2005 Fiscal Year Annual Research Report
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17360335
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
内田 裕之 山梨大学, 大学院・医学工学総合研究部, 教授 (20127434)
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| Keywords | 水蒸気電解 / セリア / ニッケル / 水素製造 |
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| Research Abstract |
安定化ジルコニアなどの固体電解質を用いる高温水蒸気電解(SOEC)では、カソードで水蒸気から水素を発生させ、生じた酸化物イオンが電解質中を移動してアノードで酸素を発生させる。一段階で高純度な水素が得られるという水電解法の特徴に加え、高温では、熱力学的および反応速度論的に有利になり、貴金属電極を用いなくても低い電解電圧で水素製造が可能になる。また逆作動させれば固体酸化物形燃料電池(SOFC)として機能し、高効率発電も可能になる。すなわち、電力と水素の直接交互変換装置である。
これまで開発されていたSOECの運転温度は、固体電解質と電極の性能が不充分であったため、約1000℃に限定されていた。もし、800℃以下の低温作動が可能となれば、構成材料に関する問題も解決されるばかりでなく、幅広い廃熱が利用可能となり、実用化に拍車がかかる。本研究では、その最重要課題である高性能電極を開発し、低温作動SOECの琴現に貢献することを目的とする。
本年度は、以下の研究成果を得た。
1.電子-イオン混合導電性サマリアドープセリア(CeO_2)_<0.8>(SmO_<1.5>)_<0.2> (SDC)微粒子の焼結多孔体上にNi触媒を担持したカソードに水蒸気と水素の混合ガスを供給して電解試験を行った。700〜900℃の運転温度では、Ni担持量が17vol%で印加電圧が最も低くなった。このような少量のNi触媒で高性能に運転できる作用機構を明らかにできた。
2.上記のセルに使用する固体電解質の効果について調べた。従来のイットリア安定化ジルコニアよりもイオン導電率の高いスカンジア安定化ジルコニアを用いると、オーム損の低減に加え、カソードの過電圧が低減できることを初めて見出した。この現象は、SOFCの各種電極について先に我々が見出したものと同様の作用機構で起こるものと考えられ、高性能なSOEC実現のための重要な設計指針を見出すことができた。
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Research Products
(2 results)
