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PLD 法により作製した SOFC 用ナノコンポジット空気極の酸素表面交換反応活性評価
Oxygen Surface Exchange Reactivity of PLD‑grown Nano-composite
Cathode for SOFCs
福武秀朗＊１、Jeﬀrey De Vero ＊２、Katherine Develos‑Bagarinao ＊２、岸本中山

知紀＊１、花田信子＊１、石田治夫＊２、山地克彦＊２

政義＊１

Hideo Fukutake ＊１, Jeﬀrey De Vero ＊２, Katherine Develos‑Bagarinao ＊２, Haruo Kishimoto ＊２, Katsuhiko Yamaji ＊２
Tomonori Nakayama ＊１, Nobuko Hanada ＊１, and Masayoshi Ishida ＊１＊１＊１

筑波大学大学院

システム情報工学研究科

Graduate School of Systems and Information Engineering, University of Tsukuba＊２

産業技術総合研究所省エネルギー研究部門

燃料電池材料グループ＊２

Research Institute for Energy Conservation（I‑ECO), National Institute of Advanced Industrial Science andTechnology（AIST）

概要：固体酸化物形燃料電池の低温作動化に向けて、電極反応活性の高い空気極の作製が重要である。本研究では、ガドリニウムドープセリア（GDC）とストロンチウムドープランタンコバルタイト（LSC）のナノ粒子が配列したナノコンポジット薄膜電極の作製を試みた。GDC/LSC 混合焼結体をターゲットとしてパルスレーザー堆積（PLD）法を用いると、数十ミクロン程度の粒子からなるナノコンポジット構造を持つ酸化物薄膜を電解質 / 中間層上に作製することができた。同位体表面交換反応係数の評価から、LSC‑GDC コンポジット薄膜では LSC 薄膜と比較して約 3.2倍の表面交換反応係数を示すことが確認された。
Abstract: A nano‑composite thin ﬁlm electrode consisting of lanthanum strontium cobaltite（LSC）and gadolinium
doped ceria（GDC）was prepared on the YSZ single crystal electrolyte with thin GDC interlayer using pulsed laser
deposition（PLD）technique and LSC‑GDC mixed target. Particle size of GDC and LSC in the composite electrodewas several tens of nanometers and GDC particles were uniformly distributed in the electrode. The surface isotope
oxygen exchange coeﬃcient, k*, for the nano‑composite electrode was about 3.2 times as high as that for the LSC
electrode with nanosized particles.

Key Words : Solid Oxide Fuel Cells（SOFC), Gadolinia Doped Ceria（GDC), Oxygen surface exchange reaction,Lanthanum Strontium Cobaltite（LSC), Nano‑composite cathode, Pulsed Laser Deposition（PLD）

NEDO プロジェクト「固体酸化物形燃料電池等実用化推

１．はじめに進技術開発 / SOFC の耐久性迅速評価方法に関する基礎研

固体酸化物形燃料電池（SOFC）はその高い発電効率と究」において、電力中央研究所が実セル・実スタックにお高温排熱の有効利用により、省エネルギー社会の推進、化ける発電時の電圧低下要因を各抵抗成分に分離している。

石燃料使用量の低減に最も効果の高いコジェネレーション

吉川らの報告１）によると、電圧低下要因として、空気極過システムとしてさらなる普及が期待されている。しかしな電圧が大きな割合を占めていることがわかる。また、空気がら、大幅な普及には、さらなるコスト低減が急務となっ極過電圧は運転温度の低下とともに増大する傾向がみられている。SOFC の運転温度は 700 〜 900 ℃と高温であり、る１）。これらの結果は、運転温度の低減に際しては、空気セル・スタックに使用できる材料が限定されてしまう。運極過電圧の低減が非常に効果的であることを示している。

転温度の低減は、比較的安い金属材料の利用が可能となる

中温型 SOFC の空気極材料としては、電子 ‑ 酸化物イオため材料コストの低減が期待できる。

ン混合伝導体（MIEC：Mixed Ionic Electronic Conductor）

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であるペロブスカイト型酸化物が利用されている。
（La,× 厚 さ 0. 5mm、Dalian Keri Optoelectronic TechnologySr）CoO３（LSC） や（La,Sr）（Co,Fe）O３（LSCF） な ど

