ペロブスカイト型酸化物触媒を用いたアンモニアSOFCの要素技術開発

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アンモニア燃料を直接利用する固体酸化物形燃料電池の低温動作化に向けては、第一に燃料極(アノード)のアンモニア酸化反応に対する活性と耐久性の向上が必要である。500度程度の低温で高い活性・耐久性が期待されるペロブスカイト型酸化物燃料極触媒の探索を中心とするアンモニア燃料を直接利用する固体酸化物形燃料電池の基盤技術の開発を目的として、本年度は以下の研究を行った。1．従来のNiベースの燃料極触媒よりもアンモニア分解反応に対して高い活性を示したペロブスカイト型酸化物:SrM1-xMoxO3-δ触媒(M=Fe)をアノード触媒に用いた固体酸化物燃料電池セルを作成し、電気化学特性を調査した。その結果、600℃で、Niをベースの燃料極触媒を用いたセルよりも高い性能を得られた。また、Niベースの燃料極触媒よりも高い耐久性があることが分かった。発電後、ペロブスカイト型酸化物:SrM1-xMoxO3-δ触媒(M= Fe)粒子表面には、Feが析出していることが分かった。表面に析出したFeが、アンモニア分解の活性点となり、発電性能が向上したと考えられる。また、Coを含侵したSrM1-xMoxO3-δ触媒(M= Fe)をアノード触媒に用いたセルを作成し、電気化学測定を行った。Coを含侵することにより、性能のさらなる向上が確認された。この触媒粒子表面には、アンモニア分解能の高いCo-Fe合金が形成されていることが確認された。合金相の形成により、性能が向上したと考えられる。2．液相法を用いて、Mo金属を含有するペロブスカイト型酸化物:SrM1-xMoxO3-δ触媒(M= Co、Ni)を合成した。Coを導入した触媒をアノード触媒に用いたセルは、Feを導入した触媒よりも高い発電性能並びに耐久性を示した。しかし、Niを導入し場合、単相のペロブスカイト構造を持つ触媒の合成ができなかった。