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JP2011228009A - Solid electrolyte fuel cell composite oxide, solid electrolyte fuel cell binder, solid electrolyte fuel cell electrode, solid electrolyte fuel cell collector member, solid electrolyte fuel cell, solid electrolyte fuel cell stack, and manufacturing method of solid electrolyte fuel cell composite oxide mixture - Google Patents

Solid electrolyte fuel cell composite oxide, solid electrolyte fuel cell binder, solid electrolyte fuel cell electrode, solid electrolyte fuel cell collector member, solid electrolyte fuel cell, solid electrolyte fuel cell stack, and manufacturing method of solid electrolyte fuel cell composite oxide mixture Download PDF

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JP2011228009A
JP2011228009A JP2010093909A JP2010093909A JP2011228009A JP 2011228009 A JP2011228009 A JP 2011228009A JP 2010093909 A JP2010093909 A JP 2010093909A JP 2010093909 A JP2010093909 A JP 2010093909A JP 2011228009 A JP2011228009 A JP 2011228009A
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fuel cell
composite oxide
solid electrolyte
electrolyte fuel
perovskite
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JP2010093909A
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Japanese (ja)
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Toshiyuki Sakai
敏行 酒井
Toshihiko Kamiyama
俊彦 上山
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.)
Dowa Electronics Materials Co Ltd
Original Assignee
Dowa Electronics Materials Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell electrode improved in electrode efficiency by providing a member with which a triple-phase interface can be easily formed although reducing costs as further as possible, while using a perovskite-type composite oxide as an electrode constituent material.SOLUTION: The present invention relates to a solid electrolyte fuel cell composite oxide comprised of a composite oxide mixed powder obtained by mixing at least two kinds of perovskite-type (ABO) composite powders, wherein the first composite oxide powder has a granularity distribution only in a range of 1 to 10 μm and the coefficient of variation (indicated by average diameter (μm)/standard deviation (μm)×100) of the distribution is less than 40%, and further, wherein the second composite oxide powder has a granularity distribution (frequency diameter) in the area of at least 1 to 10 μm and also has the granularity distribution (frequency diameter) in the range of 10 to 100 μm, namely, the compound oxide powder having two frequency diameters at least in the granularity distribution is used.

Description

本発明は、固体電解質型燃料電池電極用ペロブスカイト型複合酸化物に関する。   The present invention relates to a perovskite complex oxide for a solid oxide fuel cell electrode.

現在、工業用機器・家庭用機器などに幅広く用いられている化石燃料の代替として、次世代エネルギーが広く検討され、そして提案されている。この次世代エネルギーの中でも燃料電池は、化学エネルギーを発生させ、この化学エネルギーを高変換効率で電気エネルギーに転換できる。化石燃料を用いた場合、二酸化炭素(CO)が排出されてしまう一方、この燃料電池ならば、理論的にはCO排出がなく、排出物としては単に水(HO)が発生するのみである。そのため、燃料電池に対して注目が広がっている。 Next-generation energy has been widely studied and proposed as an alternative to fossil fuels that are currently widely used in industrial and household equipment. Among these next-generation energies, fuel cells can generate chemical energy and convert this chemical energy into electrical energy with high conversion efficiency. When fossil fuel is used, carbon dioxide (CO 2 ) is exhausted. On the other hand, in this fuel cell, there is theoretically no CO 2 emission, and water (H 2 O) is simply generated as the emission. Only. For this reason, attention is spreading to fuel cells.

また、燃料電池は、スケールによる電気エネルギー転換効率への影響が小さいため、自動車駆動、各家庭での定置型といったような広い用途での検討が進んでいる。そのような応用用途に関する技術への期待も大きいものがある。   In addition, since the fuel cell has a small influence on the efficiency of conversion of electric energy by the scale, studies on a wide range of applications such as driving an automobile and a stationary type in each home are progressing. There is a great expectation for technology related to such applications.

とりわけ、固体電解質型燃料電池(SOFC=Solid Oxide Fuel Cell。以降、単にSOFCともいう)は発熱効率が高いだけでなく、高温で排出される廃熱もコージェネレーション等に利用できることから、エネルギーの総合効率が高くなる。さらには、SOFCは高温にて稼働するため、白金のような貴金属を使用せずとも電極反応を十分早くすることができる。以上のことに起因して、SOFCへの注目度は高い。   In particular, solid oxide fuel cells (SOFC = Solid Oxide Fuel Cell; hereinafter simply referred to as SOFC) not only have high heat generation efficiency, but also waste heat discharged at high temperatures can be used for cogeneration, etc. Increases efficiency. Furthermore, since the SOFC operates at a high temperature, the electrode reaction can be sufficiently accelerated without using a noble metal such as platinum. Due to the above, the degree of attention to SOFC is high.

ところで、一般的な構造のSOFCは、燃料極と酸素極の間に固体電解質を挟み込んで形成される複数のセルを、集電部材により電気的に接続する構造となっている(例えば、特許文献1参照)。このような複数のセルを重ねてセルスタックとする技術も知られている(例えば、特許文献2参照)。   By the way, an SOFC having a general structure has a structure in which a plurality of cells formed by sandwiching a solid electrolyte between a fuel electrode and an oxygen electrode are electrically connected by a current collecting member (for example, Patent Documents). 1). A technique is also known in which a plurality of cells are stacked to form a cell stack (see, for example, Patent Document 2).

この酸素極の電極材料は、酸素分圧が10−15〜10−10気圧程度以上の高温雰囲気下で化学的に安定であり、しかも高い電気伝導率を示す材料で構成される必要がある。ところが、一般的な金属を用いると金属酸化に伴う電気伝導率の減少という問題が発生するおそれがある。そこで電極材料として、例えば導電性のペロブスカイト型複合酸化物が使用されている(例えば、特許文献3参照)。その結果、固体電解質型の燃料電池部材としての価値は増大している。 The electrode material of the oxygen electrode needs to be composed of a material that is chemically stable in a high temperature atmosphere having an oxygen partial pressure of about 10 −15 to 10 −10 atm or more and that exhibits high electrical conductivity. However, when a general metal is used, there is a possibility that a problem of reduction in electrical conductivity due to metal oxidation may occur. Therefore, for example, a conductive perovskite complex oxide is used as an electrode material (see, for example, Patent Document 3). As a result, the value as a solid electrolyte fuel cell member is increasing.

なお、セル同士を接続する集電部材には金属または合金が使用されており、電極材料と同様の問題が発生するおそれがある。そのため集電部材においては、ペロブスカイト型複合酸化物を集電部材の表面に担持するような試みがなされている。   Note that a metal or an alloy is used for the current collecting member for connecting the cells to each other, which may cause the same problem as the electrode material. For this reason, attempts have been made to carry perovskite complex oxide on the surface of the current collecting member.

以上のように、集電部材や電極材料にペロブスカイト型複合酸化物が用いられた燃料電池を設計する上で、高性能の燃料電池を作製するためには、電極反応がどの部分で、どのような経路を通って進行するのかということが極めて重要となる。ここでその経路について分析すると、ペロブスカイト型複合酸化物からなる電極材料を用いたSOFCにおいては、電極中や電解質中よりも空気中の方が、酸素イオン導電率が低くなる。そのため、電極・電解質・気体の三相界面(TPB=Triple Phase Boundary)が、電極反応の主な経路となる。その結果、電極反応の活性部位である三相界面をいかにして形成させるかが、燃料電池の活性を左右すると言って良い。   As described above, in designing a fuel cell in which a perovskite-type composite oxide is used as a current collecting member or an electrode material, in order to produce a high-performance fuel cell, which part of the electrode reaction and how It is extremely important to proceed through a simple route. When the path is analyzed here, in the SOFC using the electrode material made of the perovskite complex oxide, the oxygen ion conductivity is lower in the air than in the electrode or the electrolyte. Therefore, a three-phase interface (TPB = Triple Phase Boundary) of an electrode, an electrolyte, and a gas is a main path of the electrode reaction. As a result, it can be said that how to form the three-phase interface, which is the active site of the electrode reaction, affects the activity of the fuel cell.

この活性を高める方法として、種々の技術が提案されている。例えば、電極材料粉末と電解質材料を混合して焼結させることでサーメット電極とする方法が知られている。また、本出願人が開示した技術であるが、ペロブスカイト型複合酸化物の比表面積を大きくし、ガス−電極間の反応効率を向上させる技術が知られている(例えば、特許文献4参照)。   Various techniques have been proposed as methods for increasing this activity. For example, a method of forming a cermet electrode by mixing and sintering an electrode material powder and an electrolyte material is known. Further, as a technique disclosed by the present applicant, a technique for increasing the specific surface area of the perovskite complex oxide and improving the reaction efficiency between the gas and the electrode is known (for example, see Patent Document 4).

なお、関連技術であるが、特許文献1のように、電極と集電片との間の接合強度を増加させるために、電極材料と接合材料とを同一物質とする技術が知られている。また、電極自体の強度を高くする技術として、溶射法により粗膜部を形成した後、湿式法により粗膜部に対して小粒径膜部を形成する技術が知られている(例えば、特許文献5参照)。   In addition, although it is a related technique, in order to increase the joining strength between an electrode and a current collection piece like patent document 1, the technique which makes an electrode material and a joining material the same substance is known. Further, as a technique for increasing the strength of the electrode itself, a technique is known in which a coarse film portion is formed by a thermal spraying method, and then a small particle size film portion is formed on the coarse film portion by a wet method (for example, patents). Reference 5).

特許第2511121号Patent No. 2511121 特開2009−110739号公報JP 2009-110739 A 特開2005−179168号公報JP 2005-179168 A 特開2006−12764号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-12764 特開平7−22033号公報JP-A-7-22033

上述のように、ペロブスカイト型複合酸化物についての種々の改良がなされている一方、燃料電池そのものの性能に対する要請が日増しに強まっている。そのため、既存の燃料電池よりも高性能の燃料電池が必要となる可能性があり、そのためには、該電池を構成する部材、とりわけ特許文献4等に記載される電極構成物質に対して、より高い性能が要求されることが推測される。   As described above, while various improvements have been made to the perovskite complex oxide, demands for the performance of the fuel cell itself are increasing day by day. Therefore, there is a possibility that a fuel cell having a higher performance than that of an existing fuel cell may be required. For that purpose, more than the members constituting the cell, particularly the electrode constituent materials described in Patent Document 4 and the like. It is assumed that high performance is required.

