固体電解質燃料電池における分極発生機構の解明

• Project/Area Number: 06750786
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 反応・分離工学
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 中川 紳好 群馬大学, 工学部, 講師 (70217678)
• Project Period (FY): 1994
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1994)
• Budget Amount: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 1994: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 燃料電池 / 固体電解質 / 電極反応 / 分極 / ジルコニア / ニッケル / 反応機構 / 炭素

Research Abstract

固定化薄膜ニッケル燃料極の高電流密度域(〜800mA/cm^2)の分極におよぼす、電極厚さ、固定化用多孔質YSZ薄膜、および水素分圧、水蒸気分圧の影響を調べた結果
(1)直流分極は、水素分圧が高い範囲ではニッケル電極膜の厚さ(1〜12μm)および多孔質YSZ膜厚さ(0〜200μm)のいずれにもほとんど影響されなかった。水素分圧が低い範囲では水素供給律速による限界電流が観察された。
(2)水素濃度が低く限界電流が観察される範囲以外では、電極反応の律速過程が起こる場所は電極/電解質界面から少なくとも1μm以下のきわめて薄い範囲であると結論づけられた。この結果は、昨年度の電極インピーダンス測定からの結果と一致する。
(3)直流分極曲線におよぼす水素分圧、水蒸気分圧の影響は、従来報告されているサ-メット電極、パターン電極等と同様であり、これら電極においても律速過程は本電極のものと同様であることが示唆された。
また、木炭チャーを直接安定化ジルコニアと接触させる新タイプの燃料電池を組立て、その発電、分極特性について検討した。900℃で1.27Vという高い起電力が得られ、燃料チャーが関与する接触抵抗がきわめて大きいことが分かった。