Co. Ltd. 製 ） を 用 い た。13YSZ 基 板 上 に ま ず GDC 中 間の混合伝導体を空気極として利用した場合には、空気極表層を PLD 法で作製した。作製した中間層の厚さは 200 〜２）面反応が律速過程となっていることが知られている 。低350nm であった。中間層上に LSC‑GDC コンポジット薄温でも活性の高い空気極を設計するには、空気極材料表膜、または LSC 薄膜を作製した。PLD 法での薄膜作製条面反応に対する反応活性の向上が必要不可欠である。最件は表１にまとめて示した。作製した薄膜電極の厚さは近、空気極材料と電解質材料をナノコンポジット化した空LSC 電極で約 400nm、LSC‑GDC コンポジット電極で約気極が非常に小さい空気極過電圧を示すことが報告されて700nm であった。

３），４）いる。ナノコンポジット電極では、LSC などの空気極材料と YSZ や GDC などの電解質材料のナノメートルサイズ（数十 nm〜数百 nm）の粒子が秩序的に分布しており、Table １

表１ PLD製膜条件
Parameters for thin ﬁlm preparation by PLD.

通常のコンポジット電極と比較しても gas/LSC/GDC かGDC
interlayer

LSC‑GDC
composite
electrode

LSCelectrode

Deposition time /min309090

Oxygenpressure / Pa102.72.7

Temperature ofsubstrate / K

94810231023

らなる三相界面長が飛躍的に増大する。報告では LSC 単体の薄膜電極と比較して、LSC‑GDC ナノコンポジット薄膜電極を用いた SOFC では、通常の LSC 薄膜電極を用い３）た SOFC に比べ、面積抵抗率が１桁以上低下している 。
本研究では、パルスレーザー堆積（PLD）法を利用して、LSC と GDC からなるナノコンポジット薄膜電極を GDC 中間層 /YSZ 電解質上に作製し、その状態を評価した。作製した薄膜電極表面における酸素交換反応特性を同位体交換法により評価した。LSC のみで作製した薄膜電極と性能を比較することで、ナノコンポジット化による表面交換反応への効果を明らかにした。

Laser frequency/ Hz10

Laser energy /mJ

200

作製した試料について、結晶構造および配向性の検討は

２．実験方法X 線回折（XRD、Cu‑Kα、RINT‑Ultima Ⅲ、㈱リガク）

ナノコンポジット薄膜電極は、YSZ 単結晶基板上に作により確認した。作製した薄膜の微構造については、電界製した GDC 中間層薄膜上に PLD 法を用いて作製した。

放出型走査型電子顕微鏡（SEM、NOVA NanoSEM 450、PLD 法による薄膜作製のためのターゲット材料は以下のFEI Company）を用いて観察した。また、薄膜電極から要領で作製した。中間層となる GDC 薄膜作製用のター

電解質基板までの深さ方向の元素分布については、後述

ゲ ッ ト は、 市 販 の 電 解 質 材 料 原 料 粉 末（Ce 0. 9Gd 0. 1O 1. 95する二次イオン質量分析計（SIMS、ims‑ 5f、AMETEK,（GDC））、信越化学工業製）を使用した。一軸プレスにて

Inc ‑ CAMECA SAS）による分析で確認した。

ペレット状に成型、冷間静水圧プレス（390 MPa）後、空薄膜電極における表面酸素交換反応活性は、同位体交換気中、1823 K、６時間焼結しターゲットとした。LSC‑法および SIMS による同位体拡散プロファイル分析により

GDC コ ン ポ ジ ッ ト 薄 膜 電 極 お よ び LSC 薄 膜 電 極 を 作評価した。アルミナウールで挟んだ試料を、熱電対を取り製するためのターゲットの作製には、市販の LSC 粉末付けた白金メッシュバスケットに入れ、石英製反応管の中（La 0. 6Sr 0. 4CoO３‑ δ、㈱ノリタケカンパニーリミテド製）に導入した。赤外炉にて設定温度 873 K まで昇温し、16O２および GDC 粉末を用いた。コンポジット電極用ターゲッ雰囲気下（P（O２）= 20kPa）で 60 分間事前処理を行った。

トでは、LSC 粉末と GDC 粉末をモル比で１：１となるよ

その後、雰囲気を同じ酸素分圧の 18O２に瞬時に切り替え、う秤量し、遊星ボールミルにて混合した。混合粉末を成形・５分間同位体交換処理を行った。処理後の試料は室温までプレス後、空気中 1673 K、５時間焼成しターゲットとした。

急冷し、SIMS 分析に供した。SIMS 分析には Cs+ を一次LSC ターゲットについても成形・プレス後、空気中 1523 K、イオンとし、16O および 18O、陽イオン−酸素のカップリ４時間焼成し作製した。

