2006 Fiscal Year Annual Research Report
固体酸化物形燃料電池用Ni-セリア固溶YSZアノードの触媒および電気化学特性
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18560738
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
竹口 竜弥 北海道大学, 触媒化学研究センター, 助教授 (30227011)
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| Keywords | SOFC / CeO_2-Y_2O3-ZrO_2固溶体 / 炭素析出 / Niサーメット / メタン / 内部改質 |
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| Research Abstract |
新規Ni/Y_2O_3-CeO_2-ZrO_2アノードの検討を行なった。内部改質型SOFCの課題である炭素析出について検討したところ、Ni/8Y8CeSZ ((Y_2O_3)_<0.08>(CeO_2)_<0.08>(ZrO_2)_<0.08>)>Ni/8Y4CeSZ>Ni/8YSZの順で炭素析出は抑制された。XPS測定をしたところ、アノード触媒表面にCeO_2が析出してきていることがわかった。この表面CeO_2量が多いほど炭素析出抑制効果は高いことがわかった。また、触媒活性にっいても検討を行ったところ、炭素析出抑制効果および、表面CeO_2量と同様に、Ni/8Y8CeSZ>Ni/8Y4CeSZ>Ni/8YSZの順となった。このことより、Ni近傍の表面CeO_2は、Ni表面への水の吸着を促し、Ni表面でできたCH_<x->種をすばやく水が覆うことができるため、改質反応が優先的に進み、メタン分解反応が抑制されることで炭素析出速度が遅くなると考えられる。
また、それらの触媒について発電性能について検討したところ、燃料ガスにH_2を用いた場合も、CH_4を用いた場合も、反応温度1000℃でNi/8Y8CeSZ>Ni/8Y4CeSZ>Ni/8YICeSZ>Ni/8YSZの順で発電性能が向上することがわかった。これは、YSZにCeO_2が固溶することでCeO_2の持つ高温における酸素イオン伝導性および電子伝導性が付与されること、およびアノード表面に存在するCeO_2によりNiの分散度が上がることで、CH_4が活性化されて生成される水素原子が速やかに、反応場である三相界面に移動するためであると結論した。
それとは別に、SOFC条件で炭素析出を抑制するために、貴金属添加の役割と劣化挙動も検討した。
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