权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

Design of novel proton-conducting solid oxide fuel cells and proposal of a comprehensive evaluation method considering environmental impacts

新型质子传导固体氧化物燃料电池的设计及考虑环境影响的综合评价方法的提出

基本信息

批准号：
21J14251
负责人：
山手駿
金额：
$ 0.96万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度実施したプロトン伝導性セラミック燃料電池（Protonic Ceramic Fuel Cells, PCFCs）モジュールの製造プロセス設計に引き続き、メタンを燃料とした5 kW (AC) 規模発電システムの構築を実施した。評価の結果、外部取出し電流に対するリーク電流率ならびにセル電圧について、70%を超えるような高いシステム効率の達成に要求されるセルの開発指針を見出した。これらの結果を踏まえ、輸送特性改善を目的とした電解質積層型セルを検討し、パルスレーザー堆積法(PLD)によるコンセプトセルを作製した。一例として、低電子伝導性のBZY20（BaZr0.8Y0.2O3－δ）にBZCYYb1711（BaZr0.1Ce0.7Y0.1Yb0.1O3－δ）が挙げられる。以上に加え、固体酸化物形電解セル (Solid Oxide Electrolyzer Cells、SOECs)による水素ステーションの技術経済性分析についても昨年度より継続して検討した。300Nm3/h-H2の設備規模を想定し、現状の設備コスト約6億円から、将来の目標設備コスト２―３億円へ至る技術要請について議論した。工事費削減のためのパッケージ型ステーションや、セル電解質の薄膜化ならびに蓄圧器の改善によって上記が達成可能であることが示唆された。環境影響評価についても、これまで構築した製造プロセスに対して排出原単位を考慮することで定量化の見通しが立っている。以上から、技術経済性分析に基づくセル設計手法の開発は、PCFCセルに加え、発電システム設計やSOECによる水電解に至るまで、当初の予定を超えて幅広い進展があった。

Protonic Ceramic Fuel Cells (PCFCs) were designed and manufactured in 2005 to provide a 5 kW (AC) scale power generation system. The results of the evaluation, the current ratio of the external extraction current, the voltage ratio of the internal extraction current, the external extraction current, the current ratio of the internal extraction current, the external extraction current ratio The result is that the electrolyte lay-up method (PLD) can be used to improve the transport characteristics. A case of BZY 20 (BaZr0.8Y0.2O3-δ) with low electron conductivity and BZCYYb 1711 (BaZr0.1Ce0.7Y0.1Yb0.1O3-δ) is reported. In addition, solid oxide electrolyte cells (SOECs) are used to analyze the technical properties of water elements. 300 Nm3/h-H2 equipment scale is expected to be fixed, the current equipment cost is about 600 million yen, and the future equipment cost is 200 - 300 million yen. Construction cost reduction, electrolyte membrane formation, and improvement of pressure accumulators are possible. Environmental Impact Assessment (EIA) is a process for the construction of production and emission control systems that are quantified and understood. The above, technical analysis of the basic design method of development, PCFC, power generation system design and SOEC, water electrolysis to the initial, predetermined range of progress.