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Systematization of direct-biogas fuel cell technology for creating a new trend of material and energy circulations

直接沼气燃料电池技术系统化，开创物质能源循环新趋势

基本信息

批准号：
20KK0248
负责人：
白鳥祐介
金额：
$ 11.81万
依托单位：
Kogakuin University (2022)Kyushu University (2020-2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-10-27 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

固体酸化物形燃料電池（SOFC）は、バイオガスを極めて高い効率で電力に変換できる発電デバイスであるが、バイオガス中に含まれる微量の硫化水素（H2S）により改質触媒や燃料極が被毒されて発電効率が大きく低下することが報告されている。そこで本研究では、脱硫剤として利用できるバイオチャーの開発に取り組んでいるが、2022年度は、密度汎関数理論を用いて、グラフェン中に窒素原子が置換したpyridinic-Nとoxidized-Nと呼ばれるサイトを有するシートに対してH2S吸着時の解離反応の活性化障壁を評価した。その結果、pyridinic-Nが H2Sを選択的に酸化除去することを明らかにし、当成果が国際学会誌Royal Society of Chemistryに掲載された。バイオガスを燃料とした直接内部改質型（DIR-）SOFCの実現に向けて、ペーパー触媒（PSC）の無機繊維ネットワーク内に分散させる高機能触媒担体の創出に取り組んでいる。種々のPSCに対して750oCにおいてメタンドライリフォーミング試験を行ったところ、花びら形状Ce0.5Zr0.5O2（CZ(F)0.5）を分散させたPSCが最も高い改質活性を示した。電解質支持型セルの多孔質燃料極上にNi/CZ(F)0.5-PSCを配置した場合と配置しなかった場合に対して、模擬バイオガス（CH4/CO2 = 1）を供給し、750oC、0.1 A cm-2において、100時間の定電流試験を行ったところ、Ni/CZ(F)0.5-PSCの適用により開回路電圧が100 mV以上高まったことによりセル電圧が上昇し、炭素析出も大幅に抑制され、安定したDIR発電が可能となった。この結果は、Ni/CZ(F)0.5-PSCがDIR-SOFCを実現する構造体触媒として有望であることを示すものであり、現在論文を執筆中である。

Solid acidified fuel cell (SOFC), solid fuel cell (SOFC), fuel cell, fuel, poisoned fuel, toxic fuel, low temperature, low In this study, desulphurization and desulfurization experiments were carried out by using the temperature field test, the data acquisition system for the year 2022, the mathematical theory of density theory, the concentration of asphyxiant atoms in the pyridinic-N oxidized-N system, and the absorption of hydrogen sulphates to desorption the active barrier. The results of the test, the acidizing selected by the pyridinic-N H2S filter, and the acidizing method selected by the International Institute of International Studies (Royal Society of Chemistry). The direct internal modification of the fuel engine (DIR-) SOFC makes it possible for the direct internal modification of the fuel engine (DIR-) to achieve the target target, the vehicle catalyst (PSC), the non-machine-free vehicle, the high-powered catalyst carrier, and the carrier for the acquisition system. A variety of PSC products, such as CZ (F) 0.5, Ce0.5Zr0.5O2 (CZ (F) 0. 5), have the highest conversion activity of the most active PSC. On the Ni/CZ (F) 0.5-PSC configuration device, the power supply device, 750oC, 0.1A cm-2 cell, 100-hour current generator, and so on, are supplied to the battery, 750oC, 0.1A cm-2 fuel, and so on. Ni/CZ (F) 0.5-PSC uses an open-loop device with a temperature of more than 100mV. It is highly sensitive to the emission of carbon, the release of carbon and the impact of DIR. According to the results of the test, Ni/CZ (F) 0.5-PSC DIR-SOFC shows that the system catalyst is expected to show that it is not working properly and is now in the process of writing.

项目成果

期刊论文数量（18）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Development of flowerlike Ce1-xZrxO2-δ-dispersed paper-structured catalyst for direct-biogas SOFC

直接沼气SOFC花状Ce1-xZrxO2-δ分散纸结构催化剂的研制

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
ECS Transactions
影响因子：
0
作者：
P.H. Tu;M. Sakamoto;K. Sasaki;Y. Shiratori
通讯作者：
Y. Shiratori

N-Doped biochar as H2S adsorbent for the biogas-fueled SOFC

氮掺杂生物炭作为沼气燃料 SOFC 的 H2S 吸附剂

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
ECS Transactions
影响因子：
0
作者：
H. Setiawan;M. Sakamoto;T. Fujisaki;Y. Shiratori
通讯作者：
Y. Shiratori

Development of a sustainable nitrogen-doped biochar desulfurizer for solid oxide fuel cell systems

开发用于固体氧化物燃料电池系统的可持续掺氮生物炭脱硫剂

DOI：
10.1016/j.biombioe.2022.106631
发表时间：
2022
期刊：
Biomass and Bioenergy
影响因子：
6
作者：
Setiawan Hendrik;Sakamoto Mio;Fujisaki Takaya;Lyth Stephen Matthew;Shiratori Yusuke
通讯作者：
Shiratori Yusuke

密度汎関数法による窒素をドープしたグラフェンへのH2S吸着に関する解析

利用密度泛函理论分析氮掺杂石墨烯上 H2S 的吸附