2017 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of three-dimensional current distribution in an anode-supported honeycomb solid oxide fuel cell having a novel flow channel structure
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15K05834
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
中島 裕典 九州大学, 工学研究院, 助教 (70432862)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 燃料極支持ハニカムSOFC / 固体酸化物形燃料電池 / 3次元電流分布 / 高体積出力密度発電 / 有限要素法モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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（SOFC)を管状電気炉において，800-900℃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た．ハニカム多孔質燃料極支持体は，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、空気極をその支持体上に当研究室において塗布，焼成し作製した．また，多孔質ハニカム燃料電池を保持するための治具，ガスシールおよび集電系の製作を行った．燃料極流路と空気極流路の割合を変えてハニカムSOFCを作製したところ，空気極流路本数の増加により，体積出力密度の増加が見られた．燃料極流路本数が多く，燃料供給が分散しすぎると，燃料の上流部分での消費により下流部分での燃料欠乏につながるためと考察した．有限要素法の適用による水素分圧および電流分布解析からも，以上の傾向が得られた．流路配置による，3次元的燃料拡散挙動がハニカムSOFC内の3次元燃料分圧および電流分布を決定することが示され，重要な設計因子が明確になった．燃料極支持体流路配置を変え，実測による発電特性と有限要素モデルの電流分布を比較し，モデルの精度を向上させた．このモデルを用いて単セル当たりの流路本数（密度）を増やしたハニカムSOFCおよび，いくつかの燃料流路出口を閉塞することで，多孔質燃料極支持体内に強制対流を印加して，燃料のセル内三次元輸送を促進できるハニカムSOFCを提案し，低燃料供給量においても大幅な体積出力密度向上と電流分布，温度分布緩和を図るような，実用ハニカムSOFCの三次元電流・温度分布を評価した．また，実用上有望な高体積出力密度発電の可能性が示された．
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Research Products
(7 results)
