JP4390530B2 - 電解質・電極接合体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
前記電解質は、3価の元素Aと、4価の元素Bとを含有し、組成式がAxB6O12+1.5x(ただし、8≦x≦10)で表されるアパタイト型酸化物からなるとともに、単結晶がc軸に指向して配向して存在するとき、その結晶内に酸化物イオンが前記c軸方向に沿って移動することに基づき、前記c軸方向での酸化物イオン伝導がその他の面又は方向に比して大きくなることで酸化物イオン伝導に異方性を示し、
前記電解質の厚み方向が前記c軸方向に合致し、且つ前記c軸方向に直交する方向に展開する前記電解質の各端面に前記アノード側電極及び前記カソード側電極がそれぞれ配設され、
前記電解質と、前記アノード側電極又は前記カソード側電極の少なくともいずれか一方との間に、酸化物イオン伝導が等方性を示す等方性伝導層が設けられていることを特徴とする。
3価の元素Aと、4価の元素Bとを含有し、組成式がAxB6O12+1.5x(ただし、8≦x≦10)で表され、単結晶がc軸に指向して配向して存在するとき、その結晶内に酸化物イオンが前記c軸方向に沿って移動することに基づき、前記c軸方向での酸化物イオン伝導がその他の面又は方向に比して大きくなることで酸化物イオン伝導に異方性を示すアパタイト型酸化物からなる電解質を、前記c軸方向を厚み方向として作製する工程と、
前記電解質の少なくとも一端面に、酸化物イオン伝導が等方性を示す等方性伝導層を設ける工程と、
前記電解質又は前記等方性伝導層に、前記アノード側電極及び前記カソード側電極の少なくともいずれか一方を配設する工程と、
を有することを特徴とする。
前記アノード側電極又は前記カソード側電極のいずれか一方を設ける第1工程と、
3価の元素Aと、4価の元素Bとを含有し、組成式がAxB6O12+1.5x(ただし、8≦x≦10)で表され、単結晶がc軸に指向して配向して存在するとき、その結晶内に酸化物イオンが前記c軸方向に沿って移動することに基づき、前記c軸方向での酸化物イオン伝導がその他の面又は方向に比して大きくなることで酸化物イオン伝導に異方性を示すアパタイト型酸化物からなる電解質を、前記c軸方向を厚み方向として作製する第2工程と、
前記カソード側電極又は前記アノード側電極のうち残余の一方を設ける第3工程と、
を有し、
前記第1工程と前記第2工程との間、又は、前記第2工程と前記第3工程との間の少なくともいずれか一方に、酸化物イオン伝導が等方性を示す等方性伝導層を設ける工程を行うことを特徴とする。
14…カソード側電極 16…電解質
18…電解質・電極接合体 20a、20b…等方性伝導層
22a、22b…セパレータ 24a、24b…集電用電極
28a、28b…ガス流路
Claims (10)
- アノード側電極とカソード側電極との間に電解質が配設される電解質・電極接合体において、
前記電解質は、3価の元素Aと、4価の元素Bとを含有し、組成式がAxB6O12+1.5x(ただし、8≦x≦10)で表されるアパタイト型酸化物からなるとともに、単結晶がc軸に指向して配向して存在するとき、その結晶内に酸化物イオンが前記c軸方向に沿って移動することに基づき、前記c軸方向での酸化物イオン伝導がその他の面又は方向に比して大きくなることで酸化物イオン伝導に異方性を示し、
前記電解質の厚み方向が前記c軸方向に合致し、且つ前記c軸方向に直交する方向に展開する前記電解質の各端面に前記アノード側電極及び前記カソード側電極がそれぞれ配設され、
前記電解質と、前記アノード側電極又は前記カソード側電極の少なくともいずれか一方との間に、酸化物イオン伝導が等方性を示す等方性伝導層が設けられていることを特徴とする電解質・電極接合体。 - 請求項1記載の接合体において、前記電解質は、単結晶であるか、又は、酸化物イオンが移動するc軸方向に配向された多結晶であり、前記アノード側電極及び前記カソード側電極は、前記電解質の酸化物イオン伝導が大きい方向に合わせて配設されていることを特徴とする電解質・電極接合体。
- 請求項1又は2記載の接合体において、前記等方性伝導層は、酸化物イオン伝導性と電子伝導性の双方を示す混合伝導体からなることを特徴とする電解質・電極接合体。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の接合体において、前記等方性伝導層の酸化物イオン伝導度が前記電解質の厚み方向の酸化物イオン伝導度に比して小さいことを特徴とする電解質・電極接合体。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の接合体において、前記元素AがLaであることを特徴とする電解質・電極接合体。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の接合体において、前記元素BがSi又はGeであることを特徴とする電解質・電極接合体。
- アノード側電極とカソード側電極との間に電解質が配設される電解質・電極接合体を製造する方法において、
3価の元素Aと、4価の元素Bとを含有し、組成式がAxB6O12+1.5x(ただし、8≦x≦10)で表され、単結晶がc軸に指向して配向して存在するとき、その結晶内に酸化物イオンが前記c軸方向に沿って移動することに基づき、前記c軸方向での酸化物イオン伝導がその他の面又は方向に比して大きくなることで酸化物イオン伝導に異方性を示すアパタイト型酸化物からなる電解質を、前記c軸方向を厚み方向として作製する工程と、
前記電解質の少なくとも一端面に、酸化物イオン伝導が等方性を示す等方性伝導層を設ける工程と、
前記電解質又は前記等方性伝導層に、前記アノード側電極及び前記カソード側電極の少なくともいずれか一方を配設する工程と、
を有することを特徴とする電解質・電極接合体の製造方法。 - アノード側電極とカソード側電極との間に電解質が配設される電解質・電極接合体を製造する方法において、
前記アノード側電極又は前記カソード側電極のいずれか一方を設ける第1工程と、
3価の元素Aと、4価の元素Bとを含有し、組成式がAxB6O12+1.5x(ただし、8≦x≦10)で表され、単結晶がc軸に指向して配向して存在するとき、その結晶内に酸化物イオンが前記c軸方向に沿って移動することに基づき、前記c軸方向での酸化物イオン伝導がその他の面又は方向に比して大きくなることで酸化物イオン伝導に異方性を示すアパタイト型酸化物からなる電解質を、前記c軸方向を厚み方向として作製する第2工程と、
前記カソード側電極又は前記アノード側電極のうち残余の一方を設ける第3工程と、
を有し、
前記第1工程と前記第2工程との間、又は、前記第2工程と前記第3工程との間の少なくともいずれか一方に、酸化物イオン伝導が等方性を示す等方性伝導層を設ける工程を行うことを特徴とする電解質・電極接合体の製造方法。 - 請求項7又は8記載の製造方法において、前記電解質を、単結晶から、又は、酸化物イオンが移動するc軸方向に配向された多結晶から作製し、前記アノード側電極及び前記カソード側電極を、前記電解質の酸化物イオン伝導が大きい面又は方向に合わせて配設することを特徴とする電解質・電極接合体の製造方法。
- 請求項7〜9のいずれか1項に記載の製造方法において、前記等方性伝導層を、酸化物イオン伝導性と電子伝導性の双方を示す混合伝導体から作製することを特徴とする電解質・電極接合体の製造方法。
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