SOFC多孔質電極の微構造を考慮した直接内部改質反応の評価

考虑SOFC多孔电极微观结构的直接内部重整反应评价

基本信息

  • 批准号:
    12F02754
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.47万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2012
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2012-04-01 至 2015-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

本研究は固体酸化物形燃料電池(SOFC)の燃料極において炭化水素燃料の水蒸気改質反応を進行させるいわゆる直接内部改質に注目しするものである.燃料極に含まれるニッケルを触媒として直接内部改質を行うことで,システムの簡略化・低コスト化が可能となるが,水蒸気改質は強い吸熱反応であるため熱管理には一層の注意が必要である.そこで直接内部改質の反応速度の正確な見積もりが必須だが,これまで報告されている反応速度式には大幅なばらつきがある.本研究は,電極微構造と改質反応の相関を実験的に明らかにすること,そして信頼性の高い反応速度式を得ることを目的とする.さらにこれを数値解析に組み込むことで,直接内部改質を伴うSOFCにおける熱管理について基礎的知見を得る.前年度までに,ニッケルとYSZ(イットリア安定化ジルコニア)の混合多孔質の作製および,それを触媒として用いたメタン水蒸気実験を行い,改質後の試料の微構造の観察を行うことにより,多孔質中のニッケル表面積あたりの反応速度式の導出を行った.本年度は得られた昨年度までに得られた反応速度式を用いて数値計算を実施した.平板型SOFCを想定した流路における水蒸気改質を対象とし,空隙率,比表面積,屈曲度ファクタといった多孔質を表現するためのパラメータは微構造観察により取得した値を用いた.さらに,一般的に見かけ表面積当たりで評価される反応速度を,電極微構造を考慮することで電極厚さ方向のガス拡散と電極内の単位触媒面積当たりの反応速度に分離する手法を確立した.これにより電極微構造がわかれば,改質反応実験を行わずともその電極の改質反応速度を見積もることができるようになった.
This study focuses on the direct internal modification of carbonized water fuel in the fuel electrode of solid acid fuel cell (SOFC). Fuel electrode contains catalyst, direct internal modification, simplification of system, low temperature modification, possibility of water vapor modification, strong endothermic reaction, thermal management, and necessary attention. For direct internal modification, the reaction speed must be correct, and the reaction speed formula must be greatly modified. In this study, the structure of electric dust and the correlation between the quality of the reaction and the speed of the reaction are studied. The analysis of numerical value of SOFC is based on direct internal modification and basic knowledge of thermal management. In the previous year, the preparation of mixed porous materials was carried out in the presence of catalyst and water vapor, and the microstructure of modified samples was observed. The surface area of porous materials was determined by the inverse velocity equation. This year's results were the same as yesterday's. Flat-plate SOFC is ideal for flow path modification, porosity, specific surface area, flexibility, and microstructure. In addition, the surface area of the electrode in general is evaluated by the reaction speed, and the structure of the electric dust is considered. The thickness direction of the electrode and the dispersion direction of the catalyst area in the electrode are determined by the separation method of the reaction speed. Because of this, the electrostatic dust structure is separated, the modification reaction is actually carried out, and the modification reaction speed of the electrode is increased.

项目成果

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专利数量(0)
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    G. Brus;K. Miyawaki;H. Iwai;M. Saito and H. Yoshida
  • 通讯作者:
    M. Saito and H. Yoshida
Change of an anode's microstructure morphology during the fuel starvation of an anode-supported solid oxide fuel cell
  • DOI:
    10.1016/j.ijhydene.2015.03.143
  • 发表时间:
    2015-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    G. Brus;Kotaro Miyoshi;H. Iwai;M. Saito;H. Yoshida
  • 通讯作者:
    G. Brus;Kotaro Miyoshi;H. Iwai;M. Saito;H. Yoshida
Local Evolution of Three-Dimensional Microstructure Morphology of Planar Anode-Supported SOFC
平面阳极支撑SOFC三维微结构形貌的局部演化
  • DOI:
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Grzegorz Brus;Kota Miyoshi;Hiroshi Iwai;Motohiro Saito;Hideo Yoshida;Grzegorz Brus,Hiroshi Iwai, Anna Sciazko,Motohiro Saito,Hideo Yoshida,Janusz S.Szmyd
  • 通讯作者:
    Grzegorz Brus,Hiroshi Iwai, Anna Sciazko,Motohiro Saito,Hideo Yoshida,Janusz S.Szmyd
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  • 通讯作者:
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