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JP4038628B2 - Oxide ion conductor, method for producing the same, and solid oxide fuel cell - Google Patents

Oxide ion conductor, method for producing the same, and solid oxide fuel cell Download PDF

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JP4038628B2 JP09257098A JP9257098A JP4038628B2 JP 4038628 B2 JP4038628 B2 JP 4038628B2 JP 09257098 A JP09257098 A JP 09257098A JP 9257098 A JP9257098 A JP 9257098A JP 4038628 B2 JP4038628 B2 JP 4038628B2
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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規な酸化物及びその製造方法に関し、特に、酸化物イオン導電体として有用な新規なセリア系酸化物及びその製造方法に関する。
【0002】
本発明は、酸化物イオン導電体及び固体電解質型燃料電池に関し、詳しくは、固体電解質型燃料電池、酸素センサー、酸素ポンプ等のための電解質材料として有用な酸化物イオン導電体及び該酸化物イオン導電体を電解質とする固体電解質型燃料電池に関する。
【0003】
【従来の技術】
Ce及びCe以外の3価の稀土類元素(例えば、Sm)を構成元素(カチオン)とするセリア系複合酸化物は、その優れた酸化物イオン導電特性のために、固体電解質型燃料電池、酸素センサー、酸素ポンプ用等の電解質材料として、近年注目を集めている。特に、固体電解質型燃料電池を実用化するための重要な課題のひとつである電池の作動温度の低温化に対して、セリア系複合酸化物が有する優れた導電特性が有効であると期待されている。
【0004】
しかし、従来のセリア系複合酸化物は一般に焼結性が低く、これを固相反応で製造する場合には、原料を1600℃付近という高い温度で焼成する必要があり、焼成温度が高いことによって、焼成に要するコストの高騰、固相反応時における副反応の進行による焼結体純度の低下等の問題が生じ、セリア系複合酸化物の実用化に対する大きな障害となっていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来のセリア系複合酸化物の製造時における欠点を克服し、その酸化物イオン導電体としての特性を低下させることなく、より穏和な条件下で製造することができる新規なセリア系酸化物を提供することを目的とする。本発明は、酸化物イオン導電体として有用な新規なセリア系酸化物を温和な条件下で製造する方法を提供することを目的とする。
【0006】
本発明は、比較的低温度(例えば900℃以下、好ましくは850℃以下、より好ましくは800℃以下)でも高い酸化物イオン導電性を示す酸化物イオン導電体を提供することを目的とする。本発明は、比較的低温度(例えば900℃以下、好ましくは850℃以下、より好ましくは800℃以下)でも有効に作動させることができる固体電解質型燃料電池を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、従来のセリア系複合酸化物と同等以上の酸化物イオン導電特性を有し、酸化物イオン導電体として有用な酸化物を、より穏和な条件下で製造する方法を開発するために鋭意検討を重ねた結果、Ce及びCe以外の3価の稀土類元素を構成元素(カチオン)とするセリア系酸化物に、更に構成元素(カチオン)として、特定量のGaを添加することにより、より穏和な条件下で製造することができ、しかも、得られる酸化物が酸化物イオン導電体として良好な特性を有することを見出し、本発明を完成するに至った。
【0008】
すなわち、本発明は、一般式(1):(CeO2)1-x(LnO1.5)x-y(GaO1.5)yで表される酸化物からなる酸化物イオン導電体に係る。LnはCe以外の3価の稀土類元素(好ましくはY、La、Pr、Nd、Sm及びGdからなる群)から選択される1種又は2種以上である。xは0.05 x≦0.4を満足する値である。yは0<y<0.05を満足する値である。
【0009】
本発明は、CeO2、Ln23及びGa23の混合粉末を1400〜1600℃で焼結させて前記いずれかの酸化物を得ることを特徴とするセリア系酸化物の製造方法に係る。本発明は、CeO2、Ln23及びGa23の混合粉末を1000〜1300℃でか焼した後に粉砕して得られる粉末を1400〜1600℃で焼結させて前記いずれかの酸化物を得ることを特徴とするセリア系酸化物の製造方法に係る。
【0010】
本発明は、前記いずれかの酸化物からなる酸化物イオン導電体にある。本発明は、前記の酸化物イオン導電体を電解質とする固体電解質型燃料電池に係る。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の酸化物(酸化物イオン導電体)
Ce及びCe以外の3価の稀土類元素(Ln)を構成元素(カチオン)とする複合酸化物、即ち、セリア中のCeの一部をCe以外の3価の稀土類元素(Ln)で置換した酸化物は、セリアの結晶構造に酸素欠陥が生じた結晶構造に相当する蛍石型の結晶構造を有し、この酸素欠陥の作用により、酸化物イオン導電性を示すものと考えられている。
【0012】
Ce以外の3価の稀土類元素(Ln)としては、例えば、Sc、Y、La、ランタニド元素(Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等)及びAc等からなる群から選択される1種又は2種以上の3価の稀土類元素がある。好ましい実施の形態では、Ce以外の3価の稀土類元素(Ln)として、Y、La、Pr、Nd、Sm及びGdからなる群から選択される1種又は2種以上を使用する。
【0013】
セリアに対するCe以外の3価の稀土類元素(Ln)によるCeの置換率に相当する一般式(1)中のxの値の上限は0.4以下、好ましくは0.3以下、より好ましくは0.299以下、更に好ましくは0.29以下、より更に好ましくは0.27以下、特に好ましくは0.25以下、更に特に好ましくは0.23以下とする。xの値の下限は0.05以上、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.15以上とする。xの値が0.4を超えると、導電率が急激に低下する傾向がある。
【0014】
Ce、Ce以外の3価の稀土類元素(Ln)及びGaを構成元素(カチオン)とする複合酸化物である本発明の酸化物は、例えば、原料混合粉末から固相反応によって製造する際に固相反応と同時に進行する焼結反応によって緻密なセリア系複合酸化物が形成される際に、Gaが粒成長速度を高める作用をすると考えられる。
【0015】
