新材料

[3K0301-03-01] Performance evaluation of PCFC cathodes with consideration of internal current leakage in proton-hole mixed conducting electrolytes

○Katsuhiro Ueno¹, Naoyuki Hatada¹, Donglin Han¹, Tetsuya Uda¹ (1. Kyoto University)

Keywords:Fuel cells, Barium zirconate, Proton conductor, Air electrode, Internal current leakage

プロトン伝導セラミック型燃料電池 (PCFC) の空気極は電極過電圧に大きく寄与し、新規材料が盛んに研究されている。近年では、発電型セルにおいて空気極とニッケル水素極の電極抵抗の和が600 °Cで0.1 Ωcm²を下回る材料が報告された。しかし、水素極のみの電極抵抗が0.2 Ωcm²との報告もあり、電極抵抗の評価手法に問題がある可能性がある。
　その原因に電解質中の漏れ電流が考えられる。PCFCの電解質に使用されるバリウムジルコネートは、加湿酸素雰囲気下においてホール伝導を発現する。このために電解質中を電子が流れ、外部回路に取り出せる電流は漏れ電流分だけ減少する。電極抵抗の測定では単位時間あたりの電極反応量に対する抵抗を評価するべきだが、電解質中に漏れ電流がある場合、外部電流を単位時間あたりの電極反応量とみなすことができない。したがって単位時間あたりの電極反応量を得るためには漏れ電流の補正が必要である。
　本研究では、バリウムジルコネート系PCFCを対象に、漏れ電流を考慮した電極性能の評価手法の確立を目的とした。本発表では、漏れ電流の影響を小さくする電極過電圧の解析手法とともに、漏れ電流を考慮しない場合の空気極性能の過大評価の可能性を議論する。