ングイオンの強度を薄膜電極表面から深さ方向に分析を薄膜電極を作製する基板材料には、13mol%Y２O３をドープした ZrO２（13YSZ）の（100）単結晶（10mm × 10mm90行った。試料中の 18O の相対濃度、算出した。

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、は以下の式から

おいて直径 20 〜 30nm の柱状粒子が観察されていたこと＝（1）から、YSZ 単結晶基板上に直径 20 〜 30nm の GDC 粒子が (100)方向にエピタキシャル成長したことがわかる５）。

ここで、およびはそれぞれ測定された 16O イオ

18

中間層上に PLD 法により作製した LSC 薄膜（図２(c)）
では、（012）方向および（110）方向の回折線のみ観察され、ン強度および O イオン強度を表す。

そのピーク位置はターゲットである LSC 焼結体のもの（図３．結果および考察２(d)）と同じであった。GDC 上の LSC 薄膜ではこれら３．１ことがわかる。一方、LSC‑GDC コンポジット薄膜（図２の（012）方向および（110）方向に粒子が優先的に成長した薄膜電極の構造評価

図１に 13YSZ 単結晶基板上に作製した LSC 薄膜電極、(e)）およびそのターゲットである LSC‑GDC 混合焼結体

および LSC‑GDC コンポジット薄膜電極の破断面 SEM 観（図２(f)）では、LSC 単体および GDC 単体の XRD パター

察 結 果 を 示 す。13YSZ 基 板 上 に 厚 さ 約 200 〜 300nm のン（図２(b) および (d)）と比較して、GDC のピークのみGDC 中間層が形成され、13YSZ 基板から柱状粒子が成長が低角度側にシフトしていることが観察された。これは、していることがわかる。中間層の上には LSC 薄膜では約LSC と GDC の混合粉末を焼成する際に、LSC/GDC 界面400nm、LSC‑GDC コンポジットでは約 700nm の厚さのにおいて、LSC 中の La の一部と GDC 中の Gd、Ce が相電極層が形成されていた。

互拡散したことに起因する GDC 格子の膨張が原因６）であ

図２には PLD 用ターゲット焼結体および 13YSZ 単結晶り、コンポジット薄膜においてもターゲットと同様の La基板上に作製した GDC 中間層及び中間層上に形成した２が固溶した GDC として粒子が成長したことがわかる。一種類（LSC および LSC‑GDC コンポジット）の薄膜電極の XRD パターンを示す。13YSZ 単結晶基板上に作製した
GDC 薄膜の XRD パターン（図２(a)）では、（200）および (400) の面指数であらわされる回折線のみ観測され、そのピーク位置はターゲットとして用いた GDC 焼結体のもの（図２(b)）と同じであった。これは、PLD 法により作製した GDC 薄膜はターゲットである GDC 焼結体と同じ組成の単相であり、（100)方向に配向していることを示している。断面 SEM 観察結果（図１）では、GDC 中間層に

図１

YSZ単結晶電解質上に作製したGDC中間層、薄膜電極の断面電子顕微鏡像。
（a）LSC薄膜電極、（b）LSC‑GDCコンポ
ジット電極
Fig. １ SEM images of the cross sections for electrodes on
GDC interlayer / YSZ electrolyte.（a）LSC thin ﬁlm,（b）LSC‑GDC composite.

図２ PLD用ターゲットおよびPLD法により作製した中間層、電極材料のXRD分析結果。
（a）GDC中間層、（b）GDCターゲッ
ト、（c）LSC薄膜電極、（d）LSCターゲット、（e）LSC‑GDCコ
ンポジット電極、（f）LSC‑GDC混合焼結ターゲット
Fig. ２ XRD patterns of a）GDC interlayer on 13YSZ electrolyte,b）target material for GDC interlayer, c）LSC electrodeon GDC / YSZ, d）target material for LSC, e）LSC‑GDC nano‑composite electrode on GDC / YSZ, and f）
target material for LSC‑GDC composite, respectively.