セリアに対するGaによるCeの置換率に相当する一般式(1)中のyの値の上限は0.05未満、好ましくは0.049以下、より好ましくは0.04以下、更に好ましくは0.03以下、特に好ましくは0.02以下とする。yの値の下限は0を超える値、好ましくは0.001以上、より好ましくは0.004以上、更に好ましくは0.07以上とする。yの値が0.05以上であると、製造時にGaとCe以外の3価の稀土類元素(Ln)との副反応が進行して不純物(例えばGa5Ln312で表されるガーネット型化合物)相が生成して結晶構造が蛍石型の単一相とならず、結果として粒成長が抑制され、導電率が低下する傾向がある。
【0016】
本発明の酸化物は、酸化物イオン導電体として有用である。1000℃における導電率が0.15S/cm以上、好ましくは0.18S/cm以上、より好ましくは0.2S/cm以上である本発明の酸化物は、酸化物イオン導電体として、具体的には、固体電解質型燃料電池の電解質材料として特に有用である。
【0017】
800℃における導電率が0.075S/cm以上、好ましくは0.08S/cm以上、より好ましくは0.085S/cm以上、更に好ましくは0.09S/cm以上である本発明の酸化物は、酸化物イオン導電体として、具体的には、比較的低温度(例えば900℃以下、好ましくは850℃以下、より好ましくは800℃以下)で作動させる固体電解質型燃料電池の電解質材料として特に有用である。
【0018】
アルキメデス法による絶対密度(25℃)が6.6以上、好ましくは6.7以上、より好ましくは6.8以上であり、7以下、好ましくは6.99以下、より好ましくは6.98以下である本発明の酸化物は、導電率が高い傾向があり、酸化物イオン導電体として特に有用である。
【0019】
相対密度が97%以上である本発明の酸化物は、緻密性が高く、酸素ガスの透過率が低いため、例えば、固体電解質型燃料電池の電解質材料として特に有用である。ここで、相対密度は、アルキメデス法による絶対密度(25℃)を、格子定数より算出した理論密度で割った相対値である。
【0020】
気孔率が10%以下、好ましくは8%以下、より好ましくは6%以下、更に好ましくは5.5以下(通常は0.5%以上、更には1%以上、特には1.5%以上)である本発明の酸化物は、緻密性が高く、酸素ガスの透過率が低いため、例えば、固体電解質型燃料電池の電解質材料として特に有用である。
【0021】
ここで、気孔率は、本発明の酸化物の鏡面研磨済み表面に熱エッチングを施した後に導電性物質(例えばPt−Pd)の薄膜をコーティングした試料を用いて得た電子顕微鏡写真を3枚用意して、その上に格子を描き(通常の格子点数:写真1枚につき357点)、格子点と気孔の交点を計数して全体の格子点数で割ることにより求めることができる。
【0022】
酸化物の緻密性の良否は、例えば、酸化物を電解質材料として固体電解質型燃料電池を組み立てて、開回路電圧を測定することにより、判定することができる。例えば、電解質材料として使用した酸化物の緻密性が十分でないと、電解質中で酸素と水素とが短絡してしまうので、理論起電力がでない。
【0023】
平均粒径が2μm以上、好ましくは4μm以上、より好ましくは6μm以上、更に好ましくは8μm以上(通常は30μm以下、更には25μm以下、特には20μm以下)である本発明の酸化物は、酸化物イオン導電体として特に有用である。
【0024】
ここで平均粒径は、本発明の酸化物の鏡面研磨済み表面に熱エッチングを施した後に導電性物質(例えばPt−Pd)の薄膜をコーティングした試料を用いて得た電子顕微鏡写真を3枚用意して、その上に任意の位置、方向に長さ70μm程度の直線を写真1枚につき最低10本引き、直線が粒を横断する長さを1個ずつ測定し、すべての値を1.5倍して平均化することにより、求めることができる。
【0025】
本発明の酸化物の絶対密度、相対密度、気孔率、平均粒径等は、例えば、Ce以外の3価の希土類元素(Ln)の種類に応じ、一般式(1)中のx及びyの値を調節することにより、また、製造条件(例えば、固相反応法によって製造する場合には、焼成温度等)を調節することにより、制御することができる。
【0026】
本発明の酸化物の製造方法
(1)固相反応法
本発明の酸化物は、固相反応法に基づいて製造することができる。例えば、各構成カチオンの酸化物(CeO2、Ln23、Ga23等)又は焼成によりこれらの酸化物を形成しうる酸化物(例えば炭酸塩等)を一般式(1)を満足する組成となるように所定のモル比で混合した原料混合物を所定温度で所定時間焼成することにより、本発明の酸化物を製造することができる。
【0027】
混合原料を焼成する前に焼成温度よりも低い温度で所定時間か焼することにより、より均一な組成の酸化物を容易に製造することができる。原料混合物は、粉末を所定温度で所定時間加圧成形した後にか焼又は焼成することができる。原料混合物をか焼する場合には、か焼した原料混合物を粉砕して所定温度で所定時間加圧成形した後に焼成することができる。
【0028】
焼成温度は、例えば1300℃以上、好ましくは1400℃以上とし、通常は完全には融解しない温度以下、具体的には1600℃以下、好ましくは1500℃以下とすることができる。焼成時間は、例えば5時間以上、好ましくは10時間以上、より好ましくは15時間以上とすることができ、通常は30時間以下、好ましくは24時間以下とすることができる。
【0029】
焼成温度が低いと(例えば1400℃より低いと、特に1300℃より低いと)焼結が進みにくくなり、緻密化が不十分となって、焼結体に気孔が取り残されやすくなる傾向があり、焼結体に気孔が取り残されると、取り残された気孔が結晶粒子の粒界における抵抗を高め、結果として焼結体の導電率を低下させるので好ましくない。
【0030】
逆に焼成温度が高いと(例えば1500℃より高いと、特に1600℃より高いと)激しい粒成長が生じやすく、粒界に気孔が多量に残されやすくなる傾向があり、気孔が多量に残されると、焼結体の密度が低下し、結果として焼結体の導電率が低下するので好ましくない。
【0031】
か焼温度は、例えば900℃以上、好ましくは1000℃以上とすることができ、通常は1400℃以下、好ましくは1300℃とすることができる。か焼時間は、例えば12時間以上、好ましくは18時間以上とすることができ、通常は48時間以下、好ましくは36時間以下とし、具体的には24時間程度とすることができる。
【0032】
か焼温度が低いと(例えば1000℃より低いと、特に900℃より低いと)固相反応が進行しにくくなる傾向があり、高いと(例えば1400℃より高いと、特に1300℃より高いと)焼結が進みすぎて気孔が多く形成される傾向があり、気孔が多く形成されると、結果として焼結体の導電率の低下を招きやすくなるので好ましくない。
【0033】
原料混合物又はか焼し粉砕した原料混合物の加圧成形方法は、特に限定することなく公知の方法を使用することが可能であり、例えば、金型プレスにより500〜1500Kgf/cm2の圧力で成形することができ、また、必要に応じて更に等方静水圧プレスにより2000〜3000Kgf/cm2程度の圧力で成形することができる。
【0034】
(2)薄膜形成法
本発明の酸化物は、気相から金属酸化物薄膜を析出させるための公知の方法により、薄膜として製造することができる。本発明の酸化物の薄膜は、例えば、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法等のPVD法、熱CVD法、プラズマCVD法、レーザCVD法等のCVD法、溶射法等の薄膜形成法により、製造することができる。
【0035】
固体電解質型燃料電池
本発明の酸化物からなる酸化物イオン導電体を固体電解質型燃料電池の電解質として使用することにより、比較的低い温度範囲においても動作させることができる固体電解質型燃料電池を提供することができる。
【0036】
