| 研究課題/領域番号 |
26820321
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| 研究機関 | 東京工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
城石 英伸 東京工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (30413751)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 燃料電池 / 電池材料 / プロトン導電 / 無機固体電解質 |
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| 研究実績の概要 |
我々は，無機-無機ハイブリッド電解質を用いた中温作動プロトン導電型燃料電池の開発を目指して，初年度は，1)ZnO-xP2O5リン酸ガラスの組成依存性ならびに2)リン酸ガラスとコアシェル型電解質の最適組成ならびに最適熱処理温度の検討，3)無機-無機ハイブリッド電解質の整形と薄膜化を検討した。
1)ZnO-xP2O5リン酸ガラスの組成依存性(x=1.6～2.0)を研究するに当たって，科研費で購入した電気炉を用いた。その結果，①プロトン伝導率はほぼ同程度であり，②耐水性はx=2.0のときが最も高い値を示し，③ガスバリア性もx=2.0のときが最も高い値を示すことがわかった。これらのことからx = 2 が現時点では最も最適であるという結論に至った。
2)リン酸ガラスとコアシェル型電解質の最適組成ならびに熱処理温度検討結果についてであるが，熱処理温度が高いほど耐水性は向上したが，プロトン伝導率は低下することがわかった。これよりプロトン伝導率と耐水性はトレード・オフの関係にあったため，500℃での焼成が最も良いと判断した。最適組成については，ガラスの耐水性の向上を目指して，CaOを添加した。0.3 MのCaOの添加によって，耐水性が向上し，ZrO2-1.6P2O5電解質の配合比を30 wt%にまで増加してもある程度の耐水性を付与することに成功した。
3)無機-無機ハイブリッド電解質の整形と薄膜化の結果についてであるが，上記では低温焼成法で検討してきたが，昨年度の後半に，電解質充填法という方法を開発した。電解質充填法が現時点では最も有望であると考え，今年度以降更に検討を進めていく予定である。
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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
無機電解質とガラスを複合化する方法の検討に予想以上に時間がかかってしまったためである。
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| 今後の研究の推進方策 |
比較的良好な複合化の方法が見つかったため，その方法を中心に検討していく予定である。
また，リン酸ガラスの組成依存性は昨年度で終了予定であったが，x = 2以上についても検討していきたいと考えている。
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