燃料電池 Vol.15 No.1 201591

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方、LSC に起因するピーク位置は変化がなかった。コンに注目すると、LSC および LSC‑GDC コンポジット薄膜

ポジット薄膜では GDC、LSC がそれぞれ（100）方向、（012）

内、GDC 中間層内、YSZ 基板それぞれにおける陽イオン（110）方向に配向して粒子が成長していることがわかった。

濃度はほぼ一定であり、厚さ方向での組成の偏りは見ら

LSC‑GDC 混合焼結体をターゲットとして PLD 法にて製れなかった。このことは、組成が厚さ方向に均一な薄膜膜することで、ターゲットと同じ組成の LSC‑GDC 混合物電極が作製できたことを示している。これらの結果から、からなる薄膜試料を作製でき、しかもその配向性は LSC、LSC‑GDC 混合焼結体をターゲットとして PLD 法によりGDC をそれぞれ単体で製膜したものと同じ方位であるこ作製した薄膜電極では、エピタキシャル成長に近い形でとが明らかとなった。

LSC および GDC 粒子がそれぞれ配向して成長したことが図３には LSC 薄膜および LSC‑GDC コンポジット薄膜うかがわれる。それぞれの粒子の直径は数十 nm であり、表面の SEM 観察結果を示す。LSC 薄膜ではコントラス

表面から見られる GDC 粒子数は LSC 粒子より少ないがトの均一な直径 100nm 程度の粒子がみられるのに対し、電極表面から電極 / 中間層界面まで存在比率が一定な、厚LSC‑GDC コンポジット薄膜では、コントラストの異なる、さ方向にも均一な白く見える粒子が点在しており、粒子径もより小さく数ことがわかった。

ナノコンポジット薄膜が作製できた十 nm 程度であった。反射電子は原子番号が大きい元素ほど放出量が多いことから、LSC‑GDC コンポジット薄膜に

３.２

表面酸素交換反応評価

おいて白く見える粒子は、LSC よりも平均原子番号が大

図４では、薄膜電極 / 中間層 / 電解質部分での 18O 相

きい GDC と帰属できる。SEM 画像から、作製した LSC‑対濃度プロファイルも合わせて示している。LSC‑GDC コ

GDC コンポジット薄膜は、LSC 粒子中に GDC 粒子が分ンポジット薄膜、LSC 薄膜のどちらにおいても表面から散した微構造を有すること、LSC 単一薄膜より小さい粒子径からなることが明らかとなった。
図４には、同位体交換処理後の試料について、薄膜電極表面から YSZ 基板方向に測定した SIMS デプスプロファイルを示す。LSC 薄膜試料および LSC‑GDC コンポジッ
ト薄膜試料（図４(a) および (b)）について陽イオン成分

図３

PLD法により作製した薄膜電極の電子顕微鏡像（反射電子像）
Fig. ３ Backscattered electron images of the surfaces for electrodes on GDC interlayer / YSZ electrolyte. a）LSC
thin ﬁlm and b）LSC‑GDC nano‑composite.

92

図４ 薄膜電極/GDC中間層/YSZ電解質における各元素の二次イオン質量分析計による深さ分析結果
Fig. ４ Elemental depth proﬁles by SIMS analysis for a）LSC
electrode on GDC interlayer / YSZ electrolyte, andb）nano‑composite（LSC‑GDC）electrode on GDCinterlayer / YSZ electrolyte, respectively. 18O diﬀusion
proﬁles is also shown by the corrected isotope fraction,
18O/（16O+18O）.

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薄膜内部に向かって 18O 濃度が上がってしまうようなプロは報告されている LSC の 873K における値（0. 2 × 10‑６ファイルを示している。これはおそらく、室温においても

cm s‑１)８）とほぼ同等であった。このことは、本研究で用空気中の酸素との交換反応が進んでしまったことに由来す

いた YSZ 電解質中の酸素拡散プロファイルからの酸素表

18ると思われる。通常、材料表面の O 酸素濃度および材料
18

面交換反応係数の評価の妥当性が高いことを意味してい中の O 拡散プロファイルを用いて同位体拡散係数、*、る。LSC‑GDC コンポジット電極では、LSC 単体の電極及び同位体表面交換反応係数、*、を以下のフィッティンに比べ、3. 5 倍ほど高い値となった。しかしながら、同じ

７）

13YSZ 単結晶を用い、同じ設定温度で同位体交換処理をグ式を用いて導出する 。

行ったにもかかわらず、得られた YSZ 電解質中における
y ＝ Cbg

Cg

Cbg erfcx
2 D *t

exp

k*x
D*

2k* txerfc
D*
2 D *tk*tD*

拡散係数、*、の値が異なっている。これは小型の赤外線炉を用いて試料を昇温していることに加え、無色透明（2）な YSZ 基板が赤外線で加熱されにくいことに起因すると

