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2010 Fiscal Year Annual Research Report

長寿命固体酸化物燃料電池作製のためのケイ素フリー耐熱性ガスシール技術開発

Research Project

Project/Area Number 22360284
Research InstitutionHosei University

Principal Investigator

明石 孝也  法政大学, 生命科学部, 教授 (20312647)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 清野 肇  北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教 (50281788)
林 重成  北海道大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (10321960)
南口 誠  長岡技術科学大学, 工学部, 准教授 (90272666)
Keywords長寿命化 / 燃料電池 / 接合 / 材料加工・処理 / ナノ材料
Research Abstract

本研究では,固体酸化物燃料電池(SOFC)の耐久性を向上させるために,ケイ素を含むガラスシールに代わる,ケイ素フリーの新しい高温用ガスシール技術を提供することを目的としている。
SOFCの構成部材にケイ素を含む材料を用いると,構成部材から揮発する極微量のSi(OH)_4(g)などが燃料極に輸送され,燃料極でSiO_2(s)を形成し,これによりSOFCの性能が低下することが指摘された。そこで,本研究では,ケイ素フリーの新しい高温用ガスシール技術として,我々が開発したアルミニウムの酸化を利用した液相酸化接合技術をSOFC構成部材の接合に適用し,接合部のガスシール性評価と耐熱性評価を行う。
YSZ焼結体(円盤状)両端にPt電極を付け,YSZ焼結体上面の縁にAlを蒸着した。赤外線イメージ炉を用いた加熱により,YSZ焼結体と耐熱合金パイプ(一端閉管)を液相酸化接合し,ガスシールを行った。さらに,YSZ焼結体両端に付けたPt電極に電圧をかけることにより,耐熱合金パイプ内の酸素を取り除いた。このときにYSZ焼結体を流れる電流の定常値より,酸素ガスシール性を評価した。
本年度の研究により、従来研究代表者が行っていた1200℃よりも低温の1000℃の接合条件においても,酸素ガスシール性に優れたガスシール部の形成に成功した。また、接合部への酸素供給は界面に垂直な方向にではなく,界面に沿ってなされることを実験的に証明した。

  • Research Products

    (30 results)

All 2011 2010 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (23 results)

  • [Journal Article] Oxidation of Mo/Al_2O_3 Hybrid Materials at High Temperatures2011

    • Author(s)
      T.D.Nguyen, D.Maruoka, M.Nanko
    • Journal Title

      IOP Conference Series : Materials Science and Engineering

      Volume: 20

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Improvement of high-temperature oxidation resistance to water vapor by alumina coating on beta-sialon ceramic2010

    • Author(s)
      H. Kiyono, Y. Noritake, S. Shimada
    • Journal Title

      Transactions of the Materials Research Society of Japan

      Volume: 32 Pages: 681-684

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Water vapor-controlled thermal plasma chemical vapor deposition of double-layered TiN/PSZ coatings on Si and WC-Co substrates2010

    • Author(s)
      T.Sakamoto, S.Shimada, H.Kiyono, J.Tsujino, I.Yamazaki
    • Journal Title

      Materials Science and Engineering : B

      Volume: 172 Pages: 201-206

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Thermogravimetric analysis and microstructural observations on the formation of GaN from the reaction between Ga_2O_3 and NH_32010

    • Author(s)
      H.Kiyono, T.Sakai, M.Takahashi, S.Shimada
    • Journal Title

      Journal of Crystal Growth

      Volume: 312 Pages: 2823-2827

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electrical conductivities of sodium rare earth borate glasses2010

    • Author(s)
      Y.-L.Aung, T.Watanabe, T.Asahi, H.Kiyono, M.Sakamoto, S.Nakayama
    • Journal Title

      Ceramics International

      Volume: 36 Pages: 2323-2327

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Influence of Si-Doping of Nano- Ni Dispersed Al_2O_3 Composites on High-Temperature Oxidation2010

    • Author(s)
      D.Maruoka, M.Nanko
    • Journal Title

      Mater.Trans.

      Volume: 51 Pages: 1570-1573

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High-Temperature Oxidation of Y_2O_3-Doped Al_2O_3 Matrix Composites Dispersed with Nano Ni Particles

    • Author(s)
      M.Nanko, D.Maruoka, Y.Sato
    • Journal Title

      Intl.J.Appl.Ceram.Technol.

