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ペロブスカイト型酸化物セラミックスを固体電解質とした高温型燃料電池の開発研究

以钙钛矿型氧化物陶瓷为固体电解质的高温燃料电池的研发

基本信息

批准号：
02203228
负责人：
岩原弘育
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Nagoya University
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：
1990
资助国家：
日本
起止时间：
1990 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

1.新しい燃料電池用固体電解質の合成SrCeO_3、BaCeO_3、SrZrO_3などを母体とした各種ペロブスカイト型酸化物を合成し、高温における導電性を電気化学的手法で検討した。その結果、BaCe_<1ーx>Sm_xO_<3ーα>(x=0.05〜0.15)がとりわけ良好なイオン導電性を示し、燃料電池の固体電解質として機能しうることを見いだした。2.BaCe_<1ーx>Sm_xO_<3ーα>系固体電解質を用いた燃料電池の試作とその検討上記セラミック板を固体電解質とし、多孔性白金を電極材として小型の水素ー空気燃料電池を試作してその性能について試験した。その結果、この電池は安定に作動し、BaCe_0. _9Sm_0. _1O_<3ーα>組成のセラミック(厚さ0.5mm)を電解質板とした電池では、1000℃において、端子電圧0.6Vで300mA/cm^2、短絡電流で800mA/cm^2という高い出力が安定に得られた。この電池の最大出力密度0.2W/cm^2(0.5V)はこれまで報告されているペロブスカイト型酸化物電解質を用いた燃料電池のうちでは最高値であった。実用電極材として、燃料極にニッケル、空気極材としてはLa_0. _6Ba_0. _4MnO_3やCa_0. _9Ce_0. _1MnO_3などが比較的良好な特性を示すことがわかった。3.BaCe_<1ーx>Sm_xO_<3ーα>系セラミックスの燃料電池条件における混合イオン導電性一般にBaCeO_3系酸化物は高温、水素の存在下でプロトンー酸化物イオン混合導電性を示す。そこで、燃料電池作動時にそれぞれのイオン種がどのような割合で導電にあずかっているかを検討した。その結果、800℃では、電解質中のプロトン電導と酸化物イオン電導の寄与はほぼ等しく、それ以下の温度ではプロトンが、それ以上の温度では酸化物イオンがより導電に寄与していることが明らかになった。

1. Synthesis of SrCeO_3, BaCeO_3 and SrZrO_3 as New Solid Electrolytes for Fuel Cells Synthesis of Various Kinds of Electrolytes at High Temperature Conductivity and Electrochemistry BaCe_<1-x>Sm_xO_<3-α>(x=0.05 ~ 0.15) shows good conductivity and solid electrolyte function of fuel cell. 2. BaCe_<1-x>Sm_xO_<3-α>-based solid electrolyte was used in fuel cells. The results show that the battery is unstable and operates normally. _9Sm_0. The composition of_1O_<3-α> is divided into three parts: electrolyte plate (thickness: 0.5mm), terminal voltage: 0.6V, terminal voltage: 300mA/cm^2, short-circuit current: 800mA/cm^2, and high output. The maximum output density of the battery is 0.2W/cm^2(0.5V). The maximum output density of the fuel cell is 0.2W/cm^2(0.5V). Use electrode materials, fuel electrode materials, air electrode materials, etc. _6Ba_0. _4MnO_3やCa_0. _9Ce_0. _1MnO_3 is a relatively good property. 3. BaCe_(1-x) Sm_xO_(3-α) is a kind of mixed conductivity under the condition of fuel cell. BaCeO_3 is an acid compound. When the fuel cell is operated, the fuel cell is operated in the same way. The results are as follows: 800℃, electrolyte conductivity, acid conductivity, electrolyte temperature, electrolyte temperature.