2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of intermediate temperature fuel cells with inorganic electrolytes hybridized with inorganic glass matrixes
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26820321
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| Research Institution | Tokyo National College of Technology |
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Principal Investigator |
城石 英伸 東京工業高等専門学校, 物質工学科, 准教授 (30413751)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 燃料電池 / 中温作動型 / 固体電解質 / プロトン導電 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者は，研究の全体構想として「無機-無機ハイブリッド電解質を用いた中温作動プロトン導電型燃料電池の開発」を目的とした．中温作動(100℃~300℃)プロトン導電型燃料電池(ITFC)は他の燃料電池と比較して様々な利点がある。そのためには，中温域で作動する固体電解質の存在が必要不可欠である．しかしながら，従来，実用的に十分な性能をもつプロトン導電型固体電解質はなかった．申請者らは，従来中温域においてZrO2-2P2O5電解質が10-1.0～10-1.5 S cm-1と高いプロトン導電性を有することを報告してきた．しかしながらこの電解質は，耐水性が低くガス透過性が高いという問題がある．そこで伝導性に優れた電解質と，プロトン伝導能を有する無機ガラスと複合することにより，耐水性に優れかつガス透過性が低い，無機-無機ハイブリット型プロトン導電電解質を開発し，ITFCを実用化に近づけることを目的とした．
最終年度は，多孔性ガラスマトリクスおよびハイブリッド電解質の耐水性および機械的強度を向上させることを目的として, シランカップリング剤を用いてシラン処理を実施するとともに，シラン処理を施したハイブリット電解質の中温域における発電性能特性を明らかにするため種々の燃料を用いて発電試験を行うことを目的とした．その結果，シラン処理を施した試料の水素イオンの初期溶出速度は，多孔性ガラスマトリクスに電解質を充填した試料の水素イオンの溶出速度に比べそれぞれ1/31，1/43と小さくなり，シラン処理によって電解質の耐水性が向上することが示された．また，ハイブリット電解質を用いたITFCの発電試験の結果，水素ガスを燃料に用いた際には8.9 mWcm-2，メタノールを用いた際には1.0 mWcm-2の最大出力が得られた．期間全体を通して，無機-無機ハイブリッド型電解質のポテンシャルを高めることができた．
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