JP7300440B2 - Solid electrolyte junction - Google Patents
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Description
本発明は、酸化物イオン伝導性を有する固体電解質の接合体に関する。本発明の固体電解質接合体は、その酸素イオン伝導性を利用した様々な分野に利用される。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a solid electrolyte assembly having oxide ion conductivity. The solid electrolyte assembly of the present invention is used in various fields utilizing its oxygen ion conductivity.
酸化物イオン伝導性の固体電解質が種々知られている。かかる固体電解質は、例えば酸素透過素子、燃料電池の電解質、及びガスセンサなどとして様々な分野で用いられている。例えば特許文献1には、一般式:La1-XSrXGa1-YMgYO3(式中、X=0.05~0.3、Y=0.025~0.3)で表される成分組成を有し、ペロブスカイト型結晶構造を有する酸化物イオン伝導体からなる電気化学セル用電解質膜が記載されている。この電解質膜は、膜面に垂直方向に成長し膜表面まで成長した柱状晶組織を有している。膜表面まで成長した柱状晶組織は、112方向が膜面に対して垂直方向に配向している。Various oxide ion-conducting solid electrolytes are known. Such solid electrolytes are used in various fields, for example, as oxygen permeable elements, fuel cell electrolytes, and gas sensors. For example, in Patent Document 1, the general formula: La 1-X Sr X Ga 1-Y MgY O 3 (wherein X=0.05 to 0.3, Y=0.025 to 0.3) and an electrolyte membrane for an electrochemical cell comprising an oxide ion conductor having a perovskite crystal structure. This electrolyte membrane has a columnar crystal structure that grows vertically to the membrane surface and grows to the membrane surface. In the columnar crystal structure grown to the film surface, the 112 direction is oriented perpendicular to the film surface.
特許文献2には、La2SiO5を主成分とする第1の層とLa2Si2O7を主成分とする第2の層とを接触させた接合界面の近傍に、アパタイト型の結晶構造を有するランタンケイ酸塩が生成され、そのランタンケイ酸塩の結晶が、元の接合界面に対して、c軸が垂直方向に沿って配向している結晶配向セラミックスが記載されている。In Patent Document 2, apatite-type crystals are added near the bonding interface between a first layer containing La 2 SiO 5 as a main component and a second layer containing La 2 Si 2 O 7 as a main component. A crystallographically oriented ceramic is described in which a lanthanum silicate having a structure is produced and the crystals of the lanthanum silicate are oriented along the direction perpendicular to the c-axis with respect to the original bonding interface.
特許文献3には、アノード側電極とカソード側電極との間にアパタイト型複合酸化物からなる固体電解質が介装された電解質・電極接合体が記載されている。カソード側電極と固体電解質との間には、酸化物イオン伝導が等方性を示す中間層が介装されている。中間層は、サマリウム、イットリウム、ガドリニウム又はランタンがドープされた酸化セリウムからなる。固体電解質は、LaxSi6O1.5X+12(8≦X≦10)からなる。この電解質・電極接合体によれば、固体酸化物形燃料電池の発電性能が向上すると、同文献には記載されている。Patent Document 3 describes an electrolyte-electrode assembly in which a solid electrolyte composed of an apatite-type composite oxide is interposed between an anode electrode and a cathode electrode. An intermediate layer exhibiting isotropic oxide ion conduction is interposed between the cathode-side electrode and the solid electrolyte. The intermediate layer consists of cerium oxide doped with samarium, yttrium, gadolinium or lanthanum. The solid electrolyte consists of La x Si 6 O 1.5X+12 (8≦X≦10). The document describes that the electrolyte-electrode assembly improves the power generation performance of the solid oxide fuel cell.
特許文献1ないし3に記載のとおり、酸化物イオン伝導性の固体電解質を利用したデバイスは種々提案されているものの、デバイス全体で評価した場合、固体電解質が本来的に有している酸化物イオン伝導性を十分に引き出しているとは言えなかった。 As described in Patent Documents 1 to 3, various devices using oxide ion-conducting solid electrolytes have been proposed. It could not be said that sufficient conductivity was obtained.
したがって本発明の課題は、固体電解質が本来的に有している酸化物イオン伝導性を十分に活用できるデバイスを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a device that can fully utilize the oxide ion conductivity inherent in a solid electrolyte.
前記の課題を解決すべく本発明者は鋭意検討したところ、酸化物イオン伝導性の固体電解質に特定の状態となるよう材料を接合させて接合体となすことで、固体電解質が本来的に有している酸化物イオン伝導性を十分に引き出し得ることを知見した。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors conducted intensive studies, and found that a solid electrolyte is inherently effective by bonding a material to an oxide ion-conducting solid electrolyte in a specific state to form a bonded body. It was found that the oxide ion conductivity that is required can be sufficiently brought out.
本発明の固体電解質接合体は前記知見に基づきなされたものであり、酸化物イオン伝導性を有する多結晶の固体電解質と、該固体電解質に接して積層され且つ酸化物イオン伝導性及び電子伝導性を有する混合伝導電極層とが接合されてなり、
前記固体電解質を構成する材料と、前記混合伝導電極層を構成する材料とが、いずれも、該固体電解質と該混合伝導電極層が積層方向に沿って一軸配向している。このような固体電解質接合体を提供することによって前記の課題を解決したものである。The solid electrolyte assembly of the present invention has been made based on the above findings, and includes a polycrystalline solid electrolyte having oxide ion conductivity, and a polycrystalline solid electrolyte having oxide ion conductivity and electronic conductivity, which is laminated in contact with the solid electrolyte. and a mixed conduction electrode layer having
Both the material forming the solid electrolyte and the material forming the mixed conducting electrode layer are uniaxially oriented along the stacking direction of the solid electrolyte and the mixed conducting electrode layer. The above problems have been solved by providing such a solid electrolyte assembly.
