固体電解質型電池材料について・・・

質問

最近授業でジルコニアについて学んだんですが、用途の中に「固体電解質型電池材料」っというものが含まれておりまして・・・。私の浅はかな知識ではこれがどういうものなのか、実際どんなところに使われてるかまったく分かっていません。
また、ジルコニアのどのような特性から使われるようになったのか、ぜひ教えてください！！

回答No.2

acacia7 · ベストアンサー

ＳＯＦＣにダイレクトな質問をはじめて見ました。
答えられてちょっと嬉しいです。

まずは、ジルコニアの基本的なところから・・
ジルコニアは名前の通り、ジルコニウムの酸化物です。
高い硬度を持ち、その透明性から人造ダイヤとして利用されています。
また、低温では斜方晶、高温では正方晶になります。
　＞「ニア」は酸化物の語尾みたいなもんです
　＞チタニウム→チタニア、アルミニウム→アルミナ（アルミニア？）

高温での利用が可能な材料として、酸化物の研究が多く成されたわけですが、
ジルコニアはその結晶構造の転位が原因で、昇降温に対して、弱点があります。
そこで、低温でも、ジルコニアを正方晶で安定させる研究が行われました。
その結果つくられたのが「安定化ジルコニア」です。
そして、その際にイットリア（イットリウムの酸化物）が添加され、
作られたのが、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）です。

このＹＳＺは低温でも高温でも正方晶であるため、大変高い安定性を持ちます。
また、ジルコニアとイットリアでは酸素の数がことなるため、
ＹＳＺの中には酸素イオンの欠陥があります。

さて、ここで燃料電池についてですが、
燃料電池の電解質に必要な特性は「高いイオン導電性と低い電子導電性」です。
ＹＳＺはというと、低温でも高温でも電子導電性は低いです。
また、高温域で高い酸素イオン導電性を示します。
これは前述の「酸素イオンの欠陥」が半導体へのドーピングの役割をする為です。
しかし、YSZが高いイオン伝導性を示すのはかなり高い温度が必要なため、
燃料電池全体を高温にする必要があります。
そこで、YSZよりも低温で高いイオン導電性のある材料の開発が続いています。
・・もうなにか良いものができたかな？・・

ちなみに、ＳＯＦＣ（Solid Oxide Fuel Cell）ですので、
「固体酸化物型燃料電池」ですが、慣例で「固体電解質型燃料電池」と言われます。
他に燃料電池の種類はアルカリ型（AFC）、炭酸溶融炎型（MCFC）、
燐酸型（PAFC）、固体高分子型（PEFC）等があります。

お礼

細かい説明ありがとうございました。凄くわかりやすかったです。

回答No.1

shota_TK

固体電解質については下記URLをご参照下さい．燃料電池の心臓部とも言える部分です．
http://www.1ban.co.jp/tachibana/geppo_bn/200202/geppo200202_nenryo.html
http://unit.aist.go.jp/energyelec/fuelcell/material/fuelcell.html

ここにジルコニアが使われる理由は，電子伝導性が高いことと，高温における安定性などです．なお，検索などをする場合には，ジルコニアよりも「酸化ジルコニウム」の方がいいと思います．

お礼

酸化ジルコニウム＝ジルコニアですよね？
しっかりURL見させていただきました。なかなか専門用語が多かったですが、役に立ちました。ありがとうございました。