パイロクロア型酸化物を母体とした固溶体のプロトン導電性に関する研究

烧绿石型氧化物固溶体质子电导率研究

• 批准号: 08750785
• 负责人: 志村 哲生
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750785/
• 关键词: 高温型プロトン導電体; パイロクロア構造; 電気化学的測定; 水蒸気濃淡電池; 電気化学的水素ポンプ; 酸化物燃料電池; 極特性; カレントインタラプション法

新たな高温プロトン導電体の探索を目的とし、パイロクロア構造酸化物Ln_2Zr_2O_7(Ln=La、Nd、Sm、Er、Gd)を母体とする酸化物固溶体、Ln_2Zr_<2-x>Y_xO_<7-α>の合成と、電気化学的手法によるその物性評価を行った。X線回析より、これらの酸化物は、0<x<0.5の範囲で、単相であることが確認された。その導電率は、Ln=Laの場合、0<x<0.1の領域ではxの増加とともに大きく上昇し、0.1<xではxによらずほぼ一定であった。導電率は、Lx=Smのとき最高となり、その値は、1000℃、水素中において7×10^<-3>であった。プロトン導電性の有無を検討するため、これらの酸化物を隔壁に用いた水素ガス濃淡電池を構成し、その起電力を測定した結果、Nernstの式から導かれる理論値と実測値に一致が見られた。また、その電池において、一方を1気圧水素、他方を乾燥アルゴン雰囲気とし、水素側からアルゴン側に直流を通電し、アルゴン側に発生する水素量をガスクロマトグラフィーで定量した結果、電流値から計算される水素発生量と等しい量の水素の発生が見られた。これらの結果から、水素中において、パイロクロア酸化物Ln_2Zr_<2-x>Y_xO_<7-α>は、輸率が1であるプロトン導電体であることが明らかになった。La_2Zr_<-x>Y_xO_<7-α>は、イットリウム安定化ジルコニアを用いた酸化物燃料電池において、電解質と空気極La_<1-x>Sr_xMnO_3の界面に生成し、電極の過電圧を増加させ、電池性能を低下させる可能性があると指摘されている物質でもある。ここでは、燃料電池動作時のLa_2Zr_<2-x>Y_xO_<7-α>上での電極挙動を検討するため、これを固体電解質として用いた燃料電池を構成し、そのときの電極挙動をカレントインタラプション法により検討した。その結果、La_2Zr_<2-x>Y_xO_<7-α>が生成した場合、それ自身の抵抗による電圧降下以上に、La_22r_<2-x>Y_xO_<7-α>上での電極の過電圧の増大によって、燃料電池性能を低下させている事が明らかになった。

The purpose of exploring new high-temperature electric conductors is to study the synthesis of acid solid solutions, electrochemistry and physical properties of Ln2Zr2O7 (Ln=La, Nd, Sm, Er, Gd)<2-x>. X-ray analysis: 0&lt;x&lt;0.5 and confirmed. When Ln=La, 0&lt;x&lt;0.1, the conductivity increases greatly, 0.1&lt;x &lt;x&lt;0.1, and the conductivity increases constantly. Conductivity, Lx=Sm,, 1000℃, water element 7×10 <-3>^ The results of the measurement of the conductivity of the electrolyte and the conductivity of the electrolyte are consistent with those of the theoretical measurements. The amount of water generated in the battery, the amount of water generated in the battery, and the amount of water generated in the battery. The results show that the conductivity of Ln_2Zr_<2-x>Y_xO_&lt;7-α&gt; and Ln_2Zr_ Y_xO_&lt;7-α&gt; is 1. La_2Zr_<-x>Y_xO_&lt;7-α&gt; is a stable electrolyte used in acid fuel cells. The interface between electrolyte and air electrode La_<1-x>Sr_xMnO_3 is formed, the overvoltage of electrode increases, and the performance of battery decreases. The electrode motion of La_2Zr<2-x>_xO_&lt;7-α&gt; during fuel cell operation is discussed in this paper. As a result, La_2Zr_<2-x>Y_xO_&lt;7-α&gt; is generated, the resistance of La_2Zr_Y<2-x>_xO_&lt;7-α&gt; is increased, the overvoltage of La_2Zr_ Y_xO_&lt;7-α&gt; is increased, and the performance of fuel cell is decreased.

项目成果

Tetsuo Shimura: "Ionic conduction in pyrochlore-type oxide containing rare earth elements at high temperature" Solid Stete Ionics. 86-88・1. 685-689 (1996)

Tetsuo Shimura：“高温下含有稀土元素的烧绿石型氧化物中的离子传导”Solid Stete Ionics 86-88・1（1996）。