Interface chemistry of electrochemical reaction on the surface of proton conducting solid oxide

质子传导固体氧化物表面电化学反应的界面化学

基本信息

批准号：
21K04981
负责人：
立川雄也
金额：
$ 2.16万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04981/
关键词：
プロトン伝導性固体酸化物表面化学電気化学

项目摘要

本研究は、高温でのイオン伝導性を有する固体酸化物材料のうち特にプロトン伝導性を有する材料の表面特性を明らかにするため、電気化学インピーダンス法の緩和時間分布に着目した計測手法によって、電気化学セルの作動特性評価を最終的に明らかにすることを目的としている。1年目には従来材料との電気化学特性の違いを明らかにすること、他の電極材料を用いた試験による特性の変化を明らかにすることを目指して研究を行なってきており、電気化学特性の違いについては、既知の材料を用いた燃料電池での特性評価を行なった結果、従来よりプロトン伝導性酸化物を用いたセル(proton conducting solid oxide cell,p-SOC)の課題であった電解質由来の性能低下を一定程度克服し、前述の電気化学インピーダンス法の緩和時間分布に着目した計測手法によって特性の比較を行なってきた。２年目も引き続き、それらの評価を実施するとともに燃料電池の逆作動である電解運転での特性も取得を進めている。一方でp-SOCを用いたセルの特性評価について発表を行った際に評価方法に改善が必要と思われる克服点も示されており、その改善に向けてプロジェクト内で実験を実施中である。また、もう一方の実施内容である他の電極材料を用いた試験による特性の変化について、電気化学インピーダンス計測により得られた電極特性の結果に与える影響についても現在、従来の酸素イオン伝導性酸化物材料での評価結果をベースとした成果を取りまとめ報告準備中である。本プロジェクト研究の過程で得られた結果について、一部有用な成果も得られたため研究を発展させ論文として報告した。

在本研究中，为了明确在高温下具有离子传导性的固体氧化物材料中具有质子传导性的固体氧化物材料的表面特性，我们采用了电化学阻抗法的弛豫时间分布的测量方法。目的是最终阐明化学电池的运行特性评估。第一年，我们一直在进行研究，目的是明确与传统材料的电化学特性的差异，并通过使用其他电极材料的测试来明确特性的变化。通过评估使用已知材料的燃料电池的特性，我们进行了研究。发现使用质子传导固体氧化物的电池和使用质子传导固体氧化物的电池之间的差异我们在一定程度上克服了电池（p-SOC）中由电解质引起的性能下降问题，并使用上述电化学阻抗法的弛豫时间分布的测量方法比较了它们的特性。第二年，我们将继续进行这些评估，我们也正在获取电解操作的特性，这是燃料电池的逆操作。另一方面，在使用p-SOC进行电池特性评估时，评估方法存在一些需要克服的问题，目前正在项目内进行实验以改进这些问题。此外，关于由于使用其他电极材料进行测试而导致的性能变化，即测试的另一个内容，我们目前正在研究使用其他电极材料进行测试对电化学阻抗测量所获得的电极性能结果的影响。目前正在准备一份报告，根据材料的评估结果总结结果。本课题研究过程中取得了一些有益的成果，因此我们扩大了研究范围并以论文形式进行了报道。