ハイブリッドプラズマ溶射法による高性能SOFCの要素開発と集積化

采用混合等离子喷涂方法的高性能SOFC的元件开发和集成

• 批准号: 07505020
• 负责人: 吉田 豊信
• 金额: $ 12.74万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 1997
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07505020/
• 关键词: ハイブリッドプラズマ溶射法; SOFC; YSZ; Ni-YSZサ-メット; 開放端電圧; その場計測; 大口径誘導プラズマ; Ni-YSZサツメット; La_<0.9>Sr_<0.1>MnO_3; 最大電力密度

本年度は、昨年までの結果に基づき、セル面積の拡大、SOFCの各要素の高性能化、および実プロセス化への対応を考慮した実験を行った。これまで、ハイブリッドプラズマによるSOFCの堆積実験を、チャンバー内を例えば350Torrに減圧した状態で行ってきたが、実際の工業化プロセスを考えた場合、大気圧化で堆積を行うほうが、気圧制御やダスト対策等の面ではるかに有利である。しかし大気圧溶射では、粒子速度が遅くなる等の影響もある。そこで、本年度の実験では、チャンバー内を大気圧とした状態で、YSZ電解質膜および、Ni-YSZサ-メット膜の堆積実験を試みた。作成したYSZ電解質膜について、断面SEM観察、断面画像解析による気孔率測定、セルの開放端電圧測定等による評価を行ったところ、これまでの減圧溶射で作成したものとほぼ同様の性能を得ることができた。SOFCのアノード電極となるNi-YSZサ-メット膜についても、NiOおよびYSZの粉末を大気圧下でhBN基板に堆積させ、ト-チ基板間距離とNiO、YSZ各々の堆積速度について調べた。その結果、各粉末の供給速度を一定とした場合、YSZの堆積速度は、ト-チ基板間距離が近いほど大きいが、NiOの堆積速度は距離にあまり依存しないことが明らかとなった。これらの結果より、Ni-YSZサ-メット膜の組成を傾斜させながら作成するための基礎的条件が明らかとなった。また作成したNi-YSZサ-メット膜について、断面SEM観察を行ったところ、YSZ、Ni、および気孔の良好な3相界面が観察された。セルの大面積化については、堆積基板回転軸を水平方向に移動させる方法の採用で、約30cm^2に同時に堆積させることが可能となった。また、アノード電極の性能についてのコンピュータシミュレーションを行い、空孔の堆積率が20%以上あれば十分な通気性が得られるという結果を得た。

は this year and last year ま で の results に づ き, セ ル area の company, big, SOFC の の high performance-based, each factor お よ び be プ ロ セ ス change へ の 応 seaborne を consider し た be 験 を line っ た. こ れ ま で, ハ イ ブ リ ッ ド プ ラ ズ マ に よ る SOFC の accumulation be 験 を, チ ャ ン バ ー を cases within え ば 350 torr に minus 圧 し た state line で っ て き た が, be interstate の industrialization プ ロ セ ス を exam え た occasions, big 気 圧 change で stacking line を う ほ う が, 気 圧 suppression や ダ ス ト policy such as seaborne の surface で は る か に favorable で あ る. <s:1> で で and particle velocity が遅くなる have an impact on <s:1> ある. そ こ で, this year's の be 験 で は, チ ャ ン バ ー を large 気 圧 と し た state で, YSZ electrolyte membrane お よ び, Ni - YSZ サ - メ ッ ト membrane の accumulation be 験 を try み た. Made し た YSZ electrolyte membrane に つ い て portraits, cross section SEM 観 examine, section parsing に よ る 気 porosity determination, セ ル の open end determination of electricity 圧 に よ る review 価 を line っ た と こ ろ, こ れ ま で の 圧 dissolve shot で reduction made し た も の と ほ ぼ with others の performance を must る こ と が で き た. SOFC の ア ノ ー ド electrode と な る Ni - YSZ サ - メ ッ ト membrane に つ い て も, NiO お よ び YSZ の を large powder 気 圧 under で hBN substrate に accumulation さ せ, ト チ substrate distance between と NiO and YSZ 々 の stacking velocity に つ い て adjustable べ た. そ の results, various powder の supply speed を と し た occasions, YSZ は の accumulation speed, the distance between the ト - チ substrate が nearly い ほ ど big き い が, NiO の accumulation speed は distance に あ ま り dependent し な い こ と が Ming ら か と な っ た. こ れ ら の results よ り, Ni - YSZ サ - メ ッ の ト film を tilt さ せ な が ら made す る た め の foundation of condition が Ming ら か と な っ た. ま た made し た Ni - YSZ サ - メ ッ ト membrane に つ い て, cross section SEM 観 examine を っ た と こ ろ, YSZ, Ni, お よ び 気 hole の good な 3 phase interface が 観 examine さ れ た. セ ル の widespread mineralization に つ い て は, bulk substrate back を planning axis horizontal に mobile さ せ の る method using で, about 30 cm ^ 2 に に accumulation at the same time さ せ る こ と が may と な っ た. ま た, ア ノ ー ド の electrode performance に つ い て の コ ン ピ ュ ー タ シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を い, empty hole の accumulation rate more than 20% が あ れ ば very な tong 気 が it ら れ る と い た を う results.

项目成果

野本詞之,岡崎喜臣,吉田豊信: "ハイブリッドプラズマ溶射法によるSOFC単セルの一貫作製" 第4回SOFC研究発表会講演要旨集. 1. 57-60 (1995)

Toshiyuki Nomoto、Yoshiomi Okazaki、Toyonobu Yoshida：“采用混合等离子喷涂法集成制造 SOFC 单电池”第四届 SOFC 研究会议摘要 1. 57-60 (1995)。

T.Sakuta, N.Sakashita, T.Yoshida T.Takashima and M.Miyamoto: "Generation of 50-kHz Large Area Induction Thermal Plasma for High Rate,Uniform Processes" IEEE Transactions on Plasma Science. Vol.25 No.5. 1029-1033 (1997)

T.Sakuta、N.Sakashita、T.Yoshida T.Takashima 和 M.Miyamoto：“用于高速率、均匀过程的 50kHz 大面积感应热等离子体的生成”IEEE 等离子体科学汇刊。