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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

基本信息

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

项目摘要

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。

The subject of this research is the acidification of solids in the コジェネレーションシステムとして実The object-shaped fuel cell (SOFC) has an improved performance, a main electrode, and an empty electrode (positive electrode). The electronic state of the material can be adjusted using soft X-ray spectroscopy and the electronic state can be adjusted Material: におけるAcid compound イオンの伝道の様子やAcidification reduction reaction の解明に出り组んでいる. SOFC's empty electrode material La1-xSrxCo1-yFeyO3-d (LSCF) and electrolyte Ce1-xGdxO2-d (GDC) とのナノコンポジット化を行うと, electrode performance が上することが知られている.これまでにElectronic 镕Microscope Observation Technique などのtechnique いたInterface Structure のConfirmation なども行われているが、2022 は、このLSCF/GDC The soft X-ray absorption spectrometry of the LSCF monolithic sample and the difference in electronic state of the selected elements were measured and adjusted. The sample size of LSCF single body is lower than that of the sample size of LSCF single body The difference between the electronic state of the electronic state and the activity of the electronic state are clearly determined. Feについては、価sumberは変わっていないものの、Feとweek辺のOのcoordination environmentがLSCF single body case The impact of the changes in the structure and structure of the department and the changes in the structure have been confirmed.これらのCoおよびFeのRESULT に対して, charge movement multiple term calculation というスペクトルanalytic を行っているところである. Calculation result, Fe's difference, crystallization field splitting's cause, confirmation of the difference. OとGDCのCeについても Same 様の行っており, related sample のスペクトルなどを Reference にして検 Discussion を入めている.