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メタンの直接使用が可能な固体酸化物形燃料電池(SOFC)の開発を目的として、メタンの電気化学的酸化反応に高活性を示す燃料極について、その電極特性評価を行った。さらに、SOFC単セル性能に影響を与える電解質と空気極について最適な構成材料選択を検討した。サーメット燃料極の構成金属粒子として3d遷移金属元素から成るニッケル系固溶合金をいくつかの酸化物電解質と組み合わせ、サーメット燃料極のメタン酸化に対する高活性化因子の検討、およびアノード酸化反応律速過程の電気化学的解析を行った。この結果、メタン吸着に対する固溶合金粒子の分散状態と酸化物電解質の相互作用によるメタン酸化反応活性化効果を昇温脱離法と透過電子顕微鏡観察法によって明らかにし、固溶合金粒子と酸化物電解質が接する反応サイトにおけるメタン分子吸着状態が界面電荷移行を支配する反応モデルを示した。また、セリア系電解質による酸化物イオンと電子の混合伝導がメタン完全酸化反応活性を高めることを、生成ガス組成分析と放電特性との関係から実験的に明らかにした。
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