| 研究概要 |
クロム被毒によるカソード劣化を抑制する独自コンセプトの実現のため、(1)過電圧によるクロムの移動定量化（⇒クロム再蒸発を促進する最適制御）、(2)カソード／クロム分子相互作用の解明（⇒カソードの最適表面組成・構造概念設計）、(3)クロムを固定化しないカソード材料の探索（⇒耐被毒性カソード材料の開発）に取り組んでいる。(3)については、6種類のカソード材料LSM，LSCF，LNF，BSCF，PrSM，NdSMを比較した結果、電解質近傍にクロムが析出するタイプ（LSM, LNF, PrSM, NdSM)と、カソード表面にクロムが析出するタイプ（LSCF, BSCF）に分かれた。カソード過電圧の上昇によって析出速度が増加する（カソード過電圧がクロム析出を支配する）傾向は共通であった。LSCF, BSCFは、カソード過電圧によりクロム蒸気との反応性が上昇すると考えられ、混合伝導性との関連で調べる必要がある。このような反応性の差異による影響はあるものの、カソード過電圧によって電極反応場、特に電解質（ジルコニア等）表面に生成する酸素空孔がクロム析出を促進する機構は、カソード材料によらず共通と考えられる。(2)については、高分解能の走査透過電子顕微鏡(S-TEM)を用いて、ナノ領域におけるクロム析出分布を、特に電解質表面に析出したクロムに注目して観察した。電子エネルギー損失分光(EELS)によって、析出クロム近傍における酸素濃度低下を確認し、酸素空孔がクロム析出を促進する機構を確認した。ジルコニアは本来電子伝導性を示さないため、カソード材料から分離した元素の酸化物（Mn, Ni, Ndなど）が電解質表面を薄く覆うことにより、ジルコニア表面に酸素空孔を生成させる。(1)については、ジルコニア表面に析出したクロムは、過電圧をゼロに戻すことにより部分的に成長し、セリア表面に析出したクロムは過電圧をゼロに戻すことにより消失する現象を確認した。
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