混合導電性酸化物緻密薄膜電極を用いた高温固体電解質型燃料電池電極反応の解明

使用混合导电氧化物致密薄膜电极阐明高温固体电解质燃料电池电极反应

• 批准号: 09750902
• 负责人: 内本 喜晴
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750902/
• 关键词: 高温固体電解質型燃料電池; SOFC; 電極反応; 薄膜; 混合導電性; 三相界面; モデル電極; エネルギー; ペロブスカイト型酸化物

クリーンでエネルギーの総合利用効率が高く、地域分散型電源やコジェネレーションシステム等への応用が期待されるエネルギー変換デバイスである高温固体電解質型燃料電池(SOFC)の電極反応機構の解明目指した。そのために、化学気相成長法-電気化学気相成長法プロセスを応用して、SOFC正極材料であるLa_<1-x>Sr_xMnO_3の緻密で均一な薄膜電極を作製し、その電気化学的特性を評価した。この電極は電極表面積及び、電極/電解質/ガスの三者が接する三相界面長さを容易に規定できる利点を持ち、La_<1-x>Sr_xMnO_3のような混合導電性電極の反応活性点を解明する上できわめて都合のよい電極である。その結果、電子と酸化物イオンの両方がチャージキャリヤーであるLa_<1-x>Sr_xMnO_3薄膜電極では電極表面が反応活性点であり、酸化物イオンの拡散が律速過程であることを直接的に明らかにした。また、La_<1-x>Sr_xMnO_3緻密薄膜電極の複素インピーダンススペクトルを詳細に解析し、LaMnO_3へのストロンチウムドーピングが電極特性へ与える影響を検討した。LaMnO_3電極はSrドープによって、電極活性が飛躍的に向上することが知られているが、その機構は明らかになっていない。La_<1-x>Sr_xMnO_3緻密薄膜電極を用いることによって、初めて電極表面反応と内部のイオン拡散のインピーダンスを明確に分離することに成功した。インピーダンススペクトルを等価回路を用いてフィッティング解析した結果、Srドープ量によって化学拡散係数は大きく変化しないが、酸素の脱吸着などの電極表面の反応速度が大きく向上することが明らかとなった。これより、電極表面反応速度を向上させることが、電極特性の向上に有効であることを明らかにした。

The integrated utilization efficiency of the high-temperature solid electrolyte fuel cell (SOFC) is high, and the application of the geographically dispersed power supply system is expected to improve the electrode reaction mechanism of the high-temperature solid electrolyte fuel cell (SOFC). The preparation and electrochemical properties of La_ Sr_xMnO_3 thin film electrode for SOFC <1-x>were evaluated. The electrode surface area and electrode/electrolyte interface length are easy to define, and the active point of La_<1-x>Sr_xMnO_3 mixed conductivity electrode is easy to define. As a result, the electron and the acid compound are dispersed in the active sites on the electrode surface, and the acid compound is dispersed <1-x>in the law process directly. This paper analyzes the composition of La_<1-x>xMnO_3 dense thin film electrode in detail, and discusses the influence of LaMnO_3 thin film electrode on electrode characteristics. LaMnO_3 electrode has a higher electrode activity than Sr electrode. La_<1-x>Sr_xMnO_3 dense thin film electrode was successfully separated from the surface of the electrode. The chemical dispersion coefficient of the solution is larger than that of the solution. For example, the electrode surface reflection velocity is higher than the electrode surface reflection velocity.

项目成果

Y.Uchimoto et.al: "Preparatlon proto-type La_<1-2>Sr_2MnO_3 Films by Vapor Phase Processes and Their Electrochemical Properties" J.Electrochem. Soc.144. 1362-1370 (1997)

Y.Uchimoto等人：“通过气相工艺制备原型La_1-2Sr_2MnO_3薄膜及其电化学性能”J.Electrochem。

Y.Uchimoto et.al.: "Preparation of Perouskite-Type La_<1-x>Sr_xMnO_3 Films by a Vapor-Phase Processes and Their Electrochemical Properties Part2" J.Electrochemical Society. 145. 1999-2004 (1998)

Y.Uchimoto等人：“通过气相工艺制备钙钛矿型La_1-x>Sr_xMnO_3薄膜及其电化学性能第2部分”J.Electrochemical Society。

Y.Uchimoto et.al: "Preparation of Perouskite-Type La_<1-x>Sr_xMnO_3 Films by a Vapor-Phase Processes and Their Electrochemical Properties Part1" J.Electrochemical Society. 144. 1362-1370 (1997)

Y.Uchimoto等人：“通过气相工艺制备钙钛矿型La_1-x>Sr_xMnO_3薄膜及其电化学性能第1部分”J.Electrochemical Society。

Y.Uchimoto et.al.: "Effect of Doping Strontiam to LaMnO_3 on the Electrode Properties" Proceedings of the 4th International Symposium on Ionic and Mixed Conducting Ceramics. 97-2. 2177-2182 (1997)

Y.Uchimoto等人：“LaMnO_3掺杂锶对电极性能的影响”第四届离子和混合导电陶瓷国际研讨会论文集。