| 研究実績の概要 |
微構造は反応場である三相界面（電子伝導相, 酸化物イオン伝導相, ガス拡散相の接する場所）の密度だけでなく電子，イオンやガスの拡散に大きな影響を与え，発電性能を大きく左右する．近年，FIB-SEMを用いて電極の微構造を３次元的に観察し，それを基にした数値計算により電極性能を予測する手法が確立されつつあるが，関連した研究は燃料極に主眼を置いたものが多く，空気極における知見は少ない．その中でも特に，中低温(600~750℃)向けのLSCF空気極における研究は数件あるものの，高温域(850℃~)で有用な性能があるLSM空気極においての研究はほぼ無い．本研究ではLSM空気極の微構造を取得し，それを基に性能を予測することを目的とする．
本研究では，(1) FIB-SEMを用いたLSM空気極微構造の取得，(2) 単位三相界面あたりの交換電流密度の定式化，(3) 導出した単位三相界面あたりの交換電流密度式を用いて新たな計算モデルを構築し空気極の三次元数値計算を行った．(1)においては異なる焼結温度で空気極を作成したものや，LSM-YSZ空気極など，様々な微構造を持つ空気極構造の取得をすることができた．(2)においては，従来三相界面が幾何学的にわかるようなパターン電極を使用することが多い中で，より実際の電極に近い多孔質電極を用いて交換電流密度の定式化を行った．(3)の数値計算の結果は，実験結果を定性的に追うことができていた．そのため，今後の予定である，空気極，電解質，燃料極の三層を一体としたシステムの解析において今回構築したモデルを適用することが可能である．
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