2006 Fiscal Year Annual Research Report
天然ガスを燃料に用いるプロトン導電性酸化物薄膜電解質燃料電池の開発
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17560622
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| Research Institution | Chiba Institute of Technology |
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Principal Investigator |
山口 貞衛 千葉工業大学, 付属総合研究所, 教授 (80005892)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宍戸 統悦 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (50125580)
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| Keywords | 一室型燃料電池 / メタン-空気混合ガス燃料 / イオン導電性酸化物電解質 / Ce_<0.8>Sm_<0.2>O_<1.9>electrolyte / Ru-SDC cermets anode |
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| Research Abstract |
燃料電池を利用する発電システムを商品化するためには、燃料にパイプラインにより供給される安価な天然ガスの利用が望まれている。天然ガスを燃料とする燃料電池において、メタンの酸化反応により生じた水素イオンはアノードから電解質を通過してカソードに移動し、カソードにおいて、2H^+(s)+2e^-+O_2(g)→H_2O(g)、の反応が生じ起電力が発生する。我々の研究は実験室規模の一室型メタン空気燃料電池の製作とその性能評価を目的とする。
一室型燃料電池では、アノードとカソードに同じメタンと空気の混合ガスを供給するために、通常の燃料電池のようにアノードとカソードを互いに隔離・密封する必要がない。そのために、燃料電池容器内で電極間の接続が可能になり、個々の電池の集積が極めて容易で発電装置の小型化が可能である。更に,電解質や電極を燃料電池容器に接合する必要がないので、電解質や電極の修理が可能であり、発電装置の維持・管理が容易である。この電池は電解質に中間温度領域の導電率の高い混合イオン導電体であるCe_<0.8>Sm_<0.2>O_<1.9>を用い電池の運転温度が600〜800℃であるから、高価な耐熱材料を必要としない。
一室型燃料電池において理論値に近い起電力を得るためには、アノードにカソード反応に対して不活性な材料を、そして、カソードにはアノード反応に対して不活性な材料を用いる必要がある。我々はこの条件を満たす材料を探索した結果、アノードに金属RuとCe_<0.8>Sm_<0.2>O_<1.9>のセラメットをそしてアノードには多孔性のAgを用いた場合に、理論値に近い値である0.92Vの起電力が発生することを見出した。現在迄に、Ce_<0.8>Sm_<0.2>O_<1.9>組成で厚さが0.3mmの電解質を用いた燃料電池において燃料電池を商品化の目標値である100mW/cm^2の出力密度が得られている。今後は、この燃料電池の更なる高出力化を図ることを目的として、過電圧により電圧損失の少ない電極材料を開発する。
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Research Products
(1 results)