以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。図1に示すとおり、本発明の固体電解質接合体10は、固体電解質からなる層(以下「固体電解質層」という。)11を備えている。固体電解質層11は、所定の温度以上で酸化物イオン伝導性を有する固体電解質からなる。固体電解質層11の一面には、該固体電解質層11に接して積層された混合伝導性を有する電極層(以下「混合伝導電極層」という。)12が接合されている。図1に示す実施形態においては、固体電解質層11と混合伝導電極層12が直接接しており、両者間に他の層は介在していない。混合伝導電極層12は、酸化物イオン伝導性及び電子伝導性を有する材料からなる。これら固体電解質層11及び混合伝導電極層12から固体電解質接合体10が構成されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below based on its preferred embodiments with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, a
図1に示すとおり、固体電解質層11の2つの面のうち、混合伝導電極層12が配置されている面と反対側の面には、更に金属電極13が配置されていてもよい。この場合、固体電解質層11、混合伝導電極層12及び金属電極13がこのような順序で配置されていることによりデバイス20が構成される。図1に示す実施形態においては、固体電解質層11と金属電極13とは直接に接しており、両者間に他の層は介在していない。
As shown in FIG. 1, a
図1においては、固体電解質層11と混合伝導電極層12とが異なるサイズで示されているが、両者の大小関係はこれに限られず、例えば固体電解質層11と混合伝導電極層12とは同じサイズであってもよい。固体電解質層11と金属電極13に関しても同様であり、両者は同じサイズであってもよく、あるいは例えば金属電極13よりも固体電解質層11のサイズの方が大きくなっていてもよい。
In FIG. 1, the
本発明者の検討の結果、固体電解質接合体10において、固体電解質層11に混合伝導電極層12を接合することで、固体電解質層11と混合伝導電極層12との間の電気抵抗を大きく低減させ得ることが判明した。また、デバイス20における電気抵抗を低減させるためには、固体電解質層11の酸化物イオン伝導性を高めることがまず重要であると考えられるが、酸化物イオン伝導性の高い材料を用いてデバイス20を構成すると、デバイス20全体での電気抵抗が高くなる傾向にあることが判った。特に、固体電解質層として、酸化物イオン伝導性の高い材料の一つである、ランタンの酸化物を含む固体電解質層を用いた場合、電気抵抗が高くなり、固体電解質接合体10中の酸素透過速度が低下する傾向にあるとの知見が得られた。この理由は現在のところ明確でないが、固体電解質層と、それに隣接して配される電極又は混合伝導電極層との界面の電気抵抗が高いことに起因しているのではないかと本発明者は考えている。
As a result of studies by the present inventors, in the
デバイス20における電気抵抗の増大、及びそれに起因する酸素透過速度の低下の問題を解決すべく本発明者が鋭意検討したところ、酸化物イオン伝導性を有する層である固体電解質層11に隣接して配される層として、酸化物イオン伝導性及び電子伝導性を有する混合伝導電極層12を採用し、且つ固体電解質層11を構成する材料と、混合伝導電極層12を構成する材料とが、いずれも、固体電解質層11と混合伝導電極層12との積層方向に沿って一軸配向していることが有効であることが判明した。これによって、デバイス20の低温作動化を図ることができ、あるいは高い酸素透過量を有するデバイス20を得ることができる。これに対して、固体電解質層11を構成する材料、及び/又は混合伝導電極層12を構成する材料が無配向である場合や、両層の結晶が配向している場合であっても、それらの配向方向のいずれかでも積層方向に一致していない場合には、固体電解質層11と混合伝導電極層12との間の界面における電気抵抗が高くなってしまい、高い酸化物イオン伝導性を示すものとはならない。
As a result of extensive studies by the present inventors in order to solve the problem of the increase in electrical resistance in the
固体電解質層11を構成する材料と、混合伝導電極層12を構成する材料を、前記積層方向に沿っていずれも一軸配向させるためには、例えば、基板となる固体電解質層11を300℃~700℃に加熱しながら、酸素分圧をコントロールした雰囲気で、物理気相蒸着法や化学気相蒸着法など利用し、固体電解質層11上に混合伝導電極層12の薄膜を形成し、局所的にエピタキシャル成長させればよい。また、原子層堆積法(ALD)を用い、固体電解質層11上に、混合伝導電極層12の一軸配向薄膜を形成することもできる。ただし、これらの手法に限定されるものではない。
In order to uniaxially orient both the material forming the
固体電解質層11を構成する材料と、混合伝導電極層12を構成する材料とが、いずれも一軸配向しているか否かは、接合界面のTEM(透過型電子顕微鏡)による断面観察から判断することができ、固体電解質層11及び混合伝導電極層12の格子定数や面間隔は、搖動させながらX線回折測定を行うことで得られる回折パターンから算出することができる。
Whether or not the material forming the
一層高い酸化物イオン伝導性を得る観点から、固体電解質層11を構成する材料のc軸と、混合伝導電極層12を構成する材料のc軸とが、いずれも、固体電解質層11と混合伝導電極層12との積層方向に沿って配向していることが好ましい。ここで、c軸が積層方向に沿って配向しているとは、多結晶体である固体電解質の個々の結晶におけるc軸の延びる方向と、層が積層する方向とが一致していることをいう。
From the viewpoint of obtaining a higher oxide ion conductivity, both the c-axis of the material forming the
固体電解質層11は、酸化物イオンがキャリアとなる導電体である。固体電解質層11を構成する固体電解質としては多結晶の材料が用いられる。そのような材料としては、酸化物イオン伝導性を有する材料としてこれまで知られている種々の材料が挙げられる。例えば、イットリア安定化ジルコニウム(YSZ)や、ランタンガレート(LaGaO3)、などが挙げられる。The
