高度酸素欠損ペロブスカイト型酸化物混合導電体の設計と中温固体電池電極への展開

高缺氧钙钛矿型氧化物混合导体的设计及其在中温固态电池电极中的应用

• 批准号: 11J56082
• 负责人: 王 芳
• 金额: $ 0.45万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J56082/
• 关键词: 導電性セラミック; 混合導電体; 酸素不定比性

Ba_<0.5>Sr_<0.5>Co_<0.8>Fe_<0.2>O_<3-δ>(BSCF)は優れた電子・酸素混合輸送特性を持つ材料であり、固体酸化物形燃料電池(SOFC)の有望なカソード材料として期待されている。実用に際してはSOFC作動条件における長期間の安定性が必要不可欠である。BSCFに関する報告として含二酸化炭素雰囲気での化学的な不安定性は多く報告されているが、その他雰囲気での化学的安定性については未だ十分に理解が進んでいない。本研究においては電気化学特性の最大化に加え、化学的安定性を含めたBSCF系材料の最適使用範囲を決定することを目指している、年度は高温XRDとクーロン滴定を用いたBSCFの化学的安定性の解析を様々な酸素分圧下において行った。BSCF緻密体の導電率を温度・酸素分圧を変えて測定を行った際、作動温度領域において導電率の再現性が必ずしも高くない、すなわち化学的不安定性により電気化学特性への影響がある可能性が示唆された。この現象について詳細に検討するため、高温XRD測定を窒素-酸素混合のガス系で酸素分圧を1barから1E-5 barまで変化させて行った。その結果、二酸化炭素の存在しない雰囲気においても、中温域でBSCFが不安定な領域が存在することが確認された。この不純物相の生成は温度と酸素分圧への依存性が大きかった。空気中1373Kで単相のBSCFが得られること、および1273Kの100ppmO_2のXRDピークがBSCFでほぼ指数付けできることを考慮すると、BSCFの安定領域は相対的に還元側にあることが予想される。加えて中低温域の測定結果より、BSCFに比べ、共存する不純物相として若干酸化側で安定な相、およびさらに酸化側で安定な相の2つの不純物相が存在すること示唆された。

Ba_<0.5>Sr_<0.5>Co_<0.8>Fe_<0.2>O_&lt;3-δ&gt;(BSCF) is a promising material for solid acid fuel cells (SOFC) due to its excellent electron-acid mixed transport characteristics. The operation conditions of SOFC are necessary for long-term stability. BSCF reports on chemical instability of carbon dioxide gas containing diacid, and reports on chemical instability of other carbon dioxide gas containing diacid. This study aims to maximize the electrochemical properties and chemical stability of BSCF, including the determination of the optimum use range of BSCF based materials. The conductivity of BSCF compact varies with temperature, acid component pressure, and operating temperature. The reproducibility of conductivity varies with temperature and operating temperature. The chemical instability affects the electrical and chemical properties. This phenomenon was investigated in detail. XRD was used to determine the pH of the mixed system of elements-acids. The pH of the mixed system varied from 1 bar to 1E-5 bar. As a result, the existence of diacidified carbon in the medium temperature range and the existence of unstable BSCF in the medium temperature range are confirmed. The impurity phase formation temperature and acid component pressure are highly dependent. BSCF in single phase at 1373K and 100 ppm O_2 at 1273K in air can be obtained by XRD. The stability of BSCF can be obtained by taking into account the stability of BSCF. In addition, the determination results of medium and low temperature regions show that BSCF is relatively stable, blue shift, impurity phase, stable phase and impurity phase exist in some acidified side, and stable phase and impurity phase exist in some acidified side.

项目成果

Effect of Nb Doping on the Properties of SrCoO_<3-δ>-Based Cathode for Intermediate Temperature Solid Oxide Fuel Cells

Nb掺杂对中温固体氧化物燃料电池SrCoO_<3-δ>基阴极性能的影响

• 发表时间: 2011
• 期刊: The Eighth International Conference on Flow Dynamics
• 作者: Nao Shikanai;Kozaburo Hachimura;鹿内菜穂・澤田美砂子・八村広三郎;鹿内菜穂・八村広三郎;橋場典子;橋場典子;橋場典子;橋場典子;橋場典子;橋場典子;橋場典子;橋場典子;橋場典子;Wang Fang
• 通讯作者: Wang Fang

SrCo1−yTiyO3−δ as potential cathode materials for intermediate-temperature solid oxide fuel cells

• DOI: 10.1016/j.jpowsour.2011.04.025
• 发表时间: 2011-09
• 期刊: Journal of Power Sources
• 影响因子: 9.2
• 作者: Yu Shen;F. Wang;X. Ma;T. He