(57)【要約】【課題】高いプロトン伝導性を有するとともに、例えば２００〜５００℃の中温域で動作可能であり、しかも緻密な構造を有するプロトン伝導体を提供する。【解決手段】ガラス粉末焼結体からなるマトリクス中にリン酸塩系結晶が分散してなるプロトン伝導体であって、ガラス粉末が、ガラス組成として、モル％で、Ｐ２Ｏ５  １５〜８０％、Ａｌ２Ｏ３  ０．１〜２５％、ＳｉＯ２  ０〜６０％、Ｒ２Ｏ（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓから選択される少なくとも１種）  ０〜３５％を含有することを特徴とするプロトン伝導体。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス粉末焼結体からなるマトリクス中にリン酸塩系結晶が分散してなるプロトン伝導体であって、
ガラス粉末が、ガラス組成として、モル％で、Ｐ２Ｏ５  １５〜８０％、Ａｌ２Ｏ３  ０．１〜２５％、ＳｉＯ２  ０〜６０％、Ｒ２Ｏ（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓから選択される少なくとも１種）  ０〜３５％を含有することを特徴とするプロトン伝導体。
【請求項２】
ガラス粉末が、ガラス組成としてＳＯ３を含有することを特徴とする請求項１に記載のプロトン伝導体。
【請求項３】
リン酸塩系結晶がＸＰ２Ｏ７（ＸはＭｎ、Ｖ、Ｃｅ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂから選択される少なくとも１種）であることを特徴とする請求項１または２にプロトン伝導体。
【請求項４】
燃料電池の電解質に用いられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロトン伝導体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のプロトン伝導体を製造するための方法であって、ガラス粉末とリン酸塩系結晶粉末を混合し、焼成することを特徴とするプロトン伝導体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば燃料電池の電解質として用いられるプロトン伝導体に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、発電効率の理論値が高く、廃熱も利用可能であり、しかも二酸化炭素の発生がほとんどないことから、火力発電に代わる電力源として近年注目されている。
【０００３】
燃料電池は、使用される電解質の種類によって分類される。例えば、電解質としてパーフルオロアルキルスルホン酸系ポリマー（登録商標Ｎａｆｉｏｎ）等を使用した固体高分子燃料電池は、家庭用、車載用等の小規模発電用途として注目されている。しかしながら、上記の固体高分子燃料電池は動作温度が８０℃前後と低いため、実際の発電効率が低い（〜３３％程度）という問題がある。
【０００４】
その他に、電解質としてリン酸水溶液をセパレーターに含浸させて用いたリン酸型燃料電池が実用化されているが、動作温度が２００℃程度と低いため、依然として発電効率が低い。また製造コストが高いという問題がある。一方、電解質としてイットリア安定化ジルコニア等のセラミック材料を用いた固体酸化物形燃料電池は、動作温度が１０００℃前後と非常に高いため、発電効率が高いという特徴がある。しかしながら、燃料電池の構成部材として、耐熱性の高い高価な材料を使用する必要があり、コスト高になるという問題がある。
【０００５】
以上のような事情から、２００〜５００℃程度の中温域で良好に動作可能な燃料電池が求められている。当該燃料電池には、電解質として中温域でプロトン伝導性の高い材料が必要となる。中温域で高いプロトン伝導性を示す物質として、ＳｎＰ２Ｏ７結晶が注目されている。ＳｎＰ２Ｏ７結晶は、岩塩型構造を有しており、ＳｎＯ６八面体とＰＯ４四面体が連なった構造を有している（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】阿部良弘、NEW GLASS、Vol．12、No.3、1997、p28
