| 研究課題/領域番号 |
18H01376
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
鹿園 直毅 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (30345087)
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| 研究分担者 |
谷口 淳 東京理科大学, 基礎工学部電子応用工学科, 教授 (40318225)
佐藤 和好 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (40437299)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 燃料電池 |
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| 研究実績の概要 |
SOFCの燃料極材料として，Ni-YSZ（ニッケル-イットリア安定化ジルコニア）のコンポジット材料が広く用いられている．しかしながら，Niへの炭素析出や硫黄被毒，酸化還元サイクル下でのNiの劣化が報告されており，長時間運転での耐久性に課題が残っている．そのため，Ni代替材料としてLaxSr1-xCryMn1-yO3-δ（LSCM）に代表されるペロブスカイト化合物が注目されている．炭素析出や硫黄被毒耐性だけでなく，酸化還元サイクル下での安定性も報告されている．LSCMの課題として，イオン伝導性が小さいことや電極触媒活性が低いことが挙げられる．そのため，他の材料と混合して燃料極に用いる研究が数多く報告されている．微細構造パラメータに着目し，構造の最適化を図る研究例もあるが，電気化学的性能の向上を目的とするものが多い．本研究では，電気化学性能及び微細構造パラメータに着目し，LSCM燃料極の設計指針を得ることを目的に，イオン伝導体であるGdxCe1-xO3-δ(GDC)とコンポジット化したLSCM-GDC燃料極を対象とした実験を行った．本年度は，LSCM-GDC燃料極の焼結温度，燃料極厚みや混合割合等の設計パラメータについて評価を実施した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
LSCM-GDCは始めて扱う材料であるが，バインダーの混合や塗布条件，また焼成温度等についてパラメータを変化させて安定な実験を行うことのできる条件を見出す必要があった．複数の条件を系統的に変化させることで，安定に実験を行うことができる条件を見出すことができた．また，集電についても電導性材料と集電材の接触に難があり，集電層の設置についても見当が必要であった．最終的に接触抵抗の少ない集電層の構成を見出すことができた．それらの条件のもとで，電極厚みや混合割合などを変化させた実験を行い，電極のインピーダンスを測定できた．
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| 今後の研究の推進方策 |
今後，電極の3次元微細構造を収束イオンビーム走査型電子顕微鏡（FIB-SEM)を用いて計測する予定である．得られた画像の処理を行い，コンピューター上で三次元構造を再構築する．この構造から，三相界面長さ，比表面積，屈曲度ファクター等の構造パラメータを算出し，別途得られた電極インピーダンスとの相関を明らかにし，電極反応メカニズムについて考察する．
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