| 研究課題/領域番号 |
19K05009
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26020:無機材料および物性関連
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| 研究機関 | 新居浜工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
中山 享 新居浜工業高等専門学校, 生物応用化学科, 教授 (50300637)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | アパタイト酸化物イオン伝導体 / 固体酸化物型燃料電池 / 固体酸化物形燃料電池 / 酸化物イオン伝導体 / 配向制御技術 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
十分な機械的強度が確保できる厚み0.3 mmの電解質支持型SOFC単セルにおいて、500℃で発電出力1 W・cm-2の実現を目的する。そのために、SOFC電解質材料には低中温領域で最も高い酸化物イオン導電率を有するアパタイト酸化物イオン伝導体を用い、研究代表者らが明らかにしたSi欠損型ランタンシリケートの結晶構造および高酸化物イオン伝導機構の知見を基に構成元素の一部を他の元素で置換するにより500℃での導電率0.02 S・cm-1を達成、さらに高い酸化物イオン伝導を示す方向に結晶配向制御されたc軸配向ランタンシリケートセラミックスを作製し500℃での導電率0.1 S・cm-1を達成する。
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| 研究成果の概要 |
Si欠損型ランタンシリケートをc軸配向させることにより、500℃でのイオン導電率0.03 S・cm-1を達成できた。c軸配向性を高めることで、電解質のイオン導電率および電解質－電極間の酸化物イオンのやり取りの改善ができ、イオン導電率の向上および電解質－電極界面抵抗の低減によって厚み1 mmのc軸配向品を用いた電荷質支持型SOFC単セルで500℃にて70 mW・cm-2付近の最大電力密度が実現できた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来、500℃以下で最大出力100 mW・cm-2を超える電解質支持型SOFC実現は難しいと考えられてきた。電解質を限界まで薄くできるアノード支持型は電気的損失を低減できる利点があるものの、構造、製作および長期安定性では電解質支持型が有利である。イオン伝導の異方性を有し、c軸配向により500℃以下で高い酸化物イオン導電率が得られるアパタイト酸化物イオン伝導体は500℃以下で作動できる電解質支持型SOFC実用化の道を拓くことになる。
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