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

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.

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.