固体電解質型燃料電池は、電解質及び電解質に接触するように設置される電極(アノード及びカソード)を主要構成要素とし、電解質のアノード側に燃料(例えば、水素、天然ガス、メタノール、石炭ガス)を供給し、カソード側に空気(酸素)を供給することにより、カソード側に供給された酸素がカソードから電子を受け取って酸化物イオンとなり、この酸化物イオンが電解質中を拡散し、アノード側に達し、アノード側に供給された燃料と反応する。このとき酸化物イオンから電子が離れて外部回路の負荷を通り、カソードに達する。
【0037】
固体電解質型燃料電池としては、例えば、円筒状の支持管の円筒面上にカソード層、電解質層及びアノード層を順次形成して積層させた構造を有する円筒型固体電解質型燃料電池、平板状の電解質層の両面の一方にアノード層を形成し、他方にカソード層を形成した構造を有し、セパレータを介して順次積層したスタックを構成して使用する平板型固体電解質型燃料電池がある。本発明の酸化物イオン導電体は、いずれの形式の固体電解質型燃料電池の電解質としても使用することができる。
【0038】
電解質層の厚さは、固体電解質型燃料電池に要求される特性、電解質層に要求される機械的強度、電解質として使用する酸化物イオン導電体の導電率等を考慮して、適宜選定することができ、特に限定はないが、一般的には1mm以下、好ましくは500μm以下、より好ましくは200μm以下、更に好ましくは100μm以下とし、通常は5μm以上、好ましくは10μm以上、より好ましくは30μm以上、更に好ましくは50μm以上とすることができる。
【0039】
本発明の酸化物イオン導電体からなる電解質層は、例えば、従来のセラミックプロセスであるシート成形焼結法により形成することができ、また、PVD法、CVD法又は溶射法等の薄膜形成法により、例えば、ガス透過性の多孔質基板上に形成することができる。本発明の酸化物(酸化物イオン導電体)は比較的低温度(例えば1600℃以下、特には1500℃以下)での焼結法によっても製造することができるので、電極材料との共焼結法等によっても製造することができる。
【0040】
アノード及びカソードとしては、例えば、気孔率30%程度の多孔質体で、それぞれ燃料中、空気中で安定な電子伝導性材料を使用することができる。電極として多孔質体を使用することにより、電解質/電極/気相(燃料、空気)の3相界面で反応を行わせることができ、3相界面の面積を大きくすることにより、反応場を大きくすることができる。
【0041】
アノードとしては、例えば、NiとY23安定化ZrO2との複合材料(Ni−YSZサーメット)を使用することができる。カソードとしては、例えば、(LaSr)MnO3系の材料を使用することができる。
【0042】
【発明の効果】
本発明の酸化物は、セリア系酸化物の固相反応系に、第3成分カチオンとして3価のガリウム(Ga3+)からなる酸化物を少量添加することにより、固相反応によって製造する際に粒成長が著しく促進されるので、焼成温度を低減させた穏和な条件でも緻密な焼結体を得ることができる。
【0043】
本発明の酸化物は、比較的低温(例えば、900℃以下、好ましくは850℃以下、より好ましくは800℃以下)においても、固体電解質型燃料電池の電解質として十分に良好なイオン導電特性を有しているので、比較的低温度(例えば、900℃以下、好ましくは850℃以下、より好ましくは800℃以下)においても作動させることができる固体電解質型燃料電池の電解質として有用であり、また、酸素センサー、酸素ポンプとして活用することもであきる。
【0044】
【実施例】
以下、本発明を実施例を用いてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0045】
実施例1〜5〔Ln:Sm、y: 0.002 0.01 、焼成温度: 1400 1600 ℃〕
CeO2(信越化学工業株式会社製、純度99.99%)、Sm23(信越化学工業株式会社製、純度99.9%)及びGa23(高純度化学研究所製、純度99.99%)の粉末を、表1の組成になるように秤量して混合した。得られた原料混合物をエタノール中ボールミルにより、24時間混合粉砕した後にエタノールを除去した後に100℃で乾燥した。
【0046】
得られた原料混合粉末をるつぼに移し、空気雰囲気の電気炉中1000℃で18時間か焼した後、粉砕し、加圧成形(500kgf/cm2)及び等方静水圧プレス(3000kgf/cm2)によって焼成前成形体を得た。得られた焼成前成形体を表1に示す焼成温度で24時間焼成することにより、焼結体(本発明の酸化物)を得た。
【0047】
得られた焼結体は、粉末X線回折測定によって同定した。1500℃で焼成して得られた焼結体(実施例2、4及び5)について、粉末X線回折測定の結果(チャート)を図1に示す。
【0048】
得られた焼結体の表面を鏡面研磨した後に焼成温度より100℃低い温度で熱エッチングを行った後にPt−Pdコーティングを施すことによって得られた試料の走査型電子顕微鏡(SEM)写真より、平均粒径を測定した。結果を表1に示す。y:0.01の焼結体(実施例1〜3)について、焼成温度と平均粒径との関係を図2に示す。1500℃で焼成して得られた焼結体(実施例2、4及び5)について、yの値と平均粒径との関係を図3に示す。実施例2で得られた焼結体の走査型電子顕微鏡(SEM)写真を参考写真に示す。
【0049】
得られた焼結体の密度をアルキメデス法により求めた。結果を表1に示す。1500℃で焼成して得られた焼結体(実施例2、4及び5)について、yの値と密度との関係を図4に示す。
【0050】
得られた焼結体を研削し、表面研磨を施すことによって得られた3mm×3mm×20mmの直方体試料に、4本の白金線を巻き付け、白金ペーストを塗布して固定した後、1000℃において30分間焼き付け処理を施すことによって作製した試料を用いて、直流4端子法により空気中800℃において導電率を測定した。結果を表1に示す。1500℃で焼成して得られた焼結体(実施例2、4及び5)について、yの値と導電率との関係を図5に示す。
【0051】
実施例6〔Ln:Gd、y: 0.01 、焼成温度: 1500 ℃〕
Sm23粉末に代えてGd23(信越化学工業株式会社製、純度99.9%)を使用した他は実施例2と同様にした。結果を表1に示す。
【0052】
実施例7〔Ln:Y、y: 0.01 、焼成温度: 1500 ℃〕
Sm23粉末に代えてY23(日本イットリウム株式会社製、純度99.9%)粉末を使用した他は実施例2と同様にした。結果を表1に示す。
【0053】
比較例1〔Ln:Sm、y: 0.05 、焼成温度: 1500 ℃〕
CeO2(信越化学工業株式会社製、純度99.99%)、Sm23(信越化学工業株式会社製、純度99.9%)及びGa23(高純度化学研究所製、純度99.99%)の粉末を、表1の組成になるように秤量して混合した原料混合物を使用した他は実施例2と同様にした。結果を表1並びに図1、図3、図4及び図5に示す。図1において、比較例1の焼結体については、Ga5Sm312に帰属すると考えられる回折ピークが表れている。
【0054】
比較例2〜4〔Ln:Sm、y:0、焼成温度: 1500 1700 ℃〕
CeO2(信越化学工業株式会社製、純度99.99%)及びSm23(信越化学工業株式会社製、純度99.9%)の粉末を、表1の組成になるように秤量して混合した原料混合物を使用し、焼成温度を1500〜1700℃とした他は、実施例1〜5と同様にした。結果を表1、図1〜5及び参考写真に示す。
【0055】
比較例5・6〔Ln:Gd、y:0、焼成温度: 1500 1600 ℃〕