特に、固体電解質層11を構成する材料として、ランタンの酸化物を用いると、酸化物イオン伝導性が一層高くなる点から好ましい。ランタンの酸化物としては、例えばランタン及びガリウムを含む複合酸化物や、該複合酸化物にストロンチウム、マグネシウム又はコバルトなどを添加した複合酸化物、ランタン及びモリブデンを含む複合酸化物などが挙げられる。特に、酸化物イオン伝導性が高いことから、ランタン及びケイ素の複合酸化物からなる酸化物イオン伝導性材料を用いることが好ましい。
In particular, it is preferable to use a lanthanum oxide as the material for forming the
ランタン及びケイ素の複合酸化物としては、例えばランタン及びケイ素を含むアパタイト型複合酸化物が挙げられる。アパタイト型複合酸化物としては、三価元素であるランタンと、四価元素であるケイ素と、Oとを含有し、その組成がLaxSi6O1.5x+12(Xは8以上10以下の数を表す。)で表されるものが、酸化物イオン伝導性が高い点から好ましい。このアパタイト型複合酸化物を固体電解質層11として用いる場合には、c軸を固体電解質層11の厚み方向と一致させることが好ましい。このアパタイト型複合酸化物の最も好ましい組成は、La9.33Si6O26である。この複合酸化物は、例えば特開2013-51101号公報に記載の方法に従い製造することができる。Examples of composite oxides of lanthanum and silicon include apatite-type composite oxides containing lanthanum and silicon. The apatite-type composite oxide contains lanthanum, which is a trivalent element, silicon, which is a tetravalent element, and O, and has a composition of La x Si 6 O 1.5x+12 (X is a number of 8 or more and 10 or less represents.) is preferable from the viewpoint of high oxide ion conductivity. When this apatite-type composite oxide is used as the
固体電解質層11を構成する材料の別の例として、一般式(1):A9.33+x[T6.00-yMy]O26.0+zで表される複合酸化物が挙げられる。この複合酸化物もアパタイト型構造を有するものである。式中のAは、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Be、Mg、Ca、Sr及びBaからなる群から選ばれた一種又は二種以上の元素である。式中のTは、Si若しくはGe又はその両方を含む元素である。式中のMは、B、Ge、Zn、Sn、W及びMoからなる群から選ばれた一種又は二種以上の元素である。c軸配向性を高める観点から、MはB、Ge及びZnからなる群から選ばれる一種又は二種以上の元素であることが好ましい。Another example of the material forming the
式中のxは、配向度及び酸化物イオン伝導性を高める観点から、-1.00以上1.00以下であることが好ましく、0.00以上0.70以下であることが更に好ましく、0.45以上0.65以下であることが一層好ましい。式中のyは、アパタイト型結晶格子におけるT元素位置を埋める観点から、0.40以上3.00以下であることが好ましく、0.40以上2.00以下であることが更に好ましく、0.40以上1.00以下であることが一層好ましい。式中のzは、アパタイト型結晶格子内での電気的中性を保つという観点から、-3.00以上2.00以下であることが好ましく、-2.00以上1.50以下であることが更に好ましく、-1.00以上1.00以下であることが一層好ましい。 From the viewpoint of increasing the degree of orientation and oxide ion conductivity, x in the formula is preferably −1.00 or more and 1.00 or less, more preferably 0.00 or more and 0.70 or less, and 0 0.45 or more and 0.65 or less is more preferable. In the formula, y is preferably 0.40 or more and 3.00 or less, more preferably 0.40 or more and 2.00 or less, from the viewpoint of filling the T element position in the apatite crystal lattice, and 0.40 or more and 3.00 or less. It is more preferably 40 or more and 1.00 or less. z in the formula is preferably -3.00 or more and 2.00 or less, and -2.00 or more and 1.50 or less from the viewpoint of maintaining electrical neutrality in the apatite crystal lattice. is more preferable, and more preferably -1.00 or more and 1.00 or less.
前記式中、Mのモル数に対するAのモル数の比率、言い換えれば前記式における(9.33+x)/yは、アパタイト型結晶格子における空間的な占有率を保つ観点から、3.00以上26.0以下であることが好ましく、6.20以上26.0以下であることが更に好ましく、12.00以上16.0以下であることが一層好ましい。 In the above formula, the ratio of the number of moles of A to the number of moles of M, in other words, (9.33+x)/y in the above formula is 3.00 or more 26 from the viewpoint of maintaining the spatial occupation rate in the apatite crystal lattice. 0.0 or less, more preferably 6.20 or more and 26.0 or less, and even more preferably 12.00 or more and 16.0 or less.
