金属－混合伝導性酸化物界面における反応場形成と電気化学デバイスへの展開

• 研究課題/領域番号: 25289284
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 触媒・資源化学プロセス
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 菊地 隆司 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40325486)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円); 2015年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2014年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2013年度: 13,910千円 (直接経費: 10,700千円、間接経費: 3,210千円)
• キーワード: 資源・エネルギー有効利用技術 / 混合伝導体 / 燃料電池 / 三相界面 / 反応場 / エネルギー効率化 / 電子伝導性 / イオン伝導性 / ペロブスカイト型酸化物 / パイロクロア型酸化物 / イオン電導性 / ペロブスカイト酸化物 / チタン酸カルシウム / 酸化セリウム

研究成果の概要

混合伝導体酸化物の電子およびイオン伝導性が金属－混合伝導性酸化物界面近傍における反応場形成と反応特性に与える影響について研究し、燃料電池の燃料極としての発電性能向上を目指した。種々の混合伝導体を用いて、粒子径や結晶性、金属と混合伝導体の混合比等を系統的に変化させて、燃料極反応特性への電子伝導性およびイオン伝導性の影響を検討した。混合伝導体のイオン伝導度が十分高い場合に、電子伝導性を高くすることで反応過電圧が低減できた。また、電子伝導性の高い混合伝導体を用いることで、含浸法による新たな電極調製法が実現できた。

研究成果

• [雑誌論文] Low Ni-Containing Anodes Using Titanate-Based Perovskite for Methane Direct Internal Reforming Power Generation (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Kikuchi, D. Minori, A. Takagaki, T. Sugawara, S.T. Oyama
  • 雑誌名: ECS Trans. 巻: 68 ページ: 1489-1498
  • NAID: 40020511181
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Low Ni-containing anodes using titanate-based perovskites for methane direct internal reforming power generation (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Kikuchi, D. Minori, A. Takagaki, T. Sugawara, S.T. Oyama
  • 雑誌名: ECS Trans. 巻: 印刷中
  • NAID: 40020511181
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ペロブスカイト型酸化物を用いた直接内部改質型SOFCアノード材料の検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 菊地隆司
  • 雑誌名: 触媒 巻: 印刷中
• [雑誌論文] Fabrication of Low Ni-Containing SOFC Anode Using Mixed Ionic and Electronic Conductors (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Kikuchi, T. Minami, A. Takagaki, T. Sugawara, S.T. Oyama
  • 雑誌名: ECS Trans. 巻: 57 ページ: 1201-1210
  • 査読あり
• [学会発表] Solid Oxide Fuel Cell Anode Materials for Methane Direct Dry Reforming Operation (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Kikuchi, K. Miya, T. Mishina, T. Sugawara, A. Takagaki, S.T. Oyama
  • 学会等名: the 5th Asian Conference on Innovative Energy and Environmental Chemical Engineering (ASCON-IEEChE 2016)
  • 発表場所: ホテルニューグランデ、神奈川県横浜市
  • 年月日: 2016-11-13
  • 国際学会
• [学会発表] 直接CO2改質発電固体酸化物形燃料電池の燃料極の検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 菊地隆司、味谷和之、高垣 敦、菅原 孝、Oyama S. Ted
  • 学会等名: 第45回石油・石油化学討論会
  • 発表場所: ウィンクあいち、愛知県名古屋市
  • 年月日: 2015-11-05
• [学会発表] 燃料電池排熱有効利用を目的としたドライリフォーミング触媒の研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 関栞、菊地隆司、高垣敦、菅原孝、Oyama, S. Ted
  • 学会等名: 化学工学会第47回秋季大会
  • 発表場所: 北海道大学、北海道札幌市
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] Low Ni-Containing Anodes Using Titanate-Based Perovskites for Methane Direct Internal Reforming Power Generation (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Kikuchi, D. Minori, A. Takagaki, T. Sugawara, and S. T. Oyama
  • 学会等名: ECS Conference on Electrochemical Energy Conversion & Storage with SOFC-XIV
  • 発表場所: Glasgow, Scotland
  • 年月日: 2015-07-26
  • 国際学会
• [学会発表] パイロクロア酸化物を用いた新規SOFCアノードの検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 哘崎 智仁、菊地 隆司、高垣 敦、菅原 孝、S. Ted Oyama
  • 学会等名: 化学工学会第80年会
  • 発表場所: 芝浦工業大学 東京
  • 年月日: 2015-03-19 – 2015-03-21
• [学会発表] パイロクロア酸化物を用いたSOFC新規アノードの検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 哘崎 智仁、菊地 隆司、高垣 敦、菅原 孝、S. Ted Oyama
  • 学会等名: 第23回SOFC研究発表会
  • 発表場所: 科学技術館 サイエンスホール 東京
  • 年月日: 2014-12-16 – 2014-12-17
• [学会発表] ペロブスカイト型酸化物を用いた直接内部改質型SOFCアノード材料の検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 法雨 大佑・菊地 隆司・高垣 敦・菅原 孝・S. Ted Oyama
  • 学会等名: 化学工学会第79年会
  • 発表場所: 岐阜大学、岐阜県
• [学会発表] チタン酸塩複合酸化物を用いた固体酸化物形燃料電池アノードの研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 哘﨑 智仁・南 辰志・法雨 大佑・菊地 隆司・高垣 敦・菅原 孝・S.Ted Oyama
  • 学会等名: 第22回SOFC研究発表会
  • 発表場所: 科学技術館サイエンスホール, 東京
• [学会発表] Fabrication of Low Ni-Containing SOFC Anode Using Mixed Ionic and Electronic Conductors (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Kikuchi, T. Minami, A. Takagaki, T. Sugawara, S.T. Oyama
  • 学会等名: 13th International Symposium on Solid Oxide Fuel Cells
  • 発表場所: Okinawa Convention Center, Okinawa prefecture
• [学会発表] チタン酸塩複合酸化物を用いた固体酸化物形燃料電池アノードの研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 哘﨑 智仁・南 辰志・菊地 隆司・高垣 敦・菅原 孝・S. Ted Oyama
  • 学会等名: 石油学会第62回研究発表会
  • 発表場所: タワーホール船堀、東京
• [図書] 次世代燃料電池開発の最前線 (2013)
  • 著者名/発表者名: 南辰志、菊地隆司
  • 総ページ数: 220
  • 出版者: シーエムシー出版