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2022 年度 研究成果報告書

単結晶ジルコニアナノシートを利用した微小固体酸化物形燃料電池の開発

研究課題

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研究課題/領域番号 21K14402
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分26020:無機材料および物性関連
研究機関東京工業大学

研究代表者

山田 哲也  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (50823142)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2023-03-31
キーワードナノシート / マイクロリアクター / 固体酸化物形燃料電池 / ジルコニア / イオン液体 / イオノサーマル
研究成果の概要

固体酸化物形燃料電池の電解質を薄膜化することは、動作温度の低温下、耐久性の向上、高効率化と高出力化、そして小型・軽量化につながる。そこで、単結晶のジルコニアナノシート合成に取り組み、電解質の薄膜化を目指した。ジルコニアナノシートの電気特性を評価したところ、20 V程度までは電子を通さないことがわかった。この電圧値は直列につなげることのできるセルの個数に関係すると考えられる。固体酸化物形燃料電池を小型化するために平板状のセルを搭載できる断熱性と耐熱性を持つリアクター作製に取り組み、500℃/cmという大きな熱勾配が生じるにも関わらず壊れない極めて高い耐熱性に持つ構造を作ることに成功した。

自由記述の分野

電気化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

これからの技術発展を支えるためには環境に優しく小型で高密度なエネルギーが必要になる。高いエネルギー変換効率とエネルギー密度を持つ固体酸化物形燃料電池は次世代エネルギーを支えるエネルギー基盤の一つとして考えられ、現在は定置用電源として普及されつつある。本研究で行ったジルコニアナノシートを使った電解質作製とマイクロリアクター開発における研究成果は大型の定置用電源から『手のひらサイズの小型化』に貢献するものであると考えている。

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公開日: 2024-01-30  

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