前記の一般式(1)で表される複合酸化物のうち、Aがランタンである複合酸化物、すなわちLa9.33+x[T6.00-yMy]O26.0+zで表される複合酸化物を用いると、酸化物イオン伝導性が一層高くなる観点から好ましい。La9.33+x[T6.00-yMy]O26.0+zで表される複合酸化物の具体例としては、La9.33+x(Si4.70B1.30)O26.0+z、La9.33+x(Si4.70Ge1.30)O26.0+z、La9.33+x(Si4.70Zn1.30)O26.0+z、La9.33+x(Si4.70W1.30)O26.0+z、La9.33+x(Si4.70Sn1.30)O26.0+x、La9.33+x(Ge4.70B1.30)O26.0+zなどを挙げることができる。前記の一般式(1)で表される複合酸化物は、例えば国際公開WO2016/111110に記載の方法に従い製造することができる。Among the composite oxides represented by the general formula (1), a composite oxide in which A is lanthanum, that is, a composite oxide represented by La 9.33+x [T 6.00-y My ]O 26.0+z Use is preferable from the viewpoint of further increasing the oxide ion conductivity. Specific examples of the composite oxide represented by La9.33 +x [ T6.00- yMy ]O26.0 +z include La9.33+x ( Si4.70B1.30 ) O26.0+z , La9.33+x ( Si4.70 Ge1.30 ) O26.0+z , La9.33+x ( Si4.70Zn1.30 ) O26.0+z , La9.33 +x ( Si4.70W1.30 ) O26.0 + z , La9.33+x ( Si4.70Sn1.30 )O26 . 0 +x , La9.33 +x ( Ge4.70B1.30 ) O26.0+z , and the like. The composite oxide represented by the general formula (1) can be produced, for example, according to the method described in International Publication WO2016/111110.
固体電解質層11の厚みは、固体電解質接合体10の電気抵抗を効果的に低下させる観点から、10nm以上1000μm以下であることが好ましく、50nm以上700μm以下であることが更に好ましく、100nm以上500μm以下であることが一層好ましい。この固体電解質層11の厚みは、例えば触針式段差計や電子顕微鏡を用いて測定することができる。
From the viewpoint of effectively reducing the electrical resistance of the
混合伝導電極層12は、酸化物イオン伝導性及び電子伝導性を有する材料から構成されている。特に混合伝導電極層12は、触媒作用を有する材料から構成されていることが好ましい。ここでいう触媒作用とは、酸素分子(O2)を酸化物イオン(O2-)に還元させる作用や、酸化物イオン(O2-)を酸素分子(O2)に酸化させる作用のことである。そのような材料としては、例えばLaCoO3やLaMnO3などの原子の一部を他原子で置換した、(La,Sr)MnO3、(La,Sr)CoO3、(La,Sr)(Co,Fe)O3などが挙げられる。The mixed
固体電解質接合体10においては、混合伝導電極層12を構成する材料と、上述した固体電解質層11を構成する材料とが、いずれも、固体電解質層11と混合伝導電極層12との積層方向に沿って一軸配向していることで、両層11,12間の界面における電気抵抗を低減させている。この利点を一層顕著なものとする観点から、両層11,12間の界面において、配向方向に対して直交する面の格子整合を図ることが有利である。例えば、各層11,12を構成する材料のc軸が前記積層方向に沿って配向している場合には、c軸に対して直交する面の格子整合が図られていることが好ましい。この場合、混合伝導電極層12のa軸若しくはb軸の格子定数又は各面間隔のいずれかが固体電解質層11のそれと整合すればよい。更に、固体電解質層11と混合伝導電極層12との整合が図られていない場合であっても、固体電解質接合体10を加熱することで、固体電解質層11の配向方向に対して直交する格子定数又は面間隔に応じて、混合伝導電極層12の格子定数又は面間隔を整合させることができ、それによって一軸配向した結晶を成長させることができる。この観点から、固体電解質層11を構成する材料のc軸に垂直な面の格子定数をaとし、混合伝導電極層12の(010)における面間隔をdとしたとき、aは9.28Å以上9.84Å以下であることが好ましい。また、dは4.54Å以上5.04Å以下であることが好ましく、4.60Å以上4.97Å以下であることが更に好ましく、4.64Å以上4.92Å以下であることが一層好ましい。
In the
固体電解質層11と混合伝導電極層12の格子定数及び面間隔dは、固体電解質層11に混合伝導電極層12を接合した後、搖動させながらX線回折測定を行うことで得られた回折ピークから算出した。そのときのX線回折測定条件は、Cu-Kα線を用い、回折角(2θ/θ)10°~140°、あおり角(χ搖動)は-5°~45°、面内回転(φ搖動)は0~360°とした。
The lattice constant and interplanar spacing d of the
更に、試料に含まれる元素の種類や組成比が判明している場合には、ICSD (無機結晶構造データベース)などの、標準物質の回折データに基づき、格子定数aや面間隔dを算出することもできる。例えば、固体電解質層11の結晶形が六方晶であり格子定数aが9.60Åの場合、固体電解質層11の(110)面の面間隔は4.80Åである。混合伝導電極層12の(010)の面間隔がd=4.70Åの場合、c軸に対して直交する面の格子不整合が2.2%と低いため、固体電解質層11上に混合伝導電極層12が局所的にエピタキシャル成長すると考えられる。
Furthermore, if the type and composition ratio of the elements contained in the sample are known, the lattice constant a and interplanar spacing d can be calculated based on the diffraction data of standard materials such as ICSD (Inorganic Crystal Structure Database). can also For example, when the crystal form of the
固体電解質層11と混合伝導電極層12との界面において、配向方向に対して直交する面の格子整合を図る観点から、混合伝導電極層12を構成する材料はペロブスカイト型酸化物であることが好ましい。特に、固体電解質層11を構成する材料が上述した一般式(1)で表されるものである場合に、混合伝導電極層12を構成する材料がペロブスカイト型酸化物であると、格子整合を首尾よく図ることができる。この場合、ペロブスカイト型酸化物の空間群がR-3cであると、格子の整合を一層首尾よく図ることができるので好ましい。
At the interface between the
特に、混合伝導電極層12を構成する材料として、一般式(2):ABO3で表されるものを用いることが、酸化物イオン伝導性の更に一層の向上の観点から好ましい。式中、Aは、例えばLa、Sr、Ba、Caから選択される1種又は2種以上の金属元素を用いることが好ましく、特に好ましい金属元素はLa及びSrのうちの少なくとも1種である。Bは、例えば、Co、Ni、Mn、Cr、Ti、Fe、Cuから選択される1種又は2種以上の金属元素を用いることが好ましく、特に好ましい金属元素はCo及びNiのうちの少なくとも1種である。とりわけ一般式(2)で表される材料は、La、Sr、Co及びNiを含む複合酸化物であることが好ましい。In particular, it is preferable to use the material represented by the general formula (2): ABO 3 as the material constituting the mixed
一般式(2)で表される複合酸化物のうち、特に好ましいものは、La0.6Sr0.4Co0.9Ni0.1O3-δで表されるものである。Among the composite oxides represented by the general formula (2), those represented by La 0.6 Sr 0.4 Co 0.9 Ni 0.1 O 3-δ are particularly preferred.
