Efficient solid oxide fuel cell using municipal solid waste directly as fuel

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H03661
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 64050:Sound material-cycle social systems-related
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Hibino Takashi 名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (10238321)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 都市固体廃棄物 / 燃料電池 / 高効率発電 / 電極触媒

Outline of Final Research Achievements

This report describes a waste fuel cell that uses biomass, resin, plastic, and food waste as direct fuel at a temperature of 800 C. The Fe2O3 anode showed the best catalytic effect on the anodic reaction among the transition metal oxides investigated. Fe2O3 was reduced to FeO by solid fuel at open circuit voltage and then gradually reoxidized to its initial oxidation state by anodic polarization. Cell performance depended on the amount and type of solid fuel. Two features of this fuel cell are that the organic component of the solid fuel is almost completely consumed by the discharge of the cell and that the solid fuel can be supplied in both batch and free-fall form.

Free Research Field

環境化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

都市廃棄物を固体酸化物形燃料電池（SOFC）の燃料として直接利用する場合には、全ての有機成分（ガス、液体、固体成分）が電気へ変換されると期待できる。これとは対照的な技術が従来型ガス化発電システムである。ガス化発電ではタールやコークスまでガス化するには、1,000°C以上の高温作動が要求される。このため、熱源に回す燃料使用量が多くなるとともに、空気中の酸素を改質剤に使用することになり、余分な窒素によって燃料ガスが希釈される。従って、MSW燃料電池は、これらの問題を排除できる代替、いやそれ以上の技術として位置づけされる。