2018 Fiscal Year Research-status Report
Enhancement of a High Functional Direct Carbon Fuel Cell composed of molten salts gasification and tubular MCFC
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18K03997
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| Research Institution | Osaka Prefecture University College of Technology |
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Principal Investigator |
杉浦 公彦 大阪府立大学工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (00249814)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | MCFC / DCFC / 燃料電池 / 溶融塩ガス化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
HF-DCFC開発に向けて主要部品である円筒型MCFC（T-MCFC)の製造法の確立を目指し，今年度から来年度にかけて，①電池構成の最適化，②T-MCFC２セルスタックの試作・評価，③HF-DCFC用燃料のためのガス化条件の最適化を実施している．これまでステンレス管をカソード集電体・支持管としてT-MCFCを作成してきたが，これでは同一管でカソードの分割ができず②のスタック化が難しいということで，将来を見据えてアルミナ支持管に変更してT-MCFC短セルの電池構成材の最適化を目指した．その結果，ステンレス管と同形状のアルミナ管はなくφ20のアルミナ管で検証した結果，直径と電極厚みの比と正極と負極の焼結温度によって電極焼結時の収縮による割れが大きく影響していることが分かった．現状，その最適条件を検討している状況である．
②に関しては，セラミックス支持管に変更することでスタック化は可能となり，各電池構成材を塗布してグリーンテープの状況まではできているが，上記の焼成条件決定を待っている状況である．また，セラミックス管をソケット型に加工し，電解質保持板をセラミックス管を兼用し，それを繋ぐことでスタック化を実現する方法についても検討し，概ね作成可能であるところまでは検証できた．
③に関しては，醤油粕を燃料として溶融塩温度と燃料投入量について検討した結果，溶融塩温度が高い方がT-MCFCアノード極の劣化物質であるH2Sを溶融塩中に捕獲し，排出量を低減できることが分かった．また，COやCH4の発生が多いため，アノード極の表面で炭素析出が懸念された．そこで，水蒸気添加によりアノード電極表面で改質反応を生じさせることを検討し始めたところである．また，物質収支をとれるように反応容器を小型化する改造を行うことで，精度の向上を図っていく予定である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
T-MCFCの支持管をスタック化に向けて変更したことにより，電池構成材の厚みや焼結温度の最適化を再検証しているためやや遅れているが，電極割れに起因する条件の割り出しはほぼできているため，この遅れは2019年度に挽回できると考える．一方，溶融塩ガス化の最適条件の検討については，おおむね順調に進んでいる．
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| Strategy for Future Research Activity |
アルミナ管を用いた短セルの製造方法を確立した後，Ｔ－ＭＣＦＣの基本性能を取得する．それと同時に，当初予定通りの2セルスタックの作成方法を検討していく．また，新しいソケット型のスタックについても製造方法を確立する予定である．
本研究の最終目標であるＨＦ－ＤＣＦＣの基本特性について，まずはステンレス支持管を用いたＴ－ＭＣＦＣによって把握することも行っていく．
さらに，溶融塩ガス化用の評価装置を前年度に小型化し，物質収支の精度を上げることができているため，これを用いてＨＦ－ＤＣＦＣ用のガス化条件の検討と，有機廃棄物燃料の多様化も検討していく予定である．
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| Causes of Carryover |
申請段階では燃料電池用インピーダンスメータやマスフローメータを購入し，新しい評価装置を作成する予定であったが，交付金額が減額されたことから上記装置の購入ができなくなり，既存装置のみで評価することなった．この差額で円筒型MCFC製造方法の検討で支持管が予定よりも多く必要になったこと，溶融塩ガス化用の反の容器の新設などに充てることにした．その他は概ね計画通りに購入しており，その差額として次年度使用額が生じた．
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