燃料電池型反応器を用いた酸素改質反応による電気-化学-熱エネルギーの同時生産

使用燃料电池型反应器通过氧重整反应同时产生电能、化学能和热能

• 批准号: 07235221
• 负责人: 石原 達己
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Oita 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: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07235221/
• 关键词: 燃料電池型反応器; メタン; 酸化的改質; エネルギー収支; エクセルギー効率; 温度依存性

本研究ではカルノ-効率の影響を受けない等温での高効率なエネルギー交換方法である燃料電池を反応器として用いCH_4の酸素改質反応を進行させることで、電気とメタノール合成に使用できる合成ガスおよび熱エネルギーを得ることを目的としている。本年度は本システムでのエネルギー収支を求め、エクセルギー効率の検討を行った。CH_4の酸素改質反応はギブス自由エネルギー変化が反応エンタルピー変化より約10倍大きいので、外部より熱を吸熱し、これを電気に変換することができる。実際に、CH_4のみを燃料に酸素を酸化剤として送入した時には、反応熱より大きな電気エネルギーが得られることがわかった。熱エネルギーのエクセルギー効率は小さく、電気エネルギーは1なので、熱エネルギーを電気エネルギーに変換できる本システムではエネルギーは保存されるが、エクセルギーは増加(再生産)できることが期待された。実際に現在のシステムで、組み込まれた熱あたりのエクセルギー効率を計算すると、1.67と本システムでエクセルギーが再生産できていることがわかった。また、このような再生産の効果は低温で、本プロセスを運転できるほど大きくなること、および内部抵抗をさらに少なくすればさらに大きな再生産効果が得られることがわかった。そこで、低温での作動を目的に作動温度の影響についても検討した。温度が低下するとCH_4の酸素改質反応は進行しにくくなり、CH_4の完全酸化反応が進行しやすくなることがわかった。このため、開回路状態の電池起電力も温度の低下とともに低下するが、800℃においても出力は140mW/cm^2と比較的高い値を示した。一方、電池の内部抵抗について検討したところ、現在の電池の電圧降下は主に接触抵抗などの電気的な抵抗損であった。しかも、現在の電気的な抵抗は電解質の電気的な抵抗よりかなり大きく、ほとんどは接触抵抗などの電気的な抵抗であった。そこで、電池の作成条件をさらに検討することで、このような電気的な抵抗は削減できるので、電池出力の向上が可能であることが示唆された。以上より燃料電池を用いてメタンの酸素改質反応を進行させる本プロセスはエクセルギー再生産という観点から効果的な新規プロセスであることが示された。

In this study, the influence of isothermal high efficiency fuel cell exchange method on fuel cell efficiency was studied. The fuel cell reactor was modified by CH_4. The fuel cell efficiency was improved by CH_4. This year, we will continue to discuss the cost of production and the efficiency of production. CH_4 acid modification reaction is about 10 times larger, external heat absorption, and electrical conversion. In the meantime, CH_4 and H_2O_3 were added to the fuel tank. The heat generation efficiency is low, the electrical generation efficiency is low, the heat generation efficiency is high, the electrical generation efficiency is high, the heat generation efficiency is high, the electrical generation efficiency, the heat In practice, the production efficiency is calculated by the number of units, and the number of units is 1.67. The effect of reproduction is low temperature, high temperature and internal resistance. For example, the effect of low temperature on the actuation temperature is discussed. The acid modification reaction of CH_4 is carried out at low temperature, and the complete acidification reaction of CH_4 is carried out at low temperature. The temperature of the battery in the open circuit state is low, and the output is 140mW/cm^2. On the other hand, the battery's internal resistance is not stable, and the battery's voltage drop is not stable. The resistance to current electricity is the resistance to electrolyte electricity. The battery's manufacturing conditions are discussed in this paper. The battery's resistance is reduced. The battery's output is increased. The above mentioned fuel cells are used in the acid modification process, and the production process is carried out according to the new regulations.

项目成果

Tatsumi Ishihara et al.: "Oxidative reforming of methane using solid oxide fuel cell with LaGaO_3-based electrolyte" Solid State Ionics,. 79. 371-375 (1995)

Tatsumi Ishihara 等人：“使用基于 LaGaO_3 的电解质的固体氧化物燃料电池对甲烷进行氧化重整”Solid State Ionics，。

T.Ishihara et al.: "Application of dry methane for a fuel of Internally reformed Solid Oxide Fuel Cell" Proc.2nd Intern. Sold Oxide Fuel Cell. 303-306 (1996)

T.Ishihara 等人：“干甲烷在内部重整固体氧化物燃料电池燃料中的应用”Proc.2nd Intern。

T. Ishihara et al.: "Partial oxidation of methane for internally reformed solid oxide fuel cell" Proc.Inter. Conf.Solid State Ionics. 558-558 (1995)

T. Ishihara 等人：“内部重整固体氧化物燃料电池的甲烷部分氧化”Proc.Inter。