| 研究課題/領域番号 |
21K03916
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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) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 固体酸化物形電解セル / ハニカム形多孔質陰極支持体 / 水蒸気電解 / 三次元電流分布 |
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| 研究実績の概要 |
固体酸化物形電解セル（SOEC）のコンパクト化および省エネ性能，耐久性向上のため，電解セルの体積当たりの水素生成速度向上と熱機械的強度増大が期待できる，陰極支持形ハニカムSOECの三次元電流分布および温度分布の解析に必要な知見を得た．温度，ガス供給，集電，起動条件等の実験条件や数値解析に用いる電気化学的な基礎的パラメータを得るため，単純な構造を有する陰極支持円筒型SOECの試験を行った．このセルを管状電気炉で850℃に加熱し，マスフローコントローラーにより陰極（水蒸気＋水素ガス），陽極（空気）ガス供給条件を設定して，電源装置により所定の電流を取り出して，電解特性評価を行った．陰極支持円筒型SOECは，先行して試験を行ったハニカム陰極支持体と同じ陰極材料（Ni-YSZ多孔質）とし，本研究代表者らの研究において、熱ゲル成形法によるハニカム陰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，その表面に電解質（8YSZ），陽極（LSM）のスラリーを塗布，焼成したものである．銀ペーストおよび銀線により四端子法で集電した，加湿装置を用いて，水蒸気を反応物として水素ガスとともに陰極に供給して，電解試験を行い，セル出口側のガス組成をガスクロマトグラフィーにより分析したところ，電解電流に依存した生成水素ガス量の増加が確認できた．また，電解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し，三次元電流分布や物質輸送分布を明確にすることができた．
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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SOECの起動条件および試験条件や三次元電流分布を明確にする手法を確立できたため．
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| 今後の研究の推進方策 |
ハニカムSOECの種々の流路配置やガス供給条件に対して，電解特性測定を行う．また，実測の電解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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