2006 Fiscal Year Annual Research Report
低温動作型SOFCの開発を目指したセル薄膜化とその設計法に関する研究
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18360053
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
橋田 俊之 東北大学, 大学院工学研究科, 教授 (40180814)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
水崎 純一郎 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (90092345)
湯上 浩雄 東北大学, 大学院工学研究科, 教授 (60192803)
川田 達也 東北大学, 環境科学研究科, 教授 (10271983)
高橋 亨 東北大学, 大学院工学研究科, 助手 (50323051)
佐藤 一永 東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (50422077)
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| Keywords | 固体酸化物燃料電池 / 低温作動温度化 / 薄膜化 / ナノポア制御 / 特性評価システム / 機械的耐久性 / 電気的性能 / 設計法 |
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| Research Abstract |
平成18年度においては以下の研究(1)〜(4)に関して,研究推進のための基盤形成や装置開発を特に実施している.
研究(1)SOFCの薄膜化のための合成法に関する検討:成膜法として,スクリーンプリント法ならびにスプレー法に着目した比較検討を行った.本知見を基礎とし,新たにゾルゲル法とスプレー法を組み合わせた方法を考案することにより,数ミクロンオーダーで緻密なセラミックス薄膜を作製することに成功している.特に,本法により,焼成温度を低温化出来る可能性のあることを明らかにしている.
研究(2)構成要素の基礎特性評価:薄膜の機械的基礎特性を簡易に評価するためのナノパンチ試験法を新しく考案し,ジグ等を試作した.さらに,水素ならびに酸素等のSOFC作動環境下すなわち化学的環境条件において,力学的負荷作用の下で電気伝導度などの電気特性を測定できる評価装置を作製した.本評価装置を用いて,ジルコニアセラミックス単味を対象として機械的応力(ひずみ)が電気伝導度に及ぼす影響について調査し,比較的小さい応力範囲で電気伝導度が応力負荷とともに減少することをはじめて見出している.
研究(3)模擬作動環境下における単セルの特性評価:既存設備であるSOFC特性評価装置(FHS-21)を活用して,AE法により破壊過程を追跡し,交流インピーダンス法により電気特性評価を行う方法を開発した.単セルとセル容器のシールはガラスリングを溶融する方法を採用し,さらにセル損傷とガラスシール材の破壊とを識別するための方法を考案している.
研究(4)SOFCの設計手法に関する検討:SOFC設計法の基礎として,作動環境条件において単セル内に発生する応力状態を評価するための数値解析法に関する検討を行い,構成要素の熱膨張率の差に加えて水素環境下における還元膨張の温度依存性等を考慮できる計算コードを作成した.
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