2017 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation and control of fuel electrode reaction of solid oxide fuel cells operated by directly introducing gasoline
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15K06691
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| Research Institution | Hirosaki University |
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Principal Investigator |
佐々木 一哉 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (70631810)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉永 昌史 東海大学, 工学部, 講師 (70500875)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 固体酸化物燃料電池 / ガソリン発電 / 硫黄被毒 / アノード / 炭素析出 / 水蒸気改質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度は、ガソリン直接導入固体酸化物燃料電池を水蒸気内部改質方法で運転する場合の改質反応に対して炭化水素の炭素鎖構造が大きく影響し、枝分かれ炭化水素であるi-octane燃料では900℃付近の狭い温度域において急激にH2やCの生成量の減少とCH4生成量の増大が特異的に生じることを明らかにした。また、炭素析出による急激な発電性能低下の主要因が電解質との界面での電極はく離であることや機能分離型積層アノード（Ni-CeO2/Ni/Ni-YSZサーメット[YSZ：8%mol Y2O3-92%mol ZrO2]）では直鎖炭化水素に限らず枝分かれ炭化水素でも炭素析出のない連続発電が可能であることも明らかにした。一方で、機能分離型積層アノードにも、周期的な開回路電圧（OCV）の変動が生じる、OCV状態では炭素析出が生じる、および大きな電流密度を得難いなどの課題があることを明らかにした。Sr2MgMoO3-dを主体する新規アノードに関しては、化学的両立性の点で電解質膜材料と中間層材料には、それぞれ、YSZとCe0.8La0.2O2-δの使用が要求されることを明らかにした。
3年間にわたるアノード材料と燃料内部改質の方法・条件の影響の系統的な検討により、改質反応素仮定の理解が深まり、従来のアノード材料を用いる限りNi-YSZを水蒸気/炭素比＝１、950℃以上の高温という最適な条件で水蒸気改質を行うのが最適であるが炭素析出を完全に抑制できないと判明した。一方で、Ni-CeO2/Ni/Ni-YSZサーメットが炭素析出しない発電を可能にすることを見出した。
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