また簡便な操作により電極を構成することができれば、現在燃料電池普及の妨げともなっている、固体単価の低減化ができることが期待され、ひいては地球環境に優しいエネルギー資源を低廉に提供できることが可能になると考えられる。   If the electrodes can be configured by simple operation, it is expected that the unit cost of solids, which is currently hindering the spread of fuel cells, can be reduced, and as a result, energy resources that are friendly to the global environment can be provided at low cost. Conceivable.

したがって、本発明の目的とするところは、可能な限り低コストでありながら、三相界面を容易に形成しうる部材を提供することにより、電極効率に優れた燃料電池用電極を提供することとした。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel cell electrode excellent in electrode efficiency by providing a member that can form a three-phase interface easily while being as low as possible. did.

本発明者らは、上述の課題を解決するための電極材料について検討を重ねた結果、特許文献4に記載の粉末では、三相界面を形成するには十分ではないという結論に到達した。そこで、該文献の記載にあるような高比表面積値を有する複合酸化物単独よりも、複数の粒子群が併存した状態で焼成し、電極を構成した方が、三相界面を形成するのに適した適度な空孔を有した電極表面を構成することができる可能性を見いだし、本願発明を完成させた。   As a result of studying electrode materials for solving the above-mentioned problems, the present inventors have come to the conclusion that the powder described in Patent Document 4 is not sufficient to form a three-phase interface. Therefore, rather than a composite oxide having a high specific surface area value as described in the document, it is fired in a state where a plurality of particle groups coexist to form a three-phase interface. The present inventors have found the possibility that an electrode surface having suitable and appropriate pores can be formed, and completed the present invention.

上記目的は下記のような態様による手段で解決できる。
すなわち、本発明は少なくとも二種のペロブスカイト型(ABO)複合粉末を混合して得られる複合酸化物混合粉末により構成され、第一の複合酸化物粉末が1〜10μmの範囲にのみ粒度分布を有し、かつその分布は変動係数(平均径(μm)/標準偏差(μm)×100で示される)が40%未満であるものと、第二の複合酸化物粉末として、少なくとも1〜10μmの間の領域に粒度分布(頻度径)を有し、また10〜100μmの範囲にも粒度分布(頻度径)を有するような複合酸化物、すなわち少なくともその粒度分布において、2つの頻度径を有する複合酸化物粉末を混合したものにより構成される。
The above object can be solved by the following means.
That is, the present invention is composed of a composite oxide mixed powder obtained by mixing at least two kinds of perovskite type (ABO 3 ) composite powder, and the first composite oxide powder has a particle size distribution only in the range of 1 to 10 μm. And the distribution thereof has a coefficient of variation (indicated by mean diameter (μm) / standard deviation (μm) × 100) of less than 40%, and at least 1 to 10 μm as the second composite oxide powder. A composite oxide having a particle size distribution (frequency diameter) in the region between them and also having a particle size distribution (frequency diameter) in the range of 10 to 100 μm, that is, a composite having at least two frequency diameters in the particle size distribution. It is composed of a mixture of oxide powders.

特に、第一の複合酸化物粉末と第二の複合酸化物粉末の混合割合は、質量比で第一複合酸化物粉末よりも第二の複合酸化物粉末の方が高い割合とすることが好ましい。   In particular, it is preferable that the mixing ratio of the first composite oxide powder and the second composite oxide powder is higher in the mass ratio of the second composite oxide powder than the first composite oxide powder. .

特に、第一および第二の複合酸化物粉末の構成物質の組成は同一であって、ペロブスカイト型複合酸化物のAサイトは希土類元素およびアルカリ土類元素の少なくとも一種ずつからなるとともに、Bサイトは遷移元素の少なくとも二種から構成されることが好ましい。   In particular, the composition of the constituent materials of the first and second complex oxide powders is the same, and the A site of the perovskite complex oxide is composed of at least one kind of rare earth element and alkaline earth element, and the B site is It is preferably composed of at least two kinds of transition elements.

また、上述の第一の複合酸化物粉末は、ペレット状(直径15.0mmで200kgf/cmにて加圧し成形して得る)にして大気中で1000℃120分間熱処理した際における収縮率が5%以上である複合酸化物粉末である。 In addition, the first composite oxide powder described above has a contraction rate when it is heat treated at 1000 ° C. for 120 minutes in the air in the form of pellets (obtained by pressing and molding at 200 kgf / cm 2 with a diameter of 15.0 mm). The composite oxide powder is 5% or more.

そして、該性質を有する複合酸化物混合粉末は、燃料電池セルの接合剤として使用された電極、そして該粉末により表面が形成された集電部材、そしてそれらが使用されている燃料電池およびセルスタックを提供することができる。   The composite oxide mixed powder having the above properties includes an electrode used as a bonding agent for a fuel cell, a current collecting member having a surface formed by the powder, and a fuel cell and a cell stack in which they are used Can be provided.

該物質は、ペロブスカイト型複合酸化物の原料溶液に炭酸アルカリ水溶液を添加し、炭酸塩である非晶質前駆体を形成する工程(a)と、前記非晶質前駆体に対して熱処理を行い、結晶性ペロブスカイト型複合酸化物を形成する工程(b)と、前記結晶性ペロブスカイト型複合酸化物を湿式粉砕し、1〜10μmの範囲にのみ粒度分布を有し、かつその分布の変動係数(平均径(μm)/標準偏差(μm)×100で示される)が40%未満である第一の複合酸化物粉末を形成する工程(c)と、前記工程(a)および(b)までを行い、少なくとも1〜10μmの間の領域に粒度分布(頻度径)を有し、また10〜100μmの範囲にも粒度分布(頻度径)を有するような第二の複合酸化物粉末を形成する工程(d)、前記の第一の複合酸化物粉末と、前記第二の複合酸化物粉末とを混合する工程(e)により得ることができる。   The substance is obtained by adding an aqueous alkali carbonate solution to a raw material solution of a perovskite complex oxide to form an amorphous precursor which is a carbonate, and subjecting the amorphous precursor to a heat treatment. A step (b) of forming a crystalline perovskite complex oxide, a wet pulverization of the crystalline perovskite complex oxide, having a particle size distribution only in the range of 1 to 10 μm, and a coefficient of variation of the distribution ( A step (c) of forming a first composite oxide powder having an average diameter (μm) / standard deviation (μm) × 100) of less than 40%, and the steps (a) and (b) And forming a second composite oxide powder having a particle size distribution (frequency diameter) in a region of at least 1 to 10 μm and also having a particle size distribution (frequency diameter) in the range of 10 to 100 μm. (D) the first composite oxide It can be obtained end and the second composite oxide powder and mixing the by (e).

該ペロブスカイト型複合酸化物の製造方法において、特に工程(b)の前駆体からペロブスカイト型結晶を析出させる前駆体の熱処理は900〜1500℃の温度範囲で行われることが好ましい。   In the method for producing the perovskite complex oxide, the heat treatment of the precursor for precipitating the perovskite crystal from the precursor in the step (b) is preferably performed in a temperature range of 900 to 1500 ° C.

該ペロブスカイト型複合酸化物の製造方法において、特に工程(c)における第一のペロブスカイト型複合酸化物粉末を得るために行う湿式粉砕処理は、サンドグラインダーにより行うことが好ましい。   In the method for producing the perovskite complex oxide, it is preferable that the wet pulverization treatment for obtaining the first perovskite complex oxide powder in the step (c) is performed by a sand grinder.

本発明に従う複合酸化物混合物を使用することにより、焼結体形成時において、従来よりも三相界面を形成しやすい燃料電池電極を形成することが可能になる。   By using the composite oxide mixture according to the present invention, it becomes possible to form a fuel cell electrode that is easier to form a three-phase interface than in the prior art when forming a sintered body.

本発明の実施例における第一の複合酸化物粉末および比較例におけるペロブスカイト型複合酸化物の粒度分布を示す図である。It is a figure which shows the particle size distribution of the 1st complex oxide powder in the Example of this invention, and the perovskite type complex oxide in a comparative example. 本発明の実施例における第一の複合酸化物粉末および比較例におけるペロブスカイト型複合酸化物の粒度分布の積算図である。It is an integration figure of the particle size distribution of the 1st complex oxide powder in the example of the present invention, and the perovskite type complex oxide in the comparative example.

以下、本実施形態に係る固体電解質型燃料電池用複合酸化物およびその製造方法、ならびにそれを用いた接合剤、電極、集電部材、燃料電池および燃料電池セルスタックについて詳述する。   Hereinafter, the composite oxide for a solid oxide fuel cell according to the present embodiment, a method for producing the same, and a bonding agent, an electrode, a current collecting member, a fuel cell, and a fuel cell stack using the same will be described in detail.

<粒子の組成>
まず、本実施形態に係るペロブスカイト型複合酸化物の組成について説明する。ペロブスカイト型複合酸化物は、構造としてABO3−δ型構造をとる。この時、δは0を含む酸素欠損量を示し、δの値の範囲は0≦δ<1であるのが好ましい。
<Particle composition>
First, the composition of the perovskite complex oxide according to this embodiment will be described. The perovskite complex oxide has an ABO 3-δ structure as a structure. At this time, δ represents an oxygen deficiency amount including 0, and the range of the value of δ is preferably 0 ≦ δ <1.

ここでいうAサイトはLaなどの希土類元素とBa、Sr等のアルカリ土類金属の少なくとも一種から構成されるのが好ましい。また、Bサイトは遷移金属から選ばれる少なくとも一種であるのが好ましい。   The A site mentioned here is preferably composed of at least one of rare earth elements such as La and alkaline earth metals such as Ba and Sr. The B site is preferably at least one selected from transition metals.

