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Structure Analysis and Design of New Materials for Electrolyte in Fuel Cells Performed at Intermediate Temperature Range

中温燃料电池电解质新材料的结构分析与设计

基本信息

批准号：
18K14014
负责人：
韓東麟
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-01 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

La2(Nb, Y)2O7-δ (LNY) の結晶構造の解明、及び電気伝導度の向上を目的として、研究を行った。まず、SPring-8放射光施設のBL19B2ビームラインにて、Y-K吸収端近傍のエネルギーを有するX線を使ってXRD測定を行った。その特殊なエネルギーによって、Yの散乱因子に異常分散効果を起こし、YとNbの散乱因子の差を広げた。よって、各陽イオンのサイト分配性を精度よく評価することができた。その結果、YとNbはそれぞれ特定したサイトを占有することではなく、混在していることが分かった。また、各陽イオン周囲の局所結晶構造を解析するために、同放射光施設のBL14B2ビームラインを利用し、La-K, Zr-K, Y-K 端のEXAFS測定を行った。特に、水和によるプロトンの導入有無によって、LNYの局所構造を評価するために、1000度の乾燥雰囲気下で脱水した試料、及び300度の加湿雰囲気下で水和した試料を用いた。その結果、各陽イオン種から第一隣接する酸化物イオンの距離及び配位数が増大したことが確認された。しかし、詳細な局所の結晶構造を評価するために、精確な結晶構造モデルが必要である。現時点では、そのモデルを確立するために、努力している。また、LNY のプロトン伝導度の向上について、三価の La を二価の Ca, Sr, Ba で置換し、プロトンの導入に必要となる酸化物イオンの濃度を増やすことを試みた。その結果、Ca と Sr は Ba より比較的高い濃度で La を置換できるが分かった。また、Ca, Sr, Baの濃度が増えることに従って、試料の濃度が高くなる傾向が確認された。

The crystal structure of La2 (Nb, Y) 2O7-δ (LNY) is clarified and the conductivity of La2 (Nb, Y) 2O7-δ (LNY) is studied. X-ray XRD determination of the X-ray emission near the Y-K absorption end of the BL19B2 radiation set by SPring-8 The difference between Y and Nb is due to the abnormal dispersion of Y and Nb. The accuracy of the distribution of each component is evaluated. The result is that the Y and Nb are not equal to each other. Analysis of the crystal structure of each anode and cathode, and EXAFS measurement of the La-K, Zr-K, Y-K terminal of the BL14B2 system using the same radiation. Special, water and nitrogen introduction without water, LNY local structure evaluation, 1000 degrees under dry air dehydration test sample, and 300 degrees under humid air water and nitrogen test sample use As a result, the distance and coordination number of the first adjacent compound increased. Detailed evaluation of all crystalline structures is necessary. The current point is to establish a clear and reasonable plan. In addition, LNY's conductivity increases, La and Ca, Sr and Ba are replaced, and the concentration of acidizing substances necessary for the introduction of LNY is increased. The results of Ca and Sr are higher than those of Ba. The concentration of Ca, Sr, Ba increased gradually, and the concentration of sample increased gradually.