| 研究概要 |
本研究は,作動温度800℃～1000℃において, SOFC(固体酸化物形燃料電池)セル性能に及ぼす燃料極表面に形成される濃度境界層の影響を定量的に明らかにすることを目的とする。燃料ガス噴流を燃料極面に垂直に噴射し濃度境界層を極力薄くさせた状態(噴流場)でのセル性能と,燃料極面に平行に燃料ガスを流し厚い濃度境界層を形成させた状態(並行流場)でのセル性能とを交流インピーダンス法を用いて測定した。交流インピーダンス法によりセルの内部抵抗因子であるオーム過電圧,活性化過電圧,濃度過電圧を分離し,濃度境界層の存在により生じる濃度過電圧の増加を計測した。本年度は燃料極を基板とするY_2O_3安定化ZrO_2薄膜電解質型のセル(長さ30mm×幅25mm×厚さ1.2mm、空気電極面積10mm×10mm)を,ガス通路(幅5mm×深さ1mm×長さ20mm)とその中央に燃料ガス噴出口(φ0.4mm)1箇所を設けた治具にセットし,噴流場と並行流場を切り替えてセル性能を計測比較した。その結果, 950℃と1000℃において,並行流場よりも噴流場でのセル性能が10%以上向上すること,この差は濃度過電圧に起因することを明らかにした。なお,燃料ガスの供給圧力(200～400kPa)の影響はみられなかった。本年度の当初の研究計画通り,燃料ガス噴流により濃度境界層厚さを変化させ,その結果変化するセル性能の内部抵抗を定量的に計測する手法を確立することができた。
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