固体炭素質を燃料とする流動層型燃料電池の開発に関する研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09750835
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 中川 紳好 群馬大学, 工学部, 助教授 (70217678)
• Keywords: 流動層 / 炭素質粒子 / 導電率 / 抵抗率 / 燃料電池 / 電気抵抗

Research Abstract

本流動層型燃料電池の開発においては、炭素粒子層のオーム抵抗と操作条件との関係が重要となる。
内径10cmのアクリル円筒管から成る流動層実験装置を作製し、石油ピッチ系活性炭粒子を用いて、炭素粒子層の抵抗率と操作ガス速度、粒子径との関係を調べた。ガス分散板にはウレタン多孔板を使用し、流動化ガスには乾燥空気を用いた。活性炭粒子には、粉砕、篩い分けによって平均粒子径を490μm、390μm、326μm、250μmの4種類にそろえた。抵抗率測定においては、流動層内を板で仕切り、幅2cmの2次元流動層部分に片面を被膜した2枚の白金板状電極を差し込み、種々のガス速度における電極間抵抗を測定した。電極間距離を2、4,6,8cmと変化させ、電極間抵抗と電極間距離との関係から、活性炭粒子層の抵抗率を求めた。
抵抗率λはガス速度Uに大きく依存し、特に最小流動化速度Umf付近での上昇割合が大きかった。見かけ上固定層となっている、U<Umfの領域においても抵抗率の上昇があることがわかった。また、U>Umfにおいては抵抗率の上昇率は小さくなり、抵抗率が頭打ちとなる傾向が見られた。異なる粒子径の結果は、U/Umfを用いて一つにまとめられることがわかった。活性炭粒子を微粉化し、粒子密度に等しくなるまで圧縮して得た粒子の抵抗率λoと比較すると、U=0においてλ=100λo、U=2U/Umfにおいてλ=10000λoとなり、流動化状態では粒子層の抵抗が極めて大きくなることがわかった。このことから、運転操作としては、間欠的な流動化操作による電解質/粒子の接触の更新を行うことが有効であることがわかった。