固体電解質燃料電池の電極設計

固体电解质燃料电池电极设计

基本信息

批准号：
05750681
负责人：
中川紳好
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Gunma University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

(1)著者らの開発した電極固定化法により、1000℃の高温下でも電極材料(Ni)の焼結による分極特性の変化の影響を受けず、再現性の高いデータを得ることができた。(2)水素燃料極の電極インピーダンスは、電極反応の抵抗に起因する部分R1と固定化に用いた溶射膜の膜厚とともに増加する部分R2とに分けられることが分かった。(3)R1におよぼすNi膜厚の影響を調べた結果、R1は1mum<Ni 膜厚<12mumの間で一定値を示した。このことからNi燃料極の電極反応場は、少なくとも三相界面から1mum以内のごく三相界面近傍に限られることが分かった。(4)R1は水蒸気分圧(0.010atm<pH_2O<0.317atm)の-1/2乗に比例し、水素分圧(0.03atm<PH_2<0.98atm)には影響を受けなかった。この結果は、水素、水蒸気のLangmuir型の吸着平衡、電荷移動律速のメカニズムで説明できることが分かった。(5)R2は水蒸気分圧の-1乗に比例し、またその大きさの温度依存性はほとんど見られなかった。このことからR2は溶射膜中の水蒸気の拡散抵抗に起因するものであることが分かった。Ni燃料極で得られた電極インピーダンスプロットは、潰れた円弧形状や連なった二つの円弧の形状を示した。これらのプロットは著者らが従来提案している電極インピーダンス等値回路で精度良くシシュレートできた。この等値回路が、白金、空気極だけでなくNi、燃料極にも適用できるものであることが分かった。

(1) 使用作者开发的电极固定方法，即使在 1000°C 的高温下，我们也能够获得高度重复性的数据，而不会受到电极材料 (Ni) 烧结导致的极化特性变化的影响。 (2)发现氢燃料电极的电极阻抗可分为由电极反应的电阻引起的部分R1和随着用于固定的喷涂膜的厚度而增加的部分R2。 (3)研究Ni膜厚对R1的影响，结果发现R1在1μm＜Ni膜厚＜12μm之间呈恒定值。这表明Ni燃料电极的电极反应场仅限于三相界面附近，至少距三相界面1mm以内。 (4)R1与水蒸气分压的-1/2次方成正比(0.010atm<pH_2O<0.317atm)，且不受氢气分压的影响(0.03atm<PH_2<0.98atm)。研究发现，这一结果可以通过氢和水蒸气的Langmuir型吸附平衡以及电荷转移的限速机制来解释。 (5) R2与水蒸气分压的-1次方成正比，其大小几乎不依赖于温度。由此可知，R2是由喷涂膜中水蒸气的扩散阻力引起的。用Ni燃料电极获得的电极阻抗图显示塌陷的圆弧形状或一系列两个圆弧形状。使用作者提出的电极阻抗均衡电路可以准确地模拟这些图。研究发现，该等效电路不仅适用于铂电极和空气电极，也适用于镍电极和燃料电极。