具体的には、Aサイトは希土類元素から一種、そしてアルカリ土類金属元素から一種を選択するのが好ましい。ここでいう希土類元素としては、La、Pr、Nd、Sm、Eu、Gdのいずれかが好ましい。また、アルカリ土類金属元素としては、Ba、Sr、Caのいずれかを選択することが好ましい。ここで、組成比(希土類元素/アルカリ土類金属元素)は1.0以上、好ましくは1.2以上、一層好ましくは1.25以上の範囲とすることが好ましい。上記範囲内ならば、ペロブスカイト構造を好適に維持できるためである。   Specifically, the A site is preferably selected from one rare earth element and one from an alkaline earth metal element. As the rare earth element here, any one of La, Pr, Nd, Sm, Eu, and Gd is preferable. Moreover, it is preferable to select any one of Ba, Sr, and Ca as the alkaline earth metal element. Here, the composition ratio (rare earth element / alkaline earth metal element) is 1.0 or more, preferably 1.2 or more, and more preferably 1.25 or more. This is because the perovskite structure can be suitably maintained within the above range.

また、Bサイトについては、上述の通り遷移金属から選択されるが、単一よりも複数種から構成されるのが適当である。とりわけ、2種類の遷移金属元素から構成されるのが好ましい。この2種類の遷移金属元素をそれぞれT1、T2とすると、元素番号がT1<T2の時、組成比(T1/T2)は1.0〜5.0、好ましくは1.0〜4.5、一層好ましくは2.0〜4.0の範囲とすることが好ましい。Aサイトの場合と同様、上記範囲内ならば、ペロブスカイト構造を好適に維持できるためである。   The B site is selected from transition metals as described above, but it is appropriate that the B site is composed of a plurality of types rather than a single type. In particular, it is preferably composed of two kinds of transition metal elements. When these two kinds of transition metal elements are T1 and T2, respectively, when the element number is T1 <T2, the composition ratio (T1 / T2) is 1.0 to 5.0, preferably 1.0 to 4.5, More preferably, it is preferable to set it as the range of 2.0-4.0. This is because the perovskite structure can be suitably maintained within the above range, as in the case of the A site.

AサイトとBサイトの組成比は構造上のバランスを考慮して、A/B=0.95〜1.05、好ましくは0.97〜1.03、一層好ましくは0.99〜1.01であるのがよい。上記範囲内ならば、ペロブスカイト構造を好適に維持できるためである。   The composition ratio of the A site and the B site is A / B = 0.95 to 1.05, preferably 0.97 to 1.03, more preferably 0.99 to 1.01 in consideration of the structural balance. It is good to be. This is because the perovskite structure can be suitably maintained within the above range.

なお、上記のペロブスカイト型複合酸化物に関する組成は、下記に示す方法で評価できる。すなわち、遷移金属元素の1つである鉄以外の組成物の定量は、粉体を溶解させ、例えば、日本ジャーレルアッシュ株式会社製の高周波誘導プラズマ発光分析装置ICP(IRIS/AP)で定量できる。鉄については、試料を溶解させ、例えば、平沼産業株式会社製の平沼自動滴定装置(CONTIME−980型)で定量できる。
なお、上記のような組成評価方法に加え、以降の段落に記載されている各パラメータの測定方法は、本実施形態のみならず実施例においても適用されている測定方法である。
The composition relating to the perovskite complex oxide can be evaluated by the following method. That is, the composition other than iron, which is one of the transition metal elements, can be quantified by dissolving the powder and, for example, using a high-frequency induction plasma emission spectrometer ICP (IRIS / AP) manufactured by Nippon Jarrell Ash Co., Ltd. . About iron, a sample is dissolved and it can quantify with the Hiranuma automatic titration apparatus (CONTIME-980 type | mold) by Hiranuma Sangyo Co., Ltd., for example.
In addition to the composition evaluation method as described above, the measurement method of each parameter described in the following paragraphs is a measurement method applied not only to the present embodiment but also to the examples.

<粒子径>
ここで、本発明の燃料電池用複合酸化物に含まれる第一の複合酸化物粉末と第二の複合酸化物粉末の混合割合は、質量比で第一複合酸化物粉末よりも第二の複合酸化物粉末の方が高い割合とすることが好ましい。以降、第一及び第二の複合酸化物粉末を、単に第一及び第二の複合酸化物とも言う。
<Particle size>
Here, the mixing ratio of the first composite oxide powder and the second composite oxide powder contained in the fuel cell composite oxide of the present invention is such that the mass ratio of the second composite oxide powder is larger than that of the first composite oxide powder. It is preferable that the oxide powder has a higher ratio. Hereinafter, the first and second composite oxide powders are also simply referred to as first and second composite oxides.

なお、本発明における「頻度径」とは、粒度分布を測定したときに、ある粒径にて体積基準で頻度が最も高い場所を指す。また、「粒子頻度領域」とは、粒径分布のグラフにおける、前記「頻度径」を頂点とした凸型領域である。なお、前記「粒子頻度領域」においては前記「頻度径」を頂点として頻度は減少していくが、本実施形態における「粒子頻度領域」となる部分とは、「頻度径」部分から、粒径分布のグラフ全体を見たときに粒径分布曲線が再び凸型領域を形成し始める部分まで、を「粒子頻度領域」とする。   The “frequency diameter” in the present invention refers to a place having the highest frequency on a volume basis at a certain particle diameter when the particle size distribution is measured. The “particle frequency region” is a convex region having the “frequency diameter” as a vertex in the graph of particle size distribution. In the “particle frequency region”, the frequency decreases with the “frequency diameter” at the top, but the portion that becomes the “particle frequency region” in the present embodiment refers to the particle size from the “frequency diameter” portion. The part up to the part where the particle size distribution curve starts to form a convex region again when the entire distribution graph is viewed is defined as a “particle frequency region”.

本実施形態のように第一複合酸化物の粒子と第二複合酸化物の粒子を混合して使用することにより、燃料電池における酸素極表面近傍に粗大粒子(いわゆる第二の複合酸化物粒子)が存在した上で、粗大粒子間に小径粒子(いわゆる第一の複合酸化物粒子)が入り込むことができる。平均粒子径の細かい粒子は粗大粒子と比較して、比較的低温で焼結することができるため、比較的低温の熱処理であっても、焼結により粗大粒子間の橋渡しをすることができるようになる。その結果、粗大粒子間に適度な空孔部分が存在するようになり、ひいては三相界面を好適に形成することができるようになる。   By mixing and using the first composite oxide particles and the second composite oxide particles as in this embodiment, coarse particles (so-called second composite oxide particles) are formed near the oxygen electrode surface in the fuel cell. In addition, small-diameter particles (so-called first composite oxide particles) can enter between coarse particles. Compared with coarse particles, fine particles with a small average particle size can be sintered at a relatively low temperature, so that even a relatively low temperature heat treatment can bridge the coarse particles by sintering. become. As a result, moderate pore portions are present between coarse particles, and as a result, a three-phase interface can be suitably formed.

ここで挙げた第一および第二の複合酸化物における「粒子頻度領域」について、レーザー散乱・回折式粒度分布測定装置にて測定した粒度分布によって具体的な数値で表すと以下の通りである。すなわち、第一の複合酸化物における粒子頻度領域が1〜10μmの範囲に頻度径を有する。第二の複合酸化物に終える粒子頻度領域が1〜10μm、粗大粒子頻径ピーク領域が10〜100μmの範囲に頻度径を有する。このとき、ペロブスカイト型複合酸化物総体積に対する体積比率について、第一の複合酸化物における頻度径における粒子の体積比率は、第二の複合酸化物における頻度径における粒子の体積比率に比べて1.3%以上高いことが好ましい。この範囲内ならば、粗大粒子が多すぎることなく、適度な量の粗大粒子間に小径粒子が入り込むことができることから、粒子間の結合を効果的に行うことができるようになる。   The “particle frequency region” in the first and second composite oxides mentioned here is represented by the following specific numerical values based on the particle size distribution measured by a laser scattering / diffraction particle size distribution measuring apparatus. That is, the particle frequency region in the first composite oxide has a frequency diameter in the range of 1 to 10 μm. The particle frequency region ending with the second composite oxide has a frequency diameter in the range of 1 to 10 μm and the coarse particle frequent diameter peak region in the range of 10 to 100 μm. At this time, regarding the volume ratio to the total volume of the perovskite complex oxide, the volume ratio of the particles at the frequency diameter in the first composite oxide is 1. It is preferably 3% or higher. Within this range, small particles can enter between an appropriate amount of coarse particles without having too many coarse particles, so that the particles can be effectively bonded.

なお、第一および第二の複合酸化物における「粒子頻度領域」以外にも、第一および第二の複合酸化物における「粒子頻度領域」の間に別の粒子頻度領域が存在してもよい。場合により、より平均粒子径の大きい粉末を添加することで、少なくとも大中小の三つの粒子頻度領域を有するようにしてもよい。   In addition to the “particle frequency region” in the first and second composite oxides, another particle frequency region may exist between the “particle frequency regions” in the first and second composite oxides. . In some cases, a powder having a larger average particle diameter may be added to have at least three large and small particle frequency regions.

なお、前記小径「粒子頻度領域」は一つのピークを基に構成されているのが好ましい。また、前記小径粒子「粒子頻度領域」の粒径範囲は先に述べたように1〜10μmであるが、より好ましくは1.5〜5.0μmの範囲である。この上限を超えなければ、粒子の焼結温度が過度に高くならず、粒子間の結合効果を有効に発揮することができる。逆に下限を下回らなければ、粗大粒子の界面部分に適度に小径粒子が残存することになり、粒子同士の良好な結合を得ることができる。   The small-diameter “particle frequency region” is preferably constructed based on one peak. The particle size range of the small particle “particle frequency region” is 1 to 10 μm as described above, and more preferably 1.5 to 5.0 μm. If this upper limit is not exceeded, the sintering temperature of the particles will not be excessively high, and the bonding effect between the particles can be exhibited effectively. On the other hand, if the lower limit is not exceeded, moderately small-sized particles remain at the interface portion of the coarse particles, and good bonding between the particles can be obtained.

また、この粒子径(場合によっては凝集径)の粒度分布を示す標準偏差は0.50〜1.50(μm)、好ましくは0.75〜1.25(μm)であるのが好ましい。この上限を超えなければ、粒子のばらつきが抑えることができる。その結果、焼結時における挙動が均一となり、粒子間の接着効果を有効に得ることができる。   Further, the standard deviation indicating the particle size distribution of the particle size (in some cases, the aggregate size) is preferably 0.50 to 1.50 (μm), and preferably 0.75 to 1.25 (μm). If this upper limit is not exceeded, the dispersion | variation in particle | grains can be suppressed. As a result, the behavior during sintering becomes uniform, and the adhesion effect between the particles can be obtained effectively.

