2020 Fiscal Year Annual Research Report
イオン・電子輸送に基づく動的構造制御とエネルギー貯蔵型燃料電池の開発
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17H00801
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
大友 順一郎 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 教授 (90322065)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 低炭素社会 / 燃料電池 / イオン伝導体 / 酸化還元反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度である令和2年度は、エネルギー貯蔵型燃料電池の実セルの開発と発電の実証、エネルギー貯蔵用活物質の新規材料開発とその充放電挙動の観測、およびエネルギー貯蔵型燃料電池システムの設計と最適化の3つの開発項目で大きく進展があり、最終年度の目標を達成することができた。プロトン伝導性積層型セルについて、ホールブロッキング層であるLWOと電解質層であるBZYの間に中間層であるLDC薄膜をパルスレーザーデポジション法によって成膜することで、異相界面の安定性を向上させた新型セルの作製に成功し、発電試験では、LWOのホールブロッキング効果に基づく起電力の向上が観測された。この成果を英文誌で公開した。今後に向けては燃料極の性能向上の検討が必要であるが、提案するイオン・電子輸送制御による高性能セル設計の有効性を実証した。さらに、エネルギー貯蔵物質として鉄ドープマンガン酸カルシウムを検討し、適切な鉄ドープにより高活性かつ酸化還元反応速度を制御できることが示された。他、鉄ドープジルコン酸バリウムについても検討したが、鉄ドープマンガン酸カルシウムの性能面での優位性が示された。以上の成果に基づき、流動層での反応シミュレーションを実施し、流動層内のエネルギー貯蔵用活物質の還元反応速度および水素生成速度の検討から、定常的な充放電運転が可能であることが明らかになった。流動層による水素製造システムの成果の一部については英文誌で公開した。システム全体の最適化についても検討し、充電効率は80％以上を達成し、充放電効率は50％以上の値が得られた。また、従来の高圧水素タンクと圧縮機から構成されるシステムと比較して、本システムの導入コストが半減することが示された。以上より、エネルギー貯蔵の技術的な優位性に加え、水素圧縮に対する経済的な観点からの優位性も示すことができ、本研究の目的に対して有用な成果が得られた。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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