2018 Fiscal Year Annual Research Report
Evaluation of electric power solid oxide furl cell using biogas
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16K06729
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
鮫島 宗一郎 鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (00274861)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平田 好洋 鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (80145458)
下之薗 太郎 鹿児島大学, 理工学域工学系, 助教 (80586610)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 固体酸化物形燃料電池 / バイオガス / ドライリフォーミング / セリア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アノードNi-GDC（ガドリニウム固溶セリア）／電解質GDC／カソードLa-Sr-Co-Fe-O系ペロブスカイト化合物からなるアノード支持型燃料電池のバイオガスを用いた発電実験で800℃での出力は数ｍW/cm2と低かったが、発電後の出口ガスには数％の水素、一酸化炭素が含まれ、水素／一酸化炭素（モル比）はほぼ１で、アノードでのメタンのドライリフォーミング反応が進行した。また、多孔質電気化学セルを用いたドライリフォーミングではメタンの熱分解により、炭素が析出し、反応時間とともに水素、一酸化炭素の生成速度が低下した。バイオガス＋二酸化炭素＋空気系では、反応時間24hで生成速度は低下しなかった。空気中の酸素はメタンと反応して水素－一酸化炭素系燃料を生成する。一方、一酸化炭素の不均化反応やメタンの熱分解で生成する炭素を除去する酸化剤として働く。
そこで、メタン＋酸素系での部分酸化反応をアノード材料であるNi-GDCを用いて500-800℃、酸素／メタン（モル比）＝0.5の条件で検討した。反応温度の上昇とともに水素、一酸化炭素の生成速度は増加した。800℃での水素、一酸化炭素の割合は、各々約65％、30%であった。二酸化炭素の生成も認められたが、反応温度の上昇とともに減少し、800℃では数％であった。生成ガス中の水素／一酸化炭素比は、反応温度の上昇とともに減少して、800℃ではほぼ２となった。800℃ではメタンの部分酸化が主反応でその割合は約80％であった。反応時間8時間で流量の低下はなく、実験後触媒中の炭素は0.57mass%で、Ｘ線回折ではニッケルの酸化は認められなかった。したがって、メタンの熱分解あるいは一酸化炭素の不均化反応による炭素析出はわずかであり、このメタン－酸素系は燃料電池の燃料調製に適していると言える。また、バイオガス－空気系を燃料電池に適用できる可能性が示唆された。
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