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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Development of an ammonia reformer combined with a hydrogen separator

Research Project

Project/Area Number 16K06774
Research InstitutionEhime University

Principal Investigator

板垣 吉晃  愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (30325146)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 八尋 秀典  愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (90200568)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords水素分離膜 / プロトン導電性酸化物 / 電気泳動堆積 / アンモニア
Outline of Annual Research Achievements

本研究では,アンモニアの改質と水素分離を一体で行うことができるアンモニア分離型リフォーマーの開発を目的とした。リフォーマーは,プロトン導電性酸化物薄膜をNi-サーメット多孔質触媒支持体上に形成した2層構造となっている。前年度終了時までに,電気泳動堆積法を用いた簡易な湿式薄膜形成法により,支持体上に厚さ10ミクロン程度のBaCe0.8Y0.2O3(BCY)薄膜を形成することに成功した。しかし,一体焼結時に支持体中のNiの粒成長と支持体の緻密化が進行し,アンモニアのガス拡散と反応を妨げる要因となった。そこで,最終年では,1)Niの粒成長因子の解明と添加剤による粒成長抑制,2)造孔材添加焼結による支持体の多孔質化を目的として研究を行った。Ni-BCY支持体を1450oC以上で焼成することにより,Ni粒径の顕著な増大が生じ,同時に導電率の低下が起こることがわかった。したがって,Niサーメット支持体の焼成温度は1450oCが上限であることが分かった。60wt%Ni-BCYアノードを用いたSOFCを作製した結果,1450oCでの焼成においてアノード過電圧が支配的であることがわかり,さらなるNi粒径の低下が必要であることが分かった。そこで,60wt%Ni-BCYにGd0.1Ce0.9O1.5-x(GDC)を添加したところ,焼成時のNi粒成長を抑制できることがわかった。さらに,Niが分散化したことで伝導度の増加が見られ,Ni含有量を下げた40wt%Ni-BCY-GDCでも2,700 Scm-1と良好な伝導度が得られることがわかった。造孔材とし炭素粉末を添加したNi-BCY支持体を作製し,伝導率とガス透過性の関係について調査した。造孔材の添加により支持体の細孔率が増大し,伝導率が低下した。支持体の細孔率が40%に程度に設定することにより良好な伝導度とガス透過性を維持されることが分かった。

  • Research Products

    (11 results)

All 2019 2018 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Book (1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Effect of Ni-loading on Sm-doped CeO2 anode for ammonia-fueled solid oxide fuel cell2019

    • Author(s)
      Itagaki, Y., Cui, J., Ito, N., Aono, H., Yahiro, H.
    • Journal Title

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      Volume: 126 Pages: 870-876

    • DOI

      10.2109/jcersj2.18033

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Electrophoretically deposited Ni-loaded (SmO1.5)0.2(CeO2)0.8 anode for ammonia-fueled solid oxide fuel cell2018

    • Author(s)
      Itagaki, Y., Cui, J., Ito, N., Aono, H., Yahiro, H.
    • Journal Title

      ECS Transactions

      Volume: 85 Pages: 1399-1405

    • DOI

      10.1149/08513.0779ecst

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] h-BN/Al2O3補助電極の起電力式アンモニア検知特性2018

    • Author(s)
      川渕 貴史, 板垣 吉晃, 猿丸英理, 青野宏通
    • Organizer
      2018年電気化学会秋季大会
  • [Presentation] Ni/BCY 系サーメットを支持体とするプロトン伝導形 SOFC の作製と評価2018

    • Author(s)
      谷恭匡・板垣吉晃・青野宏通・八尋秀典
    • Organizer
      第25回ヤングセラミストミーティングin中四国
  • [Presentation] Ni-BCY燃料極におけるNi粒子の微細化と電極特性2018

    • Author(s)
      板垣吉晃、谷恭匡、武多瞭、八尋秀典、青野宏通
    • Organizer
      第27回SOFC研究発表会
  • [Presentation] 直接アンモニア形SOFCにおけるNi-SDCアノード特性2018

    • Author(s)
      崔健、板垣吉晃、青野宏通、山口修平、八尋秀典
    • Organizer
      日本セラミック協会第31回秋季シンポジウム
  • [Presentation] i/BCY系サーメットを支持体とするプロトン伝導形SOFCの作製と評価2018

    • Author(s)
      谷 恭匡・板垣 吉晃*・青野 宏通・八尋 秀典
    • Organizer
      日本セラミック協会第31回秋季シンポジウム
  • [Presentation] Electrophoretically Deposited Ni-Loaded (SmO1.5)0.2(CeO2)0.8 Anode for Ammonia-Fueled Solid Oxide Fuel Cell2018

    • Author(s)
      Y. Itagaki, J. Cui, N. Ito, H. Sono, H.Yahiro
    • Organizer
      233rd ECS Meeting
    • Int'l Joint Research
  • [Book] Functional Materials2019

    • Author(s)
      T. Naito,T. Yamamoto, M. Kurisu,Y. Misaki,T. Shirahata,S. Mori,T. Okujima,Y. Itagaki,H. Yahiro
    • Total Pages
      479
    • Publisher
      PAN STANFORD PUBLISHING
    • ISBN
      978-981-4800-09-9
  • [Remarks] 愛媛大学工学部環境・エネルギー材料工学研究室

    • URL

      http://www.energy-materials.jp

  • [Remarks] 愛媛大学リサーチユニット

    • URL

      https://www.ehime-u.ac.jp/research/unit-2/

URL: 

Published: 2019-12-27  

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