薄膜固体電解質燃料電池の開発

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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。