2016 Fiscal Year Research-status Report
炭素析出を前提とした構造制御によるバイオマス燃料を用いた高温型燃料電池の高性能化
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15K18327
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
立川 雄也 九州大学, 工学研究院, 助教 (70587857)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | バイオマス / 炭素分離 / 固体酸化物形燃料電池 / 高性能化 / 低炭素化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
再生可能エネルギーとして着目されるバイオマスエネルギーの有効活用に向けて、国内外に広く薄く分散しているバイオマスを高効率に電気に変換する技術として注目される固体酸化物形燃料電池（SOFC）の利用を検討した。昨年度のIn-situ可視化技術を活用した炭素析出の観察結果に基づいて、燃料が消費されていない入口側で析出する炭素を活用したSOFCを検討した。他の研究グループとの討論の結果、入口側では、炭素が析出しやすい条件の設定が容易であり析出炭素の導電パスの形成は可能であるが、同時に電流密度分布が集中しやすく、電流密度の高い領域ではカソードから供給される酸素イオンとの反応で析出した炭素が酸化するため、長時間の保持や制御は困難であることが既存の知見として示された。特に起動停止など酸化還元を繰り返すことで炭素の生成と消失を繰り返すため、電極部材の脆弱化が生じる。その結果、出力電圧などの振動を引き起こすことから、酸化還元に強い電極構造の開発が必要であるという結論が得られた。想定していたγ-アルミナなど、炭素析出により構造に影響を受けにくい部材に炭素析出をさせ炭素を保持する構造が有望であり、現在それらの電極構造について検討している。
また、昨年度、新たに検討を開始した将来の低炭素社会実現に向けた、バイオマスエネルギーの燃料電池への活用として、炭素分離技術に着目し、バイオガスの炭素成分を分離回収し、カーボンニュートラル燃料から炭素を取り出すカーボンマイナスを実現する技術として、その社会的インパクトの評価・検討と共にシステム解析技術を活用した性能定量化を実施した。その結果、技術の有用性が示されたため、その分離回収器の開発に着手した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2年目の当初の目標である構造の脆弱化に対応した様々な電極の開発について、析出炭素の分布の把握など電極の脆弱化を引き起こす要因について分析を進め、その改良案として、アルミナなどの酸化物を活用した構造に着目した。炭素析出による減肉などが原因の電極部材の脆弱化により引き起こされる出力電圧の振動は深刻であり、所属する研究グループとの討論により、解決案を検討した。所属する研究グループの成果として報告される見込みである。硫黄やリンなどバイオマスに含まれる被毒物質の影響についてはデータベースが活用できることが判明したため、研究内容の集中の観点から予定している研究内容から省略することとした。
バイオガスの炭素成分を分離回収する技術については、システム解析による性能評価をH28年度に実施し、成果の一部は複数の学会で発表を行った。本科研費を一部用いて実施した評価装置の整備により、この分離回収器の開発を開始した。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度までの成果に基づいて、当初の予定通り、新規電極構造の検討および開発を進めると共に、本研究の炭素析出技術を発展・活用した低炭素化を実現する炭素回収型SOFCの開発・性能評価を実施する見込みである。関連する類似技術の開発動向を把握しつつ、更なる技術開発と、バイオマスエネルギーを活用した燃料電池の開発と低炭素化を推進するべく炭素成分の分離回収機構の開発を進める。
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| Causes of Carryover |
物品費に差額が出ている原因として、昨年度、経費の執行計画を立てて計上した装置の改造は、装置の利用規約などの影響で、科研費の間接経費で行うことが必要となった。当初予定していた改造については、本研究の直接経費を使用せずに行ったため、物品費の差額が現れた。また、旅費やその他の経費についても、当初予定していて、昨年度、参加した学会の多くで、他の予算を用いて出張を行ったことが、旅費に差額が現れた原因である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
使用計画として、特に物品費の利用計画として、今年度、開発を行う炭素成分の分離回収器開発のための費用として、物品・部材の購入費に充てる予定である。また、それ以外の旅費やその他の経費も、当初予定していた計画通りに使用し、差額は物品費として充てる予定である。
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Research Products
(3 results)
