Elucidation of electrode reactions and their acceleration to realize the next generation fuel cell ITFC

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H04607
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 26:Materials engineering and related fields
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Omata Takahisa 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (80267640)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石山 智大 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (30760194) ; 鈴木 一誓 東北大学, 多元物質科学研究所, 講師 (60821717)
• Project Period (FY): 2021-04-05 – 2024-03-31
• Keywords: 混合伝導体 / プロトン伝導体 / 燃料電池 / 空気極材料

Outline of Final Research Achievements

In this study, a case study using a mixed protonic and electronic conductor WO3 and exploring new mixed protonic and electronic conductors have been performed as part of the development of electrode materials for the realization of dry-ITFC using a proton conducting glass as an electrolyte. We found that the process gas pressure during sputtering affects the microstructure of the WO3 thin film, that the large resistance of proton migration at the glass electrolyte/electrode interface greatly reduces the output power of the fuel cell, and that MgIn2O4 and Nb-doped TiO2 are excellent mixed protonic and electronic conductors.

Free Research Field

無機材料化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究により見出された成果は、メタノールやメチルシクロヘキサンなどの有機液体水素キャリアを直接燃料として使用可能な、300℃付近で作動する燃料電池の実現に貢献する。また、本研究により見出された新たなプロトン電子混合伝導体は、燃料電池に限らず水素の製造や利用に関わる各種のデバイスへの応用も期待でき、物質科学の進展だけでなく、水素社会への移行にも大きく貢献する。