アルカリ金属水素化物-熱電変換の複合水素製造サイクルの研究

碱金属氢化物-热电转化联合制氢循环研究

• 批准号: 16656299
• 负责人: 田中 耕太郎
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Shibaura Institute of Technology (2005-2006)Shizuoka Institute of Science and Technology (2004)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16656299/
• 关键词: 金属水素化物; アルカリ金属熱電変換; 直接発電; 水素製造

アルカリ金属水素化物-複合水素製造サイクルの研究として,水素透過電解セル部と水素分離発電部(AMTEC部)に関する研究を実施した.水素透過電解セル部に関しては,小型電解セル装置(電極面積1.8cm^2)による実験を実施し,電圧・電流特性を測定した.17年度までの結果においては,電極膜厚が50μm以上と十分薄くなく,膜材料面の安定性が問題であった.そのため18年度はセル部を円筒多孔質セラミック管に改良し,PdならびにPd-Ag薄膜の実験結果を得た.これらの改良により分解電圧降下は測定されたが,分極抵抗と水素進入抵抗が大きく,作動温度域の高温化,触媒使用などの対策が必要であることが明らかとなった.作動温度域の高温化に関してサイクル発電部とセル部の間に温度差を設ける方法を新たに検討した.水素分離発電部に関しては,従来方式と異なる出力電圧1V以上において高出力が得られる方法の検討を実施した.電極部の緻密化と低抵抗リード方式の導入による効率向上の検討に加え,18年度は特に高温度域でより作動電圧の上昇が期待できるTiN電極に注目した実験を実施した.SETC(ナトリウム気相電極評価装置)による3000時間の性能評価を実施した.解析結果より物質移動抵抗に関して高性能と耐久性が実証された.低抵抗リード方式は課題として残されている.全体システムとしての複合化システムを検討した結果,必要な発電条件として高温側温度は1200K以上,低温側温度は600K以下が必要であることを明らかにした.また電極面積あたりの熱損失が0.5Wcm^<-2>の場合,発電部から凝縮部までのNa蒸気圧力総損失Δp_fを1Pa程度以下とし,電流出力密度は0.2Acm^<-2>程度の条件で効率30%が期待できることを明らかにした.

Water element ア ル カ リ metal composite water make サ イ ク ル の research と し て, water element through the electrolytic セ ル と water element separation 発 electric department (AMTEC) に masato す る research を be applied し た. Water element through the electrolytic セ ル department に masato し て は, small electrolytic セ ル device (electrode area is 1.8 cm ^ 2) に よ る be 験 を be し, electricity, 圧 を current characteristics, determination of し た. 17 year ま で の results に お い て は, electrode film thickness more than 50 microns が と very thin く な く, membrane material surface の stability が problem で あ っ た. そ の た め 18 year は セ ル Department を has drifted back towards &yen; drum porous セ ラ ミ ッ ク tube に improved し, Pd な ら び に Pd, Ag film の be 験 results を た. こ れ ら の improved に よ り decomposition electric 圧 lowered は determination さ れ た が, polarization resistance と water to resist が big き く, a dynamic temperature field の high temperature, the catalyst using な ど の policy が necessary polices で あ る こ と が Ming ら か と な っ た. Make high temperature dynamic temperature field の に masato し て サ イ ク ル 発 electric department と セ ル department の に を set temperature difference between け る methods を た に beg し 検 た. Water element separation 発 electricity department に masato し て は, 従 way to と different な る output more than 1 v electricity 圧 に お い て が have higher force ら れ る method の を 検 please be applied し た. Electrode of の densification と low resistance リ ー ド way の import に よ る sharper rate upward の に 検 please add え, 18 year は に especially high temperature domain で よ り actuation electric 圧 の rise が expect で き る TiN electrode に attention し た be 験 を be applied し た. SETC (ナ ト リ ウ ム 気 phase electrode review 価 device) に よ る 3000 time の performance evaluation 価 を be applied し た. Analysis results よ よ material movement resistance に related to て high performance と durability が practical evidence された. Low resistance リ ー ド way は subject と し て residual さ れ て い る. All シ ス テ ム と し て composite の シ ス テ ム を beg し 検 た as a result, the necessary な 発 electricity conditions と し は て high temperature side temperature above 1200 k, は cold side temperature below 600 k が necessary で あ る こ と を Ming ら か に し た. ま た electrode area あ た り の heat loss が 0.5 Wcm ^ < - 2 > の occasions, 発 electric department か ら condensation of ま で の Na steamed 気 pressure loss 総 Δ p_f を 1 pa level と し, current output density は Acm ^ 0.2 < - > 2 の conditions で sharper rate 30% が expect で き る こ と を Ming ら か に し た.

项目成果

Development of a New Thermochemical and Electrolytic Hybrid Hydrogen Production System for Sodium Cooled FBR

钠冷 FBR 新型热化学和电解混合制氢系统的开发

• 发表时间: 2006
• 期刊: JSME International Jounarl, Series B Vol.49, No.2
• 作者: T.Nakagiri;T.Kase;S.Kato;K.Aoto
• 通讯作者: K.Aoto

Designing on Honeycomb Type AMTEC Cells

蜂窝式 AMTEC 电池的设计

• 发表时间: 2006
• 期刊: Collect Tech. Paper AIAA 4^<th> International Energy Conversion Engineering Conference Vol.2
• 作者: T.Nakagiri;T.Kase;S.Kato;K.Aoto;K.Tanaka
• 通讯作者: K.Tanaka