｌａ0.8Ｃａ0.2ＭｎＯ3セラミ
ックス中間層の作製 上記に示す粗粉スラリーと微粉スラリーを用いて、ガス
透過流束０．０１〜１００（ｍ3／ｍ2・ｈｒ・ａｔｍ）
のＬａ0.8Ｃａ0.2ＭｎＯ3膜を作製した。
ックス中間層の作製 上記に示す粗粉スラリーと微粉スラリーを用いて、ガス
透過流束０．０１〜１００（ｍ3／ｍ2・ｈｒ・ａｔｍ）
のＬａ0.8Ｃａ0.2ＭｎＯ3膜を作製した。
【００２５】（２）粗面化処理 粗面化処理の程度としてはＬａ0.8Ｃａ0.2ＭｎＯ3膜の
膜厚をｔ１とし粗面化処理後の膜厚をｔ２としたとき、
（ｔ１―ｔ２）／ｔ１＝０．０５程度とした。
膜厚をｔ１とし粗面化処理後の膜厚をｔ２としたとき、
（ｔ１―ｔ２）／ｔ１＝０．０５程度とした。
【００２６】（３）Ｌａ0.8Ｃａ0.2ＣｒＯ3緻密質セラ
ミックス膜の作製 （３―１）Ｌａ0.8Ｃａ0.2ＣｒＯ3粉末の作製方法 Ｌａ0.8Ｃａ0.2ＣｒＯ3となるようにＬａ、Ｃａ、Ｃｒ
を含む硝酸水溶液を作製し、７００℃で噴霧熱分解し粉
末を作製した。作製した粉末をさらに仮焼、粒度の制御
工程を経て、スラリー用粉末とした。
ミックス膜の作製 （３―１）Ｌａ0.8Ｃａ0.2ＣｒＯ3粉末の作製方法 Ｌａ0.8Ｃａ0.2ＣｒＯ3となるようにＬａ、Ｃａ、Ｃｒ
を含む硝酸水溶液を作製し、７００℃で噴霧熱分解し粉
末を作製した。作製した粉末をさらに仮焼、粒度の制御
工程を経て、スラリー用粉末とした。
【００２７】（３−２）焼結性の低い粉末の作製方法 噴霧熱分解で得られた前駆体を１２００℃で仮焼した。
仮焼粉末をさらにボールミルにて解砕し、平均粒径１μ
ｍとした。（以下、Ａ粉と示す）
仮焼粉末をさらにボールミルにて解砕し、平均粒径１μ
ｍとした。（以下、Ａ粉と示す）
【００２８】（３―３）焼結性の高い粉末の作製方法 噴霧熱分解で得られた前駆体を９００℃で仮焼した。仮
焼粉末をさらにボールミルにて解砕し、平均粒径０．５
μｍとした。（以下、Ｂ粉と示す）
焼粉末をさらにボールミルにて解砕し、平均粒径０．５
μｍとした。（以下、Ｂ粉と示す）
【００２９】（３−４）スラリー溶液の作製 α-テルピネオール３３部とエタノール１００部とを混
合した後、バインダーとしてのエチルセルロースを１．
２部、分散剤としてのポリオキシエチレンアルキルリン
酸エステルを１部、消泡剤としてのソルビタンセスキオ
レエートを１部を添加・混合してスラリー溶液を得た。
合した後、バインダーとしてのエチルセルロースを１．
２部、分散剤としてのポリオキシエチレンアルキルリン
酸エステルを１部、消泡剤としてのソルビタンセスキオ
レエートを１部を添加・混合してスラリー溶液を得た。
【００３０】（３−５）Ａ粉末スラリーの作製 上記スラリー溶液１００重量部に仮焼温度１２００℃の
Ａ粉末６０重量部を混合し、スラリーを作製した。
Ａ粉末６０重量部を混合し、スラリーを作製した。
【００３１】（３−６）Ｂ粉末スラリーの作製 上記スラリー溶液１００重量部に仮焼温度９００℃のＢ
粉末６０重量部を混合し、スラリーを作製した。
粉末６０重量部を混合し、スラリーを作製した。
【００３２】（３−７）Ｌａ0.8Ｃａ0.2ＣｒＯ3膜の成
膜方法 Ｌａ0.8Ｃａ0.2ＣｒＯ3膜を表１に示す成膜方法にて成
膜を行った。
膜方法 Ｌａ0.8Ｃａ0.2ＣｒＯ3膜を表１に示す成膜方法にて成
膜を行った。
【００３３】
【表１】
【００３４】（３−８）成膜装置の概要 Ｌａ0.8Ｃａ0.2ＣｒＯ3膜の成膜は図１に示す成膜装置
を用いて行った。成膜の概要について図１を参照しつつ
説明する。図１のディッピング装置１は、ディップ槽
２、減圧装置３および加圧装置４から構成される。ディ
ップ槽２は、比較的深さの浅い横長の槽５を有する。槽
５上には、蓋が着脱可能に装着される。槽５と蓋６との
間には、ディップ槽２内の気密性を確保するための手段
（パッキン等）が施されている。ディップ槽２内には、
スラリー７があるレベルまで満たされている。
を用いて行った。成膜の概要について図１を参照しつつ
説明する。図１のディッピング装置１は、ディップ槽
２、減圧装置３および加圧装置４から構成される。ディ
ップ槽２は、比較的深さの浅い横長の槽５を有する。槽
５上には、蓋が着脱可能に装着される。槽５と蓋６との
間には、ディップ槽２内の気密性を確保するための手段
（パッキン等）が施されている。ディップ槽２内には、
