| 研究課題/領域番号 |
18K03985
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
中島 裕典 九州大学, 工学研究院, 助教 (70432862)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 固体酸化物形燃料電池 / 多孔質ハニカム燃料極 / 三次元反応場 / 内部改質 / 接触部分酸化 / 燃料・熱自立 |
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| 研究実績の概要 |
３ｘ３の流路を有する燃料極支持形ハニカム固体酸化物形燃料電池を管状電気炉で850℃に加熱し，マスフローコントローラーにより種々の燃料極，空気極ガス供給条件を設定して，電子負荷器により所定の電流を取り出して，発電特性評価を行った．ハニカム多孔質燃料極支持体は，本応募者らの研究において、熱ゲル成形法によるハニカム多孔質燃料極支持体の一体成形実績のあるメーカーに依頼して製作し，電解質、空気極を塗布，焼成した．前年度の研究成果を踏まえ，接触部分酸化（CPOX）触媒であるRu/Ce0.5Zr0.5O2微粒子を石英ウールに分散したものをハニカムセル中央部の燃料極流路内に設置してメタン・空気混合燃料を内部改質させながら，改質燃料を周囲の燃料極流路に向かって多孔質燃料極支持体の壁面を通して三次元的に供給し発電させることに成功した．触媒の設置位置や燃料ガス導入部のガスシール等の試行錯誤により，発電に必要なセル構成の知見が得られた．燃料供給流量と発電特性の相関を計測できた他，ハニカムセル内部に設置した熱電対により，部分酸化反応にともなう発熱を反映した温度分布を計測できた．さらに，セルの流路出口からの排出ガス組成をガスクロマトグラフィーにより計測し，内部改質による水素生成の状態を確認した．発電特性をよく再現する三次元数値モデルを有限要素法により構築するための実測データの取得ができ，燃料・熱自立型ハニカム燃料電池の最適流路配置，流路密度，強制対流型流路の設計指針につながる成果が得られた．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
ハニカムSOFCに内蔵した接触部分酸化（CPOX）触媒により，メタン・空気混合燃料を内部改質しながら発電が可能となり，その特性を評価することができたため．
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| 今後の研究の推進方策 |
接触部分酸化（CPOX）触媒であるRu/Ce0.5Zr0.5O2微粒子を石英ウールに分散したものをハニカムセルの燃料極流路内に設置して内部改質を行うにあたり，さらにガス供給流量条件を増やしながら，発電特性評価を行う．これらの実測発電特性に合致する有限要素法モデルを作成して，三次元電流分布を明確にすることで，反応速度分布・改質燃料濃度分布を解明し，最適流路配置，流路密度，強制対流型流路の設計指針を明確化する．
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