一般式(2)で表される複合酸化物からなる混合伝導電極層12は、例えば種々の薄膜形成法を用いて固体電解質層11の一面に形成することができる。薄膜形成法としては、物理気相蒸着法や化学気相蒸着法などが挙げられ、これらのうち物理気相蒸着法を用いると混合伝導電極層12を一層首尾よく形成することができる。物理気相蒸着法のうち、特にPLD(Pulsed Laser Deposition)法を用いることが好ましい。
The mixed
混合伝導電極層12は、所定の厚みを有すれば固体電解質層11との間での電気抵抗を効果的に低下させ得ることが本発明者の検討の結果判明した。詳細には、固体電解質層11に接合している混合伝導電極層12の積層方向に沿う厚みは80nm以上であることが好ましく、100nm以上であることが更に好ましく、100nm以上1000nm以下であることが一層好ましい。混合伝導電極層12の厚みは触針式段差計や電子顕微鏡によって測定することができる。
As a result of studies by the present inventors, it has been found that the mixed
固体電解質層11を挟んで混合伝導電極層12と反対側に形成される金属電極13は、形成が容易であり、且つ触媒活性が高い等の利点があることから、白金族の元素を含んで構成されることが好ましい。白金族の元素としては、例えば白金、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム及びイリジウム等が挙げられる。これらの元素は一種を単独で、又は二種以上を組み合わせて用いることができる。また、金属電極13として、白金族の元素を含むサーメットを用いることもできる。
The
図1に示す実施形態の固体電解質接合体10及びデバイス20は、例えば以下に述べる方法で好適に製造することができる。まず、公知の方法で固体電解質層11を製造する。製造には、例えば先に述べた特開2013-51101号公報や国際公開WO2016/111110に記載の方法を採用することができる。
The
次いで固体電解質層11における2つの面のうちの一方に、混合伝導電極層12を形成する。混合伝導電極層12の形成には、例えば先に述べたPLD法を用いることができる。具体的には、固体電解質層11を構成する材料と、混合伝導電極層12を構成する材料とを、いずれも、該固体電解質層11と混合伝導電極層12との積層方向に沿って一軸配向させるために、先に述べたPLD法を用い、固体電解質層11の一面に混合伝導電極層12を形成するときに、該固体電解質層11を所定温度に加熱すればよい。加熱温度は、例えば600℃以上700℃以下に設定することが、一層首尾よく一軸配向させられる点から好ましい。
このようにして混合伝導電極層12を形成したら、固体電解質層11における混合伝導電極層12の形成面と反対側の面に金属電極13を形成する。金属電極13の形成には、例えば白金族の金属の粒子を含むペーストを用いる。該ペーストを固体電解質層11の表面に塗布して塗膜を形成し、該塗膜を焼成することで多孔質体からなる電極が形成される。焼成条件は、温度600℃以上、時間30分以上120分以下とすることができる。雰囲気は、大気等の酸素含有雰囲気とすることができる。Next, a mixed
After forming the mixed
以上の方法で目的とする固体電解質接合体10及びデバイス20が得られる。このようにして得られたデバイス20は、その高い酸化物イオン伝導性を利用して例えば酸素透過素子、酸素センサ又は固体電解質型燃料電池などとして好適に用いられる。デバイス20をどのような用途に用いる場合にも、混合伝導電極層12をカソードとして、すなわち酸素ガスの還元反応が起こる極として用いることが有利である。例えばデバイス20を酸素透過素子として使用する場合には、金属電極13を直流電源のアノードに接続するとともに、混合伝導電極層12を直流電源のカソードに接続して、混合伝導電極層12と金属電極13との間に所定の直流電圧を印加する。それによって、混合伝導電極層12側において酸素が電子を受け取り酸化物イオンが生成する。生成した酸化物イオンは固体電解質層11中を移動して金属電極13に達する。金属電極13に達した酸化物イオンは電子を放出して酸素ガスとなる。このような反応によって、固体電解質層11は、混合伝導電極層12側の雰囲気中に含まれる酸素ガスを、固体電解質層11を通じて電極13側に透過させることが可能になっている。なお、必要に応じ、混合伝導電極層12の表面及び金属電極13の表面の少なくとも一方に、白金等の導電性材料からなる集電層を形成してもよい。
The intended
印加する電圧は、酸素ガスの透過量を高める観点から、0.1V以上4.0V以下に設定することが好ましい。両極間に電圧を印加するときには、固体電解質層11の酸化物イオン伝導性が十分に高くなっていることが好ましい。例えば酸化物イオン伝導性が、伝導率で表して1.0×10-3S/cm以上になっていることが好ましい。このため、固体電解質層11を、又はデバイス20の全体を所定温度に保持することが好ましい。この保持温度は、固体電解質層11の材質にもよるが、一般に300℃以上600℃以下の範囲に設定することが好ましい。この条件下でデバイス20を使用することで、混合伝導電極層12側の雰囲気中に含まれる酸素ガスを、固体電解質層11を通じて金属電極13側に透過させることができる。The voltage to be applied is preferably set to 0.1 V or more and 4.0 V or less from the viewpoint of increasing the permeation amount of oxygen gas. When a voltage is applied between both electrodes, it is preferable that the oxide ion conductivity of the
デバイス20を限界電流式酸素センサとして使用する場合には、混合伝導電極層12側で生成した酸化物イオンが、固体電解質層11を経由して金属電極13側に移動することに起因して電流が生じる。電流値は混合伝導電極層12側の酸素ガス濃度に依存するので、電流値を測定することで、混合伝導電極層12側の酸素ガス濃度を測定することができる。
