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2016 年度 実施状況報告書

多孔質微粒子からポーラス膜への成形技術の開発と電極材料としての応用

研究課題

研究課題/領域番号 16K18282
研究機関関西大学

研究代表者

木下 卓也  関西大学, 環境都市工学部, 准教授 (90453141)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード燃料電池 / 噴霧熱分解法 / 薄膜・微粒子形成操作
研究実績の概要

低温でも作動可能な固体酸化物形燃料電池(SOFC)の電極膜の開発をめざし、多孔質微粒子から多孔質膜(ポーラス膜)への成形技術を確立する。申請者が開発した改良型噴霧熱分解法により合成したスポンジ状多孔質微粒子を、多孔質構造を維持したまま膜成形するために、エアロゾルデポジション(AD)法により成膜する。膜の多孔質構造により燃料電池としての性能の向上をめざす。最終的には、セラミックポーラス膜を成形する汎用技術として確立する。
電極膜の原料として用いる多孔質微粒子を改良型噴霧熱分解法で合成した。燃料極の材料としてNiとGd-Ce酸化物の複合微粒子を合成するため、Ni、GdおよびCeの硝酸塩を溶解した水溶液にクエン酸を添加した。これを超音波振動子で霧化し、管状電気炉で600~1200℃に加熱した反応管にキャリアガス(Air)で随伴導入し、生成粒子を静電捕集器により回収した。硝酸塩、クエン酸の濃度、合成温度、加熱部の滞留時間を変え、種々の多孔質粒子を合成した。合成粒子の構造を電子顕微鏡観察し、比表面積を窒素吸着測定から算出した結果、最適な多孔質構造を合成できる条件を決定することができた。クエン酸濃度と原料硝酸塩濃度の比率により、粒子の構造が多孔質、中空と変化することがわかった。当初、エアロゾルデポジション成膜装置を初年度に設置予定であったが、粒子の構造制御を優先すべきと考え、2年目に設置することにした。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

当初、エアロゾルデポジション成膜装置を初年度に設置予定であったが、粒子の構造制御を優先すべきと考え、2年目に設置することにした。

今後の研究の推進方策

本年度はエアロゾルデポジション成膜装置を早急に設置し、当初の計画通りに研究を遂行する。粒子の最適化はすでに完了しているので、遂行には特に問題はない。

次年度使用額が生じた理由

初年度に設置予定であった製膜装置を次年度に設置することにしたため。

次年度使用額の使用計画

計画通りに製膜装置の購入に充てる。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] エアロゾルプロセスによる固体酸化物形燃料電池材料微粒子の合成2016

    • 著者名/発表者名
      木下 卓也
    • 雑誌名

      エアロゾル研究

      巻: 31 ページ: 254-258

    • DOI

      10.11203/jar.31.254

    • 査読あり
  • [学会発表] 噴霧熱分解法により合成した微粒子の形状への添加物の影響2017

    • 著者名/発表者名
      木下卓也、浅尾文登、和田佳也、丸本祐太郎、岡田芳樹
    • 学会等名
      化学工学会第82年会
    • 発表場所
      芝浦工業大学(東京都江東区)
    • 年月日
      2017-03-06 – 2017-03-08
  • [学会発表] クエン酸添加噴霧熱分解法によるSOFCアノード微粒子の合成2016

    • 著者名/発表者名
      和田佳也、丸本祐太郎、木下卓也、岡田芳樹
    • 学会等名
      第33回エアロゾル科学・技術研究討論会
    • 発表場所
      大阪府立大学(大阪府堺市)
    • 年月日
      2016-08-31 – 2016-09-02

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公開日: 2018-01-16  

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