2020 Fiscal Year Final Research Report
Reaction pathway in mixed-conducting oxide electrodes investigated by using patterned thin film model electrode
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18H02067
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 36020:Energy-related chemistry
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
Amezawa Koji 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (90263136)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井口 史匡 東北大学, 工学研究科, 准教授 (00361113)
八代 圭司 東北大学, 環境科学研究科, 准教授 (20323107)
中村 崇司 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (20643232)
木村 勇太 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (60774081)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 固体酸化物形燃料電池 / 空気極 / 混合導電性酸化物 / 反応経路 / パターン電極 / オペランド計測 |
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| Outline of Final Research Achievements |
In this work, the identification of reaction path in solid oxide fuel cell (SOFC) cathodes, in particular, separate evaluation of the contribution of electrode reaction through triple/double phase boundaries, were performed. For these purposes, we proposed and fabricated original model electrodes, so-called patterned thin film electrode, and performed electrochemical/spectroscopic measurements with them. As results, dominant reaction path in conventional SOFC cathodes were identified. It was found that the contribution of the reaction through triple phase boundaries were significant even in mixed ionic and electronic conducting SOFC cathodes. This finding demonstrated that a new concept considering the contribution of triple phase boundary is necessary for the design of high performance SOFC cathode. Furthermore, the proposed patterned thin film electrode was also applied to investigate the mechanism of Cr poisoning for SOFC cathodes.
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| Free Research Field |
固体イオニクス
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究では，独自に開発したパターン緻密膜電極を用いることで，固体酸化物形燃料電池（SOFC）空気極における反応経路およびその分離評価を可能とする手法を確立した。これにより，混合導電性SOFC空気極における主たる反応経路が二相界面であるという従来の常識が誤りであり，SOFC高性能化のためには，三相界面反応を考慮した新たな電極設計・開発指針が必要があることを初めて示した。また，同手法が，SOFC空気極における劣化機構の解明にも適用できることを示した。これらの成果は，SOFCの高性能化，耐久性化を達成する上で，これまでに知られていなかった重要な知見であり，その学術的・社会的意義は大きい。
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