なお、粒子の平均粒子径は、ベックマン・コールター社製のレーザー散乱・回折式粒度分布測定装置で測定できる。なお、粒子の超音波による解砕を防止し、凝集径を算出するため、測定時には超音波は使用していない、光学モデルは実数部2.07、虚数部3を使用。測定における分散媒にはヘキサメタりん酸ナトリウム水溶液を用いている。平均粒子径の測定にはD50値を用い、その標準偏差を算出した後、平均粒子径/標準偏差×100の値で、変動係数を算出している。 The average particle size of the particles can be measured with a laser scattering / diffraction particle size distribution measuring device manufactured by Beckman Coulter. In addition, in order to prevent the particles from being crushed by ultrasonic waves and calculate the agglomeration diameter, ultrasonic waves are not used during measurement. The optical model uses a real part 2.07 and an imaginary part 3. A sodium hexametaphosphate aqueous solution is used as a dispersion medium in the measurement. Using 50 value D for the measurement of the average particle size, after calculating the standard deviation, the value of average particle size / standard deviation × 100, and calculates the coefficient of variation.

<粒子の比表面積>
また、本実施形態にかかるペロブスカイト型複合酸化物粒子のBET一点法による比表面積値は、6.0〜11.0m/gであり、好ましいのは6.0〜8.0m/gである。この上限を超えなければ、粒子が適度に微細となる。そうなると、小径粒子頻径ピーク領域の粒径範囲の下限を下回らないときと同様の作用、すなわち粗大粒子の界面部分に適度に小径粒子が残存するという作用が発揮されることになり、粒子同士の良好な結合を得ることができる。それに加えて、ペロブスカイト型複合酸化物をスラリー化したときの粘度が高くならないという効果も期待できる。一方、前記比表面積値の下限を下回らないときは、粒子径が大きすぎず、または粒子表面に凹凸を適度に有していることを示す。この場合、スラリー化したとき、粗大粒子間に小径粒子が適度に入り込むことができ、粒径の違いによるスラリーのムラの発生を抑制することができる。
<Specific surface area of particles>
Moreover, the specific surface area value by the BET single point method of the perovskite type complex oxide particles according to the present embodiment is 6.0 to 11.0 m 2 / g, and preferably 6.0 to 8.0 m 2 / g. is there. If this upper limit is not exceeded, the particles will be reasonably fine. Then, the same effect as when the particle size range of the small diameter frequent peak region is not below the lower limit, that is, the effect that the small particles remain moderately in the interface portion of the coarse particles, between the particles A good bond can be obtained. In addition, the effect of not increasing the viscosity when the perovskite complex oxide is slurried can be expected. On the other hand, when it does not fall below the lower limit of the specific surface area value, it indicates that the particle diameter is not too large or that the particle surface has moderate irregularities. In this case, when the slurry is formed, small-diameter particles can moderately enter between coarse particles, and the occurrence of slurry unevenness due to the difference in particle diameter can be suppressed.

なお、粒子の比表面積は、BET一点法を用いて測定し、測定装置は、例えばユアサイオニクス株式会社製の4ソーブUSで測定できる。   In addition, the specific surface area of particle | grains is measured using a BET single point method, and a measuring apparatus can be measured, for example with 4 sorb US made from a Yua Sonics Corporation.

<収縮率>
さらに、本実施形態にかかるペロブスカイト型複合酸化物粒子(第一の複合酸化物)の収縮率についてであるが、大気中1000℃に120分間おいて熱処理したときにおける粒子の収縮率は5%以上が好ましく、5〜20%であればさらに好ましい。この上限を超えなければ、単一の収縮率が大きすぎることなく、収縮が電極表面のクラックの発生原因となるのを抑制することができる。一方、この下限を下回らなければ小径粒子が適度に収縮するため、粗大粒子間の結合材として小径粒子を使用する際に、粗大粒子と小径粒子との接触を面接触に近づけることができる。このように接触面積を増加させることにより、結果として電極反応の活性部位である三相界面を増大させることができ、かつ電流を多く流すことができる。
<Shrinkage rate>
Further, regarding the shrinkage rate of the perovskite type complex oxide particles (first complex oxide) according to the present embodiment, the shrinkage rate of the particles when heat-treated at 1000 ° C. for 120 minutes in the atmosphere is 5% or more. Is preferable, and 5 to 20% is more preferable. If this upper limit is not exceeded, it is possible to prevent the shrinkage from causing cracks on the electrode surface without the single shrinkage rate being too large. On the other hand, if the diameter is not below this lower limit, the small-diameter particles contract appropriately, so that when the small-diameter particles are used as a binder between the coarse particles, the contact between the coarse particles and the small-diameter particles can be brought close to surface contact. By increasing the contact area in this way, as a result, the three-phase interface that is the active site of the electrode reaction can be increased, and a large amount of current can be passed.

なお、収縮率の測定は、以下の条件で行っている。すなわち、ペロブスカイト型複合酸化物を焼成し粉末とする。そして、200kgf/cmの加圧条件にて、φ15.0mmのペレット形態に成形する。このペレットにおける粒子の直径(A)を算出した後、大気中1000℃120分間の環境下に放置する。これによりペレットの収縮を起こさせ、その焼成後の直径(B)を算出する。そして、(A−B)/A×100(%)の式により、収縮率を算出する。なお、熱処理条件を変化させることにより、温度変化当たりの収縮率を算出することも可能である。 The shrinkage rate is measured under the following conditions. That is, the perovskite complex oxide is fired to obtain a powder. And it shape | molds in the pellet form of (phi) 15.0mm on the pressurization conditions of 200 kgf / cm < 2 >. After calculating the diameter (A) of the particles in the pellet, the pellet is left in the atmosphere at 1000 ° C. for 120 minutes. This causes the pellets to shrink, and calculates the diameter (B) after firing. Then, the shrinkage rate is calculated by the formula of (A−B) / A × 100 (%). In addition, it is also possible to calculate the shrinkage rate per temperature change by changing the heat treatment conditions.

<嵩密度>
さらに、本実施形態にかかるペロブスカイト型複合酸化物粒子の嵩密度は、好ましくは1.25〜1.80g/cc、さらに好ましくは1.50〜1.80g/ccである。この範囲とすることで、粒子の空隙部分に本発明にかかる複合酸化物が配置するようになるので、効果的に粒子同士の結合を行うことができ、ひいてはペロブスカイト型複合酸化物が設けられた電極表面と電解質との接合性も改善することになる。
<Bulk density>
Furthermore, the bulk density of the perovskite complex oxide particles according to this embodiment is preferably 1.25 to 1.80 g / cc, more preferably 1.50 to 1.80 g / cc. By setting it within this range, the composite oxide according to the present invention is arranged in the void portion of the particle, so that the particles can be effectively bonded to each other, and thus the perovskite-type composite oxide is provided. This also improves the bondability between the electrode surface and the electrolyte.

なお、嵩密度は、JIS規格Z−2512:2006(金属粉−タップ密度測定方法)に準じて測定することもできるが、本実施形態においては、特開2007−263860号に記載の方法に準じて測定している。   The bulk density can also be measured according to JIS standard Z-2512: 2006 (metal powder-tap density measurement method), but in this embodiment, according to the method described in JP-A-2007-263860. Is measured.

<ペロブスカイト型複合酸化物の製造方法>
以下、ペロブスカイト型の固体電解質型燃料電池用複合酸化物の製造方法について説明する。本実施形態においては、ペロブスカイト型複合酸化物の原料溶液に炭酸アルカリ水溶液を添加し、炭酸塩である非晶質前駆体を形成する工程(a)と、該非晶質前駆体に対して熱処理を行い、結晶性ペロブスカイト型複合酸化物を形成する工程(b)と、該結晶性ペロブスカイト型複合酸化物を湿式粉砕し、均一の粒径を有する第一の複合酸化物を形成する工程(c)と、該工程(a)および(b)までを行い、少なくとも1〜10μmの間の領域に粒度分布(頻度径)を有し、また10〜100μmの範囲にも粒度分布(頻度径)を有するような第二の複合酸化物を形成する工程(d)と、該均一粒径酸化物と、工程(d)により形成された結晶性ペロブスカイト型複合酸化物とを混合する工程(e)とを行っている。
<Method for producing perovskite complex oxide>
Hereinafter, a method for producing a perovskite-type solid oxide fuel cell composite oxide will be described. In this embodiment, an aqueous alkali carbonate solution is added to the raw material solution of the perovskite complex oxide to form an amorphous precursor that is a carbonate, and the amorphous precursor is subjected to a heat treatment. A step (b) of forming a crystalline perovskite complex oxide and a step (c) of wet crushing the crystalline perovskite complex oxide to form a first complex oxide having a uniform particle size Then, the steps (a) and (b) are carried out, and the particle size distribution (frequency diameter) is at least in the region between 1 and 10 μm, and the particle size distribution (frequency diameter) is also in the range of 10 to 100 μm. A step (d) of forming such a second composite oxide, and a step (e) of mixing the uniform particle size oxide and the crystalline perovskite composite oxide formed in step (d). Is going.

(非晶質前駆体形成工程[工程(a)])
まず非晶質前駆体形成工程(工程(a))についてであるが、ペロブスカイト型複合酸化物ABO3−δにおける、Aサイトの構成成分を含む物質と、Bサイトの構成成分を含む物質とを混合する。この時の各物質の濃度は0.01〜0.60mol/Lであるのが好ましく、さらに好ましくは0.01〜0.50mol/Lの範囲である。この上限を超えなければ、非晶質の物質を平易に得ることができる上、炭酸アルカリ水溶液による中和後に得られるスラリーの粘度が高くならない。そのため、後工程に付す場合、生産性を維持することができる。また、スラリーを熟成する際にも粘性が高くならないため、結晶性物質の析出するおそれを低減することができる。
(Amorphous precursor formation step [step (a)])
First, regarding the amorphous precursor formation step (step (a)), in the perovskite complex oxide ABO 3-δ , a substance containing a component of A site and a substance containing a component of B site are used. Mix. The concentration of each substance at this time is preferably 0.01 to 0.60 mol / L, more preferably 0.01 to 0.50 mol / L. If this upper limit is not exceeded, an amorphous substance can be easily obtained, and the viscosity of the slurry obtained after neutralization with an aqueous alkali carbonate solution does not increase. Therefore, productivity can be maintained when the post process is performed. Further, since the viscosity does not increase even when the slurry is aged, the possibility of precipitation of the crystalline substance can be reduced.

