電気化学：高性能燃料電池カソードのための熱膨張の相殺

効率的なエネルギー変換デバイスとしての固体酸化物燃料電池の商業的開発における課題の1つは、熱機械的不安定性である。この不安定性の主な原因は、異なる燃料電池構成要素間の熱膨張挙動の不整合に起因する大きな内部ひずみ勾配であり、これは、電池の劣化、剥離、破損につながる可能性がある。今回我々は、熱膨張の相殺を取り入れることによって、カソードと他の電池構成要素との間の十分な熱機械的適合性を実現する手法を実証する。我々は、反応焼結を用いて、電気化学的活性が高く熱膨張係数が大きいコバルト系ペロブスカイトと、負の熱膨張材料を組み合わせることで、熱膨張挙動が電解質のそれと整合した複合電極を形成させた。この複合材料では、焼成工程中の2つの材料間の反応が限定的なために新たな中間相が形成され、これによってペロブスカイト内にAサイト欠損も生じる。結果として、この複合材料は、高い活性と優れた安定性の両方を示す。反応性の負熱膨張要素を導入することで、固体酸化物燃料電池向けに十分な適合性と高い活性を有する電極を開発する一般的な戦略が得られる可能性がある。

目次へ戻る