薄膜固体電解質燃料電池の開発

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(極薄型セル)の開発を最終目的としている.2.研究成果と概要1<極薄型セルの作製とその発電特性>___ー 新しく開発したニッケル箔複合型基板上に直接蒸着法によりジルコニア薄膜およびLaMnO_3薄膜電極を形成し極薄型セルを作製した.このセルの発電実験には燃料に水素,酸化剤には空気を使用した.セルは約350℃から発電を開始しOCVは発電温度が700℃において0.75Vで安定した.この時の電流密度は125mA/cm^2が得られ,最大出力は17mW/cm^2であった.セルの熱サイクルに対する安定度を測定した.実験はセルを100℃/hで昇温し700℃おいて10時間発電実験を行い,その後自然放冷し,これを1サイクルとした.3サイクルまではOCVおよび各負荷に対する電圧にほとんど変化は認められなつかたが,4サイクル以上で若干の出力低下が認められた.2<極薄型セルのスタックに関する検討>___ー 極薄型セルをスタックし実用電池にするためには,インタ-コネクタの開発が重要である.この材料は高温の下で酸化還元雰囲気に耐え,良好な電気電導性を保つ必要がある.本年はインタ-コネクタ材料に関する基礎的デ-タを得るための実験を行った.その結果,次のような構造のインタ-コネクタを提案した.金属ニッケル表面にLaCrO_3膜を真空蒸着した構造とした.LaCuO_3膜は,酸化ガスが直接金属ニッケル表面に接触し,酸化皮膜を作ることを防ぐ.さらに燃料ガスの一部は,金属ニッケル中を透過するため,LaCrO_3膜とニッケル界面に酸化物層が生成するのを制御する効果が期待できる.

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(極薄型セル)の開発を最終目的としている.2.研究成果と概要1<極薄型セルの作製とその発電特性>___ー 新しく開発したニッケル箔複合型基板上に直接蒸着法によりジルコニア薄膜およびLaMnO_3薄膜電極を形成し極薄型セルを作製した.このセルの発電実験には燃料に水素,酸化剤には空気を使用した.セルは約350℃から発電を開始しOCVは発電温度が700℃において0.75Vで安定した.この時の電流密度は125mA/cm^2が得られ,最大出力は17mW/cm^2であった.セルの熱サイクルに対する安定度を測定した.実験はセルを100℃/hで昇温し700℃おいて10時間発電実験を行い,その後自然放冷し,これを1サイクルとした.3サイクルまではOCVおよび各負荷に対する電圧にほとんど変化は認められなつかたが,4サイクル以上で若干の出力低下が認められた.2<極薄型セルのスタックに関する検討>___ー 極薄型セルをスタックし実用電池にするためには,インタ-コネクタの開発が重要である.この材料は高温の下で酸化還元雰囲気に耐え,良好な電気電導性を保つ必要がある.本年はインタ-コネクタ材料に関する基礎的デ-タを得るための実験を行った.その結果,次のような構造のインタ-コネクタを提案した.金属ニッケル表面にLaCrO_3膜を真空蒸着した構造とした.LaCuO_3膜は,酸化ガスが直接金属ニッケル表面に接触し,酸化皮膜を作ることを防ぐ.さらに燃料ガスの一部は,金属ニッケル中を透過するため,LaCrO_3膜とニッケル界面に酸化物層が生成するのを制御する効果が期待できる.