| 研究課題/領域番号 |
19K05040
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| 研究機関 | 中部大学 |
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研究代表者 |
橋本 真一 中部大学, 工学部, 教授 (60598473)
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| 研究分担者 |
波岡 知昭 中部大学, 工学部, 教授 (90376955)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 空気極 / ニッケル酸ランタン / プロトン導電性酸化物 / PEFC / SOFC |
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| 研究実績の概要 |
LaNiO3が、空気極材として表面活性が高く、酸素イオン導電体とナノコンポジット化により、高い界面導電率を示すことを立証してきた。今期は次のステップとして、LaNiO3の表面活性が高い事を活かし、電解質をプロトン導電体であるSrCe0.95Yb0.05O3（SCYb）に変えて、その電極活性の評価を行った。
SCYb電解質は、固相反応法を用い、1525℃、15時間で焼結して作製された。SCYb電解質ペレットに、グリシンナイトレート法で合成し、800oC10時間で作製したLaNiO3を、両面に900oC 1時間で焼付け、電気化学用セルとした。この時の焼付条件は、GDC電解質上で、LaNiO3が比較的良い電気化学的特性を示した事に基づいて、採用された。作製した電気化学用セルは500～700oC、20oC加湿模擬空気（20%O2/N2）雰囲気中で、交流インピーダンス法によりその電気化学的特性評価を行った。その結果、電解質抵抗は、SCYbの導電率の文献値から換算される値の5倍以上高くなり、また、電極反応抵抗は、GDC上の値と比較して、1桁以上高くなった。
そこで、評価した電気化学セルのX線回折を調べたところ、SCYbやLaNiO3に帰属しない不純物相が確認され、さらに波長分散型X線分析を行うことで、SCYb中へのNiの顕著な拡散が確認された。この事から、LaNiO3中のNiのSCYb電解質中への拡散が、セル性能の低下を招いた事が分かった。今後、SCYb電解質に合わせた焼付条件の最適化を実施する予定でいる。
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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
新型コロナウィルスの影響で、十分な実験時間が確保出来なかった。また、電解質に用いるプロトン導電性電解質SrCe0.95Yb0.05O3（SCYb）の焼成条件が文献値よりも100oC以上低い値だったため、焼成条件の最適化に予定よりも時間がかかった。
更に酸素イオン導電体上で、比較的良好な性能を示したLaNiO3電極の焼付け条件では、NiがSCYb電解質中に顕著な拡散が生じた事から、今後、電極焼付条件の最適化のための時間が必要になる事が予測される。
以上の事から、現時点での研究の進捗は、やや遅れていると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
プロトン導電性電解質基板上への LaNiO3電極中のNiの拡散が顕著なことから、LaNiO3電極の焼付条件の最適化に課題がある。先ず、焼付温度をこれまでの経験を踏まえて条件検討すると共に、その前段階のLaNiO3の熱処理条件についても検討を行う。そのために、プロトン導電性電解質基板を予め多く合成しておき、効率的にセル評価が出来る状況を整える。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究計画時に、2020年度で、精密恒温槽の購入計画をしていたが、交付時に予算が大幅に減額された。そのため、他の予算を極力抑えながら、購入することを検討していたが、2020年度での購入は難しい予算状況にあった。また、精緻な水蒸気分圧制御をしても、十分な電極性能の向上を評価する程、プロトン導電体上のLaNiO3電極の性能が発現していないとの判断から、2021年度への繰り越しをする事にした。
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| 備考 |
固体酸化物エネルギー変換先端技術コンソーシアム(ASEC)公開シンポジウム2021にて、成果の一部を報告
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