| 研究概要 |
本年度は, 研究(1)〜(4)を実施することにより以下に記載の成果を得た.
研究(1)薄膜およびナノボア材料作製法に関する検討 : 中低温SOFC用電解質として期待されるガドリア系酸化物からなる電解質の薄膜化を行い, スプレー法とドライプレス法を組み合わせた方法により, 電解質と電極を一体で同時に焼成させることに成功した. さらに, 共沈法による混合原料を用いて作成した電極は, 機械的に混合したものより粒径寸法が小さくかつ均一組織となることを示すとともに, セル性能試験を実施することにより共沈法による電極の方が優れた発電性能を発現できることを明らかにした.
研究(2)構成要素の基礎特性評価 : イットリアならびにガドリア系酸化物を対象とし, 弾性係数ならびに破壊強度の温度依存性をスモールパンチ試験法により評価し, 希土類元素添加量に依らず温度が室温から増大するにつれ低下するものの, 特定の温度域から増大する現象があることを明らかにした. 同時に, この機械的特性の温度依存性は酸素ポテンシャル依存性と連成していることを示した.
研究(3)模擬作動環境下における単セルの特性評価 : 0.5μmから70μmの厚みの電解質からなる単セルを用いた性能評価試験を実施し, 5μmの厚みの時に最も高い発電性能を示すことを明らかにするとともに, それより小さい厚みでは電子伝導が支配的になり発電性能が低下している可能性があることを理論モデルにより指摘した. また, AE法により, 燃料枯れに伴うアノードと電解質界面近傍における酸化による割れ損傷を検出できることを見出している.
研究(4)SOFCの設計手法に関する検討 : ガドリア系電解質の薄膜化による作動温度の低減を設計するための電解質厚みと発電特性の関係を与えることができ, かつ理論的モデル予測と実際の発電特性との整合性を示し, 低温下のための指針を提案した.
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