薄膜固体電解質燃料電池の開発

薄膜固体电解质燃料电池的开发

• 批准号: 01603514
• 负责人: 山崎 陽太郎
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1989
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1989 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-01603514/
• 关键词: SOFC; 部分安定化ジルコニア; 酸化物カソ-ド; インタ-コネクタ

1.研究目的本研究はニッケル箔基板上に直接真空蒸着法によりジルコニア薄膜を作製し長寿命で温度サイクルにも強く、かつ発電特性の優れたプレ-ナ-型固体電解質燃料電池の開発を最終的目的としている。2.研究成果と概要(1)ジルコニア直接蒸着法による薄膜セルの作製セル特性、機械的強度、熱サイクルに対する安定性などの向上をはかるため、安定化ジルコニアの蒸着法に検討を加え、基板との整合性がよく緻密な薄膜の作製技術を開発し、さらにカソ-ド材料(LaMaO_3)の、蒸着法による薄膜化にも成功した。その方法によりを作製した薄膜セルの発電特性は700℃においてOCV:0.4Vで短絡電流密度:100mA/cm^2以上であった。(2)電解質/電極界面における物質移動のSIMSによる解析発電解実験終了後、電解質(ZrO_2/Y_2O_3)/電極界面(LaMaO_3)付近の物質移動の状態を知るためにSIMSにより深さ方向分析を行った。その結果、電極中のLaイオンの膜厚方向における濃度変化はなかったが、Mnイオンは発電実験中に移動し、電極表面および電解質との界面付近の濃度が高くなっていることが明らかになった。さらにMnの一部が、電解質中に若干拡散していることも予想される。(3)インタ-コネクタに関する種々の検討本年度は新たにインタ-コネクタ材料の選択およびその作製技術に開する検討に加え、Ni基板上にLaCrO_3薄膜を蒸着した複合型のインタ-コネクタを開発した。さらにセルのスタック時に問題となるインタ-コネクタと電極間の接触抵抗についても基礎的な測定を行った。この結果により今後のセルスタック技術の開発に展望が開けた。

1. Objective The ultimate goal of this study is to develop a new type of solid electrolyte fuel cell by direct vacuum evaporation of thin film on a silicon foil substrate to obtain a long life, high temperature, and high conductivity. 2. Summary of research results (1) The development of manufacturing technology for dense thin films by direct evaporation method, mechanical strength, thermal stability, improvement of stability, integration of substrates and evaporation method, and the successful development of thin films by evaporation method. The dielectric properties of the thin film prepared by the method are: OCV:0.4V at 700℃; short-circuit current density:100mA/cm^2 or more; (2)SIMS analysis of substance movement at electrolyte/electrode interface After completion of electrolysis, SIMS analysis of substance movement near electrolyte (ZrO_2/Y_2O_3)/electrode interface (LaMaO_3) was carried out. As a result, the concentration of La in the electrode changes in the film thickness direction, and Mn in the electrode surface changes in the film thickness direction. The concentration of La in the electrode surface changes in the electrolyte interface. A part of Mn and a part of electrolyte are dispersed in the electrolyte. (3)This year, the development of new technologies for the selection and manufacture of LaCrO_3 thin films on Ni substrates was discussed. The contact resistance between electrodes is the basis of the measurement of the contact resistance between electrodes. The result is that the future development of the technology is promising.

项目成果

道畑日出夫: "真空蒸着法を用いたペロプスカイト型酸化物薄膜の作製とSOFC用カソ-ドへの応用" 電気化学. 57. 1010-1011 (1989)

Hideo Michihata：“利用真空蒸发法制备钙钛矿型氧化物薄膜及其在 SOFC 阴极上的应用”电化学 57. 1010-1011 (1989)。

Hideo MICHIBATA: "Preparation of Planer Thin Film Solid Electolyte Fuel Cells" Extended Abst.40th ISE Meeting. 1. 793-794 (1989)

Hideo MICHIBATA：“平面薄膜固体电解质燃料电池的制备”延长 Abst.40th ISE 会议。

天明浩之: "LaCrO_3とLaMnO_3の接触抵抗について" 第30回電池討論会講演要旨集. 215-216 (1989)

Hiroyuki Tenmei：“LaCrO_3 和 LaMnO_3 之间的接触电阻”第 30 届电池研讨会摘要 215-216（1989）。

Hideo MICHIBATA: "Preparation of LaCoO_3 Thin Film Electrode by Vacuum Evaporation for Solid Oxide Fuel Cells" DENKIKAGAKU. 57. 255-256 (1989)

Hideo MICHIBATA：“固体氧化物燃料电池真空蒸发法制备LaCoO_3薄膜电极”DENKIKAGAKU。

Hideo MICHIBATA: "Preparation of LaMnO_3 Thin Film Electrode for Solid Oxide Fuel Cells by Vacuum Evaporation" Proc.of the First International Symp.on Slid Oxide Fuel Cells. 89-11. 188-196 (1989)

Hideo MICHIBATA：“真空蒸发法制备固体氧化物燃料电池用LaMnO_3薄膜电极”Proc.of the First International Symp.on Slid Oxide Fuel Cells。