2008 Fiscal Year Annual Research Report
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16079204
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
水崎 純一郎 Tohoku University, 多元物質科学研究所, 教授 (90092345)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
橋田 俊之 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40180814)
八代 圭司 東北大学, 多元物質科学研究所, 講師 (20323107)
佐藤 一永 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (50422077)
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| Keywords | 固体酸化物燃料電池 / 固体電質系ガス電極反応 / 機械的安定性 / 薄膜化と物性 / 応力と物性 / 多層膜破壊制御アコースティックエミッション / アコースティックエミッション / その場計測 |
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| Research Abstract |
本研究では, ナノイオニクスの考え方が固体酸化物燃料電池(SOFC)の高機能化にどの様に役立つかを明らかにすることを主題とし, セラミックス多層膜からなるSOFC技術の展開には必須である高温でのセラミックス多層膜の機械的安定性に関する計測法の開発を並行して進めている. その結果,機械的歪みがセラミックスの物性に及ぼす影響についての新たな知見を様々なかたちで得ることに成功している. 本年度の主な成果は以下の通りである.
(1) ナノヘテロ構造化がSOFC要素過程に及ぼす特異効果
1. ヘテロ界面の不整合による歪みと物性変化の関連解明 : 昨年度コバルト系で得た結果を基礎に, 空気電極用材料であるマンガン系, および超伝導体にもなる銅系ペロブスカイト型酸化物について, 多層膜化による物性への影響を探求した. その結果, コバルト系と同様, 膜化により導電電子の局在化が顕著におこり, 導電性の雰囲気温度依存がバルク体と全く異なってしまうことなどが見いだされた.
2. ナノ分散構造の長期安定性に関する評価 : 液相から生成したナノ分散混相を用いた電極が高い性能を示すことが新に見出した。
(2) SOFC単セル発電試験と機械的安定性, 外部応力場による歪みと物性
1. 外部応力場と物性 : 100MPaレベルの一軸応力により, ランタンニッケル系酸化物, イットリウム銅系酸化物など, 高電子導電性酸化物の導電率がパーセントレベルで増加することが見いだされた.
2. 多層膜単セルの破壊強度評価システム : アコースティックエミッション法によるSOFC運転条件下での亀裂破壊連続計測法の研究を進め, 情報理論の専門家グループとの共同で, 自己組織化マッピング方により, まだ萌芽的成果ではあるが, 亀裂発生箇所の推移を可視化する事に成功した. この手法は各方面から注目され, 固体酸化物燃料電池開発のプロジェクト研究などに組み込まれ始めている。
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