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金属ナノ粒子と混合導電性酸化物の相互作用を利用した高性能電極の設計

利用金属纳米颗粒和混合导电氧化物之间的相互作用设计高性能电极

基本信息

批准号：
19017008
负责人：
内田裕之
金额：
$ 3.78万
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：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19017008/
关键词：
金属ナノ粒子セリアニッケル混合導電体高性能電極

项目摘要

本研究は、金属ナノ粒子と混合導電性酸化物間の特異な相互作用を解明・制御して高性能電極を開発し、ナノイオニクスの発展に貢献することを目的とする。本年度は、以下の成果を得た。1) 噴霧プラズマ法で合成したNi-SDC複合粒子のNi粒子サイズ制御とSOFCアノード特性昨年度報告したように、組成と粒径がよく制御されたSDC固溶体とNiOの複合粒子がSSP法により一段階で簡便に合成できる。この粒子は中空状であり、Ni, Ce, Smが均一に分布していた。水素気流中800〜1000℃で1時間還元処理するとNiOは全てNiに還元できた。NiとSDC間の強い相互作用により、SDC表面にアンカーされた状態でNi粒子が析出し、Ni結晶子サイズは、1000℃還元では50nm、800℃では37nmであった。還元温度を低くするほどNi粒径を小さく制御できることがわかった。このNi-SDCをYSZ電解質に取り付けてSOFCアノード特性を評価した結果、17vol%-Niで最大活性を示すことを見出した。2) ヘテロ界面制御 : 混合導電性酸化物LSCF酸素極の長期耐久性La_<0.6>Sr_<0.4>Co_<0.2>Fe_<0.8>O_3(LSCF)+SDC/LSCF二重層構造電極を900℃、0.5A/cm^2で酸素発生させ、5000時間の耐久性を実証できた。落雷での停電での急冷、作業停電での室温までのヒートサイクルにも耐え、0.15V以下(vs. air)という高い性能を維持できた。試験開始時と再起動時に、一度上昇した電位が緩やかに回復する原因は、電極内の粒子同士の焼結がガス拡散性を抑制しない程度に進行してイオンと電子の導電ネットワークが向上し、有効反応領域が増大することに加え、LSCF中のCoの価数変化または相変化が起こっている可能性が高いことを明らかにした。

The purpose of this study is to understand and control the specific interaction between metal particles and mixed conductive acids, and to contribute to the development of high performance electrodes. The following results were achieved during the year. 1)Ni-SDC composite particles were synthesized by spray coating method, and the properties of Ni-SDC composite particles were studied. The results showed that the composition and particle size of Ni-SDC composite particles were easy to synthesize by SSP method. The particles are hollow, Ni, Ce, Sm are uniformly distributed. Water element flow in 800 ~ 1000℃ for 1 time reduction treatment, NiO and Ni reduction treatment. Strong interaction between Ni and SDC, Ni particles precipitated on the surface of SDC, Ni crystals recovered at 50nm at 1000℃ and 37nm at 800℃. The temperature is low and the particle size is small. The Ni-SDC and YSZ electrolytes were selected to evaluate SOFC performance. The maximum activity of 17 vol %-Ni was shown. 2)Long-term durability of LSCF acid electrode with mixed conductivity La_<0.6>Sr_<0.4>Co_<0.2>Fe_<0.8>O_3(LSCF)+SDC/LSCF double-layer structure electrode was tested at 900℃, 0.5A/cm^2 for acid generation and 5000 time. Lightning strikes cause power outages, sudden cooling, operating power outages cause room temperature, and high performance below 0.15V (vs. air) is maintained. The reason for the slow recovery of the potential at the start of the test and the restart is that the sintering of the particles in the electrode is suppressed to a certain extent, and the conductivity of the electrons is increased. The number of Co particles in the LSCF is changed to a certain extent.

项目成果

期刊论文数量（14）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

High-Performance Electrodes for Medium-Temperature Solid-Oxide Fuel Cells

用于中温固体氧化物燃料电池的高性能电极

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
Modern Aspects of Electrochemistry (Springer) 42
影响因子：
0
作者：
井誠一郎;土谷浩一;古谷野有;K. Tsuchiya;K. Tsuchiya;Y. Tao;R. Nishida;内田裕之;H. Uchida
通讯作者：
H. Uchida

Polarization properties of La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-based double layer-type oxygen electrodes for reversible SOFCs

DOI：
10.1016/j.electacta.2008.12.048
发表时间：
2009-04
期刊：
Electrochimica Acta
影响因子：
6.6
作者：
Y. Tao;Hanako Nishino;S. Ashidate;H. Kokubo;Masahiro Watanabe;H. Uchida
通讯作者：
Y. Tao;Hanako Nishino;S. Ashidate;H. Kokubo;Masahiro Watanabe;H. Uchida

Synthesis of nickel nanoparticles supported on hollow samaria-doped ceria particles via the solution-spray plasma technique: Anode catalysts for SOFCs

DOI：
10.1016/j.ssi.2009.04.005
发表时间：
2009-06
期刊：
Solid State Ionics
影响因子：
3.2
作者：
Ryuta Nishida;K. Kakinuma;Hanako Nishino;T. Kamino;H. Yamashita;Masahiro Watanabe;H. Uchida
通讯作者：
Ryuta Nishida;K. Kakinuma;Hanako Nishino;T. Kamino;H. Yamashita;Masahiro Watanabe;H. Uchida

可逆作動SOFC用高性能電極の開発(招待講演)

可逆操作SOFC高性能电极的开发（特邀报告）