スラリー７があるレベルまで満たされている。
【００３５】ディップ槽２の槽底８上には、左右２個の
台９を介して、基体１０が横に寝かされて置かれてい
る。基体１０は、有底筒状をしており、左端が底部１１
となっており、右端が開口端１２となっている。開口端
１３は、栓１４で蓋をされている。栓１４の中央部に
は、排気チューブ１５が差し込まれている。この排気チ
ューブ１５は、排気管路１６を介して排気ポンプ１７
（真空ポンプ）に接続されている。排気ポンプ１７を運
転すると、基体１０内の空気が排気チューブ１５、排気
管路１６を通り、ポンプ１７出側の排気口１８から排気
され、基体１０内が減圧される。
台９を介して、基体１０が横に寝かされて置かれてい
る。基体１０は、有底筒状をしており、左端が底部１１
となっており、右端が開口端１２となっている。開口端
１３は、栓１４で蓋をされている。栓１４の中央部に
は、排気チューブ１５が差し込まれている。この排気チ
ューブ１５は、排気管路１６を介して排気ポンプ１７
（真空ポンプ）に接続されている。排気ポンプ１７を運
転すると、基体１０内の空気が排気チューブ１５、排気
管路１６を通り、ポンプ１７出側の排気口１８から排気
され、基体１０内が減圧される。
【００３６】加圧装置１９は、加圧チューブ２０、バル
ブ２１、ガスボンベ２２よりなる。バルブ２１を開く
と、ガスボンベ２２から窒素ガスが加圧チューブ２０を
通ってディップ槽２内に送り込まれ、ディップ槽内を加
圧する。なお、蓋６と加圧チューブ２０および排気管路
１６との間も適当な手段でシールされている。
ブ２１、ガスボンベ２２よりなる。バルブ２１を開く
と、ガスボンベ２２から窒素ガスが加圧チューブ２０を
通ってディップ槽２内に送り込まれ、ディップ槽内を加
圧する。なお、蓋６と加圧チューブ２０および排気管路
１６との間も適当な手段でシールされている。
【００３７】このようなディッピング装置１を用いて、
基体１０に様々な圧力条件下でスラリーコートを施すこ
とができる。なお、この図に示す基体１０は、円筒型固
体電解質燃料電池のセルである。置き台９，９‘と接触
する部分はスラリーコートできないが、その位置を否成
膜部とすれば問題ない。また、差圧装置は縦型でもよ
く、基体管は本体に保持される。この場合基体管を容器
内に置く際に置き台９、９’は不要となり、全面に成膜
が可能となる。
基体１０に様々な圧力条件下でスラリーコートを施すこ
とができる。なお、この図に示す基体１０は、円筒型固
体電解質燃料電池のセルである。置き台９，９‘と接触
する部分はスラリーコートできないが、その位置を否成
膜部とすれば問題ない。また、差圧装置は縦型でもよ
く、基体管は本体に保持される。この場合基体管を容器
内に置く際に置き台９、９’は不要となり、全面に成膜
が可能となる。
【００３８】（３−９）成膜工程 図１に示すように容器にスラリーを入れ、その中にサン
プルを３０秒間ディッピングした。サンプルを取り出し
た後、室温下で３０分保持させた後、さらに１００℃で
１時間乾燥させた。このディッピングおよび乾燥の工程
から成膜体を得た。なお、表１に示す差圧無し成膜とは
サンプルをそのままスラリーに浸す成膜法であり、差圧
成膜（５ａｔｍ）ではチューブ内を真空引きしながらサ
ンプルをスラリーに浸し、さらにスラリーの外側から４
ａｔｍの圧力差を加え合計５ａｔｍの差圧をサンプルに
加えながら成膜する方法である。
プルを３０秒間ディッピングした。サンプルを取り出し
た後、室温下で３０分保持させた後、さらに１００℃で
１時間乾燥させた。このディッピングおよび乾燥の工程
から成膜体を得た。なお、表１に示す差圧無し成膜とは
サンプルをそのままスラリーに浸す成膜法であり、差圧
成膜（５ａｔｍ）ではチューブ内を真空引きしながらサ
ンプルをスラリーに浸し、さらにスラリーの外側から４
ａｔｍの圧力差を加え合計５ａｔｍの差圧をサンプルに
加えながら成膜する方法である。
【００３９】（３−１０）焼成：１４００℃で１０時間
の焼成を行った。
の焼成を行った。
【００４０】（４）Ｌａ0.8Ｃａ0.2ＣｒＯ3緻密質セラ
ミックス膜のガス透過流束評価 Ｎ2ガス、圧力差１ａｔｍの条件下でＬａ0.8Ｓｒ0.2Ｍ
ｎＯ3膜とＬａ0.8Ｃａ0 .2ＣｒＯ3膜の間のガス透過流束
を測定し、Ｌａ0.8Ｃａ0.2ＣｒＯ3膜の緻密性を評価し
た。
ミックス膜のガス透過流束評価 Ｎ2ガス、圧力差１ａｔｍの条件下でＬａ0.8Ｓｒ0.2Ｍ
