高イオン導電性酸化物電解質のための高性能電極触媒の開発

高离子导电氧化物电解质高性能电催化剂的开发

基本信息

批准号：
07239219
负责人：
内田裕之
金额：
$ 1.34万
依托单位：
University of Yamanashi
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

固体への酸化物イオンの出入りにはガス-電極材-電解質界面での電極反応が重要なステップである。ガス電極反応は温度が低くなるほど速度が顕著に減少し、イオン導電体の応用範囲が著しく制限される場合もある。本研究は、高イオン導電性酸化物独特の機能を十分に活用した高性能SOFCのための高性能電極の開発を目的とし、(1)貴金属超微粒子触媒高分散担持によるSOFC用高性能電極の開発、(2)固体酸化物電解質のイオン導電率の効果に着目したガス電極反応の解析を行った。1.貴金属超微粒子触媒高分散担持によるSOFC用電極の活性化良好な混合導電性を示す酸化物(CeO_2)_<0.8>(SmO_<1.5>)_<0.2>(以下SDCと略す)を燃料極としてYSZ電解質に焼き付けた。SDC燃料極にRu超微粒子を高分散担持(0.1〜0.5mg/cm^2)し、水素及び合成ガス中の分極特性を検討した。その結果、(1)Ruの担持効果が低温ほど顕著に現れること、(2)SDC中の酸化物イオンと電子導電率の両方が高くなる燃料ガス中でRu-SDC電極の特性は最高になり、800〜1000℃、空気極に対して-0.9Vの電位で1A/cm^2を越える電流密度が得られることがわかった。2.固体酸化物電解質上のガス電極反応の解析より高性能な電極材料を開発する指針を得るために、SDC燃料極の分極性におよぼす電解質の酸化物イオン導電率の効果を解析した。イオン導電率の異なる種々のジルコニア電解質上でのSDC燃料極の分極特性を調べた。SDCのイオン導電率が充分高い900℃以上では電解質の影響を受けないが、800℃になると電解質導電率が高いほど分極が小さくなることを見出した。さらに、SDC表面にRu微粒子を高分散担持して表面電荷移動反応を活性化すると、800〜1000℃で電解質からSDCへのイオン供給が律速となり、交換電流密度が電解質導電率の1次に比例して増加することを明らかにした。

气电材料 - 电解质界面处的电极反应是进入和退出固体的重要步骤。随着温度的降低，气体电极反应速率显着降低，有时离子导体的应用范围显着有限。这项研究旨在为高性能的SOFC开发高性能电极，该电极充分利用高离子导电氧化物的独特功能，以及（1）为具有高度分散的SOFC提供高性能的高性能电气，并用高贵的金属超铁颗粒粒子催化器和（2）分析固定牛的电极反应性效应的效应效应。 1。用高贵的金属超铁颗粒催化剂通过高度分散支持对SOFC电极的激活。氧化物（CEO_2）_ <0.8>（SMO_ <1.5>）_ <0.2>（以下简称SDC缩写为SDC）被烘烤到YSZ电解质中，作为燃料电极。在SDC燃料电极上高度分散了Ultrafine RU颗粒（0.1-0.5 mg/cm^2），并研究了氢和同性子的极化特性。结果，发现（1）在较低的温度下，支撑ru的效果似乎更为明显，并且（2）RU-SDC电极的特征在燃气中的特征最高，其中氧化物离子和SDC中的电子电导率都很高，导致电流密度超过1a/cm^2，在800-1000°C和-0.9V上，电流密度超过1A/CM^2。 2。对固体氧化物电解质的气体电极反应的分析，以便为开发具有较高性能的电极材料提供指导，分析电解质的氧化物离子电导率对SDC阳极极化的影响。研究了SDC阳极在具有不同离子电导率不同的各种锆电电解质上的极化特性。发现在足够高的SDC离子电导率下，电解质不受900°C或越高的电解质的影响，而是在800°C下，电解质电导率越高，极化越小。此外，揭示了当Ru细颗粒在SDC表面支撑以激活表面电荷转移反应时，从电解质到SDC的离子的供应在800-1000°C处限制为速率，并且交换电流密度与电解电导电导率的第一顺序成比例地增加。