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＳｎＰ２Ｏ７結晶は難焼結性であるため、緻密な焼結体が得られにくく、成膜性に劣る。そのため、ＳｎＰ２Ｏ７結晶を用いて電解質層を形成した燃料電池は、燃料ガスのリークが発生しやすいという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、高いプロトン伝導性を有するとともに、例えば２００〜５００℃の中温域で動作可能であり、しかも緻密な構造を有するプロトン伝導体を提供することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者が鋭意検討した結果、リン酸塩系結晶を、特定の組成及び構造を有するマトリクス中に分散させることにより、緻密なプロトン伝導体が得られることを見出した。
【００１０】
すなわち、本発明は、ガラス粉末焼結体からなるマトリクス中にリン酸塩系結晶が分散してなるプロトン伝導体であって、ガラス粉末が、ガラス組成として、モル％で、Ｐ２Ｏ５  １５〜８０％、Ａｌ２Ｏ３  ０．１〜２５％、ＳｉＯ２  ０〜６０％、Ｒ２Ｏ（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓから選択される少なくとも１種）  ０〜３５％を含有することを特徴とする。
【００１１】
上記組成を有するガラス粉末焼結体からなるマトリクス中であれば、リン酸塩系結晶を緻密に分散させて存在させることが可能となり、成膜性が向上する。また、ガラス粉末組成中にＰ２Ｏ５を多く含有するため、マトリクス自体もプロトン伝導性に優れる。そのため、燃料ガスのリークを抑制することができるとともに、例えば２００〜５００℃の中温域で優れたプロトン伝導性を得ることが可能となる。
【００１２】
一方、所定のガラス組成を含有するように調製した原料を溶融、成形することによりバルク状ガラスを作製し、当該バルク状ガラスを焼成して、リン酸塩系結晶を析出させた場合は、焼成工程でガラス内部に気孔が発生する傾向がある。また、リン酸塩系結晶を析出するガラスは表面結晶化タイプのガラスであるため、結晶化後の表面平滑性に劣る傾向がある。結果として、燃料ガスのリーク、化学的耐久性や電気伝導性の低下等の問題が生じやすくなる。さらに、十分な量の結晶を析出させることが難しく、プロトン伝導性に劣る傾向がある。
【００１３】
本発明のプロトン伝導体において、ガラス粉末が、ガラス組成としてＳＯ３を含有することが好ましい。
【００１４】
ＳＯ３はＰ２Ｏ５と同様にプロトン伝導性を示す成分であり、ガラス中に含有させることでプロトン伝導性を高めることができる。
【００１５】
本発明のプロトン伝導体において、リン酸塩系結晶がＸＰ２Ｏ７（ＸはＭｎ、Ｖ、Ｃｅ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂから選択される少なくとも１種）であることが好ましい。
【００１６】
本発明のプロトン伝導体は、燃料電池の電解質に用いられることが好ましい。
【００１７】
本発明のプロトン伝導体を製造方法は、前記いずれかのプロトン伝導体を製造するための方法であって、ガラス粉末とリン酸塩系結晶粉末を混合し、焼成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、高いプロトン伝導性を有するとともに、例えば２００〜５００℃の中温域で動作可能であり、しかも緻密な構造を有するプロトン伝導体を提供することが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明のプロトン伝導体は、ガラス粉末焼結体からなるマトリクス中にリン酸塩系結晶が分散してなる。ガラス粉末は、ガラス組成として、モル％で、Ｐ２Ｏ５  １５〜８０％、Ａｌ２Ｏ３  ０．１〜２５％、ＳｉＯ２  ０〜６０％、Ｒ２Ｏ（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓから選択される少なくとも１種）  ０〜３５％を含有する。このようにガラス組成を限定した理由を以下に示す。
【００２０】
