電子スピニング法による複合金属アノード基板の作成と高出力固体酸化物燃料電池

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近年、エネルギー枯渇と環境汚染の問題から、多様なエネルギーに関する関心が高まっている。その中で、SOFCはエネルギー効率が高く、様々な燃料を使用できることから注目されている。しかし、作動温度が1000℃程度と高いため使用が制限されているのが現状である。従来の研究で、金属基板上にPLDを利用して製造した薄膜電解質を使ったSOFCが、低温でも高い電池性能を示すことを見出した。しかし、温度耐久性が低く、低温での電池性能の向上が必要とされるため、SOFCの性能向上と耐久性向上のための研究を行った。今年度は、これらの問題を解決するために粗い表面のSm(Sr)CoO_3カソード薄膜中間層を導入した。その中間層の導入によるカソードの接触性向上と反応面積の増加によって耐熱履歴と低温(500℃)での性能が大きく向上した。特に500nmのSSC薄膜を導入した電池は性能が2倍に向上した。だが、中間層の厚さが500nmより厚くなると性能は低下した。このような性能変化はカソードの抵抗と関係があり、中間層の厚さが増加することによってIR増は増加したが過電圧は減少した後、一定となった。このような過電圧の変化はカソードの活性面積の変化と関係していると考えられる。また、Ni-Fe金属基板の酸化耐久性について研究した。高温で再酸化すると金属基板の急速な還元による体積変化により酸化-還元後のOCVが初期値まで回復しなかった。一方、400℃では金属基板の体積変化は小さく、酸化-還元反応後も初期値と同等のOCVが観測された。また、酸素イオンによる電気化学的酸化の検討からNi-Fe金属基板の電気化学的酸化が支配的であることを見出した。