3研究成果／次世代エネルギーデバイス

R-16

2021

SOEC・SOFCの酸素極界面構造に及ぼすTiO₂添加の効果

アピールポイント

界面高抵抗相形成の抑制メカニズム解析
【技術シーズ：界面制御技術】

課題

・SOECやSOFCの特性には電極・電解質の材料特性のみならず、電極/電解質界面で形成される高抵抗相も大きく影響

・酸素極側界面に反応防止層（中間層）を導入しても高抵抗なSrZrO₃が形成

解決手段

・酸素極から抜け出るSrが中間層／電解質界面に到達する前にゲッタリング

・Srゲッターとして、ZrよりもSrとの親和性が高いTiに注目

成果・新規性

・酸素極にTiO₂を添加することで界面に生成するSrZrO₃を制御可能

・TiO₂とSrが反応し、SrTiO₃を形成することで、Srをゲッタリング

・中間層/電解質界面でのSrZrO₃形成量が減少（図1）→ 発電特性向上（図2）

期待される市場・応用

・SOEC・SOFCの高性能化・高耐久化

・センサーや触媒などの電気化学デバイスの界面制御

謝　辞：本研究は、新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）からの委託業務「水素利用等先導研究開発事業／水電解技術高度化のための基盤技術研究開発／高温水蒸気電解技術の研究開発」（2018年度～）で実施したものである。