傾斜機能化電極/固体電解質一体型燃料電池の作製と電気特性評価

• Project/Area Number: 09229210
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 湯上 浩雄 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60192803)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 内藤 均 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40270813)
• Project Period (FY): 1997
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1997)
• Budget Amount: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 1997: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
• Keywords: 固体酸化物燃料電池 / 電子-イオン混合伝導体 / 薄膜 / 傾斜機能化 / 燃料極

Research Abstract

酸素イオン伝導体であるイットリア安定化ジルコニアなどの固体電解質は,固体酸化物燃料電池(SOFC)などへの応用が期待されている.SOFCは燃料の持つ化学エネルギーを直接電力に変換できるものである.SOFCは全て固体で構成されているので,電解質と電極材との整合性が必要で,我々は電極材料として,電解質材料である安定化ジルコニア(YSZ)をベースにした電子-イオン混合伝導体を用いることを考えている.またYSZに添加する材料の濃度を傾斜することで,電極/電解質界面での整合性が向上すると考えられる.本研究ではCe-YSZの傾斜機能薄膜をレーザアブレーション法により作製し,その構造,電気的特性の評価を行い,最適な作製条件を研究することを日的とする.これまで,傾斜機能薄膜の構造解析,電気伝導待性を評価してきたが,本年度はこれまでの結果の再検討と傾斜機能薄膜を電極として用いた場合の過電圧特性の評価を行った.
作製した傾斜機能化混合伝導体を燃料極として用いることで,薄膜/基板界面における酸素の拡散がよりスムーズに行われることを明らかにした.また,対極を白金にしてセルを組み,カレントインタラプタ法により電極の過電圧特性を評価した結果,現在燃料極として主として利用されているNiO-YSZのサ-メット電極に比ベ,過電圧を小さくすることができることを明らかにした.以上の結果より,電極材の傾斜機能化によりSOFCの電気化学的特性を向上させることが明らかになった.
今後,さらに,SOFCへの傾斜機能材料の適用可能性について検討し,単セル試験を行う.また低温動作型のSOFCに適用する傾斜機能電極の開発も行う予定である.

Research Products

• [Publications] H.Naito et al.: "Fabrication of zirconia-based functionally graded mixed conducting film by laser ablation method" Proc.of 5th Int.Symp.on Solid Oxide Fuel Cells. 1113-1120 (1997)
• [Publications] H.Yugami et al.: "Fabrication of SrMO_3 (M=Ce and Zr) thin films and SrCeO_3/SrZrO_3 super lattices by laser ablation" Applied Surface Science. 113/114. 222-226 (1997)