固体酸化物型燃料電池(SOFC)

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■ 固体酸化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell: SOFC)

◇ 燃料電池の固体電解質として求められる基本的な性質
 固体電解質にはいろいろな伝導イオン種のものが知られているが、燃料電池に利用できるものは酸素イオンO2-(酸化物イオン)伝導体と水素イオンH+(プロトン)伝導体である。このうち、現在開発が進められているがSOFCには、もっぱら酸素イオン伝導性固体電解質が使われている。燃料電池の固体電解質として求められる基本的な性質を列挙すると、
1) イオン導電率が高い
2) 高温酸化雰囲気および還元雰囲気で安定
3) 電子伝導の混入が少ない
4) 機械的強度に優れる
5) 高温で周辺材料と化学反応して劣化しない
などである。
 燃料電池に利用し得る酸素イオン伝導体と、現在、ジルコニア系、セリア系、ペロブスカイト系の3系統の酸化物が知られている。これら3種類の酸化物の燃料電池用固体電解質としての特徴と組成の代表例を下の表で示す。
固体電解質 代表的な組成 おもな特徴
ジルコニア (ZrO2)0.9(Y2O3)0.1
(ZrO2)0.94(Sc2O3)0.06
化学的に安定
機械的強度大
比較的安価
セリア (CeO2)0.9(Sm2O3)0.1
(CeO2)0.9(Gd2O3)0.1
導電率高い
高温で還元されやすい
機械的強度弱い
ペロブスカイト型酸化物 La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3-δ 導電率高い
高温で還元されにくい
周辺材料と反応し易い


[1] 工藤徹一ら「燃料電池」内田老鶴圃
[2] 水素・燃料電池ハンドブック編集委員会「水素・燃料電池ハンドブック」オーム社
[3] (社)日本セラミックス協会編「燃料電池材料」日刊工業新聞社
[4] 神谷信行「小型燃料電池の最新技術」シーエムシー出版
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