このAサイト及びBサイト構成成分含有物質を混合した後、この液から非晶質の沈殿を得るために、炭酸アルカリ水溶液を添加するのが好ましい。この炭酸アルカリ水溶液としては、例えば、炭酸アルカリまたはアンモニウムイオンを含む炭酸塩からなる沈殿剤を用いるのが好ましい。このような沈殿剤としては、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム等を使用することができる。また、必要に応じて、水酸化ナトリウム、アンモニア等の塩基を炭酸水素アンモニウム等に加えることもできる。また、水酸化ナトリウム、アンモニア等を用いて沈殿を形成した後、炭酸ガスを吹き込んでもよい。これにより、高比表面積ペロブスカイト型複合酸化物の前駆体である非晶質材料を得ることが可能となる。さらには、このような沈殿剤に加えて還元剤を添加すると、一層比表面積の高い非晶質の前駆体物質を得ることができる。この還元剤としては、ヒドラジンや水素化ホウ素ナトリウムなどの水素発生性化合物を使用するのが好ましい。   After mixing the A-site and B-site constituent component-containing materials, an aqueous alkali carbonate solution is preferably added to obtain an amorphous precipitate from this liquid. As this aqueous alkali carbonate solution, it is preferable to use, for example, a precipitating agent comprising an alkali carbonate or a carbonate containing ammonium ions. As such a precipitating agent, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, ammonium carbonate, ammonium hydrogen carbonate, or the like can be used. If necessary, a base such as sodium hydroxide or ammonia can be added to ammonium hydrogen carbonate or the like. Further, after forming a precipitate using sodium hydroxide, ammonia or the like, carbon dioxide gas may be blown. This makes it possible to obtain an amorphous material that is a precursor of a high specific surface area perovskite complex oxide. Furthermore, when a reducing agent is added in addition to such a precipitating agent, an amorphous precursor material having a higher specific surface area can be obtained. As the reducing agent, it is preferable to use a hydrogen generating compound such as hydrazine or sodium borohydride.

なお、本実施形態の効果を妨げない範囲内であれば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニアなどの材料やこれらの複合酸化物といった耐熱性材料を前駆体物質に添加することも可能である。この場合、これらの耐熱性材料がペロブスカイト型複合酸化物に介在した状態の非晶質材料が得られる。   Note that a material such as alumina, silica, titania, zirconia, or a heat-resistant material such as a composite oxide thereof can be added to the precursor material as long as the effect of the present embodiment is not hindered. In this case, an amorphous material in which these heat-resistant materials are intervened in the perovskite complex oxide is obtained.

このようにして形成される非晶質材料は、ペロブスカイト型複合酸化物を製造するための前駆体となる。また、この非晶質前駆体は、上述の通り、希土類元素、アルカリ土類金属元素、遷移金属元素を含む非晶質物質からなる。このような物質の混合水溶液に対してアルカリおよび炭酸ガスを含む炭酸塩を加え、中和生成物を生成させるといういわゆる湿式法によれば、この非晶質前駆体を大量に得ることができる。そのため、湿式法は工業的に適している。   The amorphous material thus formed becomes a precursor for producing a perovskite complex oxide. In addition, as described above, the amorphous precursor is made of an amorphous substance containing a rare earth element, an alkaline earth metal element, and a transition metal element. A large amount of this amorphous precursor can be obtained by a so-called wet method in which a carbonate containing alkali and carbon dioxide gas is added to a mixed aqueous solution of such substances to produce a neutralized product. Therefore, the wet method is industrially suitable.

なお、本実施形態において、この非晶質前駆体を形成するには、反応時の液温は低温である必要がある。具体的には、反応の液中における過程において液温が60℃以下であるのが好ましく、45℃以下だと更に好ましく、30℃以下だと特に好ましい。液温がこの上限を超えなければ、よく知られている水酸化物等の結晶性物質になるおそれを抑制し、非晶質前駆体を形成することができる。なお、水溶液中での反応であるので、反応系の流動性を確保するため、水の凝固点以上、すなわち0℃以上で反応を行うのが好ましい。   In this embodiment, in order to form this amorphous precursor, the liquid temperature during the reaction needs to be low. Specifically, the liquid temperature is preferably 60 ° C. or lower, more preferably 45 ° C. or lower, and particularly preferably 30 ° C. or lower in the course of the reaction. If the liquid temperature does not exceed this upper limit, it is possible to suppress the risk of becoming a well-known crystalline substance such as a hydroxide and form an amorphous precursor. In addition, since it is reaction in aqueous solution, in order to ensure the fluidity | liquidity of a reaction system, it is preferable to perform reaction more than the freezing point of water, ie, 0 degreeC or more.

また、非晶質前駆体形成の際の反応液のpHは6以上が好ましく、より好ましくはアルカリ性で行う。なぜなら、本実施形態においては中和反応を用いて非晶質物質を得ているためである。逆を言えば、酸性であれば非晶質の物質を得難いので好ましくない。   Further, the pH of the reaction solution in forming the amorphous precursor is preferably 6 or more, more preferably alkaline. This is because in this embodiment, an amorphous material is obtained by using a neutralization reaction. Conversely, if it is acidic, it is difficult to obtain an amorphous substance, which is not preferable.

生成した沈殿は、濾過、遠心沈降、デカンテーション等により固液分離し、水洗を行って不純物イオンの残留を少なくするのが望ましい。得られた非晶質の沈殿物を自然乾燥、加熱乾燥、真空乾燥等の方法で乾燥させ、乾燥処理後に必要に応じて粉砕処理や分級処理を実施する。   The produced precipitate is preferably separated into solid and liquid by filtration, centrifugal sedimentation, decantation, etc., and washed with water to reduce the residual impurity ions. The obtained amorphous precipitate is dried by a method such as natural drying, heat drying, or vacuum drying, and after the drying treatment, pulverization treatment or classification treatment is performed as necessary.

(非晶質前駆体熱処理工程[工程(b)])
次に、工程(b)についてであるが、工程(a)で形成した前駆体物質を熱処理することによって、結晶性ペロブスカイト型複合酸化物を得る。この熱処理温度は、ペロブスカイト型複合酸化物を得られる限り特に限定されないが、900〜1500℃、好ましくは950〜1300℃程度とすれば良い。熱処理の雰囲気は、大気中または酸化性雰囲気中で行うのが良い。
(Amorphous precursor heat treatment step [step (b)])
Next, as for step (b), a crystalline perovskite complex oxide is obtained by heat-treating the precursor material formed in step (a). The heat treatment temperature is not particularly limited as long as a perovskite complex oxide can be obtained, but it may be 900 to 1500 ° C., preferably about 950 to 1300 ° C. The heat treatment is preferably performed in the air or in an oxidizing atmosphere.

このように工程(a)および(b)を経ることにより、粒度分布が少なくとも1〜10μmの範囲と10〜100μmの範囲とに粒子頻径ピークを有する粗大粒子用ペロブスカイト型複合酸化物を得ることができる。   Thus, by passing through steps (a) and (b), a perovskite complex oxide for coarse particles having a particle diameter peak in a particle size distribution of at least 1 to 10 μm and a range of 10 to 100 μm is obtained. Can do.

(湿式粉砕工程[工程(c)])
次に、工程(c)についてであるが、こうして得られたペロブスカイト型複合酸化物に対し、必要に応じ解砕した後、再度湿式粉砕を施すことで、本実施形態に用いられるペロブスカイト型複合酸化物を得ることができる。
(Wet grinding process [process (c)])
Next, as for step (c), the perovskite type complex oxide used in the present embodiment is subjected to wet crushing again after pulverizing the perovskite type complex oxide thus obtained. You can get things.

本発明に従う粒子を得るために用いられる湿式粉砕法としては、湿式ボールミル、サンドグラインダー、アトライター、パールミル、超音波ホモジナイザー、圧力ホモジナイザー、アルティマイザーなどで湿式粉砕又は湿式破砕を行うことにより、上述の条件に沿ったペロブスカイト型複合酸化物を構成することができる。特に、サンドグラインダーを使用することが好ましい。   The wet pulverization method used to obtain the particles according to the present invention includes the above-mentioned wet pulverization or wet crushing with a wet ball mill, sand grinder, attritor, pearl mill, ultrasonic homogenizer, pressure homogenizer, optimizer, etc. A perovskite complex oxide that meets the conditions can be formed. In particular, it is preferable to use a sand grinder.

湿式での粉砕を行うにあたりサンドグラインダーを選択するときには、知られている縦型流通管式ビ−ズミル、横型流通管式ビ−ズミル、強粉砕型突流式ビスコミルなどの既存のサンドグラインダーのいずれでも粉砕可能であるが、好ましくは横型サンドグラインダーを使用する。横型流通管式ビ−ズミルは縦型流通管式ビ−ズミルと比較してベッセル内に滞留している間は均一に粉砕が行われ、同一流量においてより均一な粉砕が可能となるため好適である。また、横型流通管式ビ−ズミルは強粉砕型突流式ビスコミルよりも処理流量が大きいため、経済的に好ましい。   When selecting a sand grinder for wet grinding, any of the existing sand grinders such as the vertical flow pipe bead mill, the horizontal flow pipe bead mill, and the strong crushing type turbulent bisco mill should be used. Although it is pulverizable, a horizontal sand grinder is preferably used. The horizontal flow pipe type bead mill is preferable because it is uniformly crushed while staying in the vessel compared to the vertical flow pipe type bead mill, and more uniform crushing is possible at the same flow rate. is there. Further, the horizontal flow pipe type bead mill is economically preferable because it has a larger treatment flow rate than the strong pulverization type rush flow type visco mill.

