| 研究課題/領域番号 |
18K05278
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| 研究機関 | 兵庫県立大学 |
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研究代表者 |
嶺重 温 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (00285339)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | イオン伝導体 / 燃料電池 / 界面インピーダンス |
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| 研究実績の概要 |
本研究課題では、固体酸化物燃料電池（SOFC）などのイオニクスデバイスにおける電極／電解質界面（固／固界面）の酸化物イオンの移動に焦点を当て、種々の材料を組み合わせて構築した界面を系統的に評価し、その抵抗の支配因子解明と、それをもとにした最適な界面設計を目指している。本年度は、電極／電解質界面を含む対称セルならびにこれに参照極を加えた３電極セルの交流インピーダンスプロットから各種抵抗を抽出する昨年度に確立した手法を用い、酸素空孔拡散型電解質CeO2 系材料とRuddlesden-Popper型La2-xSrxNiO4の酸素極材料による緻密電極／電解質界面のインピーダンス測定並びに解析を実施した。界面構築はパルスレーザー蒸着（PLD）法で行い、蒸着時間により膜厚を制御し、0.5～2 μmの緻密電極を作製した。これに対し、400～600℃で得られたインピーダンスプロットには、電解質の粒内、粒界イオン抵抗、界面イオン移動抵抗、電極内のイオン拡散抵抗、ならびに電荷移動抵抗の直列回路に対応する応答が見られた。本研究で注目している界面イオン移動抵抗については、他の抵抗成分と時定数が近いことから、抵抗ならびにCPE素子から成るフィッティング手法では抵抗の分離が困難であったが、伝送線モデルを適用することで良好なナイキストプロットのフィッティングが行え、分離評価が可能となった。さらに、３電極セルにおいて直流分極測定ならびに分極下でのインピーダンス測定を行って、得られた結果の妥当性を検証した。一方、この手法を酸素空孔拡散型、格子間酸素拡散型材料で構築される種々界面に適用し、固／固界面における酸化物イオン移動挙動の詳細を明らかにする予定であったが、これについては十分な検討を行えなかったことから、次年度に継続して実施する予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
電極／電解質界面のインピーダンス解析を精度よく実施する体制は構築できたが、種々界面における酸化物イオン移動挙動を観測する十分な時間を確保できなかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後、酸素空孔拡散型、格子間酸素拡散型材料を用いて構築される種々の界面におけるインピーダンス解析を行うことで固／固界面における酸化物イオン移動挙動の詳細を明らかにする予定である。あわせて、文献における、種々測定手法から得られた当該材料の物性値を参考に、本研究で得られた結果の妥当性の検証を行う予定である。なお本研究の伝送線モデルを用いた解析については産業技術総合研究所主任研究員、城間博士の協力を得ながら実施している。次年度も引き続き城間博士の協力を得ながら、種々の界面に適した解析モデルを迅速に適用し、研究を進める予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
今年度、研究を遂行する十分な時間を確保できなかったことに加え、学会発表による成果発表を十分に行えなかったため、次年度に継続して実施する。
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