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固体炭素を直接燃料とする携帯型固体酸化物燃料電池の開発

开发直接使用固体碳作为燃料的便携式固体氧化物燃料电池

基本信息

批准号：
15686040
负责人：
伊原学
金额：
$ 19.14万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology (2004-2005)Tohoku University (2003)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15686040/
关键词：
燃料電池固体炭素携帯型固体酸化物 Ni YSZ燃料極反応機構

项目摘要

現在ノートパソコンなどの携帯用電源として用いられているのはリチウムイオン電池などの2次電池であり、これらは充電量の向上および充電時間の短縮が求められている。そこで注目されているのが携帯型燃料電池で、現在主に研究開発が進められているのは電解質に高分子を用いた高分子型燃料電池である。主に燃料としてはメタノールを用いたダイレクトメタノール燃料電池(Direct Methanol Fuel Cell, DMFC)が研究開発されている。燃料ボンベの容量、連続使用時間に関連する燃料のエネルギー密度を考えると小型化には固体燃料による発電が望ましい。燃料電池の中でも固体酸化物燃料電池は800℃〜1000℃ほどの高温動作であるので燃料の多様性が期待でき、もっとも有望である。我々は、炭化水素燃料の熱分解によって燃料極中に固体炭素を析出させ、それを燃料にして繰り返し発電する新しいポータブル固体酸化物燃料電池を提案し、開発した。その際に水素が副生するので小型の水素燃料発生器としての利用も可能である。我々はこの燃料電池をリチャージャブル・ダイレクトカーボン燃料電池(Rechargeable Direct Carbon fuel Cell, RDC-FC)と呼ぶことにした。今年度に達成したRDC-FCの特徴を下記に示す。(1)5分という短時間の燃料チャージングで、最大83分、44-50mW/cm^2の出力密度で安定した発電が可能で、少なくとも6回の「チャージング-発電」サイクルにおいて安定した発電特性を示した。(2)最大出力密度は、52mW/cm^2で、燃料ポンプや空気ポンプを使わないDMFCの最大出力密度を超える値であった。(3)発電時、燃料極側にはいずれのガスも供給する必要がないたに、燃料タンクおよび燃料供給用のポンプが必要なく小型化の点で有利である。(4)小型の水素発生器としての利用が可能である。

Now, the power supply for the portable battery is used to shorten the charging time of the battery. The main research and development of polymer fuel cells is now in progress. Direct Methanol Fuel Cell (DMFC) is under development. Fuel density is related to fuel capacity and continuous use time, and miniaturization is expected to increase power generation. Fuel cell solid acid fuel cell 800℃ ~ 1000℃ high temperature operation, fuel diversity is expected, the fuel is expected A new type of solid acid fuel cell has been developed for the thermal decomposition of carbon in fuel electrodes. In addition, the use of small hydrogen fuel generators and their associated by-products is possible. The fuel cell (RDC-FC) is a kind of fuel cell. The characteristics of RDC-FC achieved this year are shown below. (1)5 The maximum output density of 44-50mW/cm^2 is 83 minutes. The output density of 44-50mW/cm^2 is stable. The output density of 6 cycles is stable. (2)The maximum output density is 52mW/cm^2, and the fuel concentration is higher than the maximum output density of DMFC. (3)When power is generated, the fuel electrode side is required to supply fuel, and the fuel electrode side is required to supply fuel. (4)It is possible to utilize small water element generators.