      Volume: (印刷中)

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 水蒸気雰囲気中における純Niの高温酸化2011

    • Author(s)
      豊田浩平, 林重成, 鵜飼重治
    • Organizer
      日本金属学会2011年春期(第148回)大会
    • Place of Presentation
      東京都市大学,東京都
    • Year and Date
      2011-03-26
  • [Presentation] (Ni, Pt)_3Al上でのAl_2O_3皮膜の形成,成長に及ぼすH_2Oの影響2011

    • Author(s)
      阿内三成, 林重成, 成田敏夫, 鵜飼重治
    • Organizer
      日本金属学会2011年春期(第148回)大会
    • Place of Presentation
      東京都市大学,東京都
    • Year and Date
      2011-03-26
  • [Presentation] PtコーティングによるNi-低Al合金上へのAl_2O_3スケール形成2011

    • Author(s)
      新居毅篤, 林重成, 鵜飼重治
    • Organizer
      日本金属学会2011年春期(第148回)大会
    • Place of Presentation
      東京都市大学,東京都
    • Year and Date
      2011-03-26
  • [Presentation] ニオブ基合金上へのアルミナ皮膜形成2011

    • Author(s)
      林重成, 高木真介, 鵜飼重治, 成田敏夫, 増田井出夫, 長田泰一, 梶原堅一
    • Organizer
      日本金属学会2011年春期(第148回)大会
    • Place of Presentation
      東京都市大学,東京都
    • Year and Date
      2011-03-26
  • [Presentation] Kinetic Analysis of Internal Oxidation of Ni(Al)Solid Solution Prepared by Pack Cementation2011

    • Author(s)
      D.T.M.Dung, M.Nanko
    • Organizer
      日本金属学会2011年春期(第148回)大会
    • Place of Presentation
      東京都市大学,東京都
    • Year and Date
      2011-03-26
  • [Presentation] Liquid-Phase Oxidation Joining of Yttria-Stabilized Zirconia and Fe-Cr Alloy via Al Interlayer and Oxygen Permeation along the Joined Interface2010

    • Author(s)
      T.Akashi, T.Shimura
    • Organizer
      International Symposium on High-temperature Oxidation and Corrosion 2010 (ISHOC-10)
    • Place of Presentation
      Zushi, Japan.
    • Year and Date
      20101108-20101111
  • [Presentation] In-situ Measurement of the Phase Transformation Behavior of Al_2O_3 Scale during High-temperature Oxidation using Synchrotron Radiation2010

    • Author(s)
      S.Hayashi, I.Saeki, Y.Sishiyama.T.Doi, S.Kyo, M Segawa
    • Organizer
      International Symposium on High-temperature Oxidation and Corrosion 2010 (ISHOC-10)
    • Place of Presentation
      Zushi, Japan
    • Year and Date
      20101108-20101111
  • [Presentation] In-sutu measurement of Young's modulus of FeO at high-temperatures2010

    • Author(s)
      I.Saeki, T.Ohno, O.Sakai, T.niya, T.Sato, S.Hayashi, T.Narita
    • Organizer
      International Symposium on High-temperature Oxidation and Corrosion 2010 (ISHOC-10)
    • Place of Presentation
      Zushi, Japan
    • Year and Date
      20101108-20101111
  • [Presentation] Fabrication of Oxide Nano-Rod Array Structure via Internal Oxidation of Alloys2010

    • Author(s)
      M.Nanko
    • Organizer
      International Symposium on High-temperature Oxidation and Corrosion 2010 (ISHOC-10)
    • Place of Presentation
      Zushi, Japan
    • Year and Date
      20101108-20101111
  • [Presentation] Oxygen-17 MAS NMR study on La-Si-O and La-Ge-O apatite-type oxide ion conductor2010

    • Author(s)
      H.Kiyono, Y.Matsuda, T.Shimada, S.Nakayama, I.Oikawa, M.Ando, H.Maekawa, M.Tansyo, T.Shimizu
    • Organizer
      Pachifichem 2010
    • Place of Presentation
      シェラトンワイキキ, ホノルル, アメリカ
    • Year and Date
      2010-12-18
  • [Presentation] イットリア安定化ジルコニアとステンレス合金の液相酸化接合と酸素ガスリーク評価2010

    • Author(s)
      志村維大, 加藤翔, 畠山恭輔, 明石孝也
    • Organizer
      第36回固体イオニクス討論会
    • Place of Presentation
      仙台市情報・産業プラザ
    • Year and Date
      2010-11-26
  • [Presentation] Liquid-Phase Oxidation Joining of Yttria-Stabilized Zirconia and Fe-Cr Alloy via Al Interlayer as a Gas Sealing Technique for Planar SOFCs2010

