しJ
~ ‑1 池上J
宏 一
2‑4
0.8 .10 .1
2
103下1/K1Fig.7‑10 Arrhenius plots of electrode conductivities， σ E for LaO. 6S rO. 4Mn03 e 1 ec t rode on
(Zr02) 0.92 (Y203) 0.08 electrolyte.
Porous
ム:LSM‑M‑T，
0:しSM‑T， .: LSM‑N，
• : LSM‑W‑1 000，
• : LSM‑W‑11 00.
口:LSM‑W‑1 200.
Dense
Preparation conditions of every electrodes are shown in Table 7‑2.
と 考 え ら れ る .
図7‑9に お い て ， 酸 素 雰 囲 気 (Po2=105 Pa)において， 1番 目 の 円 弧 の 大 き さ も 試 料 に よ っ て 異 な っ て い る . こ の 1番 目 の 円 弧 は 電 極 反 応 に 関 す る 円 弧 で あ る の で ， 電 極 の 微 細 構 造 が 電 極 反 応 に 起 因 す る 抵 抗 に 影 響 を 及 ぼ す こ と が わ か る . そ こ で ， 表7‑2に 示 し た 試 料 の 交 流 イ ン ピ ー ダ ン ス を 酸 素 雰 囲 気 下 (Po2=105 Pa)で 測 定 し 円 弧 の 実 数 軸 の 切 片 聞 か ら REを求め， (7‑6)式 か ら 電 極 導 電 率 σEを算出し，
そ の σEの ア レ ニ ウ ス プ ロ ッ ト を 図7‑10に 示 す . 酸 素 雰 囲 気 下 (Po2=105 Pa)で 測 定 し て い る た め ， 円 弧 は 1つ し か 現 わ れ な か っ た が ， 電 極 の 微 細 構 造 に よ り 電 極 導 電 率 σEも 異 な り ， 酢 酸nー プ チ ル を 分 散 剤 と し て 作 製 し た 電 極LSM‑Nが ， 最 も 高 い 電 極 導 電 率 σEを 示ーした. この LSM‑Nよ り も 電 極 が 綴 密 に な っ て も ， 多 孔 質 に な っ て も ， 電 極 導 電 率 は σEは 低 下 し て い る . 電 極 導 電 率 σEと 微 細 構 造 の モ デ ル 図 と と も に 表 7‑3に 示 す . 酢 酸 n‑ブ チ ル を 用 い て 作 製 し た 電 極 が 最 も 高 い σEを示し，
こ れ は 電 解 質 / 電 極 / 気 相 の 3相 界 面 の 量 が 多 く ， そ の 結 果 高 い σEを 示 し た と 考 え ら れ る .
水 の 分 散 剤 で 作 製 し た 電 極 は ， 3相 界 面 は 少 な く ， 電 解 質 / 電 極 の 2相 界 面 の
Table 7‑3 Electrode conductlvity，σE of LaO.6SrO.4阿n03 electrode on (Zr02)0.92(Y203)0.08 electrolyte at 800・
c .
electrode LSM‑M‑T， LSM‑N， LSM‑W‑1000 mixed wlth rnixed with mixed with methy1 ce11u1ose n‑buty1 acetate water and and turpentine oi1 and fired at fired at at 1000
o c
1000o c
1000o c
σE /Scm‑2 5.7x10‑2 7.3 4.4x10‑1
A schematic mode1 of microstructures of
決匂弘 毎議媛 液蕊初、
e1ectrode/e1ectrolyte interface.
3‑phase boundary sma11 1arge smal1
gas‑e1ectrode
‑electro1yte
2‑phase boundary srna11 mid 1arge e1ectrode‑e1ectro1yte
2相 界 面 は 少 な い が ， 酢 酸n‑ブ チ ル の 分 散 剤 で 作 製 し た 電 極 は ，
が一 番 多 い .
酢 酸 nー ブ チ ル で 作 製 こ の 2つ の 電 極 で σ Eの 値 を 比 較 す る と ，
3相 界 面 は 多 い .
酸 素 の 移 動 の 電 極 反 応 が 2 相 界 面 よ り は 3 相 界 面 で 起 こ る こ と を 示 唆 す る も の と 考 え ら れ る .
第 5節
こ の こ と は ，
種 々 の 電 極 / 電 解 質 材 料 の 電 極 反 応 抵 抗 し た 電 極 の 方 が 高 い σ Eの 値 を 示 し て い る .
