ナノ組織・構造制御による高性能ナノ構造化燃料電池用酸化物薄膜素子の作製と特性評価

使用纳米结构/结构控制用于燃料电池的高性能纳米结构氧化物薄膜元件的制造和表征

• 批准号: 07F07561
• 负责人: 森 利之
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-07F07561/
• 关键词: 燃料電池; 固体電解質; 薄膜; ナノ構造; 界面

これまでの燃料電池の動作温度空白領域(200℃から500℃)においても、高い性能を有する酸化物燃料電池用材料の開発を目指し、こうした温度領域で高い性能を有する燃料電池を作製するために、3価の希土類ドープドセリア薄膜固体電解質材料の合成と、その合成ルートの違いが電解質/電極の界面構造のナノレベルのおける変化と物性に与える影響を精査することを目的に実験を行った。研究年度2年目にあたる平成20年度は、昨年に引き続き、3価の希土類ドープドセリア固体電解質薄膜を、従来手法である電気泳動法と、新規薄膜合成手法である、ミストCVD法により合成し、その微細構造の特徴についての考察を行った。高分解能透過電子顕微鏡観察により、ナノヘテロ界面構造を定量的に解析したところ、固体電解質と電極間界面において、電極活物質がサブミクロンから、ナノメータースケールで、固体電解質内への拡散を起こし、その結果、その拡散した電極活物質(NiO)の周囲において、酸素欠陥の秩序化が進み、固体電解質と電極界面の酸化物イオン伝動を大きく妨げるナノヘテロ界面構造が形成されることを、薄膜作製条件を変化させながら、系統的に解析を行った。このように、通常の薄膜X線回折試験などの方法では、知覚しがたいほどの小さな大きさで、薄膜デバイス中における固体電解質/電極間界面中に広がる、ナノ構造の特徴を、高分解能電子顕微鏡による観察、イメージアナリシス及びエネルギー損失分光法を用いた酸素欠陥の秩序化度合いの定量的な解析を組み合わせて行うことで、薄膜固体電解質の性能向上を妨げていた、ナノレベルにおける構造の特徴が明らかになり、そのナノヘテロ界面構造を、導電特性を最大化できるように、最適化することで、これまでの薄膜素子の能力を、大幅に向上させることが可能であることを明らかにした。

こ れ ま で の の action temperature fuel cells blank areas (200 ℃ か ら 500 ℃) に お い て も, high performance を い す る acidification content fuel cell materials の open 発 を refers し, こ う し た で temperature field high performance を い す る を for fuel cells system す る た め に, 3 価 の greek-turkish class ド ー プ ド セ リ ア と の synthesis, そ film solid electrolyte materials の synthetic ル ー ト の violations い が の electrolyte/electrode interface structure の ナ ノ レ ベ ル の お け る variations change に と physical properties and え る affect を check す る こ と に を purpose be 験 を line っ た. Study year 2 years に あ た る 20 year は pp.47-53, yesterday in に lead き 続 き, 3 価 の greek-turkish class ド ー プ ド セ リ ア を solid electrolyte film, 従 to で あ る 気 swimming method と, new rules on thin film synthesis technique で あ る, ミ ス ト CVD method に よ り synthetic し, そ の micro tectonic の 徴 に つ い て の line inspection を っ た. High decomposition can through the electronic 顕 micromirror 観 examine に よ り, ナ ノ ヘ テ ロ interface structure を quantitative analytical し に た と こ ろ と electrode, solid electrolyte interface between に お い て, electrode material が サ ブ ミ ク ロ ン か ら, ナ ノ メ ー タ ー ス ケ ー ル で, solid electrolyte へ の company, scattered を up こ し, そ の results, そ の company, scattered し た electrode material (NiO) の weeks living 囲 に お い て, acid owe 陥 の bringing が into み, solid electrolyte interface の と electrode acidification イ オ ン 伝 moved を big き く hinder げ る ナ ノ ヘ テ ロ interface structure が さ れ る こ と を, film as system conditions を variations change さ せ な が ら line and systematic analytical を に っ た. こ の よ う に, usually の thin film X-ray inflexion test な ど の way で は, know 覚 し が た い ほ ど の small さ な big き さ で, film デ バ イ ス in に お け る solid electrolyte/electrode interface between に hiroo が る, ナ ノ tectonic の 徴 を, high decomposition can electronic 顕 micromirror に よ る 観 examine, イ メ ー ジ ア ナ リ シ ス and び エ ネ ル ギ ー loss spectrometry を with い た acid Element owe 陥 の bringing degrees or い の quantitative analytical を な group み close わ せ て line う こ と で, film solid electrolyte の performance up を hinder げ て い た, ナ ノ レ ベ ル に お け る tectonic の 徴 が Ming ら か に な り, そ の ナ ノ ヘ テ ロ を interface structure, conductive properties を maximize で き る よ う に, optimization す る こ と で, こ れ ま で の membrane element の ability を, sharply upward に さ せ る こ と が may で あ る こ と を Ming ら か に し た.

项目成果

Oxygen-vacancy ordering in lanthanide-doped ceria: Dopant-type dependence and structure model

• DOI: 10.1103/physrevb.77.024108
• 发表时间: 2008-01-01
• 期刊: PHYSICAL REVIEW B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Ou, Ding Rong;Mori, Toshiyuki;Drennan, John
• 通讯作者: Drennan, John

Microstructural characteristics of samarium-doped ceria (SDC) electrolyte film supported by Ni-SDC cermet anode

Ni-SDC金属陶瓷阳极负载钐掺杂二氧化铈（SDC）电解质膜的微观结构特征

• 发表时间: 2009
• 期刊: Journal of The Electrochemical Society (印刷中)
• 作者: Ou D R;Mori T;Ye F;Miyayama M;Nakayama S;Zou J;Auchterlonie G;Drennan J
• 通讯作者: Drennan J

Comparison between Y-doped ceria and Ho-doped ceria: electrical conduction and microstructures,

Y掺杂二氧化铈和Ho掺杂二氧化铈之间的比较：导电性和微观结构，

• 发表时间: 2008
• 期刊: Renewable Energy Vol.33
• 作者: Ou D R;Mori T;Ye F;Zou J;and Drennan J
• 通讯作者: and Drennan J