• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

パノスコピック形態制御された希土類系酸化物固体電解質の創製と応用

研究課題

研究課題/領域番号 16080220
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関独立行政法人産業技術総合研究所

研究代表者

棚瀬 繁雄  産業技術総合研究所, ユビキタスエネルギー研究部門・電池システム研究グループ, 主任研究員 (20357461)

研究分担者 岩佐 美喜男  産業技術総合研究所, 主任研究員 (00356528)
境 哲男  産業技術総合研究所, グループリーダー (20357081)
研究期間 (年度) 2004 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
37,000千円 (直接経費: 37,000千円)
2007年度: 5,400千円 (直接経費: 5,400千円)
2006年度: 9,300千円 (直接経費: 9,300千円)
2005年度: 11,600千円 (直接経費: 11,600千円)
2004年度: 10,700千円 (直接経費: 10,700千円)
キーワード希土類 / 酸化物 / 固体電解質 / セラミックス / アパタイト / ランタン / ケイ素 / バリウム / 酸化セリウム / 酸化ジルコニウム / 電池 / 応用
研究概要

新規な希土類系酸化物固体電解質の開発とその燃料電池への応用を目指して,ランタンを含むケイ酸アパタイ下系の材料に着目し,そめ導電性を検討するとともに,燃料電池に適しだ電極材料の探索を行った。
ケイ酸アパタイト系の複合酸化物は,酸化ランタン,酸化ケイ素等を出発物質として調製し,得られた焼結体について,交流4端子法による導電率測定を行った。また,その材料を電解質とした燃料電池では,カソード(正極)に空気を,また,アノード(負極)に30℃で加湿した水素を流して,800℃で電圧-電流特性を調べた。
La_9.6Si_5.7Mg0.3O_26.1を電解質とし,カソードとアノにドとも白金を用いた電池の開路電圧は,それぞれの酸素分圧から計算される理論起電力に匹敵する値であろたが,電池を放電した場合,電流密度の低い領域で急激な電圧の低下(活性化分極)が認められ,電流密度の中程度の領域での電解質等による抵抗分極も大きく,しかも,電流密度の大きな領域でガスの拡散に起因する拡散分極も認められたため,電池の最大出力電流密度(短絡電流密度)は100mA/cm^2に,また,電池の最大出力密度は20mW/cm^2に止まった。しかし,La_<10>Si_6O_<27>を電解質とし,カソードにLa_<0.9>Sr_<0.1>CoO_<3-δ>を,また,アノードにNi-SDCサーメットを電極とした電池の開路電圧は,理論起電力よりも0.15V程度高い値を示し,電池を放電しても,それぞれの分極が小さかったため,短絡電流密度は180mA/cm^2に,また,最大出力密度は50mW/cm^2に向上した。また,電解質をLa_<9.4>Ba_<0.6>O_<26.7>に変えた場合,導電率の向上により,短絡電流密度は230m/cm^2と,また,最大出力密度は65mW/cm^2と更に向上した。
以上の結果から,ケイ酸アパタイト系の電解質を用いた燃料電池の電極材料としては,白金よりも,カソードにはLa_<0.9>Sr_<0.1>CoO_<3-δ>が,また,アノごドにほNi-SDCザーメットが適しているごとが分かった。

報告書

(4件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] アルカリ土類金属によるアパタイト型希土類酸化物La_2Sio_5のLaサイト置換効果2007

    • 著者名/発表者名
      野尻 能弘、 棚瀬 繁雄、 岩佐 美喜男、 松村 安行、 境 哲男
    • 雑誌名

      希土類 50

      ページ: 32-33

    • NAID

      10019585311

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [雑誌論文] The Electrical Conductivity and Fuel Cell Properties of Yb-Stabilized Zirconia2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Nojiri, S. Tanase, M. Iwasa, and T.Sakai
    • 雑誌名

      ITE Letters on Batteries, New Technologies & Medidine 8

      ページ: 53-59

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrolyte characteristics of solids made from a mixed rare earth oxide powder prepared by a co-precipitation method2006

    • 著者名/発表者名
      S.Tanase, Y.Nojiri, M.Iwasa, T.Sakai
    • 雑誌名

      ITE Letters 7・4

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Magnesium doped lanthanum silicate with apatite-type structure as an electrolyte for intermediate temperature solid oxide fuel cells2005

    • 著者名/発表者名
      H.Yoshioka, S.Tanase
    • 雑誌名

      SOLID STATE IONICS 176・31-34

      ページ: 2395-2398

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Characteristics of mixed rare earth oxide as an electrolyte and the application to fuel cells2005

    • 著者名/発表者名
      S.Tanase, Y.Nojiri, M.Iwasa, T.Sakai
    • 雑誌名

      ITE Letters 6・5

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Aqueous Processing of Fine ZrO_2 Particles2005

    • 著者名/発表者名
      Jingxian Zhang, Feng Ye, Jing Sun, Dongliang Jiang, Mikio Iwasa
    • 雑誌名

      Colloids and Surfaces A : Physicochemical and Engineering Aspects 254

      ページ: 199-205

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [学会発表] La_<10x>Ba_xSi_6O_<27-X/2>の導電性と燃料電池特性2007

    • 著者名/発表者名
      野尻 能弘、棚瀬 繁雄、吉岡 秀樹、松村 安行、岩佐 美喜男、境 哲男
    • 学会等名
      電気化学会主催、2007年電気化学秋季大会
    • 発表場所
      東京都
    • 年月日
      2007-09-19
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] アルカリ土類金属によるアパタイト型希土類酸化物La_2Sio_5のLaサイト置換効果2007

    • 著者名/発表者名
      野尻 能弘、棚瀬 繋雄、岩佐 美喜男、松村 安行、境 哲男
    • 学会等名
      日本希土類学会主催、第24回希土類討論会
    • 発表場所
      福岡市
    • 年月日
      2007-05-17
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [図書] 電気特性の測定と評価2005

    • 著者名/発表者名
      棚瀬 繁雄 他
    • 総ページ数
      443
    • 出版者
      技術情報協会
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

URL: 

公開日: 2004-04-01   更新日: 2018-03-28  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi