報告書番号

W00005

タイトル（和文）

高温状態にあるMCFCカソードのミクロレベルでのin-situ観察

タイトル（英文）

In-situ micro observation of cathode in molten carbonate fuel cells.

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

高温電極状態直接観察装置を用い、高温状態にある電極を直接観察した。その結果、以下のことが明らかとなった。（1）これまで評価が困難であった高温状態における電極と電解質との関係をミクロレベルで直接観察し、電極中の電解質分布は、電解質の状態（固体、液体）やガス雰囲気によって異なることを明らかとした。さらにカソードの電極材料であるNiOおよび電解質板であるLiAlO2と電解質との濡れ性を明らかとした。（2）MCFCのカソード反応であるCO2+1/2O2+2e-＝CO32-の反応によってNiO電極上で電解質の液滴の生成・消滅が繰り返される。しかし、この結果からでは電極反応の活性ポイントを把握することはできなかった。（3）CO32-+2e-＝CO+2O2-の反応によるガス発生ポイントから電極反応の活性ポイントを捕らえた。その結果、反応の活性度は、電解質膜厚に依存することを明らかとした。

概要 （英文）

High power density of molten carbonate fuel cell (MCFC) can be attained by means of increasing the active reaction area on the electrode. The active reaction area is closely related to the electrolyte distribution. However, we could generally observe the microstructure with solidified electrolyte up to now. We have directly observed molten carbonate behavior on the cathode (porous NiO) and the electrolyte plate (LiAlO2) under various gas conditions and at a controlled potential using an environmental scanning electron microscope (E-SEM) equipped with a hot stage. We estimated the liquid electrolyte distribution and the contact angles. Under CO2/O2 atmosphere, the electrolyte movement by the reaction (1) CO2+0.5O2+2e-=CO32- was observed on the surface of the porous NiO. The droplets disappear and form. Moreover, the reaction (2) CO32-+2e-＝CO+2O2- of the gas generation was observed under H2O atmosphere. The active gas generation points corresponded to the thinner part of electrolyte film on NiO.

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