粉砕メディアとしてはガラス、セラミック、アルミナ、ジルコニア等の硬質原料で製造されたボールを使用すると良い。所望の粒子径を有したペロブスカイト型複合酸化物を得るためのボールの粒子径は0.1〜5.0mm程度が好ましく、0.5〜1.5mmがより好ましい。   As the grinding media, it is preferable to use balls made of a hard material such as glass, ceramic, alumina, zirconia. The particle diameter of a ball for obtaining a perovskite complex oxide having a desired particle diameter is preferably about 0.1 to 5.0 mm, and more preferably 0.5 to 1.5 mm.

以上の工程(a)〜(c)を経ることにより、粒度分布が1〜10μmの範囲のみに粒度分布を有するとともに、粗大粒子用ペロブスカイト型複合酸化物(即ち第二の複合酸化物)よりも小さく、かつ変動係数が40%未満である、粗大粒子間を結合するためのペロブスカイト型複合酸化物を得ることができる。この複合酸化物が、第一の複合酸化物となる。
なお、変動係数が40%未満であれば、平均粒子径が充分に均一であり、第一の複合酸化物からなる微細粒子を粗大粒子間結合に使用することができる。
By passing through the above steps (a) to (c), the particle size distribution has a particle size distribution only in the range of 1 to 10 μm, and more than the perovskite complex oxide for coarse particles (that is, the second complex oxide). It is possible to obtain a perovskite-type composite oxide that is small and has a coefficient of variation of less than 40% for bonding between coarse particles. This composite oxide becomes the first composite oxide.
If the coefficient of variation is less than 40%, the average particle diameter is sufficiently uniform, and fine particles made of the first composite oxide can be used for the coupling between coarse particles.

(第二の複合酸化物準備工程[工程(d)])
本実施形態においては、第一の複合酸化物とは別に、前記工程(a)および(b)を行い、工程(c)については行わない第二の複合酸化物を準備する。この工程(d)により、少なくとも1〜10μmの間の領域に粒度分布(頻度径)を有し、また10〜100μmの範囲にも粒度分布(頻度径)を有するペロブスカイト型複合酸化物を得ることができる。
(Second Composite Oxide Preparation Step [Step (d)])
In the present embodiment, separately from the first composite oxide, steps (a) and (b) are performed, and a second composite oxide not prepared for step (c) is prepared. By this step (d), a perovskite complex oxide having a particle size distribution (frequency diameter) in a region of at least 1 to 10 μm and a particle size distribution (frequency diameter) in the range of 10 to 100 μm is obtained. Can do.

(混合工程[工程(e)])
本実施形態においては、前記粗大粒子間結合用となるペロブスカイト型複合酸化物(第一の複合酸化物)と、前記工程(d)で得た別の結晶性ペロブスカイト型複合酸化物(第二の複合酸化物)とを混合する。これにより、本実施形態に係るペロブスカイト型複合酸化物を得ることができる。
(Mixing step [step (e)])
In the present embodiment, the perovskite complex oxide (first complex oxide) for bonding between the coarse particles and another crystalline perovskite complex oxide (second complex) obtained in the step (d) are used. Mixed oxide). Thereby, the perovskite complex oxide according to the present embodiment can be obtained.

<ペロブスカイト型複合酸化物の応用用途>
ここで作製したペロブスカイト型複合酸化物は、固体電解質型燃料電池(SOFC)に適用できる。具体的には、SOFCの電極、集電部材、燃料電池および燃料電池セルスタックなどに応用できる。その中でも本実施形態においては、燃料電池セルスタックについて説明する。
<Application of perovskite complex oxide>
The perovskite complex oxide produced here can be applied to a solid oxide fuel cell (SOFC). Specifically, the present invention can be applied to SOFC electrodes, current collecting members, fuel cells, fuel cell stacks, and the like. Among these, in this embodiment, a fuel cell stack will be described.

燃料電池セルスタックは、その長さ方向にガス流路を有する板状で棒状(長尺状)の固体電解質形燃料電池セルを、燃料電池セルの長さ方向と直交する方向(セル厚み方向)に所定間隔を置いて複数配列して構成されている。   The fuel cell stack has a plate-like, rod-like (long) solid electrolyte fuel cell having a gas flow path in the length direction, and a direction perpendicular to the length direction of the fuel cell (cell thickness direction). Are arranged at a predetermined interval.

この燃料電池セルには酸素極層と燃料極層が設けられ、それらの間には電解質層が設けられている。この電解質層としては、その内部でイオンが移動することができ、燃料ガスと酸素ガスとのリークを防止するためのガス遮断性を有していればよい。例えば高分子膜や希土類元素安定化ジルコニア、特にY+ZrOが挙げられる。これに加え、あるセルの酸素極層と隣接するセルの燃料極層の間にはインターコネクタが設けられている。 This fuel battery cell is provided with an oxygen electrode layer and a fuel electrode layer, and an electrolyte layer is provided between them. The electrolyte layer only needs to have a gas barrier property for preventing ions from moving inside and preventing leakage between the fuel gas and the oxygen gas. Examples thereof include polymer films and rare earth element stabilized zirconia, particularly Y 2 O 3 + ZrO 2 . In addition, an interconnector is provided between the oxygen electrode layer of a certain cell and the fuel electrode layer of an adjacent cell.

本実施形態においては、酸素極層に対して本実施形態におけるペロブスカイト型複合酸化物を設けている。その構成の態様は適宜変更することができる。たとえば、該複合酸化物混合物を塗布し、焼結させてもよい。この処理は燃料極のみならず、酸素極側で行っても構わない。   In the present embodiment, the perovskite complex oxide in the present embodiment is provided for the oxygen electrode layer. The aspect of the configuration can be changed as appropriate. For example, the composite oxide mixture may be applied and sintered. This process may be performed not only on the fuel electrode but also on the oxygen electrode side.

さらに、電極に白金を用いるのではなく、ペロブスカイト型複合酸化物ペーストを焼結したものそのものを電極としてもよい。この際、電極作製用として白金などの金属触媒や合金触媒を用いてもよい。また、金属の分散度を向上させるために、触媒担体としてカーボンブラックを用いても良い。   Furthermore, instead of using platinum for the electrode, the electrode itself may be a sintered perovskite-type composite oxide paste. At this time, a metal catalyst such as platinum or an alloy catalyst may be used for electrode preparation. In addition, carbon black may be used as a catalyst support in order to improve the degree of metal dispersion.

また、隣り合う燃料電池セルの平坦面間には、燃料電池セル同士を直列に電気的に接続する集電部材が配置されている。この集電部材は、一方の燃料電池セルの酸素極(燃料電池用電極)に接合するとともに、他方の燃料電池セルのインターコネクタに接合している。   A current collecting member that electrically connects the fuel cells in series is disposed between the flat surfaces of the adjacent fuel cells. The current collecting member is joined to the oxygen electrode (fuel cell electrode) of one fuel battery cell and to the interconnector of the other fuel battery cell.

本実施形態においては、この集電部材表面を、ペロブスカイト型複合酸化物にて構成している。さらに、集電部材の代わりに、一方の燃料電池セルの燃料電池用電極と、他方の燃料電池セルのインターコネクタを接合する接合剤を用いてもよい。この接合剤には、本実施形態におけるペロブスカイト型複合酸化物を使用することが好ましい。   In the present embodiment, the surface of the current collecting member is composed of a perovskite complex oxide. Further, instead of the current collecting member, a bonding agent for bonding the fuel cell electrode of one fuel cell and the interconnector of the other fuel cell may be used. As the bonding agent, it is preferable to use the perovskite complex oxide in the present embodiment.

以上、本実施形態について詳述したが、本実施形態によれば以下の効果を奏する。   As mentioned above, although this embodiment was explained in full detail, according to this embodiment, there exist the following effects.

すなわち、湿式粉砕処理を施して粒子が小さくとも均整となった酸化物と、湿式粉砕処理を施さずに粒子が大小不均整となった酸化物とを混合させて、小さい粒子径の体積比率を比較的増加させたペロブスカイト型複合酸化物を燃料電池用電極、集電部材などに用いる。そうすると、燃料電池における酸素極表面近傍に粗大粒子が存在した上で、粗大粒子間に小径粒子が入り込むことができる。しかも、その小径粒子は非常に均一であるため、粗大粒子と小径粒子とを良好に結合することができ、ひいては粗大粒子同士を良好に結合することができる。その結果、三相界面を安定して良好に形成することができ、電極反応を効率よく起こすことが可能となる。最終的には、電極効率に優れた燃料電池用電極、集電部材、燃料電池および燃料電池セルスタックが得られる。さらには、ペロブスカイト型複合酸化物を用いるだけで、複数の工程を行うことなく電極効率に優れた電極や集電部材等を形成することができ、コストの削減に寄与することができる。   That is, by mixing wet pulverized oxide even if the particle size is small and mixing the oxide whose particle size is irregular without wet pulverization treatment, the volume ratio of the small particle size is reduced. A relatively increased perovskite type complex oxide is used for an electrode for a fuel cell, a current collecting member and the like. As a result, coarse particles are present near the surface of the oxygen electrode in the fuel cell, and small particles can enter between the coarse particles. In addition, since the small-diameter particles are very uniform, the coarse particles and the small-diameter particles can be favorably bound, and as a result, the coarse particles can be favorably bound to each other. As a result, the three-phase interface can be formed stably and satisfactorily, and the electrode reaction can be efficiently caused. Ultimately, a fuel cell electrode, a current collecting member, a fuel cell, and a fuel cell stack having excellent electrode efficiency are obtained. Furthermore, by using only the perovskite type complex oxide, an electrode, a current collecting member and the like having excellent electrode efficiency can be formed without performing a plurality of steps, which can contribute to cost reduction.

以上、本発明に係る実施の形態を挙げたが、上記の開示内容は、本発明の例示的な実施形態を示すものである。本発明の範囲は、上記の例示的な実施形態に限定されるものではない。本明細書中に明示的に記載されている又は示唆されているか否かに関わらず、当業者であれば、本明細書の開示内容に基づいて本発明の実施形態に種々の改変を加えて実施し得る。   As mentioned above, although embodiment which concerns on this invention was mentioned, said disclosure content shows exemplary embodiment of this invention. The scope of the present invention is not limited to the exemplary embodiments described above. Whether or not explicitly described or suggested herein, those skilled in the art will make various modifications to the embodiments of the present invention based on the disclosure of the present specification. Can be implemented.