ｎＯ3膜とＬａ0.8Ｃａ0 .2ＣｒＯ3膜の間のガス透過流束
を測定し、Ｌａ0.8Ｃａ0.2ＣｒＯ3膜の緻密性を評価し
た。
【００４１】（５）Ｌａ0.8Ｃａ0.2ＣｒＯ3緻密質セラ
ミックス膜のガス透過流束の結果 図２にＬａ0.8Ｃａ0.2ＭｎＯ3セラミックス中間層のガ
ス透過流束（Ｑ１）とＬａ0.8Ｃａ0.2ＣｒＯ3緻密質セ
ラミックス膜のガス透過流束（Ｑ２）の関係を示す。Ｌ
ａ0.8Ｃａ0.2ＣｒＯ3膜のガス透過性はＬａ0.8Ｃａ0.2
ＭｎＯ3膜のガス透過性が低いほど低くなる傾向があっ
た。また、Ｌａ0.8Ｃａ0.2ＭｎＯ3膜のガス透過流束Ｑ
１が５０（ｍ3／ｍ2・ｈｒ・ａｔｍ）以下であるとＬａ
0.8Ｃａ0.2ＣｒＯ3膜のガス透過流束Ｑ２が０．０１
（ｍ3／ｍ2・ｈｒ・ａｔｍ）以下となることがわかり、
ＳＯＦＣのインターコネクター膜として好ましいガス透
過性を確保できることがわかった。
ミックス膜のガス透過流束の結果 図２にＬａ0.8Ｃａ0.2ＭｎＯ3セラミックス中間層のガ
ス透過流束（Ｑ１）とＬａ0.8Ｃａ0.2ＣｒＯ3緻密質セ
ラミックス膜のガス透過流束（Ｑ２）の関係を示す。Ｌ
ａ0.8Ｃａ0.2ＣｒＯ3膜のガス透過性はＬａ0.8Ｃａ0.2
ＭｎＯ3膜のガス透過性が低いほど低くなる傾向があっ
た。また、Ｌａ0.8Ｃａ0.2ＭｎＯ3膜のガス透過流束Ｑ
１が５０（ｍ3／ｍ2・ｈｒ・ａｔｍ）以下であるとＬａ
0.8Ｃａ0.2ＣｒＯ3膜のガス透過流束Ｑ２が０．０１
（ｍ3／ｍ2・ｈｒ・ａｔｍ）以下となることがわかり、
ＳＯＦＣのインターコネクター膜として好ましいガス透
過性を確保できることがわかった。
【００４２】
【発明の効果】以上に説明した如く本発明によれば、多
孔質基体上に緻密質焼結膜の作製においてガス透過流束
Ｑ≦５０（ｍ3／ｍ2・ｈｒ・ａｔｍ）のセラミックス中
間層を設けたのでランタンクロマイトのような難焼結性
材料の緻密質セラミックス膜の作製が容易にできるよう
になった。
孔質基体上に緻密質焼結膜の作製においてガス透過流束
Ｑ≦５０（ｍ3／ｍ2・ｈｒ・ａｔｍ）のセラミックス中
間層を設けたのでランタンクロマイトのような難焼結性
材料の緻密質セラミックス膜の作製が容易にできるよう
になった。
【図１】本発明実施例の成膜方法を説明する図
【図２】本発明実施例のＬａ0.8Ｃａ0.2ＭｎＯ3セラミ
ックス中間層のガス透過流束（Ｑ１）とＬａ0.8Ｃａ0.2
ＣｒＯ3緻密質セラミックス膜のガス透過流束（Ｑ２）
の関係を説明する図
ックス中間層のガス透過流束（Ｑ１）とＬａ0.8Ｃａ0.2
ＣｒＯ3緻密質セラミックス膜のガス透過流束（Ｑ２）
の関係を説明する図
１ ディッピング装置 ２ ディップ槽 ３ 減圧装置 ４ 加圧装置 ５ 槽 ６ 蓋 ７ スラリー ８ 槽底 ９ 台 １０ 基体 １１ 底部 １２ 開口端 １４ 栓 １５ 排気チューブ １６ 排気管路 １７ 排気ポンプ １８ 排気口 ２０ 加圧チューブ ２１ バルブ ２２ ガスボンベ
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G031 AA02 AA04 AA09 AA16 BA02 BA03 CA08 5H026 AA06 EE13 HH00
Claims (5)
- 【請求項１】 多孔質基体上にある程度緻密なセラミッ
クス層を設け、この上に緻密質セラミックス膜を設ける
ことを特徴とする緻密質焼結膜。 - 【請求項２】 上記ある程度緻密なセラミックス層（以
下、セラミックス中間層と示す）のガス透過流束ＱがＱ
≦５０（ｍ3／ｍ2・ｈｒ・ａｔｍ）であることを特徴と
する請求項１記載の緻密質焼結膜。 - 【請求項３】 上記セラミックス中間層の組成が（Ｌａ
1-XＭX）YＭｎＯ3（０＜Ｘ≦０．４、０．９≦Ｙ≦１、
Ｍ＝ＣａまたはＳｒ）組成である請求項１、２いずれか
に記載の緻密質焼結膜。 - 【請求項４】 多孔質基体上に緻密質焼結膜を作製する
方法であって、多孔質基体上にセラミックス中間層を作
製する工程とセラミックス中間層を粗面化処理する工程
と、粗面化処理面上に緻密質セラミックス膜を作製する
工程を含むことを特徴とする緻密質焼結膜の作製方法。 - 【請求項５】 上記多孔質基体がＳｒドープまたはＣａ
ドープランタンマンガナイトからなる固体電解質型燃料
電池の空気極支持体であり、セラミックス中間層がＳｒ
