固体酸化物燃料電池発電時に電解質内部に生ずる酸素ポテンシャル分布の測定

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1.燃料電池発電状況下での酸素ポテンシャルの二次元分布を評価した前年度、酸素分圧低下によってCeO_2系試料のCeの平均原子価が低下するに従いラマン散乱強度が低下することを利用し、ラマンスペクトルにおける基本振動バンドの強度(正確には標準試料に対する強度比)からCeO_2系電解質内部の酸素ポテンシャルを評価する方法を確立した。本年度はこの手法を用いて、ディスク状試料(直径15mm)の片側を模擬燃料ガスとしてAr-H_2混合ガスを、他方は空気開放とした際に試料内部に生じている酸素ポテンシャル分布を評価した。実験温度は1273Kとした。酸素ポテンシャル分布は外周からの距離3,5及び7mmにおいて測定し、酸素ポテンシャル分布の二次元マップを作成した。その結果、空気側のすぐ近傍まで還元領域、即ち電子導電の可能な領域が迫っており、電子導電パスが試料の大部分を占めているということを示した。2.作動温度の低温化をにらんで873Kにおける酸素不定比性をラマン分光法から評価した873KにおけるCeO_2系試料の酸素不定比性の酸素分圧に対する変化をラマンスペクトルから同様に評価した。その結果、1273Kと異なり873Kでは試料の低酸素分圧領域での酸素分圧低下に伴う酸素不定比量の増加、あるいは電子導電性発現に伴う導電率の増加の見られる酸素分圧が大きく低下すること、つまり還元耐性が増すことがわかった。よって低温作動化がこの材料の燃料電池への応用に関して有効であることを示した。