以下、本発明に係る実施例について説明する。
<実施例1>
(非晶質前駆体形成工程[工程(a)])
まず、非晶質前駆体を形成するために、硝酸ランタン六水和物(La(NO3)3・6HO)4.47kg、硝酸ストロンチウム(Sr(NO)1.61kg、硝酸鉄九水和物(Fe(NO・9HO)5.58kg、硝酸コバルト六水和物(Co(NO・6HO)1.12kgをそれぞれイオン交換水102.2kgに溶解させ、硝酸塩の混合溶液Aを作成した。このとき、これらの溶液濃度は溶解種の総合計で約0.20mol/Lとした。
Examples according to the present invention will be described below.
<Example 1>
(Amorphous precursor formation step [step (a)])
First, in order to form an amorphous precursor, lanthanum nitrate hexahydrate (La (NO3) 3 · 6H 2 O) 4.47 kg, strontium nitrate (Sr (NO 3 ) 2 ) 1.61 kg, iron nitrate the nonahydrate (Fe (NO 3) 3 · 9H 2 O) 5.58kg, cobalt nitrate hexahydrate (Co (NO 3) 2 · 6H 2 O) 1.12kg respectively deionized water 102.2kg After dissolution, a mixed solution A of nitrate was prepared. At this time, the concentration of these solutions was about 0.20 mol / L in total of dissolved species.

次に、イオン交換水36.6kgと炭酸アンモニウム8.33kgを溶解槽に挿入し、攪拌しながら水温を15℃になるよう調整した。   Next, 36.6 kg of ion-exchanged water and 8.33 kg of ammonium carbonate were inserted into the dissolution tank, and the water temperature was adjusted to 15 ° C. while stirring.

その後、炭酸アンモニウム溶液を、溶液Aへ徐々に加えて中和反応を行い、ペロブスカイトの非晶質前駆体を析出させた。その後、非晶質前駆体を30分間熟成させ、反応を完了させた。得られた物質は常法により水洗、乾燥を行って、ペロブスカイト非晶質前駆体の乾燥粉を得た。   Thereafter, an ammonium carbonate solution was gradually added to the solution A to carry out a neutralization reaction, thereby depositing an amorphous precursor of perovskite. Thereafter, the amorphous precursor was aged for 30 minutes to complete the reaction. The obtained substance was washed with water and dried by a conventional method to obtain a dry powder of perovskite amorphous precursor.

(非晶質前駆体熱処理工程[工程(b)])
次に、非晶質前駆体を焼成して結晶性ペロブスカイト型複合酸化物を得るために、得られた乾燥粉を1000℃にて2時間、大気中で焼成した。これにより、非晶質前駆体から、ペロブスカイト形態を有する結晶性複合酸化物が得られた。得られた複合酸化物は、ピンミルにて乾式解砕処理を行った。
(Amorphous precursor heat treatment step [step (b)])
Next, in order to obtain a crystalline perovskite complex oxide by firing the amorphous precursor, the obtained dry powder was fired in the air at 1000 ° C. for 2 hours. Thus, a crystalline composite oxide having a perovskite form was obtained from the amorphous precursor. The obtained composite oxide was subjected to dry crushing treatment with a pin mill.

(湿式粉砕工程[工程(c)])
次に、結晶性ペロブスカイト型複合酸化物を粉砕して均一粒径酸化物を得るために、工程(b)にて得られた焼成粉と純水とを混合した。そして、1/2ガロンのサンドグラインダーにメディアとしてφ1.0mmのジルコニアビーズを30%の充填率で装填したものの中に、この焼成粉と純水との混合物を入れた。その後、1500rpmで1時間の粉砕処理を行った。そして、得られた粒子を常法によりメディアの除去、水洗、乾燥を行うことで、ペロブスカイト型複合酸化物を得た。
(Wet grinding process [process (c)])
Next, in order to pulverize the crystalline perovskite complex oxide to obtain an oxide having a uniform particle size, the fired powder obtained in the step (b) and pure water were mixed. Then, a mixture of the baked powder and pure water was put into a gallon sand grinder filled with zirconia beads of φ1.0 mm as a medium at a filling rate of 30%. Then, the grinding | pulverization process for 1 hour was performed at 1500 rpm. And perovskite type complex oxide was obtained by performing media removal, water washing, and drying by the usual method.

なお、工程(c)により得られた粒子は、BET法による比表面積測定では6.8m/gと算出された。また、嵩密度は1.62g/ccを示し、X線回折パターンからペロブスカイト構造を有する複合酸化物であることが確認された。 In addition, the particle | grains obtained by the process (c) were calculated with the specific surface area measurement by BET method as 6.8 m < 2 > / g. The bulk density was 1.62 g / cc, and it was confirmed from the X-ray diffraction pattern that the composite oxide had a perovskite structure.

また、工程(c)により得られた粒子に対して粒度分布解析(体積比率(容積%))を行ったところ、図1に示すような粒度分布が得られた。1〜10μmの範囲に粒子が存在しており、一山分布を構成することがわかる。平均粒子径(D50径)は2.9μmである。なお、標準偏差(σ)は1.19μm、変動係数は39.4%であった。粒子の収縮率(1000℃)は7.1%であった。なお、図1の粒度分布を積算図にしたものを図2に示す。 Moreover, when the particle size distribution analysis (volume ratio (volume%)) was performed with respect to the particle | grains obtained by the process (c), the particle size distribution as shown in FIG. 1 was obtained. It can be seen that particles are present in the range of 1 to 10 μm and constitute a mountain distribution. The average particle diameter (D 50 diameter) is 2.9 .mu.m. The standard deviation (σ) was 1.19 μm, and the coefficient of variation was 39.4%. The particle shrinkage (1000 ° C.) was 7.1%. FIG. 2 shows the particle size distribution of FIG.

(第二の複合酸化物準備工程[工程(d)])
そして、上述の第一の複合酸化物とは別に、前記工程(a)および(b)を行い、工程(c)については行わない第二の複合酸化物を準備した。この工程(d)により、少なくとも1〜10μmの間の領域に粒度分布(頻度径)を有し、また10〜100μmの範囲にも粒度分布(頻度径)を有するペロブスカイト型複合酸化物を得ることができた。なお、この工程(d)で得た第二の複合酸化物の粒径等は、図1及び図2の比較例1に該当する。
(Second Composite Oxide Preparation Step [Step (d)])
Then, separately from the first complex oxide, the steps (a) and (b) were performed, and a second complex oxide not prepared for the step (c) was prepared. By this step (d), a perovskite complex oxide having a particle size distribution (frequency diameter) in a region of at least 1 to 10 μm and a particle size distribution (frequency diameter) in the range of 10 to 100 μm is obtained. I was able to. In addition, the particle size etc. of the 2nd complex oxide obtained at this process (d) correspond to the comparative example 1 of FIG.1 and FIG.2.

(混合工程[工程(e)])
そして、前記粗大粒子間結合用ペロブスカイト型複合酸化物(第一の複合酸化物)と、前記工程(d)で得た別の結晶性ペロブスカイト型複合酸化物(第二の複合酸化物)とを混合した。このように本実施例に係るペロブスカイト型複合酸化物を得た。
(Mixing step [step (e)])
Then, the perovskite complex oxide for bonding between coarse particles (first complex oxide) and another crystalline perovskite complex oxide (second complex oxide) obtained in the step (d). Mixed. Thus, the perovskite complex oxide according to this example was obtained.

この本実施例に係るペロブスカイト型複合酸化物を焼結した。この焼結体に対して電気電導率を測定した。その結果、良好な結果が得られた。   The perovskite complex oxide according to this example was sintered. The electrical conductivity was measured for this sintered body. As a result, good results were obtained.

<実施例2〜3>
工程(c)における結晶性ペロブスカイト型複合酸化物に対する粉砕時間を、実施例2においては2時間とし、実施例3においては3時間とした以外は、実施例1と同様にしてペロブスカイト型複合酸化物を形成した。いずれの実施例においても、工程(c)後の均一粒径酸化物は、実施例1と同様に、図1に示すように単一ピークを有する粒度分布を有していた。なお、図1の粒度分布を積算図にしたものを図2に示す。
また、実施例1〜3までの、工程(c)における粉砕条件をまとめたものを表1に示す。
<Examples 2-3>
The perovskite complex oxide was the same as in Example 1 except that the pulverization time for the crystalline perovskite complex oxide in step (c) was 2 hours in Example 2 and 3 hours in Example 3. Formed. In any of the examples, the uniform particle size oxide after the step (c) had a particle size distribution having a single peak as shown in FIG. FIG. 2 shows the particle size distribution of FIG.
Table 1 shows a summary of the grinding conditions in step (c) up to Examples 1-3.

Figure 2011228009
Figure 2011228009

また、実施例2,3に係るペロブスカイト型複合酸化物を焼結して焼結体を得た。この焼結体に対して電気電導率を測定した。その結果、実施例2,3ともに、良好な結果が得られた。   Further, the perovskite complex oxide according to Examples 2 and 3 was sintered to obtain a sintered body. The electrical conductivity was measured for this sintered body. As a result, good results were obtained in both Examples 2 and 3.

<比較例1>
比較例1においては、実施例1の湿式粉砕処理(c)、混合工程(d)を行わなかったこと以外は実施例1と同様の手法を用いてペロブスカイト型複合酸化物を形成した。
<Comparative Example 1>
In Comparative Example 1, a perovskite complex oxide was formed using the same method as in Example 1 except that the wet grinding (c) and mixing step (d) of Example 1 were not performed.

比較例1において得られた複合酸化物粒子は、BET法による比表面積測定では4.3m/gと算出された。また、嵩密度は1.92g/ccを示し、X線回折パターンからペロブスカイト構造を有する複合酸化物であることが確認された。 The composite oxide particles obtained in Comparative Example 1 were calculated to be 4.3 m 2 / g by specific surface area measurement by the BET method. The bulk density was 1.92 g / cc, and it was confirmed from the X-ray diffraction pattern that the composite oxide had a perovskite structure.

