2013 Fiscal Year Annual Research Report
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24686019
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
長藤 圭介 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (50546231)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 固体酸化物 / 燃料電池 / 燃料極 / 微細構造 / 配列 |
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| Research Abstract |
燃料電池は，ガスタービンやガスエンジンなどの熱機関がもつカルノー効率の制約がないため，化石燃料や余った再生可能エネルギーから取り出した燃料を有効利用できる発電装置として期待されている．中でも固体酸化物形燃料電池（SOFC）は高温で作動させるため，効率が最も高い．さらに湯沸しと合わせて用いると家庭用として有効である．ただし，電極とくに燃料極は，YSZ（イットリア安定化ジルコニア），Niの粒子をバインダーとともにスラリーにしてスクリーン印刷で塗布，1300～1400度で焼結する方法に基づいているため，電極内の微細構造がランダムで物質輸送や界面反応が必ずしも最適化されているわけではない．本研究では，燃料極内のYSZ，Ni，空隙を厚さ方向に配列して，それぞれ酸化物イオン，電子，ガスが効率よく輸送される構造を目指した．具体的な方法としては，スラリー塗布直後に磁場をかける．Ni粒子は磁場方向に磁気分極し，粒子同士が引き合い配列する．この方法を用いて，発電評価用フルセルを作製し，磁場がないものに比べて最大パワー密度を1.6倍に向上することに成功した．またFIB（集束イオンビーム）-SEM（走査形電子顕微鏡）を用いて燃料極微細構造を三次元構築，電気化学シミュレーションを行うことで，YSZの屈曲度を従来の7から3程度に低減したことを確認した．このことから物質輸送パスの異方性を確認した．また，ジルコニウム基板の表面にAlを成膜し，陽極酸化を用いて貫通のナノホールを作製，それを鋳型に用いて再陽極酸化をほどこすことでジルコニアピラーを作製することに成功した．
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25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 |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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