2021 Fiscal Year Annual Research Report
低温作動SOFC実現に向けたSi欠損ランタンシリケート酸化物イオン伝導特性の向上
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19K05009
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| Research Institution | Niihama National College of Technology |
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Principal Investigator |
中山 享 新居浜工業高等専門学校, 生物応用化学科, 教授 (50300637)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | アパタイト酸化物イオン伝導体 / 固体酸化物型燃料電池 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
一昨年度、500℃でのイオン導電率0.014 S・cm－1を達成できたSi欠損型ランタンシリケートセラミックス焼結体（無配向）の組成により、研究代表者独自の「種結晶法によるセラミックスからの単結晶育成技術」を用いて単結晶作製にも成功し、c軸方向のイオン伝導とc軸に垂直方向のイオン伝導に2桁以上の差がある酸化物イオン伝導の異方性を確認した。昨年度は、同じく研究代表者独自の磁場配向技術を用いて直径20 mmのc軸配向セラミックスを作製することができた。得られた配向セラミックスでもc軸方向のイオン伝導に較べc軸に垂直方向のイオン伝導に1.5桁以上の差があり、酸化物イオン伝導の異方性があることが確認でき、c軸方向の500℃でのイオン導電率0.02S・cm－1以上を達成できた。このc軸配向セラミックスを用いた電荷質支持型SOFC単セルでは、電荷質の厚み1 mmながら作動温度500℃にて40 mW・cm－2付近の最大電力密度値が得られた。最終年度は、電解質のc軸配向性とSOFC発電特性との関係を詳しく調べたところ、電解質のc軸配向性がSOFC発電特性の向上に影響を与えることを確認できた。c軸配向性を高めることで電解質のイオン導電率の改善もできるが、それ以上に電解質－電極間の酸化物イオンのやり取りを改善することができ電解質－電極界面抵抗の低減されるため、SOFC発電特性の向上に大きく影響を与えると考えている。c軸配向性を高めた電解質では厚み1 mmにおいて作動温度500℃にて70 mW・cm－2付近の最大電力密度値を達成できた。しかしながら、加工の難しさから電荷質厚み0.3mmの電荷質支持型SOFC単セルでのSOFC発電特性の評価まで至っていない。
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