When the
以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に制限されない。例えば前記実施形態においては、固体電解質層11の一面にのみ混合伝導電極層12を配したが、これに代えて、後述する実施例に記載されているとおり、固体電解質層11について混合伝導電極層12と対向する面に、別途の混合伝導電極層12を配してもよい。固体電解質層11について混合伝導電極層12と対向する面にこうした混合伝導電極層12を配する場合には、各混合伝導電極層12は同一のものであってもよく、あるいは異なるものであってもよい。この場合、固体電解質層11を構成する材料と、一方の混合伝導電極層12を構成する材料と、他方の混合伝導電極層12を構成する材料とが、いずれも、それらの積層方向に沿って一軸配向していることが好ましい。
Although the present invention has been described above based on its preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. For example, in the above-described embodiment, the mixed
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。しかしながら本発明の範囲は、かかる実施例に制限されない。特に断らない限り、「%」は「質量%」を意味する。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples. However, the scope of the invention is not limited to such examples. "%" means "% by mass" unless otherwise specified.
〔実施例1〕
本実施例では、以下の(1)-(4)の工程に従い図1に示す構造の固体電解質接合体10及びデバイス20を製造した。
(1)固体電解質層11の製造
La2O3の粉体とSiO2の粉体とをモル比で1:1となるように配合し、エタノールを加えてボールミルで混合した。この混合物を乾燥させ、乳鉢で粉砕し、白金るつぼを使用して大気雰囲気下に1650℃で3時間にわたり焼成した。この焼成物にエタノールを加え、ボールミルで粉砕して焼成粉を得た。この焼成粉を、20mmφの成形器に入れて一方向から加圧して一軸成形した。更に700MPaで1分間冷間等方圧加圧(CIP)を行ってペレットを成形した。このペレット状成形体を、大気中、1600℃で3時間にわたり加熱してペレット状焼結体を得た。この焼結体を粉末X線回折測定及び化学分析に付したところ、La2SiO5の構造であることが確認された。[Example 1]
In this example, the
(1) Production of
得られたペレット800mgと、B2O3粉末140mgとを、蓋付き匣鉢内に入れて、電気炉を用い、大気中にて1550℃(炉内雰囲気温度)で50時間にわたり加熱した。この加熱によって、匣鉢内にB2O3蒸気を発生させるとともにB2O3蒸気とペレットとを反応させた後、更に1600℃の大気中でアニールをすることで、目的とする固体電解質層11を得た。この固体電解質層11は、La9.33+x[Si6.00-yBy]O26.0+zにおいて、x=0.57、y=0.96、z=0.37であり、LaとBのモル比は10.03であった(以下、この化合物を「LSBO」と略称する。)。500℃における酸化物イオン伝導率は4.22×10-2S/cmであった。固体電解質層11の厚みは350μmであった。偏光顕微鏡観察から、この固体電解質層11は多結晶体から構成されていることが確認された。800 mg of the obtained pellets and 140 mg of B 2 O 3 powder were placed in a sagger with a lid and heated in the air at 1550° C. (atmospheric temperature in the furnace) for 50 hours using an electric furnace. By this heating, B 2 O 3 vapor is generated in the sagger, and after the B 2 O 3 vapor and the pellet are reacted, annealing is further performed in the air at 1600° C. to form the desired solid electrolyte layer. 11 was obtained. In La9.33+x [Si6.00 -yBy ] O26.0 +z , this
(2)混合伝導電極層12の製造
(1)で製造した固体電解質層11の一面に混合伝導電極層12を以下の手順で形成した。
固体電解質層11とターゲットとなるLa0.6Sr0.4Co0.9Ni0.1O3-δ(以下、この物質を「LSCNO」と略称する。)をPLD装置のチャンバー内へセットし、チャンバー内を真空引きしながら、600℃であらかじめ加熱を行った。その後、チャンバー内に酸素を導入し、5.5×10-4 torrとなるように雰囲気を制御した後、KrFエキシマレーザを用い、レーザアブションによって発生した蒸発粒子を固体電解質層11に堆積させることにより混合伝導電極層12を成膜した。このようにして得られた混合伝導電極層12は、固体電解質層11との界面のTEM断面観察により、多結晶体から構成されていることが確認された。また、固体電解質層11の(110)面と混合伝導電極層12の(010)面の間隔が一致しており、固体電解質層11を構成する材料のc軸と、混合伝導電極層12を構成する材料のc軸とが、いずれも積層方向に沿って配向していることが確認された。また、搖動しながらX線回折測定を行った結果、混合伝導電極層12は、空間群がR-3cであるペロブスカイト型酸化物であることが確認された。更に、回折パターンから得た格子定数を基に算出した、固体電解質層11の(110)面の面間隔は、4.80Åであり、混合伝導電極層12の(010)面の面間隔は、4.68Åであった。格子不整合は2.45%であった。(2) Production of mixed