ン ピ ー ダ ン ス 法 で も 得 ら れ 第 5 章 で 示 し た 交 換 電 流 密 度 10と 同 じ 情 報 が 交 流 イ
電 極 材 料 は 同 じ で も 電 解 質 ま た 第 3 章 第 6 節 に お い て ( 図3‑24，3‑25参 照 )，
る.
そ こ で 種 々 の 電 解 質 / 電 極 の 組 材 料 に よ っ て 酸 素 セ ン サ の 特 性 は 異 な っ て い る .
ン ピ ー ダ ン ス の 測 定 を 行 な い 電 極 導 電 率 σ Eの 評 価 を 合 せ の 試 料 に つ い て 交 流 イ
LaO.6SrO.4Mn03電 極 と (Zr02)O.92(Y203)O.08と (Ce02)0.8(SrnOl.S)0.2 行 な っ た .
電 極 は 同 じ で も 電 解 ト を 図7‑11に 示 す .
、
を 電 解 質 と し た 試 料 の Cole‑Coleプ ロ ゾ
電 解 質 に (Ce02)0.8(SrnOl.S)O.2を 用 い た 質 材 料 に よ っ て 円 弧 の 大 き さ が 異 な り ，
そ こ で 種 々 の 電 解 質 材 料 と 電 極 材 料 を 組 合 方 が 円 弧 の 大 き さ が は る か に 小 さ い .
円 弧 の 大 き さ か ら 電 極 導 電 率 σ E
ン ピ ーダ ン ス を 測 定 し ， せ 試 料 に つ い て 交 流 イ
電 極 材 料 が 同 じ 場 合 に は (Zr02)0.92(Y203)0.08電 解 質 よ を 算 出 し 図7‑12に 示 す .
電 解 質 が 同 じ 場 合 に は ， りも (Ce02)O.B(SrnOl.5)0.2電 解 質 の 方 が σ Eが 大 き く
Lao. sSro. 4C003， Lao. sSro. 4Mn03，
ot 9000C P02=105 Po (0) (Zr02)0.92(Y203)O
o .
8electrolyte
‑20 Lao.sSro.~CoO.98Nio.0203電極の)1聞に
Lao.sSrO.4CoO.98‑ ‑10
σ Eは 大 き く な り ，
fミ ロ
N i 0.0203が 最 も 高 い σ Eを 示 す .
(b) (Ce02)0.8(Sm0.15h2 electrolyte
。
α
・ N? ト 型 酸 化 物 Lao.SSrO.4CoO.98‑
7+ス カ イ
ot 9000C P~=105 Po
‑10 N i 0.0203と(Ce02)O.8(SrnOl.5)0.2を 混
合 し た 電 極 の 電 極 導 電 率 σ Eは 約 1桁
‑20 0 電 極 材 料
こ~1，は，
大 き く な っ て い る .
50
Fig. 7‑11 The complex impedance plots of LaO. 6SrO. 4Mn03 electrode on some e 1 ect ro 1 ytes.
20 30 40
z
・/!J 1011 7 に 電 解 質 材 料 で あ る セ リ ア 系 酸 化 物 を
電 極 / 電 解 質 界 面 の そ の た め 高 い σ Eが 得 混 合 す る こ と で ，
が 多 く な り ，
ら れ た と 考 え ら れ る .
ま た い ず れ の 電 極 材 料 で も ， (Zr02)0.92(Y203)O.08電 解 質 よ り (Ce02)O. 8(Sm‑
01.5)0.2電 解 質 の 方 が σ Eは 大 き い . 第 2 章 第 4 節 よ り (Ce02)0.8(Sm01.5)0.2の 酸 素 分 子 の 解 離 活 性 は (Zr02)O.92(Y203)O.08よ り 高 く ， ま た 第 3章 第 5節 で 電 解 質 に (Ce02)O.8(Sm01.5)O.2を 用 い た 酸 素 セ ン サ は ， (Zr02) O. 92(Y203) O. 08電 解 質 の 酸 素 セ ン サ よ り 低 温 作 動 性 に 優 れ て い る こ と を 明 ら か に し た . こ れ ら の こ と は ， (Ce02)O.8(SmOl.5)0.2を 電 解 質 に 用 い た 素 子 の 方 が電 極 導 電 率 σ Eが 高 く， 電 極 反 応 が 速 い こ と に よ る と 考 え ら れ る .
Tempera t u r e
JO(sOO 700 60 2
L勺 ︐
P02 =105 Pa
n u
NlEU
の¥