    • Author(s)
      T.Akashi, T.Shimura
    • Organizer
      3rd International Congress on Ceramics (ICC3)
    • Place of Presentation
      Osaka, Japan
    • Year and Date
      2010-11-18
  • [Presentation] アンモニア窒化による酸化ガリウムからの窒化ガリウム作製とその粒子形状制御2010

    • Author(s)
      酒井利基, 清野肇, 島田敏宏, 嶋田志郎
    • Organizer
      日本セラミックス協会東北北海道支部
    • Place of Presentation
      東北大学片平桜ホール, 仙台
    • Year and Date
      2010-10-28
  • [Presentation] Fe-低P合金の高温酸化スケールの生成および密着性におよぼすPの影響2010

    • Author(s)
      笠原翔, 林重成, 鵜飼重治, 本田和彦, 近藤泰光, 柳原勝幸
    • Organizer
      日本金属学会2010年秋期(第147回)大会
    • Place of Presentation
      北海道大学,札幌
    • Year and Date
      2010-09-26
  • [Presentation] HASTELLOY X合金の高温炭化・酸化サイクル腐食における異常腐食への遷移2010

    • Author(s)
      松川知裕, 林重成, 鵜飼重治, 八鍬浩
    • Organizer
      日本金属学会2010年秋期(第147回)大会
    • Place of Presentation
      北海道大学,札幌
    • Year and Date
      2010-09-26
  • [Presentation] 高温におけるFe_2O_3焼結体の機械的特性2010

    • Author(s)
      南口誠, レチュンズン
    • Organizer
      日本金属学会2010年秋期(第147回)大会
    • Place of Presentation
      北海道大学,札幌
    • Year and Date
      2010-09-26
  • [Presentation] Ni-低Al合金への元素コーティング法によるAl_2O_3スケール形成能付与2010

    • Author(s)
      新居毅篤, 林重成, 鵜飼重治
    • Organizer
      日本金属学会2010年秋期(第147回)大会
    • Place of Presentation
      北海道大学,札幌
    • Year and Date
      2010-09-25
  • [Presentation] Acceleration of α-Al_2O_3 Formation on Ni50%Al at 1150℃ Using Nano Metallic Coatings2010

    • Author(s)
      A.Shaaban, S.Hayashi, S.Ukai
    • Organizer
      日本金属学会2010年秋期(第147回)大会
    • Place of Presentation
      北海道大学,札幌
    • Year and Date
      2010-09-25
  • [Presentation] α-Al_2O_3皮膜の早期形成機構に及ぼすFeコーティングの影響2010

    • Author(s)
      北島由梨, 林重成, 西本工, 成田敏夫, 鵜飼重治
    • Organizer
      日本金属学会2010年秋期(第147回)大会
    • Place of Presentation
      北海道大学,札幌
    • Year and Date
      2010-09-25
  • [Presentation] Ni-25Al-10Pt合金に形成するθ-Al_2O_3酸化皮膜に及ぼす水蒸気の影響2010

    • Author(s)
      阿内三成, 林重成, 成田敏夫, 鵜飼重治
    • Organizer
      日本金属学会2010年秋期(第147回)大会
    • Place of Presentation
      北海道大学,札幌
    • Year and Date
      2010-09-25
  • [Presentation] 液相酸化接合したイットリア安定化ジルコニア/ステンレス合金界面における酸素ガスリーク評価2010

    • Author(s)
      明石孝也, 志村維大, 加藤翔
    • Organizer
      2010年電気化学秋季大会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学
    • Year and Date
      2010-09-03
  • [Presentation] Synthesis of needle-like TiN particles and their application to TiN-Si_3N_4 composite2010

    • Author(s)
      H.Kiyono, Y.Nihei, Y.Miyake, T.Tsumura, S.Shimada
    • Organizer
      CIMTEC 2010 12th International Ceramics Congress
    • Place of Presentation
      Palazzo dei Congressi,モンティカティーニテルメ,イタリア
    • Year and Date
      2010-06-09
  • [Presentation] Fabrication of Si_3N_4 based composite containing needle-like TiN synthesized by NH_3 nitridation of TiO_2 nano-fiber2010

    • Author(s)
      H.Kiyono, Y.Nihei, Y.Miyake, T.Tsumura, S.Shimada
    • Organizer
      International Symposium on SIALON and Non-oxide materials
    • Place of Presentation
      デデマン カッパドキア,ネブシェヒル,トルコ
    • Year and Date
      2010-06-03

URL: 

Published: 2012-07-19  

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