燃料電池用薄膜の簡易型特性試験装置の作製及び発電特性に関する基礎研究

燃料电池薄膜简易特性测试装置的制作及发电特性基础研究

• 批准号: 21920004
• 负责人: 赤峰 修一
• 金额: $ 0.32万
• 依托单位: Oita University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21920004/
• 关键词: 単室型固体酸化物形燃料電池; 薄膜電解質; マイクロセル

本研究では,固体酸化物形燃料電池(SOFC)の発電特性の評価装置として,高温ガス雰囲気中で安定した電気的特性が測定できる簡易型特性試験装置を考案し,その試作を行った。一般的にSOFCは燃料と酸素がそれぞれ分離して供給されるが,今回作製した装置は,この構造上の複雑さを取り除くために,メタンと空気の混合ガスを供給し,燃料を電極上で改質のうえ,利用できる単室構造(SC-SOFC)とした。装置は,電気管状炉(Max.1200℃)に石英管(φ30mm,L500mm)を装着し,ガス供給と加熱を行う方式とした。石英管の両サイドには,ガス導入口,ガス排出口及び電気信号の取り出し口となるフランジを装着した。メタンと空気を送るガス供給部分は,配管継ぎ手を用いて,ガス漏れや爆発の危険がなく安全に混合比率を変えられるようにした。セラミック管(φ15mm,L300mm)を加工して,試料の固定と電極の取出しが簡単にできるようした基板サポートを作製し,電気炉中央の石英管内部に設置した。最初に,試作した簡易型特性試験装置の操作性(試料の装着,温度制御,ガス供給)を検討した。電解質としてはLaGaO_3系の材料を使用し,薄膜化した電解質の電圧・電流特性の測定を行った。その結果,使用した電解質は,YSZに比べて1桁程度高い酸素イオン伝導性を示した。さらに,単セルをマイクロ化できる構造の共面型SC-SOFCを作製し,所定作動温度で,メタンと空気の混合ガスを供給して発電を確認した。発電電力は,運転温度が高くなるにつれて増加したが,850℃でも1mW/cm^2程度と小さい値であった。今回作製した装置は,SC-SOFCの評価装置として有効であり,小型で操作性にも優れている。今後は,発電効率を上げるために,電解質と電極の界面での改質反応を高めるように,基板サポートの構造の改良や電極の取り付け方法等を検討したい。

In this study, a device for evaluating the electrical characteristics of solid acid fuel cells (SOFC) was developed to measure the stable electrical characteristics of SOFC at high temperatures. General SOFC fuel and acid separation and supply, now back to the system, the structure of the complex, air and mixture of supply, fuel and electrode modification, use of single cell structure (SC-SOFC) The device is equipped with quartz tube (φ30mm,L500mm) for electric tubular furnace (Max.1200℃), and the heating mode is supplied. Quartz tubes are equipped with inlet, outlet and outlet for electrical signals. The air supply part of the pipeline is used, and the mixture ratio of the leakage and explosion is changed. The quartz tube (φ15mm,L300mm) is processed, the sample is fixed, the electrode is taken out, the substrate is fixed, and the quartz tube is set in the center of the electric furnace. At first, the operability (sample installation, temperature control, temperature supply) of the simple characteristic test device was discussed. Electrolyte and LaGaO_3-based materials are used to measure voltage and current characteristics of thin film electrolyte. As a result, the conductivity of YSZ is higher than that of YSZ when electrolyte is used. In this paper, the structure of the coplanar SC-SOFC is controlled, and the temperature is determined, and the mixture of air and gas is supplied. The transmission power is high, the operation temperature is high, the temperature is 850 ℃, the power is 1mW/cm^2, and the temperature is small. Now, the SC-SOFC evaluation device has excellent performance and small operability. In the future, the improvement of conductivity, the improvement of electrolyte and electrode interface, the improvement of substrate structure and electrode selection method will be discussed.

项目成果

燃料電池用薄膜の簡易型特性試験装置の作製及び発電特性

燃料电池用薄膜及发电特性简易特性测试装置的制作

• 发表时间: 2010
• 作者: 藏屋英介;他;牛原康博;牛原康博;Kentaro NAGATA;永田健太郎;永田健太郎;Kentaro NAGATA;永田健太郎;岡田秀希;岡田秀希;岡田秀希;赤峰修一
• 通讯作者: 赤峰修一