高温固体電解質燃料電池に関する研究

高温固体电解质燃料电池研究

基本信息

批准号：
62603528
负责人：
山本治
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Mie University
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：
1987
资助国家：
日本
起止时间：
1987 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

高温型固体電解質燃料電池のための電解質及び酸素極の検討を行った. 電解質は従来使用されてきた立方晶安定化ジルコニアに変えて正方晶安定化ジルコニアを使用する事を考えた. それは, その高い機械的強度が魅力であったためである. しかし電気化学的データがほとんどないため基礎的なデータの集収を行った. 添加金属としてY.Sc, Yb, CaGdなどを選び正方晶が存在する2〜8モル%あたりの試料について研究を行った. 一番問題となる酸化物イオン導電率は焼結性を上げ正方晶相の純度を上げれば正方晶ジルコニアにほとんど遜色ない事が明らかとなった. 次に正方晶は一般に低温で準安定相と言われ熱変化に対する劣化が心配であった. この点は正方晶ジルコニア内にアルミナを分散させることにより, 導電率を下げる事なしに安定化させうる事を見い出した. 実際に酸素極にペロブスカイト型酸化物を使用して正方晶と立方晶安定化ジルコニアを電解質として双方の比較を行ったところ800°C以上の温度ではその電極特性に差はなかった. 強度等を考慮に入れれば正方晶ジルコニアの方が立方晶ジルコニアよりはるかにすぐれた電解質となりうる事が分った. 一方, 酸素極に関してはペロブスカイト型酸化物La_<1-x>SrxMO_3(M=Cr, Mr, Fe, Co)についてのXの量, 遷移金属の種類等をかえ, その酸素還元能導電率, 電解質ジルコニアとの密着性及び反応性, 電極反応機構など検討た. 酸素還元に関してはLa_<1-x>SrxCoO_3が抜群により特性を示したが, 残念なことに電解質と反応しやすい, 密着性が悪いとの難点があった. 次善の候補としては特性ははるかにおとるが密着性とか反応性の点でLa_<1-x>SrxMnO_3があげられる. ただし, 電解質とペロブスカイト相の間にプロテクターとして反応性は低いものの高い酸化物イオン導電率を持つLa09Bo0.14lO_3のようなペロブスカイト膜をはさめば, 活性の高いCo系ペロブスカイトも半分に使用できる事が分かった.

我们研究了高温固体电解质燃料电池的电解质和氧电极。我们考虑使用了过去已使用的四方稳定氧化锆代替立出的氧化锆。这是因为其高机械强度很有吸引力。但是，由于几乎没有电化学数据，我们收集了基本数据。我们选择了Y.Sc，Yb，Cagd等作为添加金属，并研究了存在四方晶体的大约2-8 mol％。据揭示，如果缩略牙关的性能提高并且增加四方相的纯度，则最有问题的氧化物离子电导率几乎与四方锆石相媲美。接下来，通常认为四方晶体在低温下是可稳定的，并且人们担心由于热量变化而导致恶化。这一点发现，通过将氧化铝分散在四方氧化锆中，可以稳定它而不会降低电导率。实际上，我们将四方和立方稳定的氧化锆与使用钙钛矿型氧化物作为电解质的氧电极进行了比较，并发现在800°C以上的温度下，电极性能没有差异。考虑到强度，我们发现四方氧化锆可能比立方锆石更好。另一方面，对于氧电极，我们更改了X的量和钙钛矿型氧化物的过渡金属类型LA__ <1-X> srxmo_3（M = CR，MR，MR，FE，CO），并研究了氧气降低能力的电导率，粘附性，粘附性和电解质氧化锌锌反应机制和电子反应。关于还原氧，LA_ <1-X> SRXCOO_3具有出色的特性，但不幸的是，与电解质反应很容易。有一个缺点，它的粘附力不佳。次优的候选者是La_ <1-x> srxmno_3，其特征要好得多，但具有粘附和反应性。但是，发现如果钙钛矿膜（例如La09bo0.14lo_3）的反应性低但具有高氧化物离子电导率，则可以用作电解质和钙钛矿相之间的保护因子。