| 研究課題/領域番号 |
17560622
|
|---|
| 研究機関 | 東北大学 |
|---|
研究代表者 |
山口 貞衛 東北大学, 金属材料研究所, 教育研究支援者 (80005892)
|
|---|
| 研究分担者 |
宍戸 統悦 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (50125580)
|
|---|
| キーワード | 一室型燃料 / メタン-空気混合ガス燃料 / イオン導電性酸化物電解質 / 導電性セラメットアノード |
|---|
| 研究概要 |
燃料電池を利用する発電システムを商品化するためには、燃料にパイプラインにより供給される安価な主成分がメタンである天然ガスの利用が望まれている。メタンと空気の混合ガスを燃料とする燃料電池において、メタンの酸化反応により生じた水素イオンはアノードから電解質を通過してカソードに移動し、カソードにおいて、2H^+(s)+2e^-+O_2(g)-H_20(g)、の反応が生じ起電力が発生する。我々の研究は実験室規模の高出力メタン-空気燃料電池の製作とその性能の評価を目的とする。
一室型燃料電池では、アノードとカソードに同じメタンと空気の混合ガスを供給するために、通常の燃料電池のようにアノードとカソードを互いに隔離・密封する必要がない。それ故に、燃料電池の容器内で電極間の接続が可能になり、個々の電池の集積が容易であり発電装置の小型化が可能である。更に、電解質と電極が燃料電池容器に接合されていないために、個々の電解質や電極の修理・交換が可能であり、発電装置の維持・管理が極めて容易である。この燃料電池は電解質に中間温度領域の導電率の高いイオン導電性酸化物を用い燃料電池の運転温度が600〜800℃であるから、燃料電池を構成する材料に高価な耐熱材を必要としない。
一室型燃料電池において理論値である1.07Vに近い起電力を得るためには、アノードにカソード反応に対して不活性な材料をそしてカソードにはアノード反応に対して不活性な材料を用いる必要がある。また電池出力を増大を図るには、IRロスによる作動電圧低下を軽減するために導電率の高い物質を電解質に用いる必要がある。本年度では、電解質にはCe_<0.8>Gd_<0.2>O_<1.9>(GDC)を、そしてアノードとカソードには、GDCとNiOのセラメットとGDCとAgのセラメットを、それぞれ、用いている。現在迄に、燃料電池を商品化するための目標値である作動電圧0.5Vで0.1W/cm^2の出力密度が得られている。
|
