アノード層内理想的活性サイト形成による超高効率SOFCの創製研究

在阳极层形成理想活性位点制备超高效率SOFC的研究

基本信息

批准号：
22K05274
负责人：
伊藤滋啓
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tsuruoka National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本申請研究における計画内の2022年度の実施項目は固体酸化物形燃料電池（SOFC）のアノード層へ「①BIO助触媒添加による発電性能向上効果確認」を中心に行った。発電性能評価に用いるSOFC単セルは通常のSOFCアノードであるNiと8YSZサーメット電極粉末に助触媒である酸化物を先行研究で明らかとなっている最適量を添加することで作成しそのアノードを用いてSOFC単セルを作成した。発電評価方法は電流遮断法によって得られた電極性能のみを取りだしたIR-freeのI-V曲線からその性能を評価した。その結果BIO助触媒（Ba2In2O5酸化物）はSOFCアノード層へ添加することで当初の装うの通り発電性能向上効果が得られた。また助触媒添加量の最適化、再現性確認なども行うことができたため、実施計画を前倒しに行い次年度実行計画項目である「②BIO助触媒導入方法（インフィルトレーション法）の検討」を行った。本項目はBIO含侵用溶液を調整して、BIO成分をSOFCアノード層内への助触媒の広域かつ均一添加を試みる取り組みである。まず、BIO含侵溶液はBaNO3とInNO3を水溶液とした溶液で含侵を試みた。その溶液でBIO成分を含侵させたSOFC単セルを電流遮断法により、性能評価を行うと添加していない基準となる標準SOFC単セルより性能は低下した。この結果を明らかとするためにインフィルトレーション法を用いたSOFC単セルのSEM/EDX解析やXPS解析によってSOFC単セルにおけるアノード表面の評価を行ったところ、性能低下につながったであろう要因が明らかとなった。１つ目は助触媒のBIO成分であるBa成分気発（消失）による影響、２つ目はNiの触媒性能を低下させたであろう不純物生成の影響である。これらの影響を取り除くには含侵溶液の濃度やSOFC単セルの電極焼き付け温度などの条件を検討する必要がある。

本研究申请中计划于2022财年实施的项目重点是“（1）确认在固体氧化物燃料电池（SOFC）的阳极层中添加BIO促进剂的发电性能改善效果”。用于发电性能评价的SOFC单电池是通过在作为普通SOFC阳极的Ni和8YSZ金属陶瓷电极粉末中添加适量的助催化剂氧化物来制作的，并使用该阳极制作了SOFC单电池。发电评估方法是从无IR I-V曲线来评估性能，该曲线仅提取通过电流中断方法获得的电极性能。因此，正如最初认为的那样，在 SOFC 阳极层中添加 BIO 促进剂（Ba2In2O5 氧化物）可改善发电性能。另外，我们能够优化助催化剂的添加量并确认再现性，因此我们提出了实施计划并进行了明年的行动计划项目``② BIO助催化剂引入方法（渗透法）的研究）。”塔。本项目是通过调整BIO浸渍液，将BIO成分作为助催化剂大面积、均匀地添加到SOFC阳极层中。首先，使用BaNO 3 和InNO 3 的水溶液作为BIO浸渍溶液尝试浸渍。当使用电流中断法评估使用该溶液浸渍 BIO 成分的 SOFC 单电池的性能时，其性能低于不含添加剂的标准 SOFC 单电池。为了澄清这一结果，我们通过使用渗透法对 SOFC 单电池进行 SEM/EDX 分析和 XPS 分析来评估 SOFC 单电池的阳极表面。第一个是Ba组分蒸发（消失）的影响，Ba组分是促进剂的BIO组分，第二个是形成杂质的影响，该杂质会降低Ni的催化性能。为了消除这些影响，需要考虑浸渍溶液的浓度和SOFC单电池电极的烘烤温度等条件。