2015 Fiscal Year Annual Research Report
異種イオニクス材料間のヘテロ接合界面長制御による電極反応機構の解明
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25289246
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
橋本 真一 東北大学, 環境科学研究科, 准教授 (60598473)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
雨澤 浩史 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (90263136)
井口 史匡 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00361113)
中村 崇司 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (20643232)
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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 / SOFC / PCFC / 空気極 / パターン電極 / 電極反応メカニズム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
固体酸化物形燃料電池において、気相（酸素）、混合導電性空気極、電解質の間の三相界面の寄与については殆ど検討がなされていない。そこで、本研究では、これまで、混合導電性を有する高性能空気極材La0.6Sr0.4Co3-d(LSC)を用いて、電極面積当たりの三相界面長が異なるパターニングを施したモデル電極をCe0.9Gd0.1O2 (GDC)基板上に形成する技術を開発し、その電気化学的特性について検討してきた。本年度はこの確立した技術を応用し、LSCがプロトン導電性電解質上で活性なことから、プロトン導電性電解質SrZr0.9Y0.1O3-a(SZY)基板上のLSCパターン電極を形成し、電気化学測定を行うとともに、水素同位体交換反応させた試料のSIMS分析により、反応のメカニズムを検討した。
LSCパターン電極は、三相界面長比6.5cm-1、344cm-1のものに加え、680 cm-1のものを用い、電解質内部のホール・酸化物イオンの発現を抑えた燃料電池条件下で、電気化学的評価を行った。その結果、低酸素分圧領域から高酸素分圧領域まで（10-4 <PO2<1 bar）顕著な三相界面長依存性が確認された。また、SZY基板上にLSC緻密薄膜を取付けた試料と、LSC緻密バルク試料の水素同位体交換処理を行い、SIMS分析したところ、SZY基板上のLSC緻密薄膜には、D+が観測されたが、LSC緻密バルク試料中では、天然存在比レベルのD+しか、観測されなかった。これらの事から、LSC表面における水素および、H+の反応性は極めて乏しく、電解質中のH+は三相界面を介し、LSCの表面拡散をした酸素との反応が主たる反応経路であることを見出した。
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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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[Presentation] The electrode reaction mechanism analysis and electrode design on SOFC cathode2016
Author(s)
Shin-ichi Hashimoto, Riyan Achmad Budiman, Yuya Uzumaki, Kota Suzuki, Honami Kudo, Issei Susuta, Syunsuke Noda, Takaya Hoshi, Keiji Yashiro, Tatsuya Kawada
Organizer
40th International Conference and Expo on Advanced Ceramics and Composites
Place of Presentation
Daytona Beach, USA
Year and Date
2016-01-24 – 2016-01-29
Int'l Joint Research / Invited
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