Ｐ２Ｏ５はプロトン伝導性を高める成分である。Ｐ２Ｏ５の含有量は１５〜８０％であり、好ましくは２０〜７０％、より好ましくは２５〜６５％、さらに好ましくは２５〜６０％、特に好ましくは２５〜５０％、最も好ましくは２５〜４５％である。Ｐ２Ｏ５の含有量が少なすぎると、プロトン伝導性が低下しやすくなる。一方、Ｐ２Ｏ５の含有量が多すぎると、潮解しやすくなるため、燃料電池の電解質として使用した場合に長期安定性に劣る傾向がある。
【００２１】
Ａｌ２Ｏ３は潮解性を低減し、燃料電池の電解質として使用した場合の長期安定性を高める成分である。Ａｌ２Ｏ３の含有量は０．１〜２５％であり、好ましくは０．１〜２０％、より好ましくは１〜１６％、さらに好ましくは２〜１４％である。Ａｌ２Ｏ３の含有量が少なすぎると、潮解性が著しく大きくなる傾向がある。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が多すぎると、プロトン伝導性が低下しやすくなる。また、溶融または成形時に失透しやすくなったり、粘度が不当に上昇して、溶融または成形が困難になる傾向がある。さらに、粘度が急激に変化する温度域が発生しやすくなり、成形性が低下しやすくなる。
【００２２】
ＳｉＯ２はネットワークフォーマーであり、また化学的耐久性を高める成分である。ＳｉＯ２の含有量は０〜６０％であり、好ましくは０．１〜５５％、より好ましくは１〜５０％、さらに好ましくは５〜４９％、特に好ましくは１０〜４０％である。ＳｉＯ２の含有量が多すぎると、プロトン伝導性が低下しやすくなる。また、溶融または成形時に失透しやすくなったり、粘度が不当に上昇して、溶融または成形が困難になる傾向がある。さらに、粘度が急激に変化する温度域が発生しやすくなり、成形性が低下しやすくなる。
【００２３】
Ｒ２Ｏ（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓから選択される少なくとも１種）はプロトン伝導性を高める成分であるとともに、粘度を低下させて溶融性や成形性を高める成分である。Ｒ２Ｏの含有量は０〜３５％であり、好ましくは５〜３５％、より好ましくは８〜３０％、さらに好ましくは１０〜２５％である。Ｒ２Ｏの含有量が多すぎると、化学的耐久性が低下しやすくなる。また粘度が急激に変化する温度域が発生しやすくなり、成形性が低下しやすくなる。
【００２４】
Ｒ２Ｏの各成分の好ましい含有量は以下の通りである。
【００２５】
Ｌｉ２Ｏの含有量は、好ましくは０〜２０％、より好ましくは０〜１５％、さらに好ましくは０〜１０％である。Ｌｉ２Ｏの含有量が多すぎると、化学的耐久性が低下しやすくなる。
【００２６】
Ｎａ２Ｏの含有量は、好ましくは０〜２５％、より好ましくは１〜２０％、さらに好ましくは３〜１５％である。Ｎａ２Ｏの含有量が多すぎると、化学的耐久性が低下しやすくなる。また、粘度が急激に変化する温度域が発生しやすくなり、成形性が低下しやすくなる。
【００２７】
Ｋ２Ｏの含有量は、好ましくは０〜２５％、より好ましくは１〜２０％、さらに好ましくは３〜１５％である。Ｋ２Ｏの含有量が多すぎると、化学的耐久性が低下しやすくなる。また、粘度が急激に変化する温度域が発生しやすくなり、成形性が低下しやすくなる。
【００２８】
Ｒｂ２Ｏ及びＣｓ２Ｏの含有量は、それぞれ好ましくは０〜２０％、より好ましくは０〜１５％、さらに好ましくは０〜１０％である。
【００２９】
Ｒ２Ｏ成分は２種以上、特に３種以上含有することが好ましい。Ｒ２Ｏ成分を２種以上含有する場合、混合アルカリ効果によりアルカリイオンが動きにくくなるため、プロトン伝導体中を移動するイオンに占めるプロトンの割合（プロトン輸率）が大きくなりやすい。
【００３０】
なお、（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／Ｒ２Ｏ（モル比）は０．２〜１であることが好ましく、０．２５〜１であることがより好ましく、０．３〜１であることがさらに好ましい。このようにすれば、混合アルカリ効果を享受しやすく、プロトン伝導性を高めやすくなる。
【００３１】
本発明におけるガラス粉末には、上記成分以外にも、下記の成分を含有させることができる。
