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固体酸化物形燃料電池電極における三相界面反応局所交換電流密度の導出

Research Project

Project/Area Number 16F16779
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Thermal engineering
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

鹿園 直毅  東京大学, 生産技術研究所, 教授 (30345087)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) SCIAZKO ANNA  東京大学, 生産技術研究所, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2016-11-07 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2016: ¥300,000 (Direct Cost: ¥300,000)
Keywords燃料電池
Outline of Annual Research Achievements

SOFCの更なる高性能化・低コスト化・高信頼性を実現するためには,大電流密度化によるコンパクト化と,それに伴う劣化を抑制することが重要であり,そのためには基礎研究が必要不可欠である.特に,分極抵抗の大きな割合を占める電極の性能および信頼性の向上が求められている.本年度は導電性酸化物であるLa0.9Sr0.1Cr0.5Mn0.5O3(LSCM)と,混合導電性を示すGd0.1Ce0.9O2 (GDC)のコンポジット電極を対象とした研究を中心的に実施した.LSCM-GDC電極の焼成温度を変化させた際に,1200℃での性能が最もよくなることがわかった.これはある程度の高温でないと焼結が不十分なため,粒子の連結が弱くなる一方で,より高温になると元素の拡散と反応により不活性相が生じるためである.また,スクリーン印刷の回数を変更することで,最適な電極厚みを検討した.交流インピーダンス法により分極特性を測定したところ,約15ミクロン以上の電極厚みで分極抵抗がほぼ飽和した.このことから,LSCM-GDCコンポジット電極の有効反応厚みは15ミクロン程度以下であることがわかった.また,LSCM-GDC電極の混合割合を変化させて分極抵抗を測定したところ,最適なLSCM-GDC組成があることがわかった.これはGDC単体の構造の不安定性も寄与していると考えられ,最適組成はより安定な構造を実現できれば変わる可能性がある.今後,詳細な微細構造分析を行い,反応機構の解明を行う.

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Influence of initial powder morphology on polarization characteristics of Nickel/Gadolinium-Doped-Ceria Solid Oxide Fuel Cells electrode2019

    • Author(s)
      Sciazko, A., Miyahara, K., Komatsu, Y., Shimura, T., Jiao, Z. and Shikazono, N.
    • Journal Title

      J. Electrochem., Soc.

      Volume: 166 Issue: 2 Pages: F44-F52

    • DOI

      10.1149/2.0181902jes

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Microstructure and polarization characteristics of LSCM-GDC composite fuel electrode2018

    • Author(s)
      Yokoi, R., Shimura, T., Sciazko, A. and Shikazono, N.
    • Organizer
      13th European SOFC & SOE Forum 2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Minimizing the Influence of Experimental Uncertainty for Delivered Methane/Steam Reforming Kinetic Equation by the Optimized Design of Experimentation2017

    • Author(s)
      Sciazko, A., Komatsu, Y., Brus, G. A., Shikazono, N., Kimijima, S. and Szmyd, J. S.
    • Organizer
      SOFC XV
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Evaluation of the Influence of Gadolinium Doped Ceria Particle Size on the Electrochemical Performance and Microstructure of Nickel-Gadolinium Doped Ceria Anodes2017

    • Author(s)
      Miyahara, K., Sciazko, A., Shimura, T., Jiao, Z. and Shikazono, N.
    • Organizer
      SOFC XV
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

URL: 

Published: 2016-11-08   Modified: 2024-03-26  

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