2015 Fiscal Year Annual Research Report
原子力発電依存低下に資するナノヘテロ組織構造制御による発電・畜電デバイスの設計
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25281066
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
森 利之 国立研究開発法人物質・材料研究機構, ｴﾈﾙｷﾞｰ・環境材料研究拠点, 上席研究員 (80343854)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 固体酸化物形燃料電池 / ｻｰﾒｯﾄｱﾉｰﾄﾞ / 中温域動作 / ヘテロ界面 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成26年度は、昨年度の結果を基に、ﾗｻﾞﾌｫｰﾄﾞ後方散乱法により、ﾏｸﾞﾈﾄﾛﾝ・ｽﾊﾟｯﾀ法を用いた微量酸化白金（PtOx）のｽﾊﾟｯﾀ膜の厚みと、その中に含まれるPt量の関係を調べ、あわせて、ｽﾊﾟｯﾀ条件の最適化をおこなうことを試みた。その結果、わずか0.8ppm(ｱﾉｰﾄﾞ層内全構成成分に対する割合)のPtOxを、NiO-ｲｯﾄﾘｱ安定化ｼﾞﾙｺﾆｱ・ｱﾉｰﾄﾞ上にｽﾊﾟｯﾀし、水素還元をすることで、動作温度700℃の中温域において、ｲｯﾄﾘｱ安定化ｼﾞﾙｺﾆｱ(ZrO2)を固体電解質に用いた酸化物形燃料電池(SOFC)発電性能試験において、ｾﾙ電圧0.8Vで200mAcm-2以上の性能（IR-Free）を得ることに成功した。また、性能安定性試験においても、100時間程度までの性能安定性試験において、安定な性能を確認することができた。
このように、わずか１ppm程度の微量PtOxを、NiO-ｲｯﾄﾘｱ安定化ZrO2・ｱﾉｰﾄﾞ上にｽﾊﾟｯﾀすることで、燃料電池電極性能の向上を可能にしたPt-安定化ZrO2界面の特徴を明らかにする目的で、集束イオンビーム法を用いて、電極層内電極/固体電解質界面の薄片を切り出し、透過電子顕微鏡による、界面欠陥構造観察を実施した。まだ、予備的観察の段階であるものの、水素還元後のｱﾉｰﾄﾞ層内において、安定化ZrO2上にあるNi粒子の粒界に、白金と思える1nm以下の微粒子が連なって存在する可能性があることが、HAADF-STEM像から観察された。
通常は、1から5nm程度の白金微粒子を、800℃付近の温度で水素還元処理をおこなうとPtの焼結がすすみ、数十μmの大きさまで粒成長を起こすことが知られているが、そうした痕跡は全くなく、ｱﾉｰﾄﾞ層内に、極めてﾕﾆｰｸな界面構造が形成されたと考察した。
以上のように、今年度の検討結果から、ｽﾃﾝﾚｽ・ｽﾃｨｰﾙをｲﾝﾀｰｺﾈｸﾀｰに用いた、高性能SOFCｽﾀｯｸ開発への道を拓く、高性能極微少量白金-安定化ZrO2界面を有する電極層の作成を達成した。
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| Research Progress Status |
27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 |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(13 results)