【００３２】
Ａｇ２Ｏは粘度を低下させて溶融性を高める成分である。Ａｇ２Ｏの含有量は、好ましくは０〜２０％、より好ましくは０〜１５％、さらに好ましくは０〜１０％である。Ａｇ２Ｏの含有量が多すぎると、電子の伝導性が高くなり、結果としてプロトン輸率が低下する傾向がある。原料コストが高騰しやすくなる。なお、原料コストの低減を優先する場合は、Ａｇ２Ｏを実質的に含有しない（具体的には０．１％未満）ことが好ましい。
【００３３】
ＳＯ３はプロトン伝導性を高める成分である。また、耐候性を向上させる効果もある。ＳＯ３の含有量は、好ましくは１〜６０％、より好ましくは５〜５０％、さらに好ましくは１０〜３５％である。ＳＯ３の含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくい。一方、ＳＯ３の含有量が多すぎると、溶融性が低下しやすくなる。
【００３４】
その他に、粘度の調整、化学的耐久性や清澄性の向上等を目的として、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｌａ２Ｏ３、ＺｎＯ、Ｓｂ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＳｎＯ、ＳｎＯ２、ＣｅＯ２、Ｃｌ、Ａｓ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ｎｄ２Ｏ３、Ｔｂ２Ｏ３、ＷＯ３、Ｖ２Ｏ５、ＭｏＯ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＣｏＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｎＯ２、ＮｉＯ、Ｂ２Ｏ３等を含有させることができる。これらの成分の含有量はそれぞれ０〜１０％が好ましい。ただし、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの含有量が多すぎると、プロトン伝導性が低下しやすくなるため、これらの成分の合量は１０％以下であることが好ましい。
【００３５】
また、ガラス組成中の酸素の一部をフッ素（Ｆ）に置換することが好ましい。Ｆは耐候性を向上させる効果がある。また、ガラスが安定化しやすくなる。ただし、その含有量が多すぎると、ガラスからの揮発量が多くなり、特性のばらつきを引き起こすおそれがある。また、環境面からもＦの揮発量が多くなるのは好ましくない。そのため、Ｆ−の含有量は、アニオン％で、好ましくは２〜７０％、より好ましくは５〜６０％、さらに好ましくは８〜５０％である。
【００３６】
本発明のプロトン伝導体において、リン酸塩系結晶としては一般式ＸＰ２Ｏ７（Ｘは、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｅ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂから選択される少なくとも１種）で表されるものが挙げられる。特に、優れたプロトン伝導性が得られやすい観点から、ＳｎＰ２Ｏ７が好ましい。なお、本発明においてリン酸塩系結晶はＸＰ２Ｏ７の固溶体も含むものとする。特に、結晶中の４価のカチオンＸの一部を、３価または２価のカチオン（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｙ、Ｍｇ等）で置換すると、電荷補償のためのホールが形成される。このホールと水分子が反応することにより、プロトンが生成して、プロトン伝導性を高めることができる。
【００３７】
プロトン伝導体におけるリン酸塩系結晶の含有量は、好ましくは１０〜８０体積％、より好ましくは１５〜７０体積％である。リン酸塩系結晶の含有量が少なすぎると、所望のプロトン伝導性が得られにくくなる。また、耐熱性や熱衝撃性に劣る傾向がある。一方、リン酸塩系結晶の含有量が多すぎると、緻密性に劣り、燃料電池の電解質として使用した際に、燃料ガスのリークが発生しやすくなる。また、プロトン伝導性が低下する傾向がある。
【００３８】
