電子―プロトン混合パーコレーション伝導体の創製と電極触媒能

电子-质子混合渗流导体的制备及电催化能力

基本信息

批准号：
22686062
负责人：
青木芳尚
金额：
$ 13.4万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

Brφnsted酸性電子-プロトン混合伝導体(EPmix)薄膜を創出するのための検討課題は以下の2点である。第一に高い酸性度と混合伝導率をもつEPmix複合酸化物薄膜の合成方法を最適化すること。第二に高いシート伝導度と垂直水素透過速度を同時に満たす、混合パーコレーション伝導体の設計方法を確立することである。本研究ではNb-P-Co混合アルコキシド溶液を用いた多層スピンキャスト法により、400℃ドライ雰囲気下で高い垂直混合伝導率を示すNb_<1.2>Co_<1.4>P_2O_x-アモルファス複合酸化物薄膜を合成することに成功した。この薄膜(100nmd)は明らかな水素透過能を示し、水素輸送に関する活性化エネルギーは約0.4eVと比較的小さな値を示した。また400℃における水素透過率は約10^<-7>molm^<-2>Pa^<-0.5>オーダーであり、これは燃料電池において2.0Acm^2の電流密度を生成するのに十分な値である。水素透過Pd合金をアノード基板、アモルファスZrP_<2.6>O_x薄膜(130nmd)を電解質膜、およNb_<1.2>Co_<1.4>P_2O_x-EPmix薄膜(200nmd)をカソードに用いた薄膜燃料電池を作製し、出力特性を調べた。薄膜燃料電池は350℃において理論値に匹敵する開回路電圧1.05V、最高出力2mWcm^<-2>を示した。セル抵抗の主な原因はアノードにおける分極であることが分かった。来年以降は、電極界面における分極抵抗低減とセル発電効率のさらなる向上を目指し研究を進める予定である。

为了创建布朗斯台德酸性混合电子-质子导体（EPmix）薄膜，需要考虑以下两点。首先，优化高酸性、混合电导率EPmix复合氧化物薄膜的合成方法。第二个目标是建立一种同时满足高片电导率和垂直氢渗透率的混合渗流导体的设计方法。在这项研究中，我们使用Nb-P-Co混合材料采用多层旋涂法合成了一种Nb_<1.2>Co_<1.4>P_2O_x-非晶复合氧化物薄膜，该薄膜在400℃干燥气氛中表现出高垂直混合导电率醇盐溶液成功地做到了这一点。该薄膜（100 nmd）表现出明显的氢渗透性，氢传输的活化能相对较小，约为0.4 eV。此外，400℃时的氢渗透率约为10^<-7>molm^<-2>Pa^<-0.5>，足以在燃料电池中产生2.0Acm^2的电流密度它是一个值。以透氢Pd合金为阳极基底、非晶ZrP_<2.6>O_x薄膜(130nmd)为电解质膜、Nb_<1.2>Co_<1.4>P_2O_x-EPmix薄膜制备了薄膜燃料电池。薄膜（200nmd）作为阴极，研究了输出特性。薄膜燃料电池在350℃时的开路电压为1.05V，最大输出功率为2mWcm^-2，与理论值相当。研究发现，电池电阻的主要原因是阳极极化。从明年开始，我们计划开展旨在降低电极界面极化电阻、进一步提高电池发电效率的研究。