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固体酸化物形燃料電池電極における三相界面反応局所交換電流密度の導出

研究課題

研究課題/領域番号 16F16779
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 熱工学
研究機関東京大学

研究代表者

鹿園 直毅  東京大学, 生産技術研究所, 教授 (30345087)

研究分担者 SCIAZKO ANNA  東京大学, 生産技術研究所, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2016-11-07 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2018年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2017年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2016年度: 300千円 (直接経費: 300千円)
キーワード燃料電池
研究実績の概要

SOFCの更なる高性能化・低コスト化・高信頼性を実現するためには,大電流密度化によるコンパクト化と,それに伴う劣化を抑制することが重要であり,そのためには基礎研究が必要不可欠である.特に,分極抵抗の大きな割合を占める電極の性能および信頼性の向上が求められている.本年度は導電性酸化物であるLa0.9Sr0.1Cr0.5Mn0.5O3(LSCM)と,混合導電性を示すGd0.1Ce0.9O2 (GDC)のコンポジット電極を対象とした研究を中心的に実施した.LSCM-GDC電極の焼成温度を変化させた際に,1200℃での性能が最もよくなることがわかった.これはある程度の高温でないと焼結が不十分なため,粒子の連結が弱くなる一方で,より高温になると元素の拡散と反応により不活性相が生じるためである.また,スクリーン印刷の回数を変更することで,最適な電極厚みを検討した.交流インピーダンス法により分極特性を測定したところ,約15ミクロン以上の電極厚みで分極抵抗がほぼ飽和した.このことから,LSCM-GDCコンポジット電極の有効反応厚みは15ミクロン程度以下であることがわかった.また,LSCM-GDC電極の混合割合を変化させて分極抵抗を測定したところ,最適なLSCM-GDC組成があることがわかった.これはGDC単体の構造の不安定性も寄与していると考えられ,最適組成はより安定な構造を実現できれば変わる可能性がある.今後,詳細な微細構造分析を行い,反応機構の解明を行う.

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Influence of initial powder morphology on polarization characteristics of Nickel/Gadolinium-Doped-Ceria Solid Oxide Fuel Cells electrode2019

    • 著者名/発表者名
      Sciazko, A., Miyahara, K., Komatsu, Y., Shimura, T., Jiao, Z. and Shikazono, N.
    • 雑誌名

      J. Electrochem., Soc.

      巻: 166 号: 2 ページ: F44-F52

    • DOI

      10.1149/2.0181902jes

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Microstructure and polarization characteristics of LSCM-GDC composite fuel electrode2018

    • 著者名/発表者名
      Yokoi, R., Shimura, T., Sciazko, A. and Shikazono, N.
    • 学会等名
      13th European SOFC & SOE Forum 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Minimizing the Influence of Experimental Uncertainty for Delivered Methane/Steam Reforming Kinetic Equation by the Optimized Design of Experimentation2017

    • 著者名/発表者名
      Sciazko, A., Komatsu, Y., Brus, G. A., Shikazono, N., Kimijima, S. and Szmyd, J. S.
    • 学会等名
      SOFC XV
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation of the Influence of Gadolinium Doped Ceria Particle Size on the Electrochemical Performance and Microstructure of Nickel-Gadolinium Doped Ceria Anodes2017

    • 著者名/発表者名
      Miyahara, K., Sciazko, A., Shimura, T., Jiao, Z. and Shikazono, N.
    • 学会等名
      SOFC XV
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2016-11-08   更新日: 2024-03-26  

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