| 研究課題/領域番号 |
19H02796
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(B)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分36010:無機物質および無機材料化学関連
|
|---|
| 研究機関 | 東北大学 |
|---|
研究代表者 |
川田 達也 東北大学, 環境科学研究科, 教授 (10271983)
|
|---|
| 研究分担者 |
八代 圭司 東北大学, 環境科学研究科, 准教授 (20323107)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
|
| 配分額 *注記 |
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2020年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
2019年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
|
|---|
| キーワード | プロトン導電体 / 混合導電体 / 等価回路 / マルチキャリア / 固体酸化物形燃料電池 / プロトンセラミック燃料電池 / 混合導電性 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
プロトン・酸化物イオン・電子の混合導電性を有するBaZrO3やSrCeO3系酸化物など，三種類以上の導電キャリアを有する電解質と電極からなる系に関して，その複雑な輸送・電位発生挙動を表す等価回路を提案し，物理的な妥当性を検証するとともに，一般的な回路シミュレーターを用いて，この等価回路の過渡応答・交流応答を簡便に解析する手法を開発し，実験結果との比較を通して，マルチキャリア導電体上の電極反応の実用的な評価手法として確立する。
|
| 研究成果の概要 |
超高効率燃料電池の電解質として期待されるプロトン導電性酸化物の挙動はホールや酸化物イオンの輸送に影響される。これらの輸送現象を表現する等価回路を提案し，汎用の回路シミュレーターでの簡便な評価法を開発した。さらに水素・水蒸気・酸素の気固相交換抵抗をパラメータとする代理モデルを構築し，実験結果を再現する電極抵抗の組み合わせの高速探索を可能にした。計算手法に必要な輸送定数を測定するとともに，実験による検証を行った。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
プロトン導電性酸化物を電解質とする燃料電池は80%以上の発電効率を達成し得るとの試算がありNEDO事業等の実用化研究が盛んに行われているが，その挙動の複雑さから，性能を正しく評価するために数値計算が必要であり，研究開発の障壁のひとつとなっている。この系を等価回路で表すことで一般的な回路シミュレータソフトを使った計算が可能になり，開発促進に資する他，挙動と現象の対応がグラフィカルに理解できるようになる。
|