本発明の趣旨を逸脱しない限り、機械的強度、電気特性、耐候性を改善する目的で、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２等の酸化物フィラーを１０体積％まで含有させてもよい。
【００３９】
プロトン伝導体のプロトン伝導性は、電気伝導率とプロトン輸率に依存する。電気伝導率は、イオン（プロトン等）及び電子の動きやすさの指標となる。一方、プロトン輸率は、流れた電流のうち、プロトンに起因する電流の割合をいう。
【００４０】
本発明のプロトン伝導体の電気伝導率は、４００℃において、好ましくは１０−４．５Ｓ／ｃｍ以上、より好ましくは１０−４Ｓ／ｃｍ以上、さらに好ましくは１０−３．５Ｓ／ｃｍ以上であり、５００℃において、好ましくは１０−４Ｓ／ｃｍ以上、より好ましくは１０−３．５Ｓ／ｃｍ以上、さらに好ましくは１０−３Ｓ／ｃｍ以上である。
【００４１】
本発明のプロトン伝導体の５００℃におけるプロトン輸率は、好ましくは０．７以上、より好ましくは０．８以上、さらに好ましくは０．９以上である。
【００４２】
本発明のプロトン伝導体の５００℃における面積抵抗値は、好ましくは３０Ω・ｃｍ２以下、より好ましくは１５Ω・ｃｍ２以下、特に好ましくは１０Ω・ｃｍ２以下である。このようにすれば、２００〜５００℃の中温域において、プロトン伝導性が高くなり、燃料電池の発電効率が向上する。
【００４３】
本発明のプロトン伝導体の厚みは、好ましくは０．００１〜２ｍｍ、より好ましくは０．００２〜１ｍｍ、さらに好ましくは０．００３〜０．５ｍｍ、特に好ましくは０．００５〜０．１ｍｍ、最も好ましくは０．００５〜０．０５ｍｍである。プロトン伝導体の厚みが小さすぎると、ハンドリング性が低下して、燃料電池の製造効率が低下する傾向がある。一方、プロトン伝導体の厚みが大きすぎると、面積抵抗値が上昇して、燃料電池の発電効率が低下する傾向がある。
【００４４】
次に、本発明のプロトン伝導体の製造方法について説明する。
【００４５】
本発明のプロトン伝導体は、例えば、上述の組成を有するガラス粉末と、リン酸塩系結晶粉末とを混合し、焼成する（焼結させる）ことにより製造することができる。当該方法によれば、ガラス組成としてＰ２Ｏ５を含有するマトリクス中に、所望量のリン酸塩系結晶が均一に分散してなるプロトン伝導体を容易に作製することができる。なお、詳細なメカニズムについては調査中であるが、上記製造方法によれば、ガラス粉末中にリン酸塩系結晶がごくわずか溶け込み、ガラス粉末とリン酸塩系結晶の界面にプロトン伝導層が生成し、結果として、高いプロトン伝導性が得られるものと考えられる。
【００４６】
ガラス粉末の平均粒子径Ｄ５０は、好ましくは０．１〜１００μｍ、より好ましくは１〜５０μｍである。ガラス粉末の平均粒子径Ｄ５０が小さすぎると、焼成時に気泡の発生量が多くなる傾向がある。プロトン伝導体中に気泡が多く含まれると、燃料ガスのリークの原因となる。また、水分等が内部に浸入して化学的耐久性が低下するおそれがある。さらに、プロトン伝導性が低下する傾向がある。プロトン伝導体の気孔率は、好ましくは１０体積％以下、より好ましくは５体積％以下である。一方、平均粒子径Ｄ５０が大きすぎると、プロトン伝導体中にリン酸塩系結晶が均一に分散されにくくなり、結果として、プロトン伝導性が低下する傾向がある。
【００４７】
リン酸塩系結晶の平均粒子径Ｄ５０は、好ましくは０．００１〜１００μｍ、より好ましくは０．０１〜５０μｍである。平均粒子径Ｄ５０が小さすぎると、焼成時に気泡の発生量が多くなりやすい。また、焼成時にガラス中に溶け込む量が多くなり、所望のプロトン伝導性が得られにくくなる。一方、リン酸塩系結晶の平均粒子径Ｄ５０が大きすぎると、プロトン伝導体中にリン酸塩系結晶が均一に分散されにくくなり、結果として、プロトン伝導性が低下する傾向がある。
【００４８】
本発明において、平均粒子径Ｄ５０はレーザー回折法により測定した値をいう。
【００４９】
ガラス粉末とリン酸塩系結晶粉末の混合粉末の焼成温度は、好ましくはガラス粉末の軟化点以上、より好ましくは軟化点＋５０℃以上である。焼成温度が低すぎると、気孔が残存して、燃料ガスのリーク、化学的耐久性や電気伝導性の低下等の問題が生じやすくなる。一方、焼成温度の上限は特に限定されないが、高すぎると、ガラス粉末とリン酸塩系結晶粉末の反応が進行し、リン酸塩系結晶粉末の溶解量が増大するため、プロトン伝導性が低下する傾向がある。したがって、焼成温度はガラス粉末の軟化点＋３００℃以下であることが好ましい。
