2021 Fiscal Year Annual Research Report
複数キャリアを有する混合導電体／電極系の等価回路解析手法の構築
| Project/Area Number |
19H02796
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
川田 達也 東北大学, 環境科学研究科, 教授 (10271983)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
八代 圭司 東北大学, 環境科学研究科, 准教授 (20323107)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | プロトン導電体 / 混合導電体 / 等価回路 / マルチキャリア / 固体酸化物形燃料電池 / プロトンセラミック燃料電池 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究はプロトン-ホール-酸化物イオン混合導電体を例に，複数キャリア導電体/電極系を表現する等価回路を提案し，汎用的な回路シミュレーターを用いて簡便な評価を可能にすることを目指している。昨年度までに，等価回路およびその回路素子の表現法を確定した。等価回路は，３種のキャリアの輸送を，キャリア交換を表す分布容量で相互接続した3本の伝送線で表現する。汎用回路シミュレータLT-SPICE(R)では，これらの素子パラメータを局所化学ポテンシャル（伝送線間の電位差）の関数として表現できる。しかし，検討を進めるなかで，インピーダンス応答を正しく計算するためには離散化にあたって回路要素を1000程度以上に分割する必要があることがわかった。この場合，計算には数時間を要する。回路要素のうち気固相反応抵抗は物性値として設定ができず適切な値の組み合わせを探索的に計算する必要があるため，計算時間を短縮する必要が生じた。そこで，気固相反応抵抗について代表的な複数の組み合わせでの計算を行い，これらをもとに固有直行分解（POD）の手法を用いて電極反応抵抗をパラメータとする代理モデルを構築した。これにより適切な内挿計算が可能となった。
一方，電極上でのポテンシャル変化を測定する手法として，酸化物イオンプローブを用いた表面ポテンシャルセンサの利用を試みた。プローブには，Pt上に(Ce,Gd)O2を焼き付けたものを用いた。これを，まず酸化物イオン導電体であるCeO2系固溶体上にパターニングした(La,Sr)CoO3緻密電極に適用し，通電による表面酸素ポテンシャル分布の発生とその分布を測定可能であることを確認した。そこで，この手法を用い， Ba(Zr,Y)O3上のPt電極上の還元ガス中での酸素ポテンシャル変化を測定可能であることを確認することができた。
|
| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
|
