2018 Fiscal Year Annual Research Report
Study on Reactor for Fuel Cell/Gas Turbine Combined Electric Power Generator for Airplane
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15K06608
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
野村 浩司 日本大学, 生産工学部, 教授 (30246847)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡井 敬一 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 主任研究開発員 (00358516)
田頭 剛 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 主任研究開発員 (00344250)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 燃料電池 / ハイブリッドジェットエンジン / 電動化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
航空用の推進システムでは，出力重量比が大きいことが非常に重要である．SOFCを組み込んだ燃焼器については，内側が燃料極となる円筒型のSOFCを燃料インジェクタとして用い，発電と余剰燃料の燃焼を行うSOFCリアクタに組み込むことが考えられる．SOFCを燃料インジェクタとする場合，SOFCの先端あるいはその付近で燃焼が起こることとなり，火炎とSOFCが相互に影響する．一例としては，火炎からの熱負荷により，SOFCインジェクタが破損する作動条件があることがわかった．火炎の熱によるインジェクタの破損に対し，SOFCの余剰燃料噴出孔にアルミナ細管を設置することでSOFCの破損を防止できた．SOFCの余剰燃料は高濃度の水蒸気が含まれている．安定燃焼のために保炎用の燃料を追加投入する例もあるが，効率の面から望ましくない．そこで，開発・製作したSOFCリアクタのラボスケール実験装置により，発電時の余剰燃料を模した水素／水蒸気混合ガス（模擬余剰燃料）を用いてSOFCの発電によって生ずる水蒸気が燃焼に与える影響を調べた．また，組み込んだSOFCの開回路電圧を測定し，発電環境確認試験を行った．実験条件は，ゼロ次元数値計算により航空機用SOFC発電システムがシステム効率の観点からメリットが得られる条件を予測して設定した．以下に得られた知見を列挙する．
1) 空気過剰率が増大すると，保炎が可能な燃料過剰率の最小値が増大し，保炎可能な燃料過剰率の範囲が狭まる．
2) SOFCインジェクタ1本あたりの発電量を増大させることにより，保炎が可能な燃料過剰率の最小値が減少し，保炎領域が広がる可能性が示された．
3) 模擬SOFCおよびSOFCのOCVが理論値に近い起電力であったことから，SOFCリアクタ内はSOFCの発電に適した環境であり，かつSOFCインジェクタで保炎が可能であることが確認できた．
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