液相析法による機能性セラミックスの傾斜化

水溶液中から直接結晶を析出させる液相析出法は、大きな面積や複雑な形状を持つ基板への追従性に優れ、常温、常圧プロセスであるため特殊な装置を必要とせず、また低コストである等の長所を有する。固体電解質型燃料電池は、セラミックスからなる燃料極、電解質、空気極の三層が、サンドイッチ状に重なった構造を有する。固体電解質型燃料電池は、高出力、高効率変換が可能な、将来火力発電に代わりうる大電力生産のシステムとして期待されている。本研究では、この液相析出法の機構等の精密な解析を行い、機能性セラミックス結晶薄膜の合成に適用し、固体電解質型燃料電池を作製することを目的とした。焼成したLaCrO_3、LaMnO_3、LaFeO_3、あるしはLaCoO_3をフッ化水素酸に溶解し、この溶液にホウ酸を添加したのち、有機高分子基板あるいは、YSZ板を浸漬した。フルオロ錯体溶液にFを安定な錯体を形成するホウ酸を加えることにより、溶液中のFが減少し、化学平衡により、Fを増加させるためにフルオロ錯体が加水分解し、これら酸化物結晶が生成した。YSZ基板を用いた場合、基板表面全体が、黒色粒子で薄くおおわれている様子が肉眼で確認された。YSZ基板上に多数の粒子が一様に分散して析出している状態がSEMにより観察された。水溶液からの合成により、常温・常圧下でYSZ電解質上にLaMnO_3を高分散に積層できることが示された。

水溶液中から直接結晶を析出させる液相析出法は、大きな面積や複雑な形状を持つ基板への追従性に優れ、常温、常圧プロセスであるため特殊な装置を必要とせず、また低コストである等の長所を有する。固体電解質型燃料電池は、セラミックスからなる燃料極、電解質、空気極の三層が、サンドイッチ状に重なった構造を有する。固体電解質型燃料電池は、高出力、高効率変換が可能な、将来火力発電に代わりうる大電力生産のシステムとして期待されている。本研究では、この液相析出法の機構等の精密な解析を行い、機能性セラミックス結晶薄膜の合成に適用し、固体電解質型燃料電池を作製することを目的とした。焼成したLaCrO_3、LaMnO_3、LaFeO_3、あるしはLaCoO_3をフッ化水素酸に溶解し、この溶液にホウ酸を添加したのち、有機高分子基板あるいは、YSZ板を浸漬した。フルオロ錯体溶液にFを安定な錯体を形成するホウ酸を加えることにより、溶液中のFが減少し、化学平衡により、Fを増加させるためにフルオロ錯体が加水分解し、これら酸化物結晶が生成した。YSZ基板を用いた場合、基板表面全体が、黒色粒子で薄くおおわれている様子が肉眼で確認された。YSZ基板上に多数の粒子が一様に分散して析出している状態がSEMにより観察された。水溶液からの合成により、常温・常圧下でYSZ電解質上にLaMnO_3を高分散に積層できることが示された。