ランタンシリケートセラミックス電解質と電極界面の改善によるSOFC特性向上

通过改善硅酸镧陶瓷电解质和电极界面来改善SOFC特性

• 批准号: 22K04693
• 负责人: 中山 享
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Niihama National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04693/
• 关键词: アパタイト酸化物イオン伝導体; 固体酸化物型燃料電池; 高配向性技術

５００℃での導電率が０．０１３Ｓ・ｃｍ－１を示す無配向ランタンシリケートセラミックスおよび５００℃での導電率が０．０３３Ｓ・ｃｍ－１を示すｃ軸配向ランタンシリケートセラミックスを電解質材料に用いた。電極（拡散層）接合面のランタンシリケートセラミックス電解質の表面粗さＲａとＳＯＦＣ最高発電出力の関係を調べた。無配向セラミックスおよびｃ軸配向セラミックス共に電解質の厚みは、１ｍｍとした。電解質／電極の緩衝層は、スピンコーターにより塗布・焼付で設けた（ＣｅＯ２）０．８（Ｓｍ２Ｏ３）０．２膜を設けた。カソードおよびアノード電極共に、ＤＣスパッタを用いて成膜しＰｔ膜を設けた。電極（拡散層）接合面の電解質の表面粗さＲａは、１０ｎｍおよび３００ｎｍの２種類とした。３％－Ｈ２（Ａｒバランス）とＡｉｒを用いて、５００℃での電解質支持型ＳＯＦＣ単セルの発電最高出力を測定した。電解質に無配向セラミックスを用いた場合、電解質の表面粗さＲａが１０ｎｍの場合は８ｍＷ・ｃｍ－２、３００ｎｍの場合は５ｍＷ・ｃｍ－２であった。一方、電解質にｃ軸配向セラミックスを用いた場合、電解質の表面粗さＲａが１０ｎｍの場合は７０ｍＷ・ｃｍ－２、３００ｎｍの場合は５０ｍＷ・ｃｍ－２であった。無配向セラミックスおよびｃ軸配向セラミックス共に、電解質の表面粗さＲａが小さいと発電最高出力が高くなっており、当初の予想どおりの結果が得られた。

The conductivity at 500℃ is 0.013S·cm-1, indicating that the orientation of the c-axis is not stable. The conductivity at 500℃ is 0.033S·cm-1, indicating that the orientation of the c-axis is stable. The relationship between the surface roughness of electrolyte and the maximum discharge capacity of SOFC is adjusted. The thickness of electrolyte is 1 mm. Electrolyte/electrode buffer layer is coated with (CeO2) 0.8 (Sm2O3) 0.2 film. The film is formed by the electrode, DC and DC. Electrolyte surface roughness of electrode (diffusion layer) junction surface Ra = 10nm = 300nm = 2 species. 3%-H2 (Ar) and Air were used to determine the maximum power of electrolyte-supported SOFC at 500℃. Electrolyte surface roughness Ra is 8mW·cm-2 in case of 10nm and 5mW·cm-2 in case of 300nm. In one case, the electrolyte c-axis alignment is used, and the electrolyte surface roughness Ra is 70mW·cm-2 in the case of 10nm and 50mW·cm-2 in the case of 300nm. No alignment, no alignment.