Electronic-structure analysis of SOFC materials by synchrotron radiation soft X-ray spectroscopy

同步辐射软X射线光谱法分析SOFC材料的电子结构

• 批准号: 22K05059
• 负责人: 朝倉 大輔
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and 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-22K05059/
• 关键词: 固体酸化物形燃料電池; 遷移金属酸化物; 電子状態; 軟X線分光; 空気極

本研究課題では、コジェネレーションシステムとして実用の進んでいる固体酸化物形燃料電池（SOFC）のさらなる性能向上を目的として、主に空気極（正極）材料の電子状態を放射光軟X線分光を用いて詳しく調べ、電子状態の観点から既存材料における酸化物イオンの伝導の様子や酸化還元反応の解明に取り組んでいる。SOFCの空気極材料であるLa1-xSrxCo1-yFeyO3-d (LSCF)について、電解質に用いるCe1-xGdxO2-d (GDC)とのナノコンポジット化を行うと、電極性能が向上することが知られている。これまでに電子顕微鏡観察などの手法を用いた界面構造の確認なども行われているが、2022年度は、このLSCF/GDCナノコンポジットとLSCF単体の試料に対して軟X線吸収分光測定を実施し、元素選択的に電子状態の差異を詳しく調べた。LSCF単体の試料と比べると、ナノコンポジット試料のCoの価数が低くなっており、この電子状態の差異が活性に寄与している可能性が判明した。Feについては、価数は変わっていないものの、Feと周辺のOの配位環境がLSCF単体の場合から若干変化していることが分かり、局所構造に与えるナノコンポジット化の影響を確認できた。これらのCoおよびFeの結果に対して、電荷移動多重項計算というスペクトル解析を行っているところである。計算結果から、Feのスペクトルの差異については、結晶場分裂の大きさが違うことに起因することが確認できている。OとGDCのCeについても同様の測定を行っており、関連試料のスペクトルなどを参考にして検討を進めている。

This research topic で は, コ ジ ェ ネ レ ー シ ョ ン シ ス テ ム と し て be の into ん で い る acidification shape solid fuel cell (SOFC) の さ ら な る performance up を purpose と し て, main に empty 気 pole (anode) material の electronic state を radiation light soft X ray spectral を using い て detailed し く べ, electronic state の 観 point か ら existing material に お け る イ acidification <s:1> や 伝 伝 lead the gysamon や acidification reduction anti応 伝 explanation に take the group んで る る る. SOFC の empty 気 pole material で あ る La1 - xSrxCo1 - yFeyO3 - d (LSCF) に つ い て, electrolyte に い る Ce1 xGdxO2 - d (GDC) と の ナ ノ コ ン ポ ジ ッ ト change line を う と, electrode performance が upward す る こ と が know ら れ て い る. こ れ ま で に electronic 顕 micromirror 観 examine な ど の gimmick を with い た interface structure の confirm な ど も line わ れ て い る が, 2022 annual は, こ の LSCF/GDC ナ ノ コ ン ポ ジ ッ ト と LSCF 単 body の sample に し seaborne て soft X-ray absorption 収 spectral photometry を be し shi, elements, sentaku に electronic state の differences を detailed し く adjustable べ た. LSCF 単 body の sample と than べ る と, ナ ノ コ ン ポ ジ ッ ト sample の Co の 価 several low が く な っ て お り, こ の が active に send electronic state の differences with し て い る possibility が.at し た. Fe に つ い て は, 価 は - わ っ て い な い も の の, Fe と weeks 辺 の O の ligand environment が LSCF 単 body の occasions か ら several variations change し て い る こ と が points か り, bureau structure に and え る ナ ノ コ ン ポ ジ ッ ト spheroidized の を confirm で き た. こ れ ら の Co お よ び Fe results の に し seaborne て multiple items, charge mobile computing と い う ス ペ ク ト ル parsing line を っ て い る と こ ろ で あ る. Calculation results か ら, Fe の ス ペ ク ト ル の differences に つ い て は, large crystal field splitting の き さ が violations う こ と に cause す る こ と が confirm で き て い る. O と GDC の Ce に つ い て も with others in line の determination を っ て お り, masato even try の ス ペ ク ト ル な ど を reference に し て beg を 検 into め て い る.

项目成果

軟X線分光によるエネルギー材料の電子状態解析 : 課題と展望

使用软 X 射线光谱分析含能材料的电子结构：挑战和前景

• 发表时间: 2022
• 作者: 吉田匠完;赤阪龍平;岩澤哲郎;朝倉大輔
• 通讯作者: 朝倉大輔