2020 Fiscal Year Annual Research Report
Nano anisotropic Ni free anode for large current density and high fuel utilization SOFC
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18H01376
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
鹿園 直毅 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (30345087)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
谷口 淳 東京理科大学, 基礎工学部電子応用工学科, 教授 (40318225)
佐藤 和好 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (40437299)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 燃料電池 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
固体酸化物形燃料電池（SOFC）の燃料極材料として，Ni-YSZ（ニッケル-イットリア安定化ジルコニア）のコンポジット材料が広く用いられているが，ニッケルへの炭素析出や硫黄被毒，酸化還元サイクル下でのNiの粗大化等，電極が劣化し易いことが報告されている．長期耐久性を向上させるために，ニッケルを用いないニッケルフリー燃料極が研究されているが，ニッケルの代替材料としてLaxSr1-xCryMn1-yO3-δ（LSCM）に代表されるペロブスカイト化合物が注目されている．炭素析出や硫黄被毒耐性だけでなく，酸化還元サイクル下での安定性も報告されている．ただし，LSCMの課題として，イオン伝導性が小さいことや電極触媒活性が低いことが挙げられる．本研究では，電気化学性能及び微細構造パラメータに着目し，LSCM燃料極の設計指針を得ることを目的に，イオン伝導体であるGdxCe1-xO3-δ(GDC)とコンポジット化したLSCM-GDC燃料極を対象とした実験を行った．LSCM-GDC燃料極の焼結温度，燃料極厚みや混合割合等の設計パラメータについて系統的な評価を実施した．その結果，LSCMの体積割合が少なくGDCの割合が多いほど活性化過電圧が低減することが明らかとなった．また，LSCMとGDCの粒径を小さくすることで，現在主流となっているNi-YSZ燃料極と遜色のない性能が得られることが分かった．一方，LSCMを混合することでGDCの機械的な安定性を高めることが可能であることが分かった．
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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