新規流路構造を持つ燃料極支持型ハニカム固体酸化物形燃料電池の三次元電流分布の解明

• 研究課題/領域番号: 15K05834
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 熱工学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 中島 裕典 九州大学, 工学研究院, 助教 (70432862)
• 研究協力者: 伊藤 衡平 ; 北原 辰巳 ; 池田 聡 ; 村上 隼三郎
• 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: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 固体酸化物形燃料電池 / ハニカム支持構造 / 多孔質燃料極 / 体積出力密度 / 燃料極支持ハニカムSOFC / 3次元電流分布 / 高体積出力密度発電 / 有限要素法モデル / 燃料極支持形ハニカム固体酸化物形燃料電池 / 3次元燃料分圧分布 / ニッケル再酸化 / 過電圧

研究成果の概要

３ｘ３の9本の流路を有する燃料極支持形ハニカム固体酸化物形燃料電池を電解質、空気極をその支持体上に当研究室において塗布，焼成し作製した．燃料極流路と空気極流路本数の割合を変えたところ，空気極流路本数の増加により，体積出力密度の増加が見られた．また，電流電圧特性を比較したところ，従来型の電解質支持型のハニカムSOFCに比べ有望な体積出力密度が得られた．これは多孔質内に3次元的に燃料拡散が促進されるためと考えられる．有限要素法の適用による三次元水素分圧分布および電流分布解析からも，流路配置による3次元的燃料拡散挙動が示され，重要な設計因子が明確になった．

研究成果

• [国際共同研究] ルンド大学(スウェーデン)
• [雑誌論文] 燃料極支持ハニカム固体酸化物形燃料電池のガス流路配置が発電性能におよぼす影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中島裕典，村上隼三郎，北原辰巳
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集 巻: 84 号: 859 ページ: 17-00419-17-00419
  • DOI: 10.1299/transjsme.17-00419
  • NAID: 130006549737
  • ISSN: 2187-9761
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Three-dimensional flow channel arrangements in an anode-supported honeycomb solid oxide fuel cell (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakajima Hironori、Murakami Shunzaburo、Ikeda Sou、Kitahara Tatsumi
  • 雑誌名: Heat and Mass Transfer 巻: 印刷中 号: 8 ページ: 2545-2550
  • DOI: 10.1007/s00231-017-2154-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Enhancement of fuel transfer in anode-supported honeycomb solid oxide fuel cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Sou Ikeda, Hironori Nakajima, Tatsumi Kitahara
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 745 ページ: 032082-032082
  • DOI: 10.1088/1742-6596/745/3/032082
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Power Generation with an Anode-supported Honeycomb Solid Oxide Fuel Cell (2017)
  • 著者名/発表者名: Hironori NAKAJIMA
  • 学会等名: 2017 International Conference on Smart Science (ICSS2017)
  • 発表場所: 佐世保
  • 年月日: 2017-04-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 燃料極支持ハニカム固体酸化物形燃料電池の流路構造による物質輸送の有限要素法解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 村上 隼三郎, 中島 裕典, 北原 辰巳
  • 学会等名: 第26回SOFC研究発表会
• [学会発表] Development of the Flow Channel Structure of an Anode-Supported Honeycomb Solid Oxide Fuel Cell for High Power Density (2017)
  • 著者名/発表者名: Shunzaburo Murakami, Hironori NAKAJIMA, Tatsumi KITAHARA
  • 学会等名: 2017 The 3rd International Conference on Inventions, SPINTECH Technology Thesis Awards Section
  • 国際学会
• [学会発表] Anode-Supported Honeycomb Solid Oxide Fuel Cell Depending on the Flow Channel Configurations (2017)
  • 著者名/発表者名: Shunzaburo Murakami, Hironori NAKAJIMA, Tatsumi KITAHARA
  • 学会等名: 2017 The 3rd International Conference on Inventions
  • 国際学会
• [学会発表] Power Generation with an Anode-supported Honeycomb Solid Oxide Fuel Cell (2017)
  • 著者名/発表者名: Hironori NAKAJIMA
  • 学会等名: 2017 International Conference on Smart Science
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 燃料極支持ハニカム固体酸化物形燃料電池における燃料分布 (2016)
  • 著者名/発表者名: 池田 聡, 村上 隼三郎, 中島 裕典, 北原 辰巳
  • 学会等名: 第25回SOFC研究発表会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2016-12-15
• [学会発表] ENHANCEMENT OF FUEL TRANSFER IN ANODE-SUPPORTED HONEYCOMB SOLID OXIDE FUEL CELLS (2016)
  • 著者名/発表者名: Sou IKEDA, Hironori NAKAJIMA, Tatsumi KITAHARA
  • 学会等名: 7th European Thermal-Sciences Conference (EUROTHERM 2016)
  • 発表場所: Krakow, Poland
  • 年月日: 2016-06-22
  • 国際学会
• [学会発表] Enhancement of Fuel Transfer in Anode-Supported Honeycomb Solid Oxide Fuel Cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Sou Ikeda, Hironori Nakajima and Tatsumi Kitahara
  • 学会等名: 7th European Thermal-Sciences Conference
  • 発表場所: Krakow, Poland
  • 年月日: 2016-06-19
  • 国際学会
• [学会発表] Mass Transfer Analysis of Anode-Supported Honeycomb Solid Oxide Fuel Cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Sou IKEDA, Shota KOTAKE, Hironori NAKAJIMA, Tatsumi KITAHARA
  • 学会等名: The 66th Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2015-10-06
  • 国際学会
• [学会発表] 燃料極支持ハニカム固体酸化物形燃料電池の物質輸送および性能評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 池田 聡, 高武 翔太, 中島 裕典, 北原 辰巳
  • 学会等名: 第52回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 福岡市
  • 年月日: 2015-06-05
• [備考] 燃料電池システム研究室
  • URL: http://www.mech.kyushu-u.ac.jp/~fcsl/index.html
• [備考] 研究活動
  • URL: http://www.mech.kyushu-u.ac.jp/~fcsl/