The
(3)金属電極13の製造
(1)で製造した固体電解質層11のうち、混合伝導電極層12を形成した面と反対側の面に金属電極13を形成した。金属電極13の形成には、白金のターゲットを用いたスパッタリング法を用いた。スパッタリングによって固体電解質層11の混合伝導電極層12を形成した面と反対側の面に形成された白金の膜を600℃で1時間アニールすることによって金属電極13を得た。金属電極13の厚みは100nmであった。(3) Manufacture of Metal Electrode 13
(4)集電層の製造
混合伝導電極層12及び金属電極13の表面に、白金ペーストを塗布して塗膜を形成した。これらの塗膜を大気中で、600℃で1時間焼成して、集電層を得た。(4) Production of Collecting Layer A platinum paste was applied to the surfaces of the mixed
〔実施例2〕
実施例1の(3)の工程に代えて、同実施例の(2)の工程を行い、固体電解質層11の各面に混合伝導電極層12が配されたデバイス20を得た。[Example 2]
The step (2) of Example 1 was performed instead of the step (3) of Example 1 to obtain a
〔比較例1〕
実施例1の(2)の工程において、混合伝導電極層12を室温で成膜した。これ以外は実施例1と同様にして、固体電解質接合体10及びデバイス20を得た。この固体電解質接合体10においては、混合伝導電極層12が一軸配向していないことが、X線回折測定によって確認された。[Comparative Example 1]
In step (2) of Example 1, the mixed
〔比較例2〕
本比較例においては、実施例1の(1)の工程で得られた固体電解質層11の各面に、LSCNOを含むペーストを塗布して塗膜を形成し、この塗膜を700℃で1時間焼成することで、厚みがいずれも300nm以上である混合伝導電極層12を形成した。[Comparative Example 2]
In this comparative example, a paste containing LSCNO was applied to each surface of the
〔比較例3〕
本比較例においては、実施例1の(1)の工程を行う固体電解質層11を形成した。次いで、同実施例の(3)の工程を行い、この固体電解質層11において実施例1の混合伝導電極層12の代わりに白金からなる金属電極13を形成した。またその反対側の面にも、白金からなる金属電極13を形成した。金属電極13の厚みは100nm以上であった。[Comparative Example 3]
In this comparative example, the
〔評価〕
実施例及び比較例で得られたデバイスについて、酸素透過速度を以下の方法で測定した。また固体電解質層11及び混合伝導電極層12の結晶の配向の有無をX線回折測定によって確認した。それらの結果を以下の表1に示す。〔evaluation〕
The oxygen permeation rates of the devices obtained in Examples and Comparative Examples were measured by the following method. Also, the presence or absence of crystal orientation in the
〔酸素透過速度の測定〕
測定は600℃で行った。デバイスの混合伝導電極層12側に空気を、金属電極13側にN2ガスをそれぞれ200ml/minで供給し、混合伝導電極層12と金属電極13との間に1.0Vの直流電圧を印加した。金属電極13側に酸素濃度計を取り付け、電圧印加前後での金属電極13側の雰囲気中の酸素濃度の変化を測定し、酸素透過速度(ml・cm-2・min-1)を算出した。また式〔酸素濃度計で計測した酸素透過量〕/〔電流密度から計測した酸素透過量〕×100により、酸素透過効率を算出した。[Measurement of oxygen transmission rate]
Measurements were made at 600°C. Air is supplied to the mixed
表1に示す結果から明らかなとおり、各実施例で得られた固体電解質接合体及びそれを備えたデバイスは、酸素透過速度が大きく、しかも酸素透過効率も高いものであることが判る。 As is clear from the results shown in Table 1, the solid electrolyte assembly and the device comprising the same obtained in each example have a high oxygen permeation rate and a high oxygen permeation efficiency.
本発明によれば、酸素の透過速度が大きい固体電解質接合体が提供される。この固体電解質接合体を用いることで、デバイスの低温作動化や酸素供給量の増加を図ることができる。 According to the present invention, a solid electrolyte assembly having a high oxygen permeation rate is provided. By using this solid electrolyte assembly, low-temperature operation of the device and an increase in oxygen supply can be achieved.