CeO2(信越化学工業株式会社製、純度99.99%)及びGd23(信越化学工業株式会社製、純度99.9%)の粉末を、表1の組成になるように秤量して混合した原料混合物を使用し、焼成温度を1500〜1700℃とした他は、実施例1〜5と同様にした。結果を表1に示す。
【0056】
【表1】

Figure 0004038628

【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例2、4及び5並びに比較例1及び2で製造した酸化物の焼結体の粉末X線回折測定の結果を示すチャートである。
【図2】 実施例1〜3の酸化物:(CeO2)0.8(SmO1.5)0.19(GaO1.5)0.01及び比較例2〜4の酸化物:(CeO2)0.8(SmO1.5)0.2についての焼成温度と焼結体の平均粒径との関係を示すグラフである。
【図3】 実施例2、4及び5並びに比較例1〜3の酸化物についてのガリウムの添加モル%(一般式(1)中のyの値)と平均粒径との関係を示すグラフである。
【図4】 実施例2、4及び5並びに比較例1〜3の酸化物についてのガリウムの添加モル%(一般式(1)中のyの値)と焼結体の絶対密度及び気孔率との関係を示すグラフである。
【図5】 実施例2、4及び5並びに比較例1〜3の酸化物についてのガリウムの添加モル%(一般式(1)中のyの値)と焼結体の800℃での導電率との関係を示すグラフである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a novel oxide and a method for producing the same, and more particularly to a novel ceria-based oxide useful as an oxide ion conductor and a method for producing the same.
[0002]
The present invention relates to an oxide ion conductor and a solid oxide fuel cell, and more particularly, to an oxide ion conductor useful as an electrolyte material for a solid electrolyte fuel cell, an oxygen sensor, an oxygen pump, and the like, and the oxide ion The present invention relates to a solid oxide fuel cell using a conductor as an electrolyte.
[0003]
[Prior art]
A ceria-based composite oxide having a trivalent rare earth element other than Ce and Ce (for example, Sm) as a constituent element (cation) is used for a solid oxide fuel cell, oxygen, because of its excellent oxide ion conductivity. In recent years, it has attracted attention as an electrolyte material for sensors and oxygen pumps. In particular, the excellent conductive properties of ceria-based composite oxides are expected to be effective in reducing the operating temperature of the battery, which is one of the important issues for putting solid oxide fuel cells into practical use. Yes.
[0004]
However, conventional ceria-based composite oxides generally have low sinterability, and when they are produced by solid phase reaction, the raw materials must be fired at a high temperature of around 1600 ° C. Problems such as an increase in the cost required for firing and a decrease in the purity of the sintered body due to the progress of side reactions during the solid-phase reaction have been a major obstacle to the practical application of ceria-based composite oxides.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention overcomes the drawbacks in the production of such conventional ceria-based composite oxides, and can be produced under milder conditions without deteriorating the properties of the oxide ion conductor. An object of the present invention is to provide a novel ceria-based oxide. An object of the present invention is to provide a method for producing a novel ceria-based oxide useful as an oxide ion conductor under mild conditions.
[0006]
An object of the present invention is to provide an oxide ion conductor that exhibits high oxide ion conductivity even at a relatively low temperature (for example, 900 ° C. or lower, preferably 850 ° C. or lower, more preferably 800 ° C. or lower). An object of the present invention is to provide a solid oxide fuel cell that can be effectively operated even at a relatively low temperature (eg, 900 ° C. or lower, preferably 850 ° C. or lower, more preferably 800 ° C. or lower).