ここで、bg は O の天然存在比（bg = 0. 002）、g は考えられる。そこで今回は、得られた * から実際の同位1818同位体交換処理中の O 酸素存在比（g = １）、 は表面体交換処理温度を推算した。YSZ における酸化物イオンからの距離（深さ）、 は同位体交換処理時間である。しか伝導のようなスモールポーラロン機構による伝導においてしながら、本研究で得られた LSC 薄膜中、LSC‑GDC コン

は、イオン伝導度、、と拡散係数、、の間に以下のよポジット薄膜中の拡散プロファイルからこれらを導出するうな関係が成立する。

ことは困難である。そこで本研究では、電解質である YSZ

T ＝から見た電極表面での見かけの同位体表面交換反応係数、
*app、を算出した。実際の薄膜電極における表面交換反応

q2ckD（3）係数ではないが、SOFC 空気極としての相対評価は可能

ここで  は温度、 は電荷、 は濃度、 はボルツマンとなる。図５には、SIMS 測定から得られた 13YSZ 電解定数である。また、 と  はそれぞれ以下の式であらわ

質中の拡散プロファイルと、YSZ 中の拡散プロファイルされる。

に対して行ったフィッティング計算結果を併せて示した。
フィッティングにより得られた結果を表２に示す。LSC

T ＝ A exp

薄膜電極における見かけの表面交換反応係数、*app‑LSC、

E（4）

kT

D ＝ D0 exp

E（5）

kT

YSZ単結晶電解質中の18O拡散プロファイルから求められた見かけの同位体表面交換反応係数、k ＊app、および同位体酸素拡散係数、D ＊。D ＊ の値から推算した実際の同位体交換処理温度、T est、およびT est(= 883 K）における見かけの同位体表面交換反応係数、k ＊app at 883K、も合わせて示した。
a）
LSC薄膜電極での同位体交換処理温度を873 Kとした。
Table ２ Apparent oxygen isotope surface exchange coefficient, k ＊app, and oxygen isotope diﬀusion coeﬃcient,D ＊, calculated from the 18O diﬀusion proﬁles in the13YSZ single crystal electrolyte. Estimated actual
temperature for oxygen isotope exchange treatment,T est, and calculated k ＊app at 883K, k ＊app at 883K, are alsolisted.

表２a）
The temperature for oxygen isotope exchange
treatment of LSC thin electrode was ﬁxed at 873 K.
薄 膜 電 極/GDC中 間 層/YSZ電 解 質 に お け る18O拡 散 プ ロファイル
Fig. ５ 18O diﬀusion proﬁles for LSC‑GDC composite electrode/ GDC interlayer / 13YSZ single crystal electrolyte system and LSC electrode / GDC interlayer / 13YSZ single
crystal electrolyte system. Dashed and dotted lines areﬁtted curves for the 18O diﬀusion proﬁles in the 13YSZ
single crystal electrolyte using equation（2）.

ActualTemp.,

k ＊app /cm s‑ 1

D＊ /cm 2 s‑ 1LSC-GDCcomposite

1.07× 10 ‑ 6

1.29× 10 ‑ 8883

1.07x 10 ‑ 6LSC0.30× 10 ‑ 6

1.07× 10 ‑ 8873ａ）

0.34× 10 ‑ 6

図５燃料電池 Vol.15 No.1 2015

T est / Kk ＊app at 883 K/ cm s‑ 193投稿論文

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これらの関係から、電気伝導度測定から求められる活性ることが明らかとなった。

化エネルギーと拡散係数の温度依存性で求められる活性化エネルギーは等しいことがわかる。報告されている YSZ

参考文献の電気伝導度における活性化エネルギーの組成依存性か

１）吉川将洋、山本融、浅野浩一、安本憲司、麦倉良啓：

９）ら 、13YSZ での活性化エネルギーを 120 kJ/mol とし、SOFC 性能劣化解析 (1)、第 21 回燃料電池シンポ

k* が 873K での報告値と良い一致を示した LSC 薄膜電極

ジウム講演予稿集、103‑ 106（2014）

での同位体拡散処理温度が 873 K であったとして、LSC‑

２）T. Kawada and J. Mizusaki, in Handbook of FuelGDC コンポジット電極での同位体交換処理温度を推算しCells ‒ Fundamentals, Technology and Applica-た。その結果 LSC‑GDC コンポジット薄膜における同位体

tions Volume 4, Ed. W. Vielstich, H. A. Gasteiger

交換処理温度は 883K と推算された。LSC における表面交and A. Lamm, John Wiley & Sons, Ltd., 987（2003）

換反応係数 k* の温度依存性は Berenov らにより報告され

３）J. Yoon, S. Cho, J.‑H. Kim, JH Lee, Z. Bi, A. Ser-８）ており 、その活性化エネルギーは 0. 76 eV である。本研

quis, X. Zhang, A. Manthiram, H. Wang : Vertically

究で得られた 873K での k*app と報告されている活性化エネ

aligned nanocomposite thin films as a Cathode/ルギーから、LSC 薄膜電極の 883K における k*app を推算

