• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2022 Fiscal Year Annual Research Report

Integrated Fuel Cell System Aboard Spacecraft And Applications

Research Project

Project/Area Number 18H01629
Research InstitutionJapan Aerospace EXploration Agency

Principal Investigator

川口 淳一郎  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 名誉教授 (10169691)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 川田 達也  東北大学, 環境科学研究科, 教授 (10271983)
八代 圭司  東北大学, 環境科学研究科, 准教授 (20323107)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2023-03-31
Keywords燃料電池 / 推進機関 / 亜酸化窒素 / 固体酸化物燃料電池 / 酸素改質 / 水素キャリア / 宇宙機 / 宇宙探査機
Outline of Annual Research Achievements

(概要)液相で輸送、貯蔵可能な、宇宙機搭載の酸化剤および燃料を用いた「液-液」燃料電池の研究の最終年度にあたり、亜酸化窒素の酸素改質を固体酸化物で行わせるSOFC 燃料電池の発電実験を行った。宇宙機の推進機関への適用を想定し、エタノール水混合溶液(エタノール25%)を室温(20℃)で気化させ、Arをキャリアガスとして供給した。水を加えることは、推進機関としての性能を落とすことにつながらず、むしろ安定な発電性能と燃焼性能を得ることに貢献する。十分に低温での非凍結性の維持が可能であり、搭載電力を大幅に低減できる。また、酸化剤たる亜酸化窒素の供給系についても、全く新しい様式の収容形態を見出し、米国に知財出願を行った。バイオエタノールの採用で、水素キャリアとしての産業・社会応用に道が開かれた。
(結果骨子)燃料、酸化剤として、宇宙機搭載が可能な組み合わせである、亜酸化窒素と加水エタノールを用い、実際に発電を実証できた。開回路起電力は 0.91Vであったが、エタノールを改質器等を介さず直接燃料極に供給するシンプルな系と考えると比較的良い値である。試験は2回行ったがいずれも同等の結果が得られている。発電時の電流密度は端子電圧 0.7Vで0.24Acm-2であった。エタノール改質用の触媒の配置や、電極触媒への燃料供給の最適化等によりさらに高めることができる。
(見解)本課題で宇宙機用液体推進剤を利用した燃料電池発電が、比較的単純な構成でシステムとして機能することが確認された。非凍結性と推進性能、および発電性能の3重の機能の同時実現は、宇宙機において格別な意義をもつ。短時間に高電力の運用を行うために、過剰な電源系を装備させることを回避でき、とくに深宇宙におけるミッションを大きく拡張することにつながる。得られた知見は、脱炭素社会の実現をうながす水素キャリアとしての社会・産業応用への通ずる。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (7 results)

All 2023 2022 Other

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 3 results) Remarks (3 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Journal Article] Study of Ni-YSZ Electrode Capacitance and Its Correlation with the Microstructure2023

    • Author(s)
      Mirai Takeda, Keiji Yashiro, Riyan Achmad Budiman, Shinichi Hashimoto and Tatsuya Kawada
    • Journal Title

      J. Electrochem. Soc.

      Volume: 170 Pages: -

    • DOI

      10.1149/1945-7111/acc1a4

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] SOFCの現状,課題,今後の取り組み2023

    • Author(s)
      川田達也
    • Journal Title

      セラミックス

      Volume: 58 Pages: -

    • Open Access
  • [Journal Article] SOFCの極限環境用途への可能性2023

    • Author(s)
      八代圭司
    • Journal Title

      セラミックス

      Volume: 58 Pages: -

    • Open Access
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.ee.mech.tohoku.ac.jp/

  • [Remarks]

    • URL

      https://researchmap.jp/read0159440

  • [Remarks]

    • URL

      https://researchmap.jp/read0065475

  • [Patent(Industrial Property Rights)] FLUID SUPPLY DEVICE2022

    • Inventor(s)
      Junichiro Kawaguchi
    • Industrial Property Rights Holder
      Junichiro Kawaguchi
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      US 17616675
    • Overseas

URL: 

Published: 2023-12-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi