2015 Fiscal Year Research-status Report
500℃作動ランタン－シリケート電解質支持型SOFC単セルの開発
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15K06495
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| Research Institution | Niihama National College of Technology |
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Principal Investigator |
中山 享 新居浜工業高等専門学校, 生物応用化学科, 教授 (50300637)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | アパタイト酸化物イオン伝導体 / 固体酸化物型燃料電池 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ランタンシリケートセラミックス焼結体については、組成及び作製条件と酸化物イオン伝導の関係を検討することによって、さらに高い酸化物イオン伝導を示す焼結体を得ることができた。このランタンシリケートセラミックス焼結体の酸化物イオン伝導の向上によって、SOFC単セルの発電特性も向上させることができた。電極材料については、種々のPt電極材料及びPt電極形成条件などSOFC発電特性の関係を検討した。その結果、スパッタリング法にて形成したPt電極を用いたSOFC単セルにて最も優れた最大電力密度が得られ、その他の電極材料ではスパッタリング法にて形成したPt電極を上回る最大電力密度は得られなかった。スパッタリング法にて形成したPt電極と電解質のランタンシリケートセラミックス焼結体の間の緩衝層としてCeO2系セラミックス薄膜の設けたSOFC単セルでは緩衝層無しの場合より最大電力密度が向上した。緩衝層のCeO2系セラミックス薄膜の形成方法としては、スパッタリング法よりもスピンコート法で形成したSOFC単セルで高い最大電力密度を示した。これはスピンコート法で形成した場合、電解質及びPt電極との接触面積が大きくなったためだと考えられる。そこで、さらなる最大電力密度の向上を目指し、緩衝層としてCeO2系セラミックス粉末にPt粉末を混合したものをスピンコート法により形成したところ、期待した最大電力密度の向上は認められなかった。その理由として、CeO2系セラミックス粉末とPt粉末との混合状態の均一性の低さなどの影響が考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
SOFC電解質材料の1つであるランタンシリケート単結晶作製については、SOFC発電特性の検討に供することができるφ15mm以上のサイズ品を平成27年度に得ることが難しいことが年度途中に判明したため、平成28年度達成目標の1つであった組成制御によるランタンシリケートセラミックスの酸化物イオン伝導の向上に関する実験を前倒しで進めた。また、平成27年度達成目標での1つであった厚み1 mmの電解質を用いた電解質支持型SOFC単セルにおいて500℃での発電出力100 mW･cm－2が実現できなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度の電極に関する検討については、空気極と燃料極共に同一電極を用いて進めてきたが、平成28年度は空気極と燃料極それぞれに最適な電極についての検討を行う。また、10 Ω･cm以下のバルク抵抗値が期待できるランタンシリケート単結晶のφ15mm以上のサイズ品の作製を平成28年度中に実現する。それらによって、これまで実験に使用した電解質厚みは1 mmであるが、もし電解質厚みを加工できる限界の0.1 mmまで薄くし、さらに電極界面抵抗を1 Ω以下に抑えることができれば、500℃での理論最大電力密度は400 mW･cm-2になる。さらに、現時点でのランタンシリケートのバルク抵抗値を10 Ω･cmまで下がると、理論最大電力密度は630 mW･cm-2付近なり、SOFC実用化が可能な最大電力密度である500 mW･cm-2を越えが十分に期待できる。
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