| 研究課題/領域番号 |
15560611
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
構造・機能材料
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| 研究機関 | 日本大学 |
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研究代表者 |
橋本 拓也 日本大学, 文理学部, 助教授 (20212136)
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| 研究期間 (年度) |
2003 – 2004
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| 研究課題ステータス |
完了 (2004年度)
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| 配分額 *注記 |
3,800千円 (直接経費: 3,800千円)
2004年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2003年度: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
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| キーワード | 燃料電池材料 / 固体電解質 / 電極材料 / 欠陥構造 / イオン伝導体 / 還元膨張 / 結晶構造 / 化学的安定性 / 構造相転移 / 電気伝導 / 熱膨張特性 / 過電圧 |
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| 研究概要 |
新たな燃料電池の固体電解質としてBa_2In_2O_5、La_<1-x>Sr_xGa_<1-y>Mg_yO_<3-δ>、空気極としてLa_<0.6>Sr_<0.4>Co_<1-y>Ga_yO_<3-δ>、インターコネクター材料としてLa_<1-x>Ga_xCrO_<3-δ>の各種ガス中での安定性および電気的性質を調査、可能性を評価した。また実際に新たな燃料電池を作製し、低温で作動するか否かを評価した。
Ba_2In_2O_5については1070℃以上の相は、酸素分圧1〜10^<-4>気圧程度のガス中では高い安定性および酸化物イオン導電を示すが、燃料ガス中、酸素分圧10^<-17>気圧程度では分解してしまい燃料電池材料としては不適であることが明らかになった。La_<1-x>Sr_xGa_<1-y>Mg_yO_<3-δ>は酸素分圧1〜10^<-22>気圧の範囲で安定であり、高い酸素イオン導電率を示すため、新たな燃料電池の電解質として適していることが判明した。またGaサイトに10%程度のAlを部分置換させると安定性が向上し、問題となっている構造相転移が観測されなくなった。
空気極材料としてはLa_<0.6>Sr_<0.4>Co_<1-y>Ga_yO_<3-δ>を評価した。本物質は1〜10^<-4>気圧で高い安定性および電気伝導特性を示し、実際に固体電解質としてLa_<1-x>Sr_xGa_<1-y>Mg_yO_<3-δ>、空気極としてLa_<0.6>Sr_<0.4>Co<1-y>Ga_yO_<3-δ>、燃料極としてNiを用いて小型燃料電池を試作したところ、600℃での作動が観測された。
燃料電池セルを直列に繋ぐインターコネクター材料としてはLa_<1-x>Ga_xCrO_<3-δ>が有望とされているが、本物質は700℃以上・酸素分圧10^<-17>以下で還元膨張および電子伝導の低下を示すこと、本還元膨張の原因は酸化物イオン欠陥であること、およびその熱力学的な挙動を明らかにした。また酸化物イオン欠陥発生防止のためには600℃以下での電気伝導率向上が必要である事を明らかにした。
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