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固体電解質を用いたリアクタ-用高性能合金触媒及び電極触媒層構造の研究

固体电解质反应器用高性能合金催化剂及电极催化剂层结构研究

基本信息

批准号：
03203228
负责人：
渡辺政廣
金额：
$ 1.86万
依托单位：
University of Yamanashi
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：
1991
资助国家：
日本
起止时间：
1991 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-03203228/
关键词：
燃料電池固体電解質 SOFC 内部改質低温作動白金触媒

项目摘要

本研究は、低温作動内部改質型固体電解質燃料電池を実現するために、申請者により新たに提案された概念に基づく基礎研究である。電池が現在研究中の物より低温で運転が可能となれば、高温型電池の高効率、高品質廃熱のメリットを損なうことなく、電池構成材料が全てセラミックという根本的問題点が解決できる。しかし、それには改質触媒能並びに電極特性の飛躍的改善が必須である。この課題の解決法として、イオン及び電子導電性材料を触媒担体とし、これに高分散触媒を担持した多孔質アノ-ド及びカソ-ドを形成することを提案し、以下の如く、新提案に基づく燃料電池の可能性を実証することが出来た。1)水素アノ-ド特性への白金担持効果イオン、電子導電性担体として(CeO_2)_<0.8>(SmO_<1.5>)_<0.2>を合成し、整粒、バインダ-を用いてYSZ電解質表面に塗布後、焼結して多孔質触媒層を形成した。これに白金塩を含浸し、熱分解することにより微量の白金触媒を担持した。担体自身が高温では高電極特性を示すが、低温で急激な特性低下を来す。しかし、わずか0.5mgpt/cm^2以下で特性向上が得られ、その賦活率は低温程大きい。800℃では、白金賦活により従成のNi‐YSZサ-メットより著しい高特性が得られた。2)メタンアノ-ド特性への白金担持効果メタンの内部改質下でのアノ-ドにおいて、白金担持により賦活率が水素アノ-ドの場合より更に著しい。800℃においても実用的電流密度が得られることが分かった。3)酸素及び空気カソ-ド特性への白金担持効果電子、イオン両導電性担体に、カソ-ド触媒として従来用いられてきたLa_<0.5>Sr_<0.5>MnO_3を選び、これを合成、整粒後、YSZ電解質表面に焼結して触媒層を形成した。これに白金塩を塗布、熱分解して、分散白金触媒を担持した。高温(1000℃)では、触媒の担持効果は認められないが、低温では効果が顕著となり、例えば800℃では、0.1mgpt/cm^2でも、無担持の場合の1桁大きな電流密度が得られた。

This research is based on the development of a low-temperature-actuated internally modified solid electrolyte fuel cell, a new concept proposed by the applicant, and basic research. The fundamental problems of battery materials in current research, such as low temperature operation possibility, high efficiency and high quality heat loss of high temperature batteries, and complete battery composition materials, have been solved. Therefore, it is necessary to improve the catalytic performance and electrode characteristics by leaps and bounds. A solution to this problem is proposed, such as a catalyst support and a highly dispersed catalyst supported by an electron-conductive material. The following new proposals demonstrate the possibility of a basic fuel cell. 1)The platinum support effect of the aqueous phase, the electron conductive carrier and the (CeO_2)_<0.8>(SmO_<1.5>)_<0.2>are synthesized, the whole particles are prepared, and the YSZ electrolyte is coated on the surface of the electrolyte, sintered, and the porous catalyst layer is formed. The platinum catalyst is impregnated and thermally decomposed, and the platinum catalyst is supported. The carrier itself has high electrode characteristics at high temperatures and low shock characteristics at low temperatures. Below 0.5mgpt/cm^2, the activation rate is higher than that in the low temperature range. 800℃, platinum activation, Ni‐YSZ activation, high performance. 2) Platinum support effect under internal modification, platinum support, activation rate, water loss, etc. The current density of 800℃ is calculated. 3)Platinum support with excellent properties of acid and air is used to select La_<0.5>Sr_<0.5>MnO_3, synthesize and sinter the surface of YSZ electrolyte to form catalyst layer. Platinum coating, thermal decomposition, dispersion of platinum catalyst support High temperature (1000℃), catalyst support effect, low temperature, effect, example, 800℃, 0.1mgpt/cm^2, no support, 1 large current density.