微量ガス吸着による中温型燃料電池の電気化学反応阻害機構の解明

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20H02437
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分26020:無機材料および物性関連
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 畑田 直行 京都大学, 工学研究科, 助教 (00712952)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: プロトン伝導セラミックス型燃料電池 / PCFC / 二酸化炭素 / 二酸化硫黄 / 過電圧

研究成果の概要

La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ (LSCF6428) 酸素極とBaZr0.8Y0.2O3-δ (BZY20) 電解質を用いたプロトン伝導セラミックス型燃料電池（PCFC）の酸素極へ空気を供給した際の短期的な過電圧増大の主因となる気相成分はCO2であると特定された。PCFCの動作温度域（500-600℃）において、CO2はLSCF酸素極表面およびBZY電解質表面にわずかに（均一に付加した場合単分子層程度）収着することがわかった。

自由記述の分野

化学熱力学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果である空気中の微量成分の酸素極への影響とそのメカニズムは、PCFCの酸素極で空気をそのまま利用し安定的に発電することにつながる先駆的な知見である。将来的にはPCFCの実用化と水素社会の実現に貢献することが期待される。また、高温の雰囲気制御下において粉末表面での微量の気固反応を捉える本研究の手法は、他の基礎研究にも応用できる可能性がある。