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to develop a method for producing an oxide ion conductive property equivalent to or better than that of a conventional ceria-based composite oxide and useful as an oxide ion conductor under milder conditions, the present inventor As a result of intensive studies, the addition of a specific amount of Ga as a constituent element (cation) to a ceria-based oxide containing Ce and a trivalent rare earth element other than Ce as a constituent element (cation) It was found that the oxide can be produced under milder conditions and that the resulting oxide has good characteristics as an oxide ion conductor, and the present invention has been completed.
[0008]
That is, the present invention relates to an oxide ion conductor made of an oxide represented by the general formula (1): (CeO 2 ) 1-x (LnO 1.5 ) xy (GaO 1.5 ) y . Ln is one or more selected from trivalent rare earth elements other than Ce (preferably a group consisting of Y, La, Pr, Nd, Sm and Gd). x is a value satisfying 0.05 x ≦ 0.4. y is a value satisfying 0 <y <0.05.
[0009]
The present invention provides a method for producing a ceria-based oxide, characterized in that a mixed powder of CeO 2 , Ln 2 O 3 and Ga 2 O 3 is sintered at 1400 to 1600 ° C. to obtain any one of the above oxides. Related. In the present invention, the powder obtained by calcining a mixed powder of CeO 2 , Ln 2 O 3 and Ga 2 O 3 at 1000 to 1300 ° C. and then pulverizing is sintered at 1400 to 1600 ° C. The present invention relates to a method for producing a ceria-based oxide.
[0010]
The present invention resides in an oxide ion conductor comprising any one of the above oxides. The present invention relates to a solid oxide fuel cell using the oxide ion conductor as an electrolyte.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Oxide of the present invention (oxide oxide conductor)
A composite oxide containing Ce and a trivalent rare earth element (Ln) other than Ce as a constituent element (cation), that is, a part of Ce in ceria is replaced with a trivalent rare earth element (Ln) other than Ce. The oxide has a fluorite-type crystal structure corresponding to the crystal structure in which oxygen defects are generated in the crystal structure of ceria, and is considered to exhibit oxide ion conductivity by the action of the oxygen defects. .
[0012]
Examples of trivalent rare earth elements (Ln) other than Ce include Sc, Y, La, and lanthanide elements (Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, etc. ) And Ac or the like. There are one or more trivalent rare earth elements selected from the group consisting of Ac and the like. In a preferred embodiment, one or more selected from the group consisting of Y, La, Pr, Nd, Sm, and Gd is used as the trivalent rare earth element (Ln) other than Ce.
[0013]
The upper limit of the value of x in the general formula (1) corresponding to the substitution rate of Ce with trivalent rare earth elements (Ln) other than Ce with respect to ceria is 0.4 or less, preferably 0.3 or less, more preferably 0.299 or less, It is preferably 0.29 or less, more preferably 0.27 or less, particularly preferably 0.25 or less, still more preferably 0.23 or less. The lower limit of the value of x is 0.05 or more, preferably 0.1 or more, more preferably 0.15 or more. When the value of x exceeds 0.4, the conductivity tends to decrease rapidly.
[0014]
When the oxide of the present invention, which is a complex oxide containing Ce, a trivalent rare earth element (Ln) other than Ce and Ga as a constituent element (cation), is produced from a raw material mixed powder by a solid phase reaction, for example. When a dense ceria-based composite oxide is formed by a sintering reaction that proceeds simultaneously with the solid-phase reaction, it is considered that Ga acts to increase the grain growth rate.
[0015]
The upper limit of the value of y in the general formula (1) corresponding to the substitution ratio of Ce with Ga for ceria is less than 0.05, preferably 0.049 or less, more preferably 0.04 or less, still more preferably 0.03 or less, and particularly preferably 0.02 or less. To do. The lower limit of the value of y is more than 0, preferably 0.001 or more, more preferably 0.004 or more, and still more preferably 0.07 or more. If the value of y is 0.05 or more, a side reaction between trivalent rare earth elements (Ln) other than Ga and Ce proceeds during production, and impurities (for example, a garnet-type compound represented by Ga 5 Ln 3 O 12 ) Phase is generated and the crystal structure does not become a fluorite-type single phase, and as a result, grain growth is suppressed and conductivity tends to decrease.
[0016]
The oxide of the present invention is useful as an oxide ion conductor. The oxide of the present invention having an electric conductivity at 1000 ° C. of 0.15 S / cm or more, preferably 0.18 S / cm or more, more preferably 0.2 S / cm or more is specifically used as an oxide ion conductor. It is particularly useful as an electrolyte material for an electrolyte fuel cell.
[0017]
The oxide of the present invention having a conductivity at 800 ° C. of 0.075 S / cm or more, preferably 0.08 S / cm or more, more preferably 0.085 S / cm or more, and still more preferably 0.09 S / cm or more is an oxide ion conductivity. Specifically, it is particularly useful as an electrolyte material for a solid oxide fuel cell that operates at a relatively low temperature (for example, 900 ° C. or lower, preferably 850 ° C. or lower, more preferably 800 ° C. or lower).
[0018]
The oxide of the present invention having an absolute density (at 25 ° C.) by Archimedes method of 6.6 or more, preferably 6.7 or more, more preferably 6.8 or more, 7 or less, preferably 6.99 or less, more preferably 6.98 or less. Are particularly useful as oxide ion conductors.
[0019]
The oxide of the present invention having a relative density of 97% or more is particularly useful as, for example, an electrolyte material for a solid oxide fuel cell because it has high density and low oxygen gas permeability. Here, the relative density is a relative value obtained by dividing the absolute density (25 ° C.) by the Archimedes method by the theoretical density calculated from the lattice constant.
[0020]
The oxidation according to the present invention having a porosity of 10% or less, preferably 8% or less, more preferably 6% or less, more preferably 5.5 or less (usually 0.5% or more, further 1% or more, particularly 1.5% or more). Since the material has high density and low oxygen gas permeability, it is particularly useful, for example, as an electrolyte material for a solid oxide fuel cell.
[0021]
Here, the porosity is three electron micrographs obtained using a sample in which a mirror-polished surface of the oxide of the present invention is subjected to thermal etching and then coated with a thin film of a conductive material (for example, Pt—Pd). It can be obtained by preparing, drawing a grid thereon (normal number of grid points: 357 points per picture), counting the intersection of grid points and pores and dividing by the total number of grid points.
