2018 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication of high performance oriented novel electrode applicable to ultra-low temperature operating SOFC based on anisotropic response of electrode particles in magnetic field
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16K06726
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
松田 元秀 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (80222305)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
打越 哲郎 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, グループリーダー (90354216)
鈴木 達 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, グループリーダー (50267407)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 固体酸化物型燃料電池用電極 / 磁場配向 / 結晶磁気異方性 / カソード |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、K2NiF4型Ni系層状化合物が示す異方的な磁場応答性に着眼し、組成制御が磁場応答性と導電性に及ぼす影響を検討しながら、磁場利用電極形成プロセスによって、燃料電池の酸素還元反応に対し高い電極反応活性を示す新規配向カソードの材料設計に取り組む。その取組みを通して得た知見を基に、500℃以下で作動可能な次世代普及型の超低温作動固体酸化物形燃料電池（Ultra-Low Temperature Operating Solid Oxide Fuel Cell：ULT-SOFC）の先進的開発を目指す。その研究目的の下、本年度は、前年度ならびに前々年度に得た知見を基に、以下の検討を主に行った。
これまでの検討では、Ndをベースとする系では汎用のネオジウム磁石を用いて配向化が可能であったが、Laをベースとする系では超伝導マグネットを用いた12 Tという強磁場印加の下で配向体試料作製が実施されていた。本プロセス普及の観点から、どの程度まで磁場印加強度を下げることができるかを検討した結果、La 系において3 Tでも12 Tの磁場印加時と同程度の配向化が実現可能であることを見出した。これらの知見を基に、電解質上に配向電極を作製することによって、発電性能が向上することを明示した。また、Nd系とLa系とでは磁場配向挙動が異なることをこれまでの検討で見出しており、その点に関してさらに検討を加えた結果、磁性発現機構が異なることを明らかにした。具体的には、磁化率の温度依存性の検討から、Nd系ではCurie-Weiss常磁性機構が、La系ではVan Vleckの常磁性機構が示唆された。
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