2017 Fiscal Year Annual Research Report
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
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16F16779
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
鹿園 直毅 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (30345087)
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| 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
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| Project Period (FY) |
2016-11-07 – 2019-03-31
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| Keywords | 燃料電池 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
SOFCは高効率で多様な燃料に対応できる等のメリットを有するが，一方で，更なる高性能化・低コスト化・高信頼性が求められている．そのため，低コスト化を実現するための大電流密度化と，それに伴う劣化を抑制するための基礎研究が重要となる．特に，分極抵抗の大きな割合を占める空気極の性能および信頼性向上が欠かせない．La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3（LSCF）は，現在の空気極の代表的な材料であるが，酸化物イオンと電子の両者が導電する混合導電性を示す．イオンと電子の両者が固相中を導電するので，固相表面において気相中の酸素が電子と結びつき酸化物イオンとなる表面反応が主たる反応経路だと考えられている．一方で，混合導電性LSCF空気極に，酸化雰囲気において高いイオン導電性を有するGd0.1Ce0.9O2 (GDC)あるいはSm0.1Ce0.9O2 (SDC)を混合すると，LSCF単体よりも性能が向上することが報告されている．LSCF -GDC-空隙の三相界面反応等の他の機構も寄与している可能性が示唆される．さらには，焼結過程においてセリア相の存在により，LSCFの粒成長が抑制され，LSCFが減少しても比表面積が大きいまま維持されている可能性もある．このように，LSCF-GDCコンポジット空気極において性能が向上するメカニズムは明らかではなく，その機構解明が待たれている．本研究では一般化最小二乗法を用いて，LSCF-GDCコンポジット空気極実験データの整理を行い，表面反応および三相界面反応機構の解析とモデリングに必要となる情報を抽出することを目的として実施した．LSCF-GDC空気極分極特性計測を行うためのセル作製を行い，材料粉体の粒度分布や混合比を変化させた電極を作製した．実験は温度，酸素分圧を変化させて交流インピーダンス測定を行い，分極抵抗を測定した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
燃料電池の電極粉末の調合，スラリー作製，スクリーン印刷，電気炉での焼成という一連の電極作製プロセスを経験し，問題なく電極作製が可能となった．実験も電気化学インピーダンス法により，分極時の活性化過電圧およびオーム過電圧の分離が可能となっており，順調に進捗している．
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き，LSCF-GDC空気極の作製および交流インピーダンス測定を実施する．分
離された表面反応機構に関わる交換電流および三相界面反応に関わる交換電流の情報に基づき，反応機構のモデリングを行う．
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[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
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