薄膜型固体電解質燃料電池の試作と電極材料及び改質触媒の評価

薄膜固体电解质燃料电池的原型制作以及电极材料和重整催化剂的评价

• 批准号: 01603534
• 负责人: 江口 浩一
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1989
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1989 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-01603534/
• 关键词: 燃料電池; 固体電解質; ジルコニア; セリア; 薄膜化; 改質触媒

固体電解質燃料電池の高出力化の対策として安定化ジルコニアの薄膜化と高いイオン導電性の材料を検討し電池の高出力化を試みた。プラズマ溶射法、スラリ-コ-ティング法、スリップキャスティング法、スプレ-パイロリシス法、イオンプレ-ティング法、スパッタ法など種々の方法を用いて安定化ジルコニア薄膜の作製を試み、さらに各成膜法の特徴に関する知見を得た。スリップキャスティング法とスラリ-コ-ティング法で作製した膜は十分ち密で膜厚も小さいために高い電流密度が得られた。電池出力はスリップキャスティング法とスラリ-コ-ティング法では約0.7W/cm^2と非常に高い値が達成できた。セリア-サマリア系固溶体(SDC)は安定化ジルコニア(YSZ)よりもイオン導電率が高いが、水素との接触により還元され、電子伝導性が現われる。そこで耐還元性に優れるYSZ薄膜とSDC上にコ-ティングした2重構造の電解質を燃料電池に用いた。開回路電圧は0.9Vと理論値に近づき、電解質全体の厚みが740μmと厚いにもかかわらず電流密度は極めて大きい。最高出力も0.62W/cm^2と高いことから将来このような2重構造を有する固体電解質燃料電池の発展も期待できる。固体電解質燃料電池は1000℃程度の高温で運転されるため排熱を利用して燃料電池室の内部で改質反応を進行させることができる。本研究ではまず水熱雰囲気下における表面積の安定性について検討した。1200℃焼成後BaO・6Al_2O_3はAl_2O_3の3倍の高表面積を有する。1000℃以上の水蒸気存在下ではBaO・6Al_2O_3はAl_2O_3よりもはるかに高い表面積を維持している。BaO・6Al_2O_3にNiを担持し水蒸気改質反応を行なった結果、市販の改質触媒では低温で炭素析出が見られたが、Ni/BaO・6Al_2O_3では全温度範囲で炭素析出は全く起こらない、これはBaO・6Al_2O_3が適当な塩基性を有するためと考えられる。

A Study on the Solution of High Output of Solid Electrolyte Fuel Cell and the Study of Thin Film and High Conductivity Material for Solid Electrolyte Fuel Cell The method for preparing stable thin films by using the solution method, the solution method and the solution method was studied. The film thickness is small and the current density is high. The battery output is about 0.7W/cm^2. SDC is a stabilized solid solution (YSZ) with high conductivity, high water content, and high electron conductivity. YSZ thin films and SDC thin films have excellent resistance to corrosion. The open circuit voltage is 0.9V and the theoretical value is close to zero. The thickness of the electrolyte is 740μm and the current density is high. The maximum output is 0.62W/cm^2, and the future development of solid electrolyte fuel cells is expected. The solid electrolyte fuel cell operates at a high temperature of about 1000 ° C. The heat removal is utilized to modify the interior of the fuel cell chamber. This study was conducted to investigate the surface area and stability of the samples under hydrothermal conditions. BaO·6Al_2O_3 has 3 times higher surface area than Al_2O_3 after sintering at 1200℃. In the presence of water vapor above 1000℃, BaO·6Al_2O_3·Al_3·Al_2O_3·Al_3·Al_3 BaO·6Al_2O_3 Ni/BaO·6Al_2O_3

项目成果

T.Setoguchi,H.Itoh,M.Sawano,K.Eguchi,H.Arai: "Preparation of Porous Electrodes and Stabilized Zirconia Thick Films for Solid Oxide Fuel Cells" Proc.Int.Symposium on Solid Oxide Fuel Cell. 105-110 (1989)

T.Setoguchi、H.Itoh、M.Sawano、K.Eguchi、H.Arai：“用于固体氧化物燃料电池的多孔电极和稳定氧化锆厚膜的制备”Proc.Int.Symposium on Solid Oxide Fuel Cell。

T.Inoue,T.Setoguchi,K.Eguchi,H.Arai: "Study of a Solid Oxide Fuel Cell with Ceria-based Solid Electrolyte" Solid State Ionics. 35. 285-291 (1989)

T.Inoue、T.Setoguchi、K.Eguchi、H.Arai：“基于二氧化铈固体电解质的固体氧化物燃料电池的研究”固态离子学。

H.Yahiro,K.Eguchi,H.Arai: "Electrical Properties and Reducibilities of Ceria-Rare Earth Oxide Systems and Their Application to Solid Oxide Fuel Cell" Solid State Ionics. 36. 71-75 (1989)

H.Yahiro，K.Eguchi，H.Arai：“二氧化铈-稀土氧化物系统的电性能和还原性及其在固体氧化物燃料电池中的应用”固态离子学。