ナノ組織・構造制御による高性能ナノ構造化燃料電池用酸化物薄膜素子の作製と特性評価

使用纳米结构/结构控制用于燃料电池的高性能纳米结构氧化物薄膜元件的制造和表征

基本信息

批准号：
07F07561
负责人：
森利之
金额：
$ 1.41万
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：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07F07561/
关键词：
燃料電池固体電解質薄膜ナノ構造界面

项目摘要

これまでの燃料電池の動作温度空白領域(200℃から500℃)においても、高い性能を有する酸化物燃料電池用材料の開発を目指し、こうした温度領域で高い性能を有する燃料電池を作製するために、3価の希土類ドープドセリア薄膜固体電解質材料の合成と、その合成ルートの違いが電解質/電極の界面構造のナノレベルのおける変化と物性に与える影響を精査することを目的に実験を行った。研究年度2年目にあたる平成20年度は、昨年に引き続き、3価の希土類ドープドセリア固体電解質薄膜を、従来手法である電気泳動法と、新規薄膜合成手法である、ミストCVD法により合成し、その微細構造の特徴についての考察を行った。高分解能透過電子顕微鏡観察により、ナノヘテロ界面構造を定量的に解析したところ、固体電解質と電極間界面において、電極活物質がサブミクロンから、ナノメータースケールで、固体電解質内への拡散を起こし、その結果、その拡散した電極活物質(NiO)の周囲において、酸素欠陥の秩序化が進み、固体電解質と電極界面の酸化物イオン伝動を大きく妨げるナノヘテロ界面構造が形成されることを、薄膜作製条件を変化させながら、系統的に解析を行った。このように、通常の薄膜X線回折試験などの方法では、知覚しがたいほどの小さな大きさで、薄膜デバイス中における固体電解質/電極間界面中に広がる、ナノ構造の特徴を、高分解能電子顕微鏡による観察、イメージアナリシス及びエネルギー損失分光法を用いた酸素欠陥の秩序化度合いの定量的な解析を組み合わせて行うことで、薄膜固体電解質の性能向上を妨げていた、ナノレベルにおける構造の特徴が明らかになり、そのナノヘテロ界面構造を、導電特性を最大化できるように、最適化することで、これまでの薄膜素子の能力を、大幅に向上させることが可能であることを明らかにした。

在空白区域（200°C至500°C）的运行，旨在开发具有高性能的氧化物燃料电池的材料，并在此类温度区域进行了高性能的燃料电池。仔细检查三个值掺杂的掺杂剂量薄膜薄膜薄膜固体电解质材料的合成，以及纳米级别和物理性质变化的合成途径的差异。在研究年的第二年，在2008年，通过传统的电子游泳方法和新的薄膜合成方法综合了三层掺杂的掺杂掺杂的掺杂掺杂的掺杂掺杂的掺杂剂量的掺杂掺杂的掺杂掺杂的掺杂掺杂的掺杂掺杂的掺杂掺杂的掺杂掺杂的掺杂剂量，我们认为这是很好的，我们认为是很好的，我们认为我们是很好的。结构。当对高分辨率透明的电子显微镜观察进行了定量分析时，电极和活性物质从亚料中扩散到电极内部的纳米尺度，因此，氧气缺陷的顺序被促进。扩散电极活性材料（NIO）和纳米英雄表面结构极大地阻碍了固体电解质和电极性交的氧化物离子植物，并且我们在更改时进行了系统分析。通过这种方式，在正常的薄膜X射线衍射测试等中，在薄膜设备中没有感知并在整个电极领域传播的纳米结构的特征是高度解决的。通过将观察值与显微镜结合，成像分析和能量损失 - 使用氧缺陷程度的定量分析，可以明显地表明，可以显着表明，可以显着地表明，纳米粒子通过将观察值与显微镜结合，成像分析和能量损失来阻碍了薄膜固体电解质的性能。通过优化纳米英雄冲浪结构来提高薄膜元件的能力，从而可以最大化导电特性。