2023 Fiscal Year Annual Research Report
固体酸化物形セル燃料極実運転環境下のin-operando観察
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21H01258
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
鹿園 直毅 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (30345087)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
谷口 淳 東京理科大学, 先進工学部電子システム工学科, 教授 (40318225)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 燃料電池 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
実際の多孔体電極構造を模擬したイットリア安定化ジルコニア（YSZ）電解質基板上にニッケルをパターン状にスパッタリングし，発電状態におけるレーザー共焦点顕微鏡画像を取得するオペランド実験を実施した．レーザー顕微鏡画像，光学顕微鏡画像，および条件付き敵対的生成ネットワーク（Conditional Generative Adversarial Network，CGAN）による超解像技術を活用して，ニッケルのダイナミックな形状変化を観察した．電流の向きに加え，ニッケルに標準電極電位の異なる銅，鉄等を混合した電極を用いてニッケルの移動現象に及ぼす影響を系統的に評価するとともに，その挙動をフェーズフィールド法シミュレーション，および物理法則に基づいた深層学習(PINN: Physics-Informed Neural Network)により予測を試みた．その結果，燃料電池運転においては，ニッケルの濡れ性が大幅に促進されること，電気分解運転においては，ニッケルがYSZ電解質基板から剥離する様子が観察された．また，酸化物電解質との親和性が高い標準電極電位の低い鉄を混合したニッケルにおいては移動が抑制され，他方の標準電極電位の高い銅をドープしたニッケルにおいては移動が促進されることが分かった．また，フェーズフィールド法の未定パラメータを実験結果とPINNを用いて同定したところ，通常の表面拡散とは2桁ほど異なる値が導出され，従来提唱されているものとは異なる新たな物理メカニズムを導入する必要があることが分かった．
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] Modeling and prediction of Ni dynamic morphology change in patterned Ni/YSZ electrode2023
Author(s)
Tao, J., Sciazko, A., Onishi, J., Ouyang, Z., Komatsu, Y., Yao, G., Okabe, T. and Shikazono, N.
Organizer
第32回SOFC研究発表会
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