秋山達
NiCo-YSZサーメット粒子表面に吸着したメタンの昇温脱離解析
佐藤一則
固体酸化物燃料電池（SOFC）の燃料極において、供給された燃料が電極表面近傍で反応する過程はさまざまである。特に燃料としてメタンを利用した場合、Ni金属表面への炭素析出を引き起こし、結果として発電性能の低下につながる。炭素析出が生じる要因として、メタンなどの燃料中に含まれる硫化水素が燃料極に吸着することが挙げられ、これにより電極触媒活性の低下および電気抵抗の増加が生じ、炭素析出を生じやすくなる。また、これらの硫化水素がニッケルと反応することにより、ニッケルの凝集を助長し、電極反応面積の低下につながる問題もある。そこで、ニッケルに比べ硫化物を生成し難いとされるコバルトを添加することで炭素析出を抑え発電性能低下を防止する研究が行われてきた。しかし、電極表面で起こる燃料ガスの吸着・脱離・反応の機構については明らかにされていない。そこで、本研究ではNi1-xCox-YSZサーメット燃料極に着目し、昇温脱離（TPD）測定を用いて、燃料ガスおよび反応生成ガスの吸着・脱離挙動を測定し、電極反応機構を解明することを目的とした。吸着ガスとの反応を容易に進行させるため、共沈法および、含侵担持法により従来の固相法に比べ粒子サイズを小さくし、比表面積を増大させることで反応有効面積を増加させることを試みた。電極材料評価として、X線回折測定による生成相の同定、BET（Brunauer-Emmet-Teller）法による比表面積測定、昇温脱離測定によるガス反応解析を行った。昇温脱離測定では、吸着ガスとしてH2、CO、CH4を用いて反応解析を行った。
共沈法および、含侵担持法による試料作製において、焼成および還元条件を検討することにより比表面積を増大させた金属微粒子およびサーメット微粒子を作製することを可能にした。また昇温脱離測定では、ガス吸着反応が、金属表面において支配的に起こることを確認し、NiへのCo添加によるガス吸着挙動の変化も確認することができた。以上の結果からNi，Ni-YSZとNi0.5Co0.5，Ni0.5Co0.5-YSZのガス吸着挙動の有意差を確認することができた。
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