プロトン伝導性固体酸化物形燃料電池における輸送特性と 発電効率の相関

摘要

電解質にプロトン伝導性固体酸化物を用いたプロト ン伝導性固体酸化物形燃料電池(p-SOFC)は、作動温度 が600°C付近であり、かつ発電に伴う水の生成が空気 極側で起きる。そのため、酸化物イオン伝導性固体酸 化物を用いた固体酸化物形燃料電池(SOFC)における材 料劣化や起動停止時間の問題を解決し、さらに発電効 率を向上できると期待されている。p-SOFC 用電解質 材料の中でも、タングステン酸ランタン(La28- xW4+xO54+3x/2v2-3x/2:LWO)はプロトン伝導性の高さに加え て化学的安定性の高さを持ち合わせた材料として注目 されている。LWO は La と W の混合比によってプロ トン伝導度を制御できることが知られているが、筆者 らのこれまでの研究により高温での焼成により高 La/W 比を有する LWO 試料が合成され、La/W 比の増 加に伴う導電率の向上が確認された1 。また、導電率 の酸素分圧依存性評価結果から、La/W 比によって ホールや電子といったプロトン伝導以外の輸送特性が 制御されていることがわかった。さらに、既報式2,3 を 用いた評価の結果、LWO では低ホール·電子伝導で あることから電解質を薄膜化した電極支持型セルによ り高い発電効率を実現できる可能性が示された4 。本 発表では、実際に作製したセルを用いて LWO の物性 が電極材料との反応性や発電試験に与える影響につい て検討した結果を報告する。