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公開番号2024142461
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-11
出願番号2023054605
出願日2023-03-30
発明の名称ペロブスカイト型複合酸化物粉末
出願人DOWAエレクトロニクス株式会社
代理人個人
主分類C01G 45/00 20060101AFI20241003BHJP(無機化学)
要約【課題】特定組成のペロブスカイト型複合酸化物粉末において高い導電性を得る。
【解決手段】Laを含み、Sr,Ca,Co,Ni,Mn,Feからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素をさらに含むペロブスカイト型複合酸化物粉末であって、BET比表面積が6.0m²/g以下であり、所定手順で測定される残渣割合が5%以下である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
Ｌａを含み、Ｓｒ，Ｃａ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｆｅからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素をさらに含むペロブスカイト型複合酸化物粉末であって、
ＢＥＴ比表面積が６．０ｍ
２
／ｇ以下であり、
下記手順で測定される残渣割合が５％以下である
ことを特徴とするペロブスカイト型複合酸化物粉末。
（残渣割合の測定）
上部を固定し、袋状に折り畳んだ１５ｃｍ角のナイロンメッシュ袋（目開き１０μｍ，開口率４％）の質量（Ｍａとする）を測定する。
次に前記ナイロンメッシュ袋内部に仕込む複合酸化物粉末の質量（Ｍｂとする）を測定する。
複合酸化物粉末が仕込まれたナイロンメッシュ袋の固定部を手で持ち、５００ｐｐｍのヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液（イオン交換水にて溶解，液温２０℃）３００ｍＬ中に、上下方向（振幅幅３ｃｍ、１秒間に３往復）に振とうしながら２分間浸漬させる。この測定作業を１セットとし、ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を交換しながら１０セットの測定作業を行う。
その後、上部を固定した状態のナイロンメッシュ袋ごと、１２０℃で５分間乾燥させる。乾燥後、上部を固定した状態でナイロンメッシュ袋の質量（Ｍｃとする）を測定する。ＭａとＭｃの差分（Ｍｃ－Ｍａ）を、ナイロンメッシュ袋内の複合酸化物粉末の残渣質量（Ｍｄ）とし、下記式から残渣割合（％）を算出する。
残渣割合（％）＝Ｍｄ／Ｍｂ×１００
続きを表示（約 250 文字）【請求項２】
１００ｎｍメッシュでのメンブレンフィルター濾過によって算出された粒径１００ｎｍ以上の粒子の割合が９８％以上である請求項１記載のペロブスカイト型複合酸化物粉末。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のペロブスカイト型複合酸化物粉末を含み形成される固体酸化物型燃料電池用の空気極。
【請求項４】
燃料極と、固体電解質と、空気極とを備えた固体酸化物型燃料電池であって、
前記空気極として前記請求項３に記載の空気極を用いた固体酸化物型燃料電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明はペロブスカイト型構造を有する複合酸化物粉末に関し、より詳細には、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ：ＳｏｌｉｄＯｘｉｄｅＦｕｅｌＣｅｌｌ、以下、単に「ＳＯＦＣ」ということがある。）の空気極材料として好適に用いられる複合酸化物粉末に関するものである。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
ＳＯＦＣは、種々のタイプの燃料電池のなかでも発電効率が高く、また多様な燃料が使用可能なこと等から、環境負荷の少ない次世代の発電装置として開発が進められている。ＳＯＦＣの単セルは、多孔質構造の空気極（カソード）と、酸化物イオン伝導体を含む緻密な固体電解質と、多孔質構造の燃料極（アノード）とがこの順に積層された構造を有する（図１を参照）。ＳＯＦＣの作動時には、空気極に空気等のＯ
２
（酸素）含有ガスが、燃料極にＨ
２
（水素）等の燃料ガスが、それぞれ供給される。この状態で、ＳＯＦＣに電流を印加すると、空気極でＯ
２
が還元されてＯ
２－
アニオン（酸素イオン）となる。そして、このＯ
２－
アニオンが固体電解質を通過して燃料極に到達し、Ｈ
２
を酸化して電子を放出する。これによって、電気エネルギーの生成（すなわち発電）が行われる。
【０００３】
このようなＳＯＦＣの動作温度は従来８００℃～１０００℃程度であったが、近年、ＳＯＦＣの動作温度の低温化が図られている。とはいうものの、実用化されているＳＯＦＣの最低温度は６００℃以上と依然として高温である。
【０００４】
このようなセル構造と高い動作温度のため、ＳＯＦＣの空気極の材料には、基本的に、酸素イオン導電性が高く、電子伝導性が高く、熱膨張が電解質と同等あるいは近似し、化学的な安定性が高く、他の構成材料との適合性が良好であり、焼結体が多孔質であり、一定の強度を有することなどの特性が要求される。
【０００５】
このような固体酸化物型燃料電池の空気極の材料として、本出願人は特許文献１において、一般式ＡＢＯ
３－δ
（δは酸素欠損量を表し０≦δ＜１である。Ａサイトに含有される元素はＬａ、Ｂサイトに含有される元素はＣｏ及びＮｉ）で示され、ウィリアムソン－ホール法により求められる結晶子径が２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるペロブスカイト型複合酸化物粉末を提案した（特許文献１）。
【０００６】
また特許文献２では、ガスセンサ素子の電極の電極層やリード層の材料として、Ｌａ
ａ
Ｍ
ｂ
Ｎｉ
ｃ
Ｏ
ｘ
（ＭはＣｏとＦｅのうちの一種以上、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、１．２５≦ｘ≦１．７５)で表される組成式のペロブスカイト型酸化物結晶構造を有する導電性酸化物が提案されている。
【０００７】
そしてまた特許文献３では、一般式ＡＢＯ
３
で表され、ＡがＬａ及び希土類元素の群から選ばれる１つ以上の元素と、Ｓｒ，Ｃａ及びＢａの群から選ばれる１つ以上の元素とからなり、ＢがＭｎ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ及びＣｕの群から選ばれる１つ以上の元素からなるペロブスカイト複合酸化物粉体であって、平均粒子径が１μｍ以下であり、且つ粒度分布の幅が所定範囲内に制限されている空気極原料粉体が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
国際公開第２０２２／０１３９０３号公報
特開２０１８－１１２４９０号公報
特開２００６－３２１３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
固体酸化物型燃料電池の空気極に用いる材料は、できるだけ抵抗が小さく導電性が高いものがよいところ、近年、更なる性能の向上が望まれている。
【００１０】
そこで本発明の目的は、特定組成のペロブスカイト型複合酸化物粉末においてより高い導電性を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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