Development of Solid Oxide Fuel Cells resistant for oxidation and reduction

抗氧化和还原的固体氧化物燃料电池的开发

基本信息

批准号：
20K15392
负责人：
山口真平
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、①燃料極支持セルの作製、②NiAl2O4、NiO、ならびにYSZから成る成型体を還元した燃料極（NAO-NiO-YSZ）の構造解析、③繰り返し酸化・還元後の燃料極の電気化学特性評価、④Fe-Mg系スピネル酸化物の材料合成と還元特性の評価、ならびに⑤実用サイズセルを用いた電気化学特性評価を行った。①NiO、ScSZ粉末に増孔剤、可塑剤、樹脂バインダーを用いて粒子調製し、加熱圧粉成型により燃料極および電解質を一体成型した。完成セルの電気化学特性は、電解質の厚みが同程度のセルと比較して高い性能が明らかとなった。②NAO-NiO-YSZを繰り返し酸化・還元し、還元後の燃料極の断面をFIB-SEMにより観察した。還元状態では、数nm～数十nmのNi粒子が生成しているのに対し、酸化状態では、Ni粒子は数µm程度のサイズのNiAl2O4に取り込まれて存在していることが明らかとなった。③NAO-NiO-YSZを繰り返し酸化・還元し、燃料極の電気化学特性を詳細に解析したところ、酸化・還元を繰り返しても交換電流密度がほとんど変化しないことが明らかとなった。NAOがNiO-YSZの安定性に寄与している可能性が示唆された。④ゾルゲル法によりFe-Mg系のスピネル酸化物（MFO）を合成した。MFOに含まれるMgFe2O4から還元されたFeは、750℃の水蒸気と接触することでほぼ全て酸化した。また、同様の手法により単一プロセスでナノサイズのNiO-YSZの複合粉末が合成できることが明らかとなった。⑤100mm角の実用サイズの単セルスタックを用いて、バイオマスのガス化ガスにおける50%以上の高燃料利用率での電気化学特性を評価することで、実用的なスタックやシステムの熱効率を予測する手法を検討した。

今年，我们进行了1）制造燃料电极支持电池，2）燃料电极（Nao-Nio-ysz）的结构分析，该分析已从Nial2O4，NiO和YSZ制成的模制体中降低，3）燃料电气电极的电极的电极和还原的旋转牛仔物质和还原的材料旋转概述，4）燃料电气的造型均可重新启动。使用实用尺寸细胞的电化学性能。 1）使用孔隙助推器，增塑剂和树脂粘合剂在NIO和SCSZ粉末中制备颗粒，并且燃料电极和电解质通过加热和压实来积极成型。发现完整细胞的电化学特性高于具有相似电解质厚度的细胞的电化学性质。 nao-nio-ysz反复氧化并减少，并通过FIB-SEM观察到燃料电极的横截面。在降低的状态下，产生了几个NM至几十nm的Ni颗粒，而在氧化的状态下，发现Ni颗粒被发现掺入NiAL2O4中，Nial2O4大约是几µm。 ③在重复氧化和减少Nao-Nio-sz后，对阳极的电化学性质的详细分析表明，即使在重复氧化和还原后，交换电流密度也几乎不变。有人建议NAO可能有助于Nio-sz的稳定性。 sol-gel方法合成了Fe-MG氧化物（MFO）。通过在750°C接触水蒸气来氧化MFO中的MGFE2O4几乎所有的Fe。还揭示了纳米大小的Nio-ysz复合粉末可以通过使用类似技术在单个过程中合成。我们研究了一种通过使用100 mm平方的实用大小的单个细胞堆栈来评估生物质气化气体的电化学特性，以高燃料利用率为50％或以上，来预测实际堆栈和系统的热效率。