ハニカム構造高温固体電解質燃料電池の充填層電極におけるガス拡散と電気化学特性評価

蜂窝结构高温固体电解质燃料电池填充床电极的气体扩散和电化学性能评估

• 批准号: 01550727
• 负责人: 平戸 瑞穂
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1989
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1989 至 1990
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01550727/
• 关键词: 固体電解質燃料電池; 固体電解質; 燃料電極; 空気電極; 燃料電池出力特性; 燃料電池用ガス; 燃料電池; ペロブスカイト型酸化物; ガス拡散; 発電特性; YSZ; 円筒型燃料電池

火力発電所のエネルギ-転換効率を画期的に向上させ得ると期待されている脱カルノ-サイクル機関の固体電解質燃料電池を試作し,性能解析及び各種材料の選定を行うと共に,単一セル燃料電池の出力特性試験,石炭ガス化炉との直接接続を想定した硫化水素を含む水素,一酸化炭素,及び二酸化炭素の混合ガスによる連続運動を実施した。本研究では電解質及び電極の選定を行うため外径30mm,厚さ0.5mmの固体電解質単一セル燃料電池試験装置をつくり,最良と考えられる材質及び製作法を種々検討した。結られた結果は固体電解質材料として8mol%イツトリア安定化ジルユニア(YSZ),燃料極としてNiO_2・YSZサ-メツト,空気極としてLa_<0.7>・Sr_<0.3>・MnO_3ペロブスカイト型複合酸化物等で,これらの材料を焼成粉砕し,夫々の手順に従って加工,燃料電池を組立てた。本試験で得られた最高性能は50mW/cm^2の場合で,電圧0.6V,電流90mA/cm^2であった。次に大出力の燃料電池を指向して外径27mm,長さ270mm,厚さ1.5mmの円筒型燃料電池を試作し,種々の特性試験を行った。電解質材質,各電極材料は前記平板単一セル試験装置で選定したものである。実験の便宜上加熱は管状電気炉で行った。最高温度は1000℃までである。本試作燃料電池で得られた最大出力は,電圧0.6V,電流2.2A,で1.3Wであった。なお本試作品は平2年10月東京農工大学の科学技術展に出品,ミニカ-を走らせて好評を博した。最後に固体電解質燃料電池と石炭ガス化炉との直接接続の発電プラントを想定し,硫化水素を含む水素,一酸化炭素,二酸化炭素の混合ガスによる連続運転を行った。この結果電極中に多量の硫化ニッケルが生成し,さらに表面ではそれらが容融してガス流の低抗を増大させるため出力は急速に低下,高度の脱硫処理なしには使用できないことがわかった。

The performance analysis and selection of various materials for solid electrolyte fuel cells are carried out in a comprehensive manner. The output characteristics of single fuel cells are tested. The direct connection between carbon and hydrogen is determined. and carbon dioxide mixture. In this study, the selection of electrolyte and electrode was studied. The solid electrolyte with an outer diameter of 30mm and a thickness of 0.5 mm was used as a fuel cell test device. The best materials and manufacturing methods were discussed. As a result, solid electrolyte materials such as YSZ, NiO2, YSZ, La <0.7><0.3>Sr MnO3, MnO3, etc. are sintered into powder, and fuel cells are assembled. The highest performance obtained in this test is 50mW/cm^2 at a voltage of 0.6V and a current of 90mA/cm^2. For the second time, the fuel cell with high output was tested with an outer diameter of 27mm, a length of 270mm and a thickness of 1.5 mm, and the characteristics were tested. Electrolyte material, each electrode material is recorded in the previous table, and the test device is selected. A cheap tubular electric furnace is used for heating. Maximum temperature 1000℃. This test fuel cell has a maximum output voltage of 0.6V, a current of 2.2A, and a maximum output voltage of 1.3W. This test work was produced at the Science and Technology Exhibition of Tokyo University of Agriculture and Technology in October 2012, and was well received. Finally, the solid electrolyte fuel cell and the carbonation furnace and the direct connection of electricity generation are considered. The sulfur water element contains water element, one acid carbon and two acid carbon. As a result, a large amount of sulfur is generated in the electrode, and the surface of the electrode is rapidly reduced due to the low resistance of the current and the high desulfurization treatment.

项目成果

花沢 真人.戸丸 将志.二宮 善彦.平戸 瑞穂: "SBー104円筒型固体燃料電池の試作と発電特性" 化学工学会第23回秋季大会研究発表会予稿集. (1990)

Masato Hanazawa、Masashi Tomaru、Yoshihiko Ninomiya、Mizuho Hirato：“SB-104圆柱形固体燃料电池的原型制作和发电特性”化学工程师学会第23届秋季会议论文集（1990）。

花沢 真人.戸丸 将志.二宮 善彦.平戸 瑞穂: "高温固体電解質燃料電池の試作と石炭ガス化ガスによる影響" 燃料協会誌.

Masato Hanazawa、Masashi Tomaru、Yoshihiko Ninomiya、Mizuho Hirato：“高温固体电解质燃料电池的原型和煤气化气体的影响”日本燃料协会杂志。

堀内,花沢,阿部,二宮,平戸: "団体電解質燃料電池の発電特性に関する基礎研究" 化学工学会第22回秋季大会研究発表講演要旨集. 22. 600 (1989)

Horiuchi、Hanazawa、Abe、Ninomiya、Hirado：“质量电解质燃料电池发电特性的基础研究”化学工程师学会第 22 届秋季会议研究报告摘要 22. 600 (1989)。