高出力マイクロ燃料電池用BaCeO3固体電解質の合成と原子レベルでの微細構造解析

高功率微型燃料电池用BaCeO3固体电解质的合成及原子级微观结构分析

基本信息

批准号：
05F05623
负责人：
森利之
金额：
$ 1.54万
依托单位：
National Institute for Materials Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

次世代マイクロ燃料電池用固体電解質として、注目されているプロトン伝導体BaCeO3系化合物を対象に、ナノサイズの粒径を有するナノセラミックス中に現れるといわれている、高速プロトン拡散現象をバルク固体の中で精査し、この現象を最大化させる(プロトン伝導度を最大化させる)ために必要なナノ構造の特徴について検討することを目的にした。ナノサイズ球状BaCeO_3粉末,Ba(Ce_<0.8>Y_<0.2>)O_3粉末及びBa(Ce_<0.8>Sm_<0.2>)O_3粉末の合成に取り組み、900℃において、分散性の高いペロブスカイト単一相からなる分散性の高いナノ球状粉末の合成に成功し、その焼結挙動を注意深く観察し、最適な焼結方法を提案することにより、従来の高密度化に必要であるとされていた1500℃よりも、300℃以上低い、1100から1200℃において理論密度の95%以上に緻密化した焼結体の作製に成功した。焼結温度をかえて、緻密焼結体を作成することで、平均粒径400nmから1ミクロン(1000nm)の緻密焼結体を作成し、300℃から600℃における直流の導電率を測定したところ、平均粒径700nm付近に極大値が確認された。この傾向の妥当性を確認するべく、湿潤環境中のおける導電率測定を行ったところ、導電率の増大は確認されたが、導電率の焼結体中の平均粒径依存性は、まったく同じく平均粒径700nm付近に極大値をもつ傾向が確認された。今回の検討では、ナノ領域において現れることが期待された、特有の大きな導電率の向上は、作製したバルク体の中では確認できなかった。ナノ領域において大きな導電率の向上が確認される組成と今回の研究であつかった組成のバルク体中の微細構造を精査することで、ナノ構造と導電率の関係が明らかにされるものと期待される。

目的是检查高速质子扩散现象，据说它出现在纳米大小的颗粒大小的纳米陶瓷中，以散装固体，以最大化这种现象（最大化质子电导率），以便为了研究这种现象元素（最大化蛋白元素的纳米结构）所需的特征（最大程度地构成蛋白质元素）。 We have worked on synthesis of nanosized spherical BaCeO_3 powder, Ba(Ce_<0.8>Y_<0.2>)O_3 powder, and Ba(Ce_<0.8>Sm_<0.2>)O_3 powder, and at 900°C, we have successfully synthesized highly dispersible nanospherical powder consisting of a single phase of perovskite with high dispersibility at 900°C, carefully observed他们的烧结行为并提出了一种最佳的烧结方法，并成功产生了一个烧结的身体，该物体在1100至1200°C时已被烧结至95％或更多的理论密度，该密度为300°C或低于1500°C，以前被认为是高密度所必需的。通过改变烧结温度，制备了密集的烧结物体，制备了平均颗粒直径为400 nm至1微米（1000 nm）的密集烧结的身体，并测量300°C至600°C的DC电导率，并确认了最大值的平均颗粒图在700 nm的平均颗粒图周围的最大值。为了确认这种趋势的有效性，在潮湿的环境中进行了电导率测量，并确认电导率增加，但是还证实，电导率对烧结体平均粒径的依赖性也证实在平均粒径为700 nm的平均粒径左右具有最大值。在这项研究中，预计在纳米区域中出现的独特的电导率大幅度改善未在制造的散装体中得到证实。通过仔细研究本研究中使用的组成的纳米层和散装体中的微观结构的大幅度改善的组成，可以预期将揭示纳米结构和电导率之间的关系。