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2010 Fiscal Year Annual Research Report

高効率水素製造のための高温水蒸気電解用高性能・高耐久性電極の開発

Research Project

Project/Area Number 21350114
Research InstitutionUniversity of Yamanashi

Principal Investigator

内田 裕之  山梨大学, クリーンエネルギー研究センター, 教授 (20127434)

Keywords電気化学 / 水蒸気電解 / 水素製造 / 混合導電体 / 金属ナノ粒子
Research Abstract

クリーンで高効率な燃料電池自動車の本格的普及に向け、燃料となる純水素の高効率な大量製造法の確立が必要である。安定化ジルコニアなどの固体電解質を用いる高温水蒸気電解(SOEC)では、カソードで水蒸気から水素を発生させ、生じた酸化物イオンが電解質中を移動してアノードで酸素を発生させる。一段階で高純度な水素が得られるという水電解法の特徴に加え、高温では、熱力学的および反応速度論的に有利になり、貴金属電極を用いなくても低い電解電圧で水素製造が可能になる。また、逆作動させれば固体酸化物形燃料電池(SOFC)として機能し、高効率発電も可能になる。すなわち、電力と水素の直接交互変換装置である。
本研究は、高性能かつ高耐久電極を開発し、低温作動SOECの実現に貢献することを目的とする。本年度は以下の成果を得た。
1. 噴霧プラズマ合成法により、電子-イオン混合導電性ガドリニアドープセリア(CeO_2)_<0.85>(GdO_<1.5>)_<0.15>(GDC)微粒子にNiナノ粒子触媒を高分散することに成功した。高電流密度域での電極特性の向上のために、微細構造の制御を行っている。
2. (Sr_<1-x>Ce_x)MnO_<3±δ>(SCM)を合成し、酸素極特性を調べた。X=0.1~0.4でn型電子伝導性を示し、X=0.3で最大の300S/(cm)となった。その組成のSCMをSOFCカソードに用いると、800℃、定電流密度0.2Acm^<-2>で1000hに亘って安定に作動することが確認できた。さらに40vol%のSDC. (CeO_2)_<0.8>(SmO_<1.5>)_<0.2>を添加すると、イオン導電性の向上により、カソード特性が著しく改善されることを見出した。

  • Research Products

    (4 results)

All 2010

All Journal Article (1 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Performances of Metal Particle-Dispersed Ceria Hydrogen Electrodes in Reversible SOFCs2010

    • Author(s)
      H.Uchida
    • Journal Title

      ECS moans., SOFC XII

      Volume: (印刷中)

  • [Presentation] 可逆作動SOFC用二重層型電極の開発とPEFC用電極触媒・電解質膜の評価法2010

    • Author(s)
      内田裕之
    • Organizer
      山梨大学新技術説明会
    • Place of Presentation
      JSTホール(東京)
    • Year and Date
      2010-12-21
  • [Presentation] Ce_0.8Sm_0.2O_1.9を添加した_n型電子伝導体(Sr_1-xCe_x)MnO_3±δのSOFCカソードへの応用2010

    • Author(s)
      内田裕之
    • Organizer
      第36回固体イオニクス討論会
    • Place of Presentation
      仙台市情報・産業プラザ
    • Year and Date
      2010-11-25
  • [Presentation] Polarization Properties of Oxygen and Hydrogen Electrodes for Reversible Solid Oxide Fuel Cells2010

    • Author(s)
      H.Uchida
    • Organizer
      3rd International Congress on Ceramics
    • Place of Presentation
      グランキューブ大阪(大阪市) 招待講演
    • Year and Date
      2010-11-15

URL: 

Published: 2012-07-19  

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