水素吸蔵合金とプロトン電導性固体間のプロチウム輸送

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水素吸蔵金属とプロトン導電性酸化物を、それぞれ、負電極と電解質に用いる電気化学セルを製作し、セルの起電力測定とERD法による電極中の水素の定量により、水素吸蔵金属負電極とプロトン導電性酸化物電解質間のプロチウムの移動を調べた。電極にプロチウムに対する吸蔵作用の強いZr金属を用い、直流電圧を印加すると、プロチウムは負電極の方向に駆動されてほぼ100%の確率で捕捉されることが認められた。電解質にYドープのBaCeO_3を、負電極にTiH_2を、そして正電極にptメッシュを使用した電気化学セルの起電力は温度の上昇に伴い増加することが認められた。一方、プロチウムの電極からの出入りのないブロッキング電極を用いた電気化学セルにおいて、プロトンの濃度勾配により生じる起電力は温度の上昇に伴い減少する。従って、水素吸蔵金属負電極を用いる電気化学セルは、水素吸蔵金属からプロトンが電解質へと流出することにより水素酸素燃料電池が形成されて、起電力が発生したと考えられる。かくして、水素吸蔵金属を負電極に、そして、プロトン導電性酸化物を電解質に用いる水素酸素燃料電池が作働することが示された。更に、水素酸素燃料電池用の電解質に適したプロトン拡散速度の早い酸化物を選択するために、交流電気伝導度、OCV及びプロトン流束の測定により、SrCeO_3、SrZrO_3及びBaCeO_3中のプロトンの拡散係数を評価した。その結果、BaCeO_3が最もプロトンの拡散速度が早く且つ電気伝導度も高いことが判った。