ドープまたはＣａドープランタンマンガナイトの固体電
解質型燃料電池の空気極とインターコネクターの中間層
であり、緻密質セラミックス膜がアルカリ土類金属など
をドープしたランタンクロマイトのインターコネクター
である請求項１，２いずれか記載の固体電解質型燃料電
池用インターコネクター。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11099356A JP2000290065A (ja) | 1999-04-06 | 1999-04-06 | 緻密質焼結膜および作製方法およびそれを用いた固体電解質型燃料電池用インターコネクター。 |
| AU31713/99A AU3171399A (en) | 1998-04-21 | 1999-04-19 | Solid electrolyte fuel cell and method of producing the same |
| US09/673,934 US6692855B1 (en) | 1998-04-21 | 1999-04-19 | Solid electrolyte type fuel cell and method of producing the same |
| PCT/JP1999/002048 WO1999054946A1 (en) | 1998-04-21 | 1999-04-19 | Solid electrolyte fuel cell and method of producing the same |
| EP99913694A EP1081778A4 (en) | 1998-04-21 | 1999-04-19 | SOLID FUEL CELL WITH SOLID ELECTROLYTES AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11099356A JP2000290065A (ja) | 1999-04-06 | 1999-04-06 | 緻密質焼結膜および作製方法およびそれを用いた固体電解質型燃料電池用インターコネクター。 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000290065A true JP2000290065A (ja) | 2000-10-17 |
Family
ID=14245327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11099356A Pending JP2000290065A (ja) | 1998-04-21 | 1999-04-06 | 緻密質焼結膜および作製方法およびそれを用いた固体電解質型燃料電池用インターコネクター。 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000290065A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003346820A (ja) * | 2002-05-30 | 2003-12-05 | Sulzer Hexis Ag | インクの製造方法 |
| JP2005243334A (ja) * | 2004-02-25 | 2005-09-08 | Kyocera Corp | 棒状体及びその製法、棒状燃料電池セル及びその製法並びに燃料電池 |
-
1999
- 1999-04-06 JP JP11099356A patent/JP2000290065A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003346820A (ja) * | 2002-05-30 | 2003-12-05 | Sulzer Hexis Ag | インクの製造方法 |
| JP2005243334A (ja) * | 2004-02-25 | 2005-09-08 | Kyocera Corp | 棒状体及びその製法、棒状燃料電池セル及びその製法並びに燃料電池 |
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051201 |
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