奖项

科学技术奖研究部

获奖者

• Teruhisa Hotta，能源与环境领域，能源效率研究部，研究部负责人
• Katsuhiko Yamaji，能源与环境领域，节能研究部，能源转换技术组，研究组组长
• Haruo Kishimoto，能源与环境领域，零排放国际合作研究中心，电化学器件基础研究组，研究组组长

成就名称、摘要

“燃料电池界面反应可视化研究和传质机制阐明”

固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种在高温下运行的电化学装置，其性能和耐久性取决于气体/电极/电解质界面处的气体扩散、离子传导和电荷转移等传质。为了提高燃料电池的性能和耐用性，需要一种方法来可视化和评估通常不可见的离子运动、与微量杂质的反应以及电极、电解质和不同材料之间界面的变化，并阐明其机制。

这项研究涉及直接捕获和可视化燃料电池材料界面上离子和组成元素的运动的技术。利用同位素氧标记和二次离子质谱仪成像，我们首次能够可视化燃料电池运行过程中氧离子的运动和溶解的活性位点的分布，并成功捕获小于ppm的微量杂质与电极和电解质材料之间的反应和微小变化。

该研究阐明了燃料电池界面反应物的传质机理，成功地为构建高性能、高效率、优异的耐久性和可靠性的稳定燃料电池界面提供了重要的技术指导。

这一成果提高了固体氧化物燃料电池 (SOFC) 系统的性能和可靠性，有助于其广泛使用和社会实施，并有望为创建未来的氢和脱碳社会做出贡献。