| 研究課題/領域番号 |
19K05138
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分27020:反応工学およびプロセスシステム工学関連
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
長谷川 馨 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (50644944)
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| 研究分担者 |
伊原 学 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (90270884)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 固体酸化物燃料電池 / カーボンナノチューブ / 酸素活量 / 固体電解質 / 炭素材料 / carbon nanotube / solid oxide fuel cell / direct fabrication / oxigen activity / CVD |
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| 研究開始時の研究の概要 |
固体酸化物燃料電池(SOFC)は高温電気化学により多様な反応を高効率化するが、金属Ni上の炭素析出や酸化劣化が課題となる。一方カーボンナノチューブ(CNT)は特異な物性から応用が期待されるが、SOFCは製造工程、発電ともに高温なためCNTの導入、維持には革新的手法が必須である。応募者はCNT成長とSOFCの反応場の類似に着目し、セル内で直接合成しそのまま利用する“CNT合成技術”の導入法を考案した。本手法は、酸化物イオンが伝導する酸化物上にCNTをどう成長させるかが課題となる。酸素活量を制御して酸化還元を能動的に制御できるSOFCの特性を生かし、高温電気化学の視点を導入しCNT成長促進を図る。
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| 研究成果の概要 |
本研究は、固体酸化物燃料電池(SOFC)燃料極に対し、炭素、特にカーボンナノチューブ（CNT）を機能材料として導入する技術を検討した。これまでにCNTをセル内で直接合成しそのまま利用する手法を考案し、セル内、にCNTの直接合成を試みたが、Al2O3等の上と同等の成長とはならなかったため、SOFCにおいて電極電位で制御できる酸素活量に着目し、電極電位を変化させてCNT成長を阻害する酸素の被覆率を制御できるのではないかと考えた。SOFC電極多孔質内に金属ナノ粒子を導入し成長する手法において、電圧印加の影響でCNT成長が変化すると同時に、CNT成長中の物質移動が影響することを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、固体酸化物燃料電池(SOFC)燃料極に対し、炭素、特にカーボンナノチューブ（CNT）を機能材料として導入する技術の提案と、その際に明らかになったCNT合成時の課題を明らかにすることを目的とした。酸化物上の金属ナノ粒子に対して高温で炭素源ガスを供給するという一般的なCNT合成に対して、酸化物がイオン電導性で酸素活量を有し、1μｍ程度の多孔質であるという物性、構造の違いがCNT成長に与える影響を、それぞれ切り分けて明らかにした。
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