一种由陶瓷材料形成的产品，所述产品的至少部分不由非晶态二氧化硅形成，且包括孔隙，且满足以下标准（a）、标准（b）和标准（c）：（a）按数量计至少70%的所述孔隙为在纵向方向上基本上彼此平行延伸的截头圆锥形的管状孔隙；（b）在至少一个横截面平面上，所述孔隙的横截面的平均直径大于0.15μm且小于300μm；（c）在至少一个横截面平面上，按数量计至少50%的所述孔隙具有大于87%的凸面指数Ic，孔隙的凸面指数等于所述孔隙的周界和凸包络线所分别限定的表面Sp和表面Sc的比值Sp/Sc。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有管状孔隙的陶瓷产品且涉及一种用于制造这种产品的方法， 尤其涉及一种包括“冰模板法”的步骤的方法。该产品尤其适用于陶瓷电化学电池的制造，陶瓷电化学电池用作为燃料电池，特别是固体氧化物燃料电池(SOFC)类型的燃料电池。
技术介绍
陶瓷电化学电池通常包括固态电解质、阳极和阴极。这些陶瓷电化学电池尤其用在工作在一般低于1000°C的温度下的电化学装置中，例如，用在包括离子导电的陶瓷氧电解质的燃料电池中，这种燃料电池被认为是固体氧化物燃料电池，特别是SOFC和中温固体氧化物燃料电池(IT-S0FC)，或者用在包括质子导电的陶瓷电解质的燃料电池中，这种燃料电池被认为是质子陶瓷燃料电池(PCFC)。这些陶瓷电化学电池还可用作为氧泵或氢泵，或者用在用于生产氢气的蒸汽电解槽中、用在用于生产合成气的电催化反应器中，更广泛地， 用于催化领域中一定数量的反应的电化学增强。例如，文章“Preparation of dense thin film solid electrolyte on novel porous structure with parallel pore channels”(2002)描述了一种用于制造包括致密层(CGO)的结构的方法，该致密层沉积在由“冰模板法”所制造的多孔层(LSCF-CGO)上。该结构尤其适用于SOFC电池，但也适用于薄膜。US 2007/0 065 701描述了一种包括两个多孔电极和电解质的SOFC电池，优选地，该电解质由与电极相同的材料制成。通过用阳极材料或阴极材料的悬浮液浸溃多孔骨架而制造电极。通过包括冻结薄层的步骤的方法制造该多孔骨架，该步骤被称为“冻结流延成型(freeze tape casting)”。每个孔隙都是管状的且具有从该孔隙的一个末端到另一个末端逐渐增大的当量直径，在第一末端和第二末端处的当量直径分别在0. 5 μ m与15 μ m之间和在25 μ m与125 μ m之间。在以上所提及的应用中，试图增大多孔产品和渗入该多孔产品的材料(称为“浸溃材料”)之间的交互区域。本专利技术的一个目的是提供一种适于上述应用且可将该交互区域与所用的浸溃材料的量之间的比率最大化的多孔产品。此外，持续需要具有良好的机械性能、特别是良好的抗压强度的多孔产品。本专利技术的一个目的是提供一种还满足该需要或者能通过烧结而能够获得满足该需要的产品的多孔产品。具有管状孔隙的微孔物质也可用作为催化剂载体。其原因在于这些微孔物质允许催化剂大表面暴露。例如，Nishihara等人在 Chem. Mater. , 2005,17 (3), pp 683-689 上发表的文章 “Ordered macroporous silica by ice templating”在 678 页和图 4b 上描述了一种具有约5 μ m的粒度中值的光滑的六角形的非晶态二氧化硅结构。存在对增大暴露表面的持续需求。此外，在某些应用中，催化剂载体经受剧烈的机械应力，该机械应力可导致催化剂载体例如因破裂而降解，或者甚至导致催化剂载体的催化性能下降(减少产量和/或选择性)。本专利技术的一个目的是提供一种暴露大表面且能够承受剧烈的机械应力的多孔产品，尤其使得该多孔产品能够作为催化剂载体。
技术实现思路
