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超高電流密度SOFC発電へ向けた電極間相互作用と最適セル構造の研究

研究課題

研究課題/領域番号 15H03930
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 熱工学
研究機関京都大学

研究代表者

岩井 裕  京都大学, 工学研究科, 准教授 (00314229)

研究分担者 吉田 英生  京都大学, 工学研究科, 教授 (50166964)
齋藤 元浩  京都大学, 工学研究科, 助教 (90314236)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
2017年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2016年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2015年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
キーワード固体酸化物形燃料電池 / 薄膜電解質 / 電極微構造 / 数値解析 / 実験 / 熱工学 / 燃料電池
研究成果の概要

本研究は,将来の極薄電解質による高電流密度固体酸化物形燃料電池を想定し,これまでほとんど考慮されてこなかった両電極および極薄膜電解質間のポテンシャルを介した相互作用まで踏み込んだ,詳細な検討をおこなう数値解析手法を確立し,多孔質電極および薄膜電解質構造と発電性能の相関についての知見を蓄積した.さらに薄膜電解質の形状を制御することで電極内の発電領域を拡大しセルの発電性能を向上することをめざし,最適化計算手法を適用することで端子電圧一定の条件のもと平均電流密度を最大化する薄膜電解質形状を明確化した.

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] AGH University of Science and Technology(ポーランド)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Institute of Materials Science of Aragon(スペイン)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Improved controllability of wet infiltration technique for fabrication of solid oxide fuel cell anodes2017

    • 著者名/発表者名
      Kishimoto Masashi、Kawakami Yuki、Otani Yuki、Iwai Hiroshi、Yoshida Hideo
    • 雑誌名

      Scripta Materialia

      巻: 140 ページ: 5-8

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2017.06.054

    • NAID

      120006949381

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chromium poisoning in (La,Sr)MnO3 cathode: Three-dimensional simulation of a solid oxide fuel cell2016

    • 著者名/発表者名
      Kota Miyoshi, Hiroshi Iwai, Masashi Kishimoto, Saito Motohiro, Hideo Yoshida
    • 雑誌名

      Journal of Power Sources

      巻: 326 ページ: 331-340

    • DOI

      10.1016/j.jpowsour.2016.06.110

    • NAID

      120005997947

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Exchange current model for (La0.8Sr0.2)0.95MnO3 (LSM) porous cathode for solid oxide fuel cells2016

    • 著者名/発表者名
      Kota Miyoshi, Takuma Miyamae, Hiroshi Iwai, Motohiro Saito, Masashi Kishimoto, Hideo Yoshida
    • 雑誌名

      Journal of Power Sources

      巻: 315 ページ: 63-69

    • DOI

      10.1016/j.jpowsour.2016.02.076

    • NAID

      120005997944

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Local Evolution of Triple Phase Boundary in Solid Oxide Fuel Cell Stack after Long-Term Operation2015

    • 著者名/発表者名
      G. Brus, H. Iwai, Y. Otani, M. Saito, H. Yoshida, J.S. Szmyd
    • 雑誌名

      Fuel Cells

      巻: 15 号: 3 ページ: 545-548

    • DOI

      10.1002/fuce.201500027

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 固体酸化物形燃料電池の Ni-YSZ 多孔質燃料極への含浸法による Ni ナノ粒子導入の影響2018

    • 著者名/発表者名
      濱口直大,岸本将史,岩井裕,齋藤元浩,吉田英生
    • 学会等名
      日本機械学会 関西学生会2017年度学生員卒業研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 電極―電解質界面に微細な凹凸形状をもつ SOFC 単セルの三次元数値解析2018

    • 著者名/発表者名
      中川大志,岸本将史,岩井裕,齋藤元浩,吉田英生
    • 学会等名
      日本機械学会 関西学生会2017年度学生員卒業研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Current Density Distribution in Thin Electrolyte of SOFC2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Iwai, Yuki Tanaka, Motohiro Saito, Masashi Kishimoto, Hideo Yoshida
    • 学会等名
      The 11th Pacific Symposium on Flow Visualization and Image Processing
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 薄膜電解質を有するSOFCセルにおける電極間相互作用に関する数値解析2017

    • 著者名/発表者名
      門宮龍馬,岩井裕,岸本将史,齋藤元浩,吉田英生
    • 学会等名
      第22回動力・エネルギー技術シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Determination of Representative Area for Two-Dimensional Analysis of SOFC Anode Microstructure2017

    • 著者名/発表者名
      Masashi Kishimoto, Grzegorz Brus, Katarzyna Berent, Hiroshi Iwai, Hideo Yoshida, Janusz Szmyd
    • 学会等名
      第26回SOFC研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 3D Simulation of a Patterned LSM Cathode Considering Reaction on LSM/pore Double-Phase Boundary2016

    • 著者名/発表者名
      Takuma Miyamae, Hiroshi Iwai, Motohiro Saito, Masashi Kishimoto, Hideo Yoshida
    • 学会等名
      12th European SOFC & SOE Forum
    • 発表場所
      ルツェルン、スイス
    • 年月日
      2016-07-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical study on current density distribution in a thin YSZ electrolyte of an SOFC2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Iwai, Yuki Tanaka, Motohiro Saito, Masashi Kishimoto, Hideo Yoshida
    • 学会等名
      World Hydrogen Energy Conference 2016
    • 発表場所
      サラゴサ、スペイン
    • 年月日
      2016-06-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Three-dimensional Numerical Simulation of a Solid Oxide Fuel Cell Based on Porous Microstructure of Electrodes Obtained by FIB-SEM2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Iwai
    • 学会等名
      Energy Materials Nanotechnology Meeting on Fuel Cells
    • 発表場所
      済州島, 韓国
    • 年月日
      2016-05-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 2D Numerical Simulation of Anode Supported Planner SOFC Considering Microstructure of Electrodes2015

    • 著者名/発表者名
      Nurul Zieyana,岩井裕,Grzegorz Brus,岸本将史,齋藤元浩,吉田英生
    • 学会等名
      日本機械学会熱工学コンファレンス2015
    • 発表場所
      大阪大学(大阪)
    • 年月日
      2015-10-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation of Exchange Current Density for LSM Porous Cathode Based on Measurement of Three-Phase Boundary Length2015

    • 著者名/発表者名
      Kota Miyoshi, Takuma Miyamae, Hiroshi Iwai, Motohiro Saito, Masashi Kishimoto, Hideo Yoshida
    • 学会等名
      14th International Symposium on Solid Oxide Fuel Cells
    • 発表場所
      グラスゴー(英国)
    • 年月日
      2015-07-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Local Evolution of Three-Dimensional Microstructure Morphology of Planar Anode-Supported SOFC2015

    • 著者名/発表者名
      G. Brus, H. Iwai, Y. Otani, A. Sciazko, M. Saito, H. Yoshida, J. S. Szmyd
    • 学会等名
      14th International Symposium on Solid Oxide Fuel Cells
    • 発表場所
      グラスゴー(英国)
    • 年月日
      2015-07-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] SOFC 用 LSM 空気極の多孔質微構造にもとづく交換電流密度の定式化2015

    • 著者名/発表者名
      三好航太,宮前卓磨,岩井裕,齋藤元浩, 吉田英生
    • 学会等名
      第52回伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      福岡国際会議場(福岡)
    • 年月日
      2015-06-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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