【実施例】
【００５０】
以下、実施例に基づき本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５１】
表１及び２は実施例（Ｎｏ．１〜８）及び比較例（Ｎｏ．９〜１２）を示す。
【００５２】
【表１】
2015044716.tif 000002
【００５３】
【表２】
2015044716.tif 000003
【００５４】
まず、表に示すガラス組成となるように原料粉末を秤量して混合し、アルミナ坩堝中において１４００〜１６００℃で２時間溶融してガラス化した。溶融ガラスをフィルム状に成形し、ボールミルで粉砕した後、３２５メッシュの篩に通して分級することにより、平均粒径Ｄ５０が３０μｍのガラス粉末を得た。
【００５５】
得られたガラス粉末について、ＤＴＡ（示差熱分析）装置（ＴＡＳ−１００：株式会社リガク製）を用いて軟化点を測定した。また、ＸＲＤ測定を行った。ＸＲＤ測定の結果、いずれのガラス粉末においても結晶化ピークが観察されなかったため、結晶が析出していないことが確認された。
【００５６】
次に、ガラス粉末に対し、表１及び２に示すリン酸塩系結晶粉末を混合し、金型を用いて加圧成形して直径３５ｍｍのボタン状の予備成形体を作製した。この予備成形体を表に示す焼成温度で焼成し、焼結体を得た。得られた焼結体に対して研磨処理を施し、直径３０ｍｍ、厚さ１ｍｍに加工し、プロトン伝導体を得た。
【００５７】
なお、Ｎｏ．１２については、溶融ガラスを板状に成形し、アニールしたものを切削、研磨して直径３０ｍｍ、厚さ１ｍｍの円盤状に加工して試料を得た。
【００５８】
得られた各試料について、耐候性、プロトン輸率、電気伝導率を評価または測定した。結果を表１及び２に示す。
【００５９】
耐候性の評価は、プレッシャークッカー試験機を用い、試料を２ａｔｍ、湿度９５％、温度１２１℃の条件下に１００時間放置し、試験後の試料表面の白濁の有無を、目視及び顕微鏡により観察することにより行った（ＰＣＴ試験）。目視及び顕微鏡による観察で、微小クラックまたはガラス成分等の溶出による白濁が認められなかったものを「○」、認められたものを「×」として評価した。
【００６０】
プロトン輸率は次のようにして測定した。各試料の一方の表面にスパッタ法によりＰｔ電極を形成した。また、他方の表面を参照極として、水素１体積％雰囲気とした。Ｐｔ電極側の水素分圧を変化させた時の起電力を測定し、Ｎｅｒｎｓｔの式に基づく直線の傾きにより、５００℃におけるプロトンの輸率を算出した。
【００６１】
電気伝導率は、各試料の両面にスパッタ法によりＰｔ電極を形成した後、交流法にて測定した値であり、室温の水にバブリングさせたアルゴンガス（水蒸気を含む）を流しながら測定した値である。測定温度は４００℃及び５００℃とした。なお、表中には電気伝導率（σ）の常用対数（ｌｏｇ１０σ）の値を示している。
【００６２】
表１及び２から明らかなように、実施例である試料Ｎｏ．１〜８の試料は、耐候性に優れており、電気伝導率が４００℃で１０−４．３Ｓ／ｃｍ以上、５００℃で１０−３．８Ｓ／ｃｍ以上であり、プロトン輸率が０．７７以上と高かった。
【００６３】
一方、比較例である試料Ｎｏ．９は耐候性に劣っていた。Ｎｏ．１０〜１２の試料は電気伝導率が４００℃で１０−４．８Ｓ／ｃｍ以下、５００℃で１０−４．３Ｓ／ｃｍ以下と低かった。なお、Ｎｏ．１０については、プロトン輸率も０．２２と低かった。
【００６４】
なお、試料Ｎｏ．１〜８については、マスフロメータを用いた窒素ガス透過試験及びヘリウムガス透過試験において、室温でガスリークが認められなかった。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明のプロトン伝導体は、燃料電池用途だけでなく、水素検知器等のセンサー用途、リチウムイオン電池の電解質用途に適用することも可能である。なお、本発明のプロトン伝導体を粉末状に加工した後、耐熱性高分子中に分散させて電解質として使用してもよい。