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複合体型混合導電体 コモンズ

国内特許コード P110004243
整理番号 A151P33-2
掲載日 2011年7月8日
出願番号 特願2008-292866
公開番号 特開2009-087944
登録番号 特許第5126535号
出願日 平成20年11月15日(2008.11.15)
公開日 平成21年4月23日(2009.4.23)
登録日 平成24年11月9日(2012.11.9)
優先権データ
  • 特願2002-108504 (2002.4.10) JP
発明者
  • 高村 仁
  • 岡田 益男
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 複合体型混合導電体 コモンズ
発明の概要 【課題】酸素透過性が高く、経時劣化も起こりにくい複合体型混合導電体を提供する。
【解決手段】酸素イオン導電相がガドリニウム添加セリウム酸化物(GDC)からなり、電子導電相がスピネル型Fe複合酸化物(CFO)からなり、両相の粒径はそれぞれ1μm以下であり、両相が互いに均一に混合し、両相が各々導電ネットワークを形成している。両相は、互いに低い固溶度を有しており、かつ、両相間の化学反応が起こりにくく、また両相間で化学反応が起こっても混合導電性を阻害する異相が生じない。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


酸素イオン・電子混合導電体は、高い酸素イオン導電率と電子導電率を同時に有するものである。この物質を上述の分野に応用するためには、高い混合導電性が空気等の高酸素分圧から水素ガスやメタンといった極低酸素分圧に至る幅広い領域で維持され、かつ、通常使用される500~1000℃程度の温度で化学的、機械的に安定であることが要求される。



酸素イオン・電子混合導電体(混合導電体)には大きく分類して以下の2つの型がある。
(1)単相型混合導電体
これは、その物質自体が混合導電性を有するものであり、例としては、La-Sr-Co-Fe、およびLa-Sr-Ga-Fe系ペロブスカイト型酸化物が知られている(文献:Chem.Lett.,(1985)1743、Am.Ceram.Soc.Bull.,74(1995)71、Catal.Today,36(1997)265、SolidState Ionics,129(2000)285、Solid State Ionics,135(2000)631参照)。
(2)複合体型混合導電体
これは、単体としては、酸素イオン導電性または電子導電性のいずれか一方しか示さない物質を複合体とすることにより混合導電性を発現させるものであり、例としてはイオン導電体であるイットリウム安定化ジルコニア(YSZ)と電子伝導体である金属Pdの混合体やガドリニウム添加セリウム酸化物とLa-Sr-Mn系ペロブスカイト型酸化物の混合体等がある。
単相型混合導電体の場合は高い混合導電性が得られる物質系が非常に限られているのに対し、複合体型では幅広い材料が適用対象となりうる。また、複合体型混合導電体では数種類の物質を含有することから、副次的な機能、例えば触媒機能等を付与することも可能となる。

産業上の利用分野


本発明は、酸素イオン・電子混合導電性および酸素透過という機能を有する複合体型混合導電体に関するものである。さらに詳しくは、本発明は、燃料電池の電極材料や、空気からの酸素分離またはメタンの部分酸化に供される酸素透過膜として好適に使用され得る複合体型混合導電体に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
酸素イオン導電相及び電子導電相の各相が相互に混合されてなり、
上記酸素イオン導電相がガドリニウム添加セリウム酸化物(組成式:Ce1-xGdx2-x/2、ただし0<x<0.5)からなり、
上記電子導電相がスピネル型Fe複合酸化物(組成式:MFe24、ただし、M=Mn,Fe,Co又はNi)からなり、
上記電子導電相の上記酸素イオン導電相に対する体積組成が、5%から40%までの範囲であり、
上記酸素イオン導電相及び上記電子導電相が、それぞれ0.2μmから0.5μmまでの範囲の微粒径を有し均一に混合されていて、上記各相がそれぞれ導電ネットワークを形成しており、
各々10nm程度の超微細な酸素イオン導電相及び電子導電相の混合状態となる粒界相が粒界領域に形成されている、複合体混合導電体。

【請求項2】
前記酸素イオン導電相は、酸素ガスの酸素イオン化及び酸素イオンの酸素化を促進する触媒を含有しているか、上記触媒が塗布されているか、または上記触媒を含有しかつ上記触媒が表面に塗布されている、請求項に記載の複合体型混合導電体。

【請求項3】
前記触媒は、RuまたはNi、またはこれらの組み合わせである、請求項に記載の複合体型混合導電体。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2008292866thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST 資源循環・エネルギーミニマム型システム技術 領域
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