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。

在本研究中，我们创建了La-Co-O和La-Ni-O层状钙钛矿氧化物致密体，并测量了它们的电导率、氧非化学计量、电极过电压等。旨在评估之间存在的关系今年，我们通过硝酸盐冷冻干燥和球磨降低初级粒径，并通过热等静压，并通过氧化物两相平衡控制氧分压，实现了LaNiO3、La4Ni3O10和La3Ni2O7的致密化，我们实现了La4Co3O10的致密化。当使用致密体测量上述氧化物基团的电导率时，所有氧化物的电导率均超过用作SOFC阴极材料时的电导率目标值100S cm-1。比较LaNiO3和La4Ni3O10、La3Ni2O7和La2NiO4的电导率，我们发现电导率随着晶体中钙钛矿层的增加而增加，特别是LaNiO3的电导率为3000 S cm-1，是SOFC中最高的正极材料。另外，通过碘量滴定测定各氧化物的氧非化学计量性时，La4Co3O10显示出氧过剩型的非化学计量性，La4Ni3O10和La3Ni2O7显示出氧缺损型的非化学计量性。有趣的是，虽然La4Co3O10和La4Ni3O10是具有相同晶体结构的氧化物，但它们的氧非化学计量分为过量型和缺陷型，并且氧空位和间隙氧在它们的晶体内共存，这表明了可能性。