2相から成る高速酸素イオン伝導性固体電解質の合成と評価

两相快速氧离子导电固体电解质的合成与评价

• 批准号: 09215229
• 负责人: 大瀧 倫卓
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kyushu 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: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09215229/
• 关键词: 固体電解質燃料電池; 混合電導体; セリア; 安定化ジルコニア; 電子ブロッキング; イオン輪率; 高分解能電子顕微鏡; Kirkendall viod

固体電解質燃料電池(SOFC)の実用化を目指して従来のジルコニア系電解質よりも200℃以上低温で作動可能と期待されるセリア系電解質が注目されているが、強還元条件下で生じる混合導電性の克服が課題となっている。本研究では、セリア-ジルコニア系など混合導電体と純イオン伝導体を組み合わせた2相固体電解質により、電子伝導経路を局所的に切断して純粋な高速酸素イオン伝導を引出す可能性を検討した。混合導電性電解質材料として、還元雰囲気下で電子伝導性を生じるCe0.8Sm0.2O1.9(SDC)、酸素雰囲気下でホール伝導性を生じるLa0.9Ca0.1AlO2.95(LCA)、電子・酸素イオン導電率がともに十分に高いLa0.6Sr0.4CoO3(LSC)を用いた。これらに純イオン伝導体を圧着して電子伝導を部分的に抑制した酸素濃淡電池の実験から、いずれの混合導電体でもアノード側のみの電子ブロックでほぼ理論値に近い開回路電圧を取り出すことができ、平均のイオン輸率はほぼ1が得られることがわかった。カソード側での電子ブロックの効果はほとんどないことから、界面での電極反応なども考慮する必要があると思われる。さらに、セリア-安定化ジルコニア系2相電解質の界面付近の高分解能TEM像から、ジルコニア相の界面から10nm程度までの領域では、多数の欠陥を生じつつセリア相と格子が整合するように結晶方位が偏向していた。SBM/EDX分析から、反応後は界面よりジルコニア側で組成が大きく変化しており、さらにセリア側ではKirkendall viodが生成するなど、セリア相中のCe原子が優先的に立方晶ジルコニア相へ拡散固溶するという非対称な物質移動が確認された。また、界面での生成相の導電率は母相よりも最大一桁以上低下していると予想され、このような高抵抗相の生成を抑制することが重要と考えられる。

The use of solid-state electric fuel cell (SOFC) equipment refers to the operation of low-temperature equipment above 200C. It may be expected that the system will pay attention to the environmental pollution, and that the hybrid electrical equipment can overcome the problems under the condition of high temperature. In this study, the electrical and mechanical devices are used in the hybrid lead electronic system. The two-phase solid phase is used to solve the problem, and the cut-off device of the computer guidance station leads to the possibility that the high-speed acid sensor leads to the possibility. Mixed electrical engineering materials, electrical engineering materials, electrical engineering Ce0.8Sm0.2O1.9 (SDC), acid electrolysis, electrical engineering La0.9Ca0.1AlO2.95 (LCA), and electrical energy generation (LSC) are very high performance La0.6Sr0.4CoO3 (LSC) devices. In the lead-up part of the power plant, the inhibition of acid in the lead-up part of the battery, the battery, the hybrid lead, the battery, the battery. If you want to do something about it, you have to think about it if you need to. The results show that the interface of the 2-phase solution is close to the TEM image, the 10nm level of the interface is much higher than that of the control group, and the orientation of the phase lattice is biased in the direction of the crystal orientation. After the SBM/EDX analysis and the reverse analysis, the interface is characterized by a large number of components, such as the temperature, the The temperature and interface temperature generate a phase, the mother phase has a maximum of one truss, and the high resistance phase generates a high resistance phase, which is very important to suppress the temperature.

项目成果

M.Ohtaki,M.Ozaki,K.Eguchi: "pO_2-Dependent Non-Ohmic Current-Voltage Characteristics and Current-Induced Redox Behavior of Junctioned SrTiO3" Journal of the Electrochemical Society. 145. 1165-1173 (1998)

M.Ohtaki、M.Ozaki、K.Eguchi：“pO_2 相关的非欧姆电流电压特性和结型 SrTiO3 的电流诱导氧化还原行为”电化学学会杂志。

K.Eguchi,H.Mitsuyasu,Y.Mishima,M.Ohtaki,H.Arai: "Power Generation Characteristics of SOFC with Ceria and Zicronia-based Electrolyte" Proceedings of the 5th International Symposiun on Solid Oxide Fuel Cells. 358-367 (1997)

K.Eguchi、H.Mitsuyasu、Y.Mishima、M.Ohtaki、H.Arai：“使用二氧化铈和二氧化锆基电解质的 SOFC 的发电特性”第五届国际固体氧化物燃料电池研讨会论文集。

K.Eguchi,H.Mitsuyasu,Y.Nonaka,M.Ohtaki: "Solid State Reaction between Y-doped Ceria and Y-stabilized Zirconia" Solid State Ionics. (印刷中). (1998)

K. Eguchi、H. Mitsuyasu、Y. Nonaka、M. Ohtaki：“Y 掺杂氧化铈和 Y 稳定氧化锆之间的固态反应”固态离子学（1998 年出版）。

Y.Mishima,H.Mitsuyasu,M.Ohtaki,K.Eguchi: "Solid Oxide Fuel Cell with Composite Electrolyte Consisting of Samaria-doped Ceria and Yttria-stabilized Zirconia" Journal of the Electrochemical Society. 145. 1004-1007 (1998)

Y.Mishima，H.Mitsuyasu，M.Ohtaki，K.Eguchi：“具有由撒玛利亚掺杂的氧化铈和氧化钇稳定的氧化锆组成的复合电解质的固体氧化物燃料电池”电化学学会杂志。