[0022]
Whether the oxide is dense or not can be determined, for example, by assembling a solid oxide fuel cell using the oxide as an electrolyte material and measuring the open circuit voltage. For example, if the oxide used as the electrolyte material is not dense enough, oxygen and hydrogen are short-circuited in the electrolyte, so there is no theoretical electromotive force.
[0023]
The oxide of the present invention having an average particle size of 2 μm or more, preferably 4 μm or more, more preferably 6 μm or more, more preferably 8 μm or more (usually 30 μm or less, further 25 μm or less, particularly 20 μm or less) It is particularly useful as an ionic conductor.
[0024]
Here, the average particle diameter is three electron micrographs obtained using a sample in which a mirror-polished surface of the oxide of the present invention is subjected to thermal etching and then coated with a thin film of a conductive material (for example, Pt—Pd). Prepare at least 10 straight lines with a length of about 70μm in any position and direction on each photo, measure the length of each straight line that crosses the grain one by one, and multiply all values by 1.5 Then, it can be obtained by averaging.
[0025]
The absolute density, relative density, porosity, average particle diameter, and the like of the oxide of the present invention depend on the type of trivalent rare earth element (Ln) other than Ce, for example, x and y in the general formula (1). It can be controlled by adjusting the value and by adjusting the production conditions (for example, in the case of production by a solid phase reaction method, the firing temperature and the like).
[0026]
Production Method of Oxide of the Present Invention (1) Solid Phase Reaction Method The oxide of the present invention can be produced based on a solid phase reaction method. For example, an oxide of each constituent cation (CeO 2 , Ln 2 O 3 , Ga 2 O 3, etc.) or an oxide (for example, carbonate etc.) that can form these oxides by firing satisfies the general formula (1). The oxide of the present invention can be produced by firing a raw material mixture mixed at a predetermined molar ratio so as to have a composition to be fired at a predetermined temperature for a predetermined time.
[0027]
By calcining for a predetermined time at a temperature lower than the firing temperature before firing the mixed raw material, an oxide having a more uniform composition can be easily produced. The raw material mixture can be calcined or fired after the powder is pressure-formed at a predetermined temperature for a predetermined time. When the raw material mixture is calcined, the calcined raw material mixture can be pulverized and subjected to pressure molding at a predetermined temperature for a predetermined time, followed by firing.
[0028]
The calcination temperature is, for example, 1300 ° C. or higher, preferably 1400 ° C. or higher, and is usually not higher than the temperature at which melting is not complete, specifically 1600 ° C. or lower, preferably 1500 ° C. or lower. The firing time can be, for example, 5 hours or longer, preferably 10 hours or longer, more preferably 15 hours or longer, and usually 30 hours or shorter, preferably 24 hours or shorter.
[0029]
When the firing temperature is low (for example, lower than 1400 ° C., particularly lower than 1300 ° C.), sintering is difficult to proceed, densification is insufficient, and pores tend to be left behind in the sintered body. If pores are left in the sintered body, the left pores are not preferable because they increase the resistance at the grain boundaries of the crystal grains and consequently lower the conductivity of the sintered body.
[0030]
Conversely, when the firing temperature is high (for example, higher than 1500 ° C., particularly higher than 1600 ° C.), it tends to cause severe grain growth and tends to leave a large amount of pores at the grain boundary, leaving a large amount of pores. And the density of a sintered compact falls, and since the electrical conductivity of a sintered compact falls as a result, it is not preferable.
[0031]
The calcination temperature can be, for example, 900 ° C. or higher, preferably 1000 ° C. or higher, and usually 1400 ° C. or lower, preferably 1300 ° C. The calcination time can be, for example, 12 hours or more, preferably 18 hours or more, usually 48 hours or less, preferably 36 hours or less, and specifically about 24 hours.
[0032]
When the calcination temperature is low (for example, lower than 1000 ° C., particularly lower than 900 ° C.), the solid-phase reaction tends to be difficult to proceed, and when it is high (for example, higher than 1400 ° C., particularly higher than 1300 ° C.) There is a tendency that sintering proceeds too much and many pores are formed. If many pores are formed, it is easy to cause a decrease in the conductivity of the sintered body, which is not preferable.
[0033]
The pressure forming method of the raw material mixture or the calcined and pulverized raw material mixture is not particularly limited, and a known method can be used. For example, the raw material mixture is formed at a pressure of 500 to 1500 kgf / cm 2 by a die press. Moreover, it can shape | mold by the pressure of about 2000-3000Kgf / cm < 2 > by an isostatic isostatic press as needed.
[0034]
(2) Thin film formation method The oxide of this invention can be manufactured as a thin film by the well-known method for depositing a metal oxide thin film from a gaseous phase. The oxide thin film of the present invention is formed by, for example, a vacuum deposition method, a sputtering method, a PVD method such as an ion plating method, a thermal CVD method, a plasma CVD method, a CVD method such as a laser CVD method, or a thin film formation method such as a thermal spraying method. Can be manufactured.
[0035]
Solid electrolyte fuel cell Solid oxide fuel cell that can be operated even in a relatively low temperature range by using the oxide ion conductor made of the oxide of the present invention as an electrolyte of a solid electrolyte fuel cell. A fuel cell can be provided.
[0036]
A solid oxide fuel cell has an electrolyte and an electrode (anode and cathode) installed in contact with the electrolyte as main components, and fuel (for example, hydrogen, natural gas, methanol, coal gas) on the anode side of the electrolyte. By supplying and supplying air (oxygen) to the cathode side, the oxygen supplied to the cathode side receives electrons from the cathode and becomes oxide ions, and these oxide ions diffuse in the electrolyte and reach the anode side. Reacts with the fuel supplied to the anode side. At this time, electrons leave the oxide ions, pass through the load of the external circuit, and reach the cathode.
[0037]
Examples of the solid oxide fuel cell include a cylindrical solid electrolyte fuel cell having a structure in which a cathode layer, an electrolyte layer, and an anode layer are sequentially formed and stacked on a cylindrical surface of a cylindrical support tube, There is a flat-type solid electrolyte fuel cell that has a structure in which an anode layer is formed on one of both surfaces of an electrolyte layer and a cathode layer is formed on the other, and is used by forming a stack that is sequentially stacked via a separator. The oxide ion conductor of the present invention can be used as an electrolyte for any type of solid oxide fuel cell.
