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アンモニア燃料を用いる固体酸化物形燃料電池の低温作動化

研究課題

研究課題/領域番号 16K05958
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 デバイス関連化学
研究機関同志社大学

研究代表者

稲葉 稔  同志社大学, 理工学部, 教授 (80243046)

研究分担者 橋之口 道宏  同志社大学, 研究開発推進機構, 准教授 (60377801)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード水素エネルギー / アンモニア / 固体酸化物形燃料電池 / アノードサーメット / ニッケル合金 / 高温プロトン伝導体 / 高温プロトン伝導性酸化物 / 燃料電池 / 触媒
研究成果の概要

将来の水素エネルギー社会において重要な水素キャリアであるアンモニアを燃料とした固体電解質形燃料電池(SOFC)の開発を進めた。アンモニア燃料に活性の高いアノード触媒の開発を進め、Ni-Cr触媒がもっとも高いアンモニア酸化特性および優れた安定性を有することを見出した。また、さらなる低温作動化を目指して、電解質、カソード、アノードすべてにプロトン伝導性セラミックスを用いたオールプロトン伝導性SOFCセルを作製し、水素燃料を用いて発電試験を行った。その結果、500℃程度の低温でも高い発電特性(最大出力171 mW/cm2)が得られることが示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

風力や太陽光などの再生可能エネルギーに立脚した低炭素社会の構築に向けて、水素エネルギーの利用が期待されている。一方、水素は常温で気体であり、貯蔵・輸送が難しいという問題点があり、アンモニアに変換して水素キャリアーとして用いることが有望視されている。アンモニア燃料電池は大規模発電、コジェネレーション、燃料電池自動車などに応用することができ、本研究成果はアンモニアを水素キャリアーとする水素エネルギー社会に向けて大きな貢献となる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Enhancement of anode activity and stability by Cr addition at Ni/Sm-doped CeO 2 cermet anodes in NH 3 -fueled solid oxide fuel cells2018

    • 著者名/発表者名
      Hashinokuchi Michihiro、Zhang Mengjia、Doi Takayuki、Inaba Minoru
    • 雑誌名

      Solid State Ionics

      巻: 319 ページ: 180-185

    • DOI

      10.1016/j.ssi.2018.02.015

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Infiltrated Transition Metals in Ni/Sm-Doped CeO2Cermets Anode in Direct NH3-Fueled SOFCs2017

    • 著者名/発表者名
      Zhang Mengjia、Hashinokuchi Michihiro、Yokochi Ryuji、Doi Takayuki、Inaba Minoru
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 78 号: 1 ページ: 1517-1522

    • DOI

      10.1149/07801.1517ecst

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhanced Activity and Stability of Ni-Based Binary Anode in Direct NH3-Fueled SOFCs2017

    • 著者名/発表者名
      Hashinokuchi Michihiro、Zhang Mengjia、Yokochi Ryuji、Doi Takayuki、Inaba Minoru
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 78 号: 1 ページ: 1495-1500

    • DOI

      10.1149/07801.1495ecst

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Enhanced Activity and Stability of Ni-based Binary Anode in Direct NH3-fueled SOFCs2017

    • 著者名/発表者名
      Michihiro Hashinokuchi, Mengjia Zhang, Ryuji Yokochi, Takayuki Doi, Minoru Inaba
    • 学会等名
      15th International Symposium on Solid Oxide Fuel Cells (SOFC-XV)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Transition Metal Infiltration into Ni/Sm-doped CeO2 Cermets Anode in Direct NH3-fueled SOFCs2017

    • 著者名/発表者名
      Mengjia Zhang, Michihiro Hashinokuchi, Ryuji Yokochi, Takayuki Doi, Minoru Inaba
    • 学会等名
      15th International Symposium on Solid Oxide Fuel Cells (SOFC-XV)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Advanced Anode Catalysis for Direct Ammonia-fueled SOFCs2017

    • 著者名/発表者名
      M. Hashinokuchi, M. Zhang, T. Mizutani, R. Yokochi, T. Doi, M. Inaba
    • 学会等名
      The 9th Asian Conference on Electrochemical Power Sources (ACEPS9)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アンモニアSOFCにおけるNi/Ce0.2Sm0.8O2-δ燃料極へのCrの添加効果2016

    • 著者名/発表者名
      張 梦嘉、橋之口 道宏、土井 貴之、稲葉 稔
    • 学会等名
      2016年度第3回関西電気化学研究会
    • 発表場所
      大阪府立大学(大阪府堺市)
    • 年月日
      2016-12-10
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] アンモニアSOFCにおけるNi/Ce0.2Sm0.8O2-δ燃料極へのCrの添加効果2016

    • 著者名/発表者名
      張 梦嘉、橋之口 道宏、土井 貴之、稲葉 稔
    • 学会等名
      第42回固体イオニクス討論会
    • 発表場所
      ウインク愛知(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2016-12-05
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Novel Anode Catalysis for Ammonia Solid Oxide Fuel Cell2016

    • 著者名/発表者名
      Michihiro Hashinokuchi, Mengjia Zhang, Ryuji Yokochi, Takayuki Doi and Minoru Inaba
    • 学会等名
      PRiME 2016/230th ECS Meeting
    • 発表場所
      Honolulu (USA)
    • 年月日
      2016-10-02
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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