Electrolyte interface layer for thin‑ﬁlm solid oxide‑６‑１

すると、0. 34 × 10 cm s となった。このようにして得

fuel cells, Adv. Func. Mater . 19, 3868‑ 3873（2009）られた 883 K での k*app を比較すると、LSC‑GDC コンポ４）Q. Su, D. Yoon, Z. Sisman, F. Khatkhatay, Q. Jia, A.

ジット薄膜電極における同位体表面交換反応係数は、LSC

Manthiram, H. Wang : Vertically aligned nanocom-

単体の薄膜電極のものに比べ約 3. 2 倍高いことが示されposite La 0. 8Sr 0. 2MnO３‑ δ /Zr 0. 92Y 0. 08O 1. 96 thin ﬁlms

た。

as electrode/electrolyte interfacial layer for solid

LSC と GDC では酸素拡散係数はほぼ同等、または LSCの方が若干高いと報告されており

10）、LSC‑GDC コンポ

oxide reversible fuel cells, J. Power Sources 242,3764‑ 3765（2013）

ジット薄膜電極中と LSC 単体薄膜電極中の酸素拡散係数５）K. D.‑Bagarinao, H. Kishimoto, K. Yamaji, T.

はほぼ同じとみなすことができる。したがって、本研究でHorita H. Yokokawa : Evidence for enhanced oxy-LSC‑GDC コンポジット薄膜電極においてより高い表面交

gen surface exchange reaction in nanostructured

換反応係数が得られたのは、コンポジット電極において①Gd ２O ３‑doped CeO ２ films, Nanotechnology 26,

GDC 表面が存在する、または GDC/LSC 界面が表面に露

215401（９pp),（2015）

出している、②コンポジット化により電極薄膜における結６）M. Izuki, M. E. Brito, K. Yamaji, H. Kishimoto, D.‑

晶の粒成長が抑えられた、ことで酸素の解離や酸化物中へ

H. Cho, T. Shimonosono, T. Horita, H. Yokokawa :の取り込み反応が促進されたといえる。コンポジット電極

Interfacial stability and cation diﬀusion across theでの表面反応促進効果の正確な把握には、GDC/LSC 界面

LSCF/GDC interface, J. Power Sources 196, 7232‑の特性を正確に把握することが重要となる。

7236（2011）７）J. Crank : The Mathematics of Diﬀusion（Oxford:Oxford University Press）

４．まとめ８）A. V. Berenov, A. Atkinson, J. A. Kilner, E. Buch-

PLD でナノコンポジット薄膜電極を作製した。ターゲッ

er, W. Sitte : Oxygen tracer diﬀusion and surface

トとなる材料の組成のまま、数十 nm 程度の粒子径を持exchange kinetics in La 0. 6Sr 0. 4CoO３‑ δ , Solid State

つ均質なナノコンポジット電極を作製することができた。

Ionics 181, 819‑ 826（2010）

13YSZ 単結晶電解質上に 350nm 程度の GDC 中間層、厚９）S. P. S. Badwal : Zirconia‑based solid electrolytes:

さ 700nm 程度の電極層を配置した試料において、同位体

microstructure, stability and ionic conductivity,

交換処理及び SIMS による拡散プロファイルから同位体表

Solid State Ionics 52, 23‑ 32,（1992）

面交換反応係数を比較した。883K における同位体交換反10）A. Egger, E. Bucher, M. Yang, W. Sitte : Com-応係数は、LSC‑GDC コンポジット薄膜で 1. 07 × 10‑６ cm

parison of oxygen exchange kinetics of the IT‑‑１‑６‑１cm s であった。コ

SOFC cathode materials La 0. 5Sr 0. 5CoO ３‑ δ and

ンポジット化により表面交換反応係数は約 3. 2 倍となり、La 0. 6Sr 0. 4CoO３‑ δ , Solid State Ionics 225, 55‑ 60,

コンポジット化が表面反応活性にポジティブな効果を与え（2012）

s 、LSC 単体薄膜では 0. 34 × 1094

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