| 研究課題/領域番号 |
21K14402
|
|---|
| 研究種目 |
若手研究
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 審査区分 |
小区分26020:無機材料および物性関連
|
|---|
| 研究機関 | 東京工業大学 |
|---|
研究代表者 |
山田 哲也 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (50823142)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2023-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2022年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
|
|---|
| キーワード | ナノシート / マイクロリアクター / 固体酸化物形燃料電池 / ジルコニア / イオン液体 / イオノサーマル / MEMS / 電気化学 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
本研究課題では固体酸化物形燃料電池の電解質として単結晶ジルコニアナノシートを利用し電解質の薄膜化を実現する。本研究ではまず一枚のジルコニアナノシートの酸素イオン導電特性を調べ、次に結晶内に異種元素をドーピングし酸素イオン導電性の向上をはかる。最後にジルコニアナノシートを電解質として搭載した微小固体酸化物形燃料電池を開発し、電解質の薄膜化による低温作動・高い耐久性・高エネルギー変換効率・高出力を達成させる。
|
| 研究成果の概要 |
固体酸化物形燃料電池の電解質を薄膜化することは、動作温度の低温下、耐久性の向上、高効率化と高出力化、そして小型・軽量化につながる。そこで、単結晶のジルコニアナノシート合成に取り組み、電解質の薄膜化を目指した。ジルコニアナノシートの電気特性を評価したところ、20 V程度までは電子を通さないことがわかった。この電圧値は直列につなげることのできるセルの個数に関係すると考えられる。固体酸化物形燃料電池を小型化するために平板状のセルを搭載できる断熱性と耐熱性を持つリアクター作製に取り組み、500℃/cmという大きな熱勾配が生じるにも関わらず壊れない極めて高い耐熱性に持つ構造を作ることに成功した。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
これからの技術発展を支えるためには環境に優しく小型で高密度なエネルギーが必要になる。高いエネルギー変換効率とエネルギー密度を持つ固体酸化物形燃料電池は次世代エネルギーを支えるエネルギー基盤の一つとして考えられ、現在は定置用電源として普及されつつある。本研究で行ったジルコニアナノシートを使った電解質作製とマイクロリアクター開発における研究成果は大型の定置用電源から『手のひらサイズの小型化』に貢献するものであると考えている。
|
