2019 Fiscal Year Annual Research Report
燃料電池モジュールの超コンパクト化に資する排熱その場回収法
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17H03185
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
白鳥 祐介 九州大学, 工学研究院, 准教授 (00420597)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中島 裕典 九州大学, 工学研究院, 助教 (70432862)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | エネルギー工学 / 固体酸化物形燃料電池 / バイオガス / ペーパー触媒 / 直接内部改質 / 改質器一体型 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、固体酸化物形燃料電池（SOFC）モジュールの小型化と発電効率の向上を目指し、熱の化学的吸収剤として局所的に適用することができる触媒プレートを開発し、これを放熱分布を考慮して効率良く排熱回収できるようスタックに取り付けた新コンセプトSOFCモジュールを創出することである。
ペーパー触媒（PSC）配列を自在に調整することにより、望みの温度分布を得る手法を見出し、PSCを充填した触媒プレートを開発した。その後、評価対象を単セルモジュール（PSCを充填した触媒プレートと単セルの積層体）に拡張し、10%加湿模擬バイオガスを供給し、作動温度800oCにおいて、定電流試験（@200 mA cm-2）を行った。その結果、均一PSC配列適用時には、セル電圧の降下率が13%/1000 hであったが、傾斜PSC配列適用時には6%/1000 hとなり、半分以下に抑えられていた。触媒機能を傾斜化することで、モジュール内部に発生する強い温度勾配が緩和され、劣化が抑制されたと考えられる。
当改質器一体型燃料電池のコンセプトを、2つのセル間にPSC充填触媒プレートを配置した2セルモジュールに拡張した。10%加湿模擬バイオガスを供給し、作動温度800oCにおいて電流電圧特性を測定したところ、触媒プレートをセル間に配置することで燃料利用率（Uf）を高められることを確認し、Uf = 70%において発電効率41%を得た。この結果は、SOFC実システムの定格電流密度300 mA cm-2よりもはるかに高い800 mA cm-2おいて得られたものであり、上記定格電流密度では、50%を超える発電効率に相当する結果である。
以上、触媒プレート内部のPSC配列、プレートの配置位置およびスタックデザインの検討に基づき革新的2セルモジュールを試作し、模擬バイオガス供給時に十分高い発電効率を得るに至った。
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| Research Progress Status |
令和元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 |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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