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Improvement of ceramic 3D printing resolution by temperature control and its application to fabrication of solid oxide fuel cell electrodes

Improvement of ceramic 3D printing resolution by temperature control and its application to fabrication of solid oxide fuel cell electrodes
通过温度控制提高陶瓷3D打印分辨率及其在固体氧化物燃料电池电极制造中的应用
批准号：
19K04216
负责人：
吉田 英生
金额：
$2.83万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
项目状态：
已结题
起止时间：
2019-04-01 至 2021-03-31
来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K04216/
关键词：
固体酸化物形燃料電池３Dプリント非ニュートン流体メゾ凹凸界面

项目摘要

项目成果

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中文摘要
翻译
本年度は，固体酸化物形燃料電池（SOFC）の燃料極支持体上に，昨年度調整した燃料極インクを押し出し式マイクロ塗布法を用いてプリントし，凹凸形状を付与した．その際，燃料極支持体をペルチェ素子を用いることで冷却することで，プリント後の燃料極インクの広がりを抑制することを試みた．燃料極インクの粘度測定と接触角測定により，燃料極インクの温度を5℃程度まで下げると，常温と比べて有意な差が生じることがわかっていたので，支持体温度は5℃に維持した．プリント後も低温状態を維持しながらインクを乾燥した後，YSZ電解質，GDC中間層，LSCF-GDC空気極を作製し，発電試験に供する燃料極支持型ボタンセルを作製した．作製したセルの電子顕微鏡観察により，緻密な電解質が形成されていることを確認した．セルの電流電圧特性およびインピーダンス特性の測定を行ったところ，700度における最大発電密度が1.05W/cm2程度であり，常温でプリントを行ったセルの1.0W/cm2を上回ることが示された．さらに発電出力の向上を目指すために，プリントするピッチを狭くすることを試みた．低温でプリントすることで線幅を減少することができるため，常温でプリントする際よりも線の間隔を小さくし，単位面積あたりの線の本数を増大させた．電解質や空気極作製の際のパラメータも再調整することで緻密な電解質と一様な厚みを持つ空気極を作製することに成功した．作製した燃料極支持型ボタンセルの電気化学測定を行ったところ，700℃における最大発電密度1.2W/cm2を達成することができた．
英文摘要
本年度は，固体酸化物形燃料電池（SOFC）の燃料極支持体上に，昨年度調整した燃料極インクを押し出し式マイクロ塗布法を用いてプリントし，凹凸形状を付与した．その際，燃料極支持体をペルチェ素子を用いることで冷却することで，プリント後の燃料極インクの広がりを抑制することを試みた．燃料極インクの粘度測定と接触角測定により，燃料極インクの温度を5℃程度まで下げると，常温と比べて有意な差が生じることがわかっていたので，支持体温度は5℃に維持した．プリント後も低温状態を維持しながらインクを乾燥した後，YSZ電解質，GDC中間層，LSCF-GDC空気極を作製し，発電試験に供する燃料極支持型ボタンセルを作製した．作製したセルの電子顕微鏡観察により，緻密な電解質が形成されていることを確認した．セルの電流電圧特性およびインピーダンス特性の測定を行ったところ，700度における最大発電密度が1.05W/cm2程度であり，常温でプリントを行ったセルの1.0W/cm2を上回ることが示された．さらに発電出力の向上を目指すために，プリントするピッチを狭くすることを試みた．低温でプリントすることで線幅を減少することができるため，常温でプリントする際よりも線の間隔を小さくし，単位面積あたりの線の本数を増大させた．電解質や空気極作製の際のパラメータも再調整することで緻密な電解質と一様な厚みを持つ空気極を作製することに成功した．作製した燃料極支持型ボタンセルの電気化学測定を行ったところ，700℃における最大発電密度1.2W/cm2を達成することができた．
期刊论文(7)
专著(0)
科研奖励(0)
会议论文
燃料極支持型SOFCの電極電解質界面拡大に向けた温度制御押出式マイクロ塗布法
用于扩展燃料电极支撑SOFC中电极-电解质界面的温控挤出微涂层方法
DOI： --
发表时间： 2021
期刊：
影响因子： --
作者： [T. TAKAHASHI, N. IKEDA, O. KAWANAMI, K. INOUE, H. ASANO, R. IMAI, S. MATSUMOTO, K. SUZUKI and H. OHTA, 生川 拓歩，小宮山 正治，西田 哲，水野 友輔, 丁成，徐海元，岸本将史，岩井裕]
通讯作者： 丁成，徐海元，岸本将史，岩井裕
京都大学　先端イメージング工学研究室
京都大学先进影像工学实验室
DOI： --
发表时间：
期刊：
影响因子： --
作者： []
通讯作者：
Improvement in the Electrochemical Performance of Anode‐supported Solid Oxide Fuel Cells by Meso‐ and Nanoscale Structural Modifications
DOI： 10.1002/fuce.202000079
发表时间： 2020-09
期刊： Fuel Cells
影响因子： 2.8
作者： [H. Seo;M. Kishimoto;C. Ding;H. Iwai;M. Saito;H. Yoshida]
通讯作者： H. Seo;M. Kishimoto;C. Ding;H. Iwai;M. Saito;H. Yoshida
Temperature-controlled micro-extrusion printing to obtain greater electrode-electrolyte interfacial area in solid oxide fuel cells
温控微挤压印刷可在固体氧化物燃料电池中获得更大的电极-电解质界面面积
DOI： --
发表时间： 2021
期刊：
影响因子： --
作者： [高橋 朋花, 池田 直哉, 河南 治, 浅野 等, 今井 良二, 井上 浩一, 松本 聡, 鈴木 康一, 大田 治彦, Cheng DING，Haewon SEO，Masashi KISHIMOTO，Hiroshi IWAI]
通讯作者： Cheng DING，Haewon SEO，Masashi KISHIMOTO，Hiroshi IWAI
温室生産でのシソ葉の機能性成分の高濃度化が可能な動的UV-B照射技術の開発
  • 批准号：
    23K05464
  • 项目类别：
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 资助金额：
    $3.0万
  • 财政年份：
    2023
  • 负责人：
    吉田 英生
  • 依托单位：
    Chiba University
植物の機能性向上のためのUV-B多方向照射技術の開発
  • 批准号：
    20K15627
  • 项目类别：
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
  • 资助金额：
    $2.66万
  • 财政年份：
    2020
  • 负责人：
    吉田 英生
  • 依托单位：
    Chiba University
ＳＯＦＣ多孔質電極の微構造を考慮した直接内部改質反応の評価
  • 批准号：
    12F02754
  • 项目类别：
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 资助金额：
    $1.47万
  • 财政年份：
    2012
  • 负责人：
    吉田 英生
  • 依托单位：
    Kyoto University
ブラックホールのホーキング輻射理論に関する超音速流アナログシミュレーターの開発
  • 批准号：
    19656056
  • 项目类别：
    Grant-in-Aid for Exploratory Research
  • 资助金额：
    $2.11万
  • 财政年份：
    2007
  • 负责人：
    吉田 英生
  • 依托单位：
    Kyoto University
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