根据第一主要实施方式，本专利技术涉及一种由陶瓷材料形成的产品，优选地该产品是烧结的，所述产品的至少部分且优选地全部包括孔隙且满足以下标准(a)、标准(b)以及以下标准(C)和标准(d)中的至少一个Ca)按数量计至少70%、优选地至少80%、优选地至少90%或者甚至基本上100%的所述孔隙为在纵向方向上基本上彼此平行延伸的截头圆锥形的管状孔隙(即呈截锥的形状);(b)在至少一个横截面平面上，尤其是中央横截面平面，优选地在任何横截面平面上，孔隙(考虑到在横截面平面上可见的所有孔隙)的横截面的平均直径，下文中称为“平均孔径”，大于O. 15 μ m且小于300微米，优选地小于270 μ m ;(C)在至少一个横截面平面上，尤其是中央横截面平面，优选地在任何横截面平面上，按数量计至少50%的孔隙(考虑到在横截面平面上可见的所有孔隙)具有大于87%的凸面指数Ic，孔隙的凸面指数等于所述孔隙的周界和凸包络线所分别限定的表面积Sp和表面积Sc的比值Sp/Sc ；(d)在至少一个横截面平面上，尤其是中央横截面平面，优选地在任何横截面平面上，按数量计至少50%的孔隙(考虑到在横截面平面上可见的所有孔隙)具有大于87%的坚固指数Is，根据以下所描述的方法测量孔隙的坚固指数。如在余下描述中将更详细地了解的，专利技术人已经发现，孔隙的特殊形状可以提高可渗入多孔产品的浸溃材料的量。更具体地，专利技术人发现，略微截头圆锥形的管状形状、减小的横截面和少量的凹周界(从外部观察)的组合可以提高可渗入的浸溃材料的量。在针对燃料电池的应用中，该结果可以提高电池的性能。不束缚于本理论，专利技术人利用孔隙的特殊形状有助于浸溃材料的颗粒的通过这一事实来解释该结果。因此，这些颗粒可以非常深入地渗透进孔隙中。根据本专利技术的第一主要实施方式的多孔产品还可以包括以下可选特性中的一个或多个特性_平均孔径大于O. 5 μ m,优选地大于I μ m,或者甚至大于2 μ m,或者甚至大于5 μ m 和/或小于200 μ m,或者甚至小于150 μ m,或者甚至小于100 μ m,或者甚至小于50 μ m,或者甚至小于15 μ m,或者甚至小于10 μ m。-平均孔径在Iμ m和10 μ m之间。在针对微反应器和/或针对过滤的应用中，本特性是特别有利的。-平均孔径在2μ m和5 μ m之间。在针对SOFC电池的电极的应用中，本特性是特别有利的。-平均孔径在10μ m和30 μ m之间。在针对SOFC电池的电解质的应用中，本特性是特别有利的。-平均孔径在100μ m和270 μ m之间。在针对热交换器的应用中，本特性是特别有利的。-平均孔径在Iμ m和100 μ m之间。在针对单室燃料电池的应用中，本特性是特别有利的。-孔隙的形状使得-按数量计至少60%、优选地至少70%的孔隙具有大于87%的凸面指数Ic和/或坚固指数Is，和/或-按数量计至少40%、优选地至少44%、优选地至少54%的孔隙具有大于88%的凸面指数Ic和/或坚固指数Is，和/或-按数量计至少30%、优选地至少36%、优选地至少40%、优选地至少44%且优选地至少50%的孔隙具有大于89%的凸面指数Ic和/或坚固指数Is，和/或-按数量计至少24%、优选地至少30%、优选地至少36%、优选地至少40%、优选地至少44%、优选地至少50%的孔隙具有大于90%的凸面指数Ic和/或坚固指数Is，和/或-按数量计至少20%、优选地至少24%、优选地至少30%、优选地至少35%、优选地至少40%、优选地至少45%的孔隙具有大于91%的凸面指数Ic和/或坚固指数Is，和/或-按数量计至少16%、优选地至少20%、优选地至少24%、优选地至少30%、优选地至少40%的孔隙具有大于92%的凸面指数Ic和/或坚固指数Is，和/或-按数量计至少4%、优选地至少8%、优选地至少10%、优选地至少20%的孔隙具有大于93%的凸面指数Ic和/或坚固指数Is。根据本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：沙利文·德维尔，席琳·维亚齐，
申请(专利权)人：法商圣高拜欧洲实验及研究中心，国家科学研究中心，
类型：
国别省市：
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