[0038]
The thickness of the electrolyte layer should be selected appropriately in consideration of the characteristics required for the solid oxide fuel cell, the mechanical strength required for the electrolyte layer, the conductivity of the oxide ion conductor used as the electrolyte, etc. Although there is no particular limitation, it is generally 1 mm or less, preferably 500 μm or less, more preferably 200 μm or less, still more preferably 100 μm or less, usually 5 μm or more, preferably 10 μm or more, more preferably 30 μm or more, More preferably, it can be 50 μm or more.
[0039]
The electrolyte layer made of the oxide ion conductor of the present invention can be formed, for example, by a sheet forming and sintering method which is a conventional ceramic process, or by a thin film forming method such as a PVD method, a CVD method or a thermal spraying method. For example, it can be formed on a gas permeable porous substrate. Since the oxide (oxide ion conductor) of the present invention can be produced by a sintering method at a relatively low temperature (for example, 1600 ° C. or less, particularly 1500 ° C. or less), co-sintering with an electrode material It can also be manufactured by law.
[0040]
As the anode and the cathode, for example, a porous body having a porosity of about 30% and an electron conductive material that is stable in fuel and air can be used. By using a porous body as an electrode, a reaction can be performed at the electrolyte / electrode / gas phase (fuel, air) three-phase interface, and by increasing the area of the three-phase interface, the reaction field is increased. can do.
[0041]
As the anode, for example, a composite material of Ni and Y 2 O 3 stabilized ZrO 2 (Ni—YSZ cermet) can be used. As the cathode, for example, a (LaSr) MnO 3 -based material can be used.
[0042]
【The invention's effect】
The oxide of the present invention can be produced by solid phase reaction by adding a small amount of trivalent gallium (Ga 3+ ) oxide as the third component cation to the ceria oxide solid phase reaction system. Since grain growth is remarkably promoted, a dense sintered body can be obtained even under mild conditions with a reduced firing temperature.
[0043]
The oxide of the present invention has sufficiently good ionic conductivity as an electrolyte for a solid oxide fuel cell even at relatively low temperatures (eg, 900 ° C. or lower, preferably 850 ° C. or lower, more preferably 800 ° C. or lower). Therefore, it is useful as an electrolyte of a solid oxide fuel cell that can be operated even at a relatively low temperature (for example, 900 ° C. or lower, preferably 850 ° C. or lower, more preferably 800 ° C. or lower). It can also be used as an oxygen sensor and oxygen pump.
[0044]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail using an Example, this invention is not limited to these.
[0045]
Examples 1 to 5 [Ln: Sm, y: 0.002 to 0.01 , firing temperature: 1400 to 1600 ° C.]
CeO 2 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., purity 99.99%), Sm 2 O 3 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., purity 99.9%) and Ga 2 O 3 (High Purity Chemical Laboratory, purity 99.99%) powder Were weighed and mixed so as to have the composition shown in Table 1. The obtained raw material mixture was mixed and ground for 24 hours with a ball mill in ethanol, ethanol was removed, and the mixture was dried at 100 ° C.
[0046]
The obtained raw material mixed powder was transferred to a crucible, calcined at 1000 ° C. for 18 hours in an electric furnace in an air atmosphere, pulverized, pressed (500 kgf / cm 2 ) and isotropic isostatic press (3000 kgf / cm 2). ) To obtain a green body before firing. The obtained pre-fired shaped body was fired at the firing temperature shown in Table 1 for 24 hours to obtain a sintered body (oxide of the present invention).
[0047]
The obtained sintered body was identified by powder X-ray diffraction measurement. FIG. 1 shows the results (chart) of the powder X-ray diffraction measurement for the sintered bodies (Examples 2, 4 and 5) obtained by firing at 1500 ° C.
[0048]
From the scanning electron microscope (SEM) photograph of the sample obtained by applying the Pt-Pd coating after performing thermal etching at a temperature lower than the firing temperature after mirror polishing the surface of the obtained sintered body, The average particle size was measured. The results are shown in Table 1. FIG. 2 shows the relationship between the firing temperature and the average particle diameter of the sintered body (Examples 1 to 3) of y: 0.01. FIG. 3 shows the relationship between the value of y and the average particle diameter of the sintered bodies (Examples 2, 4 and 5) obtained by firing at 1500 ° C. A scanning electron microscope (SEM) photograph of the sintered body obtained in Example 2 is shown in the reference photograph.
[0049]
The density of the obtained sintered body was determined by the Archimedes method. The results are shown in Table 1. FIG. 4 shows the relationship between the value of y and the density of the sintered bodies (Examples 2, 4 and 5) obtained by firing at 1500 ° C.
[0050]
After winding the obtained sintered body and applying surface polishing to a 3mm x 3mm x 20mm rectangular parallelepiped sample, four platinum wires were wound around it, and platinum paste was applied and fixed. Using a sample prepared by baking for 30 minutes, the electrical conductivity was measured at 800 ° C. in air by the direct current four-terminal method. The results are shown in Table 1. FIG. 5 shows the relationship between the value of y and the electrical conductivity of sintered bodies (Examples 2, 4 and 5) obtained by firing at 1500 ° C.
[0051]
Example 6 [Ln: Gd, y: 0.01 , firing temperature: 1500 ° C.]
Example 2 was repeated except that Gd 2 O 3 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., purity 99.9%) was used in place of the Sm 2 O 3 powder. The results are shown in Table 1.
[0052]
Example 7 [Ln: Y, y: 0.01 , firing temperature: 1500 ° C.]
The same procedure as in Example 2 was performed except that Y 2 O 3 (manufactured by Japan Yttrium Co., Ltd., purity 99.9%) powder was used instead of the Sm 2 O 3 powder. The results are shown in Table 1.
[0053]
Comparative Example 1 [Ln: Sm, y: 0.05 , firing temperature: 1500 ° C.]
CeO 2 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., purity 99.99%), Sm 2 O 3 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., purity 99.9%) and Ga 2 O 3 (High Purity Chemical Laboratory, purity 99.99%) powder Was used in the same manner as in Example 2 except that a raw material mixture obtained by weighing and mixing so as to have the composition shown in Table 1 was used. The results are shown in Table 1 and FIGS. 1, 3, 4 and 5. In FIG. 1, the diffraction peak considered to be attributed to Ga 5 Sm 3 O 12 appears for the sintered body of Comparative Example 1.
