金属支持形SOFCを視野に入れた500 ℃台まで稼働温度を下げることができる新規空気極材を開発しました。従来、SOFCの空気極は、酸素イオンと電子の両方が動く、酸素イオン-電子混合導電体が、電極表面全てが反応場になるため、高性能空気極としての要件とされていました。しかし、今回開発した空気極は、空気雰囲気中で酸素イオンが殆ど導電しない電子導電体のランタン・ニッケル酸化物（LaNiO3）に、酸素イオン導電体であるGDCを、コンポジット化(複合化)することで、高性能化を実現しました。 LaNiO3は空気雰囲気で酸素イオンを殆ど導電しないため、酸素をイオン化し取り込む主たる反応場は、LaNiO3とGDCと気相の三相界面のみですが、その電極反応活性は極めて高いため、従来電極材と同等のサブミクロンオーダーの粒径による荒いコンポジット化でも、十分な高性能を実現したことになります。

新規空気極の反応機構と電極構造 (a)酸素イオン-電子混合導電体を用いた空気極の反応機構（b）新規空気極の反応機構(c) LaNiO3とGDCのサブミクロンオーダーの多孔質なコンポジット構造（複合構造）

空気極の性能比較：界面導電率σEの温度依存性を示しています。現在のSOFCに用いられる代表的な材料LSCF（短い点線）、高性能だが電解質との熱膨張率の差が大きく実用的ではないLSC（長い点線）、今回開発した新規空気極（●と実線）を比較しました。LaNiO3の熱膨張率は、約10 x 10-6 / Kで、GDCを含む他のSOFC部材とほぼ同等です。今後、作製条件の最適化により、500 ℃台でも、LSCFの750℃での電極性能と同等以上に高めることが次の目標になります。