Claims (10)
前記固体電解質を構成する材料のc軸と、前記混合伝導電極層を構成する材料のc軸とが、いずれも、該固体電解質と該混合伝導電極層との積層方向に沿って配向しており、
前記固体電解質がアパタイト型複合酸化物である、固体電解質接合体。 A polycrystalline solid electrolyte having oxide ion conductivity and a mixed conducting electrode layer laminated in contact with the solid electrolyte and having oxide ion conductivity and electronic conductivity are joined,
Both the c-axis of the material forming the solid electrolyte and the c-axis of the material forming the mixed conducting electrode layer are oriented along the stacking direction of the solid electrolyte and the mixed conducting electrode layer. cage,
A solid electrolyte assembly, wherein the solid electrolyte is an apatite-type composite oxide .
前記固体電解質を構成する材料と、前記混合伝導電極層を構成する材料とが、いずれも、該固体電解質と該混合伝導電極層との積層方向に沿って一軸配向しており、
前記混合伝導電極層の(010)の面間隔が4.54Å以上5.04Å以下である、固体電解質接合体。 A polycrystalline solid electrolyte having oxide ion conductivity and a mixed conducting electrode layer laminated in contact with the solid electrolyte and having oxide ion conductivity and electronic conductivity are joined,
Both the material forming the solid electrolyte and the material forming the mixed conducting electrode layer are uniaxially oriented along the stacking direction of the solid electrolyte and the mixed conducting electrode layer,
A solid electrolyte assembly, wherein the (010) interplanar spacing of the mixed conduction electrode layer is 4.54 Å or more and 5.04 Å or less.
前記固体電解質を構成する材料と、前記混合伝導電極層を構成する材料とが、いずれも、該固体電解質と該混合伝導電極層との積層方向に沿って一軸配向しており、
前記混合伝導電極層がペロブスカイト型酸化物であり、
前記ペロブスカイト型酸化物の空間群がR-3cである、固体電解質接合体。 A polycrystalline solid electrolyte having oxide ion conductivity and a mixed conducting electrode layer laminated in contact with the solid electrolyte and having oxide ion conductivity and electronic conductivity are joined,
Both the material constituting the solid electrolyte and the material constituting the mixed conducting electrode layer are uniaxially oriented along the stacking direction of the solid electrolyte and the mixed conducting electrode layer,
the mixed conduction electrode layer is a perovskite oxide;
A solid electrolyte assembly, wherein the space group of the perovskite oxide is R-3c.
前記固体電解質を構成する材料と、前記混合伝導電極層を構成する材料とが、いずれも、該固体電解質と該混合伝導電極層との積層方向に沿って一軸配向しており、
前記混合伝導電極層は、La、Sr、Co及びNiを含む複合酸化物である、固体電解質接合体。 A polycrystalline solid electrolyte having oxide ion conductivity and a mixed conducting electrode layer laminated in contact with the solid electrolyte and having oxide ion conductivity and electronic conductivity are joined,
Both the material forming the solid electrolyte and the material forming the mixed conducting electrode layer are uniaxially oriented along the stacking direction of the solid electrolyte and the mixed conducting electrode layer,
A solid electrolyte assembly, wherein the mixed conducting electrode layer is a composite oxide containing La, Sr, Co and Ni.
前記固体電解質を構成する材料と、前記混合伝導電極層を構成する材料とが、いずれも、該固体電解質と該混合伝導電極層との積層方向に沿って一軸配向しており、
前記固体電解質接合体において前記混合伝導電極層が配置されている面と反対側の面に、前記混合伝導電極層と同一の又は異なる混合伝導電極層が配置されている、固体電解質接合体。 A polycrystalline solid electrolyte having oxide ion conductivity and a mixed conducting electrode layer laminated in contact with the solid electrolyte and having oxide ion conductivity and electronic conductivity are joined,
Both the material forming the solid electrolyte and the material forming the mixed conducting electrode layer are uniaxially oriented along the stacking direction of the solid electrolyte and the mixed conducting electrode layer,
A solid electrolyte assembly, wherein a mixed conduction electrode layer that is the same as or different from the mixed conduction electrode layer is arranged on the surface opposite to the surface on which the mixed conduction electrode layer is arranged in the solid electrolyte assembly.
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016111110A1 (en) | 2015-01-07 | 2016-07-14 | 三井金属鉱業株式会社 | Oriented apatite-type oxide ion conductor and method for manufacturing same |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5127437B2 (en) * | 2007-12-28 | 2013-01-23 | 本田技研工業株式会社 | Electrolyte / electrode assembly and method for producing the same |
| GB201410092D0 (en) * | 2014-06-06 | 2014-07-23 | Cambridge Entpr Ltd | Electrolyte membrane |
-
2019
- 2019-02-14 TW TW108104983A patent/TWI878214B/en active
- 2019-02-14 JP JP2020500546A patent/JP7300440B2/en active Active
- 2019-02-14 WO PCT/JP2019/005290 patent/WO2019160019A1/en not_active Ceased
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016111110A1 (en) | 2015-01-07 | 2016-07-14 | 三井金属鉱業株式会社 | Oriented apatite-type oxide ion conductor and method for manufacturing same |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| CRUMLIN, Ethan J. et al.,"Oxygen Electrocatalysis on Epitaxial La0.6Sr0.4CoO3-δ Perovskite Thin Films for Solid Oxide Fuel Cells",Journal of The Electrochemical Society,2012年,Vol.159, No.7,pp.F219-F225 |
| DEVELOS-BAGARINAO, Katherine et al.,"Effect of La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ microstructure on oxygen surface exchange kinetics",Solid State Ionics,2016年,Vol.288,pp.6-9 |
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