電子-イオン混合導電性電極による高温燃料電池の高効率化

使用电子-离子混合导电电极提高高温燃料电池的效率

• 批准号: 62603505
• 负责人: 見城 忠男
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Muroran Institute of Technology
• 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: 1987
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1987 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-62603505/
• 关键词: 高温燃料電池; 固体電解質; 混合導電体

高温固体電解質燃料電池は, 作動温度が高いため熱効率が高いだけでなく高価な白金触媒が不要であり, より広範な燃料ガスの使用が可能である. しかしながら電解質の固定化にともなって電極の有効反応面積が少なくなることが問題となる. これは電極材に電子-イオン混合導電性を賦与することにより解決出来そうであるが, そのためには電極材に添加物を加える必要がある. ところが,このような添加物は一般に電解質との固相反応を促進し電解質を変質させるおそれがある. 本研究は高温電池の高効率化を目指して, イットリア安定化ジルコニアを電解質とし, 電極材としてLaFeO_3を用いた高温空気極の分極特性に与える添加物の効果を調べようとしたものである. LaFeO_3にSrOを添加すると電子-イオン混合導電性となり, 電子導電率だけでなく酸素イオン導電率が著しく増大した. 混合導電性電極は電極バルク中での電極反応を可能にし, 電極の有効反応面積を拡大するため分極特性が著しく改善されるものと期待されたが, 結果は予想に反して, SrOの添加によって電極特性は悪くなった. その原因を明らかにするため電極-電解質界面を分析したところ, 添加物のSrOと電解質のZrOが固相反応し, SrZrO_3が生成していることが分った. SrZrO_3の導電率はZrO_2電解質に比べて1〜2桁小さく, このことが電極反応の円滑な進行を妨げているものと思われる. そこで分極特性を改善するにはSrZrO_3の生成を少なくすることが必要となったが, それには電極の焼きつけ温度を下げることが望まれた. ところが電極材の粉末粒度が粗いと電解質上への焼きつけに高温を要し, SrZrO_3の生成が避け難いことが分った. そこで共沈法によりLaFeO_3の微粉を作製し, これを用いて焼つけを行ったところ1000°Cまで焼きつけ温度を下げることが出来た. かくして得られた高温空気極は従来法による電極に比べ性能が著しく向上し, 高効率の高温空気極となることが分った.

High-temperature solid electrolyte fuel cell, operating temperature が high が ため thermal efficiency が high だけでなく high 価な platinum catalyst が do not であ よ り hiroo van な fuel ガ ス の may use が で あ る. し か し な が ら electrolyte の immobilized に と も な っ て electrode の is working against 応 area less が な く な る こ と が problem と な る. こ れ は electrode material に electronic - イ オ ン mixed conductivity を fu and す る こ と に よ solve り そ う で あ る が, そ の た め に は に electrode material additives を plus え る necessary が あ る. と こ ろ が, こ の よ う な general に electrolyte additives は と の solid instead 応 を promote し electrolyte を - mass さ せ る お そ れ が あ る. The objective of this study on the high-efficiency を of <s:1> high-temperature batteries <e:1> is to て て, <s:1> ットリア stabilizes ジ コニアを コニアを electrolytes と と Electrode material と し て LaFeO_3 を with い た に between empty 気 の points extremely extremely high and え る additives の unseen fruit を adjustable べ よ う と し た も の で あ る. LaFeO_3 に (SrO) SrO を add す る と electronic - イ オ ン mixed conductivity と な り, electronic conductivity だ け で な く acid element イ オ ン conductivity が the し く raised large し た. In the mixed conductivity electrode は electrode バ ル ク で の electrode reverse 応 を may に し, electrode の is working against 応 area を company, big す る た め polarization characteristics が the し く improve さ れ る も の と expect さ れ た が, results は to think に anti し て, (SrO) SrO の add に よ っ て electrodes feature は 悪 く な っ た. そ の reason を Ming ら か に す る た め electrode - electrolyte interface を analysis し た と こ ろ, additive の (SrO) SrO と electrolyte の ZrO が solid instead 応 し, SrZrO_3 が generated し て い る こ と が points っ た. SrZrO_3 の conductivity は ZrO_2 electrolyte に than べ て 1 ~ 2 small girder さ く, こ の こ と が electrode reverse 応 の has drifted back towards &yen; slippery な for を hinder げ て い る も の と think わ れ る. そ こ で polarization feature を improve す る に は SrZrO_3 の generate less を な く す る こ と が necessary と な っ た が, そ れ に は electrode の 焼 き つ け を temperature げ る こ と が hope ま れ た. と こ ろ が electrode material の powder granularity が い と electrolyte on へ の 焼 き つ け に high-temperature を し, SrZrO_3 の generated が け avoiding difficult い こ と が points っ た. そ こ で shen total method に よ り LaFeO_3 の し the micro powder を cropping systems, こ れ を with い て 焼 つ け を line っ た と こ ろ 1000 ° C ま で 焼 き つ け を temperature げ る こ と が た. か く し て have ら れ た high temperature air 気 extremely は 従 to method に よ る electrode に べ が performance than the し く し upwards, high rate of unseen の high temperature air 気 extremely と な る こ と が points っ た.

项目成果

富士川 計吉: Electrochimica Acta. 32. 791-798 (1987)

藤川敬义：电化学学报 32. 791-798 (1987)

見城 忠男: Electrochimica Acta. 33. 41-46 (1988)

三城忠雄：电化学学报。33. 41-46 (1988)

富士川 計吉: 電気化学. 55. 621-626 (1987)

藤川敬义：电化学 55. 621-626 (1987)

見城 忠男: 電気化学. 55. 633-636 (1987)

三城忠雄：电化学 55. 633-636 (1987)

見城 忠男: 電気化学. 56. (1988)

三城忠雄：电化学 56。（1988）