また、第二の複合酸化物準備工程(d)においても述べたが、比較例において得られた複合酸化物粒子に対して粒度分布解析を行ったところ、図1に示すような粒度分布が得られた。0.5〜100μmの範囲に幅広く粒子が存在しており、少なくとも二山分布を構成することがわかる。平均粒子径(D50径)は17.63μmである。なお、標準偏差(σ)は17.04μm、変動係数は82.0%であった。また粒子の収縮率(1000℃)は3.2%であった。なお、図1の粒度分布を積算図にしたものを図2に示す。 In addition, as described in the second composite oxide preparation step (d), when the particle size distribution analysis was performed on the composite oxide particles obtained in the comparative example, a particle size distribution as shown in FIG. 1 was obtained. It was. It can be seen that a wide range of particles are present in the range of 0.5 to 100 μm, and at least a bimodal distribution is formed. The average particle diameter (D 50 diameter) is 17.63Myuemu. The standard deviation (σ) was 17.04 μm and the coefficient of variation was 82.0%. Further, the shrinkage rate of the particles (1000 ° C.) was 3.2%. FIG. 2 shows the particle size distribution of FIG.

<比較例2>
比較例2においては、粉砕する手段を乾式の振動ボールミル(振幅±5.0mm・振動数1000rpm)で行った以外は実施例1と同様にして粉砕を施した。得られた結果を図1に示し、その粒度分布を積算図にしたものを図2に示す。図示したとおり、小粒径でかつ粒度分布が均整の粒子を得ることができなかった。なお、平均粒子径(D50径)は11.12μmである。
<Comparative example 2>
In Comparative Example 2, pulverization was performed in the same manner as in Example 1 except that the pulverizing means was a dry vibration ball mill (amplitude ± 5.0 mm, vibration frequency 1000 rpm). The obtained results are shown in FIG. 1, and the particle size distribution in an integrated diagram is shown in FIG. As shown in the figure, particles having a small particle size and a uniform particle size distribution could not be obtained. The average particle diameter (D 50 diameter) is 11.12Myuemu.

実施例1と同様に比較例におけるペロブスカイト型複合酸化物を焼結した。この焼結体に対して電気電導率を測定した。その結果、実施例1〜3の結果よりも劣っていた。   In the same manner as in Example 1, the perovskite complex oxide in the comparative example was sintered. The electrical conductivity was measured for this sintered body. As a result, it was inferior to the results of Examples 1 to 3.

本発明に従う製造方法により得られる、上記物性を有するペロブスカイト型複合酸化物は、燃料電池用部材として適当な性質を有し、詳しくは燃料電池用電極、集電部材、燃料電池および燃料電池セルスタックを構成することができる。   The perovskite complex oxide having the above-mentioned physical properties obtained by the production method according to the present invention has suitable properties as a member for a fuel cell, and more specifically, an electrode for a fuel cell, a current collecting member, a fuel cell, and a fuel cell stack Can be configured.

Claims (12)

少なくとも二種のペロブスカイト型(ABO)複合粉末を混合して得られる複合酸化物混合粉末により構成される固体電解質型燃料電池用複合酸化物。
ただし、前記複合酸化物混合粉末とは、第一の複合酸化物粉末が1〜10μmの範囲にのみ粒度分布を有し、かつその分布は変動係数(平均径(μm)/標準偏差(μm)×100で示される)が40%未満であるものと、第二の複合酸化物粉末として、少なくとも1〜10μmの間の領域に粒度分布(頻度径)を有し、また10〜100μmの範囲にも粒度分布(頻度径)を有するような複合酸化物粉末、すなわち少なくともその粒度分布において、2つの頻度径を有する複合酸化物粉末である。
A composite oxide for a solid oxide fuel cell, comprising a composite oxide mixed powder obtained by mixing at least two perovskite (ABO 3 ) composite powders.
However, the composite oxide mixed powder means that the first composite oxide powder has a particle size distribution only in the range of 1 to 10 μm, and the distribution is a coefficient of variation (average diameter (μm) / standard deviation (μm). X2) is less than 40%, and the second composite oxide powder has a particle size distribution (frequency diameter) in a region of at least 1 to 10 μm, and in the range of 10 to 100 μm. Is a composite oxide powder having a particle size distribution (frequency diameter), that is, a composite oxide powder having two frequency diameters at least in the particle size distribution.
前記第一の複合酸化物粉末と第二の複合酸化物粉末の混合割合は質量比で第一複合酸化物粉末よりも第二の複合酸化物粉末の方が高い割合とする、請求項1に記載の固体電解質型燃料電池用複合酸化物。   The mixing ratio of the first composite oxide powder and the second composite oxide powder is a ratio by which the second composite oxide powder is higher in mass ratio than the first composite oxide powder. The composite oxide for a solid oxide fuel cell as described. 前記第一および第二の複合酸化物粉末の構成物質の組成は同一であって、ペロブスカイト型複合酸化物のAサイトは希土類元素およびアルカリ土類元素の少なくとも一種ずつからなるとともに、Bサイトは遷移元素の少なくとも二種から構成される請求項1または2に記載の固体電解質型燃料電池用複合酸化物。   The composition of the constituent materials of the first and second composite oxide powders is the same, and the A site of the perovskite complex oxide is composed of at least one of a rare earth element and an alkaline earth element, and the B site is a transition. The composite oxide for a solid oxide fuel cell according to claim 1 or 2, comprising at least two elements. 前記第一の複合酸化物粉末は、ペレット状(直径15.0mmで200kgf/cmにて加圧し成形して得る)にし、大気中で1000℃120分間熱処理した際における収縮率が5%以上の複合酸化物粉末である請求項1ないし3のいずれかに記載の固体電解質型燃料電池用複合酸化物。 The first composite oxide powder is in the form of pellets (obtained by pressing and molding at 200 kgf / cm 2 with a diameter of 15.0 mm) and has a shrinkage ratio of 5% or more when heat treated at 1000 ° C. for 120 minutes in the atmosphere. The composite oxide for a solid oxide fuel cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the composite oxide powder is. 請求項1ないし4のいずれかに記載の固体電解質型燃料電池用複合酸化物を用いる、固体電解質型燃料電池セル用接合剤。   A bonding agent for a solid oxide fuel cell, wherein the composite oxide for a solid oxide fuel cell according to claim 1 is used. 請求項1ないし4のいずれかに記載の固体電解質型燃料電池用複合酸化物を用いる、固体電解質型燃料電池用電極。   An electrode for a solid oxide fuel cell, wherein the composite oxide for a solid oxide fuel cell according to any one of claims 1 to 4 is used. 請求項1ないし4のいずれかに記載の固体電解質型燃料電池用複合酸化物を用いる、固体電解質型燃料電池用集電部材。   A current collecting member for a solid oxide fuel cell, wherein the composite oxide for a solid oxide fuel cell according to any one of claims 1 to 4 is used. 請求項1ないし4のいずれかに記載の固体電解質型燃料電池用複合酸化物を用いる、固体電解質型燃料電池。   A solid oxide fuel cell using the composite oxide for a solid oxide fuel cell according to claim 1. 請求項1ないし4のいずれかに記載の固体電解質型燃料電池用複合酸化物を用いる、固体電解質型燃料電池セルスタック。   A solid oxide fuel cell stack using the composite oxide for a solid oxide fuel cell according to claim 1. ペロブスカイト型複合酸化物の原料溶液に炭酸アルカリ水溶液を添加し、炭酸塩である非晶質前駆体を形成する工程(a)と、前記非晶質前駆体に対して熱処理を行い、結晶性ペロブスカイト型複合酸化物を形成する工程(b)と、前記結晶性ペロブスカイト型複合酸化物を湿式粉砕し、1〜10μmの範囲にのみ粒度分布を有し、かつその分布の変動係数(平均径(μm)/標準偏差(μm)×100で示される)が40%未満である第一の複合酸化物粉末を形成する工程(c)と、前記工程(a)および(b)までを行い、少なくとも1〜10μmの間の領域に粒度分布(頻度径)を有し、また10〜100μmの範囲にも粒度分布(頻度径)を有するような第二の複合酸化物粉末を形成する工程(d)、前記第一の複合酸化物粉末と、前記第二の複合酸化物粉末とを混合する工程(e)を含む、固体電解質型燃料電池用複合酸化物混合物の製造方法。   A step (a) of adding an alkali carbonate aqueous solution to the raw material solution of the perovskite-type composite oxide to form an amorphous precursor which is a carbonate; and heat-treating the amorphous precursor to form a crystalline perovskite Step (b) of forming a type composite oxide, wet pulverizing the crystalline perovskite type composite oxide, having a particle size distribution only in the range of 1 to 10 μm, and a variation coefficient (average diameter (μm ) / Standard deviation (μm) × 100) is less than 40% to form the first composite oxide powder (c), and the steps (a) and (b) are performed, and at least 1 A step (d) of forming a second composite oxide powder having a particle size distribution (frequency diameter) in a region between 10 μm and a particle size distribution (frequency diameter) in a range of 10 to 100 μm; The first composite oxide powder, and Step of mixing the second composite oxide powder containing (e), a manufacturing method of the solid oxide fuel cell composite oxide mixtures. 前記ペロブスカイト型複合酸化物の製造方法において、特に工程(b)の前駆体からペロブスカイト型結晶を析出させる前駆体の熱処理は900〜1500℃の温度範囲で行われる請求項10に記載の固体電解質型燃料電池用複合酸化物混合物の製造方法。   11. The solid electrolyte type according to claim 10, wherein in the method for producing a perovskite complex oxide, the heat treatment of the precursor for precipitating the perovskite crystal from the precursor in the step (b) is performed in a temperature range of 900 to 1500 ° C. 11. A method for producing a composite oxide mixture for a fuel cell. 前記ペロブスカイト型複合酸化物の製造方法において、特に工程(c)における第一のペロブスカイト型複合酸化物粉末を得るために行う湿式粉砕処理は、サンドグラインダーにより行う請求項10または11に記載の固体電解質型燃料電池用複合酸化物混合物の製造方法。   12. The solid electrolyte according to claim 10, wherein in the method for producing a perovskite complex oxide, the wet pulverization treatment performed to obtain the first perovskite complex oxide powder in the step (c) is performed by a sand grinder. For producing a composite oxide mixture for a fuel cell
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