[0054]
Comparative Examples 2 to 4 [Ln: Sm, y: 0, firing temperature: 1500 to 1700 ° C.]
Raw material mixture in which CeO 2 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., purity 99.99%) and Sm 2 O 3 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., purity 99.9%) powders were weighed and mixed to have the composition shown in Table 1. The same procedure as in Examples 1 to 5 except that the firing temperature was 1500-1700 ° C. The results are shown in Table 1, FIGS.
[0055]
Comparative Examples 5 and 6 [Ln: Gd, y: 0, firing temperature: 1500 to 1600 ° C.]
Raw material mixture in which CeO 2 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., purity 99.99%) and Gd 2 O 3 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., purity 99.9%) powders were weighed and mixed to have the composition shown in Table 1. The same procedure as in Examples 1 to 5 except that the firing temperature was 1500-1700 ° C. The results are shown in Table 1.
[0056]
[Table 1]
Figure 0004038628

[Brief description of the drawings]
1 is a chart showing the results of powder X-ray diffraction measurement of oxide sintered bodies produced in Examples 2, 4 and 5 and Comparative Examples 1 and 2. FIG.
FIG. 2 shows the oxides of Examples 1-3: (CeO 2 ) 0.8 (SmO 1.5 ) 0.19 (GaO 1.5 ) 0.01 and Comparative Examples 2-4: (CeO 2 ) 0.8 (SmO 1.5 ) 0.2 It is a graph which shows the relationship between a calcination temperature and the average particle diameter of a sintered compact.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the added mol% of gallium (value of y in general formula (1)) and the average particle diameter for the oxides of Examples 2, 4, and 5 and Comparative Examples 1 to 3. is there.
FIG. 4 is a graph showing the addition of mol% of gallium (value of y in the general formula (1)), absolute density and porosity of sintered bodies for the oxides of Examples 2, 4 and 5 and Comparative Examples 1 to 3. It is a graph which shows the relationship.
FIG. 5 shows the mol% of gallium (value of y in the general formula (1)) and the conductivity of sintered bodies at 800 ° C. for the oxides of Examples 2, 4 and 5 and Comparative Examples 1 to 3. It is a graph which shows the relationship.

Claims (13)

一般式(1):(CeO2)1-x(LnO1.5)x-y(GaO1.5)yで表される酸化物からなる酸化物イオン導電体[LnはCe以外の3価の稀土類元素から選択される1種又は2種以上の元素であり、0.05 x≦0.4、0<y<0.05である]。General formula (1): Oxide ion conductor composed of an oxide represented by (CeO 2 ) 1-x (LnO 1.5 ) xy (GaO 1.5 ) y [Ln is selected from trivalent rare earth elements other than Ce Or one or more elements, 0.05 x ≦ 0.4, 0 <y <0.05]. yがy is 00 <y≦<Y ≦ 0.040.04 である請求項1に記載の酸化物イオン導電体。The oxide ion conductor according to claim 1. yがy is 00 <y≦<Y ≦ 0.030.03 である請求項1に記載の酸化物イオン導電体。The oxide ion conductor according to claim 1. LnがY、La、Pr、Nd、Sm及びGdからなる群から選択される1種又は2種以上の元素である請求項1〜3に記載の酸化物イオン導電体The oxide ion conductor according to any one of claims 1 to 3 , wherein Ln is one or more elements selected from the group consisting of Y, La, Pr, Nd, Sm and Gd. 結晶構造が蛍石型である請求項1〜4に記載の酸化物イオン導電体The oxide ion conductor according to claim 1, wherein the crystal structure is a fluorite type. 1000℃における導電率が0.15S/cm以上である請求項1〜のいずれかに記載の酸化物イオン導電体The oxide ion conductor according to any one of claims 1 to 5 , which has a conductivity at 1000 ° C of 0.15 S / cm or more. 800℃における導電率が0.075S/cm以上である請求項1〜のいずれかに記載の酸化物イオン導電体The oxide ion conductor according to any one of claims 1 to 6 , wherein the conductivity at 800 ° C is 0.075 S / cm or more. 25℃における絶対密度が6.6〜7である請求項1〜のいずれかに記載の酸化物イオン導電体The oxide ion conductor according to any one of claims 1 to 7, which has an absolute density at 25 ° C of 6.6 to 7 . 相対密度が97%以上である請求項1〜のいずれかに記載の酸化物イオン導電体The oxide ion conductor according to any one of claims 1 to 8 , having a relative density of 97% or more. 平均粒径が2μm以上である請求項1〜のいずれかに記載の酸化物イオン導電体の粒状体からなる焼結体The sintered body comprising a granular material of an oxide ion conductor according to any one of claims 1 to 9 , wherein the average particle size is 2 µm or more. CeO2、Ln23及びGa23の混合粉末を1400〜1600℃で焼結させて請求項1〜10のいずれかに記載の酸化物イオン導電体を得ることを特徴とするセリア系酸化物からなる酸化物イオン導電体の製造方法。Ceria, characterized in that obtaining an oxide ion conductor according to any one of claims 1 to 10 by sintering a mixed powder of CeO 2, Ln 2 O 3 and Ga 2 O 3 at 1400 to 1600 ° C. A method for producing an oxide ion conductor made of an oxide . CeO2、Ln23及びGa23の混合粉末を1000〜1300℃でか焼した後に粉砕して得られる粉末を1400〜1600℃で焼結させて請求項1〜10のいずれかに記載の酸化物イオン導電体を得ることを特徴とするセリア系酸化物からなる酸化物イオン導電体の製造方法。The powder obtained by calcining a mixed powder of CeO 2 , Ln 2 O 3 and Ga 2 O 3 at 1000-1300 ° C and then pulverizing the powder is sintered at 1400-1600 ° C to claim 1-10. method of manufacturing an oxide ion conductor comprising a ceria-based oxide, characterized in that to obtain an oxide ion conductor according. 請求項1〜10のいずれかに記載の酸化物イオン導電体を電解質とする固体電解質型燃料電池。A solid oxide fuel cell comprising the oxide ion conductor according to claim 1 as an electrolyte.
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