層状ぺロブスカイト系燃料電池用酸素極材料の開拓と集電・反応特性の系統的理解

燃料电池用层状钙钛矿氧电极材料的开发以及对电流收集和反应特性的系统理解

基本信息

批准号：
16J09427
负责人：
足立善信
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J09427/
关键词：
緻密化導電率酸素不定比性

项目摘要

本研究は、La-Co-O 系および La-Ni-O 系の層状ペロブスカイト型酸化物群の緻密体を作成し、その導電率や酸素不定比性、電極過電圧などを測定することで、それらの間に存在する関係を評価することである。今年度は、硝酸塩凍結乾燥法やボールミルによる一次粒子径の低減、熱間等方加圧法により LaNiO3 や La4Ni3O10, La3Ni2O7 の緻密化を達成し、酸化物の二相平衡による酸素分圧制御により La4Co3O10 の緻密化を達成した。その緻密体を用いて上記の酸化物群の導電率を測定したところ、いづれの酸化物の導電率も SOFC カソード材料として使用する際の導電率の目標値である 100 S cm-1 を上回った。LaNiO3 と La4Ni3O10, La3Ni2O7, La2NiO4 の導電率を比較すると、結晶中のペロブスカイト層の増加と共に導電率が増大し、特に、LaNiO3 の導電率は SOFC カソード材料中で最高である 3000 S cm-1 であった。更に、ヨウ素滴定法により各酸化物の酸素不定比性を測定したところ La4Co3O10 は酸素過剰となる不定比性を示し、La4Ni3O10 と La3Ni2O7 は酸素欠損型となる不定比性を示した。　La4Co3O10 と La4Ni3O10 は同じ結晶構造を有する酸化物であるにもかかわらず酸素不定比性が過剰型と欠損型に分かれたことは興味深く、それらの結晶内には酸素空孔と格子間酸素が混在する可能性を示唆している。

这项研究是为了创建一个密集的LA-CO-O和LA-NI-O系统的层状钙钛矿氧化物基团，并通过测量其电导率，氧不定比，电极过压等来评估它们之间的关系。今年，我们通过使用硝酸盐冷冻方法，一个球磨机和热的各向同性加压来实现LANIO3，LA4NI3O10和LA3NI2O7的致密化，并通过通过氧化氧化氧化的两倍压力来控制氧气的氧气平衡来实现LA4CO3O10。当使用致密体测量上述氧化物基团的电导率时，当用作SOFC阴极材料时，每个氧化物的电导率超过100 s cm-1的目标电导率值。比较LANIO3与LA4NI3O10，LA3NI2O7和LA2NIO4的电导率，电导率随晶体中钙钛矿层的增加而增加，尤其是LANIO3的电导率为3000 S cm-1，是SOFC阴极材料中最高的LANIO3电导率。此外，当通过碘滴定测量每种氧化物的氧气不确定性时，LA4CO3O10表现出一种不确定的性，导致氧气超过氧气，而La4ni3O10和La3Ni2O7则显示出一种不确定性，导致缺氧的形式产生。有趣的是，尽管LA4CO3O10和LA4NI3O10是具有相同晶体结构的氧化物，但不确定的氧比分为过量和缺陷的类型，这表明在这些晶体中可能会混合氧气空位和间质氧。