高温型燃料電池の開発とその高性能化

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エネルギーは利用に便利な電力か、貯蔵、輸送に便利なガソリンや都市ガスなどの燃料の形で利用末端に供給されている。このようなシステムの中で、環境汚染の心配が少なく、しかも燃料を高い効率で直接に電力に変換できる燃料電池の開発はエネルギー有効利用の見地から重要な課題と考えられる。そこで、天然ガス、石炭ガス、メタノール、エタノールなどの合成燃料の高いエネルギー変換効率での電力への変換が期待できる600〜1000℃で作動する高温型燃料電池に焦点を絞り、その開発と高性能を目的として、次の3項目について研究を行った。1.溶融炭酸塩用耐食材料の開発・・・電池の電解質に溶融アルカリ炭酸塩を用いる溶融炭酸塩型燃料電池の電極の活性化と耐食性材料の開発を目指して研究を進め、電極反応、材料の腐食反応の機構を明らかにするとともに、分極の低減、材料の耐食性向上のための新しい方法として、ステンレス鋼への第三成分としてのアルミニウムの添加、ニッケル表面のイットリウムでの改質などを提案した。2.触媒電極の開発・・・燃料電池内部で燃料の改質を行うと発電中に発生する熱を燃料の改質反応に利用でき、発電効率の向上が期待できる。そのための内部改質型燃料電池に用いる改質触媒の開発を進め、ニッケルやルテニウムをセリアなどの希土類酸化物をサーメットにした触媒が改質反応、電極反応両面ですぐれた特性をもつことを明らかにした。3.固体電解質燃料電池の実用化のための新材料・新技術の確立・・酸化物イオン導電性を示す固体酸化物電解質を用いた全固体型燃料電池の実用化を目指して、電極・固体電解質・反応ガスの三相界面を設計するとともに、電池を高性能化するための新材料・新技術を提案した。平板型積層構造をとるためのアルミナを添加した新しい電解質や均等な熱発生が期待できるプロトン、酸化物イオン混合導電性電解質を提案した。