固体酸化物形燃料電池 : 内部改質発電と燃料適応性
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概要
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固体酸化物形燃料電池（SOFC）は，高温作動のため高い変換効率が期待でき，また多様な燃料を用いて発電できるという燃料適応性がある。メタンやその他の炭化水素燃料では，電極に用いられたNiを触媒とし，直接電極上で燃料を改質する内部改質型の発電が可能である。本研究ではSOFCにおけるメタンの内部改質型発電特性について研究を行った。固定床流通式反応器を用いた反応実験では，Ni-YSZ（Yttria-Stabilized Zirconia）サーメット上でのメタン水蒸気改質反応は，1000℃ でほぼ平衡に達した。他の炭化水素の改質反応は，平衡に到達せず，これはNi-YSZサーメットが厚膜状で，接触時間が短いことによる。したがって，燃料ガスを直接発電セルに導入した場合には，改質ガスを供給した場合と比較して，常に端子電圧が低くなった。メタンの内部改質発電では発電特性の劣化は見られなかったが，燃料としてエチレンやエタンを用いた場合には，水蒸気／炭素比が高い条件でも炭素析出が起こり，発電特性の劣化が起こった。Ni-YSZにMgO，CaO，SrO，CeO2や貴金属を添加し，水蒸気改質反応の活性向上，炭素析出抑制効果，発電特性の向上を検討した。CaOの添加は，水蒸気改質反応活性向上および炭素析出抑制に効果があったが，発電特性は若干低下した。貴金属添加物の中では，Ru，Ptに炭素析出抑制効果があり，また水蒸気改質反応活性および発電特性の向上が見られた。貴金属添加電極を用いたセルのインピーダンス測定により，Ru，Ptの添加でガス拡散に伴う抵抗成分が著しく低下することが明らかとなった。これらのセルでは炭素析出による多孔質電極の閉そくがほとんど起きないと予想され，安定した発電が可能になると考えられる。
- 社団法人石油学会の論文
- 2004-07-01
著者
-
江口 浩一
京都大学大学院工学研究科
-
菊地 隆司
京都大学大学院工学研究科物質エネルギー化学専攻
-
菊地 隆司
東京大学大学院工学系研究科
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江口 浩一
京都大学工学研究科物質エネルギー化学専攻
-
菊地 隆司
東京大学大学院工学系研究科 化学システム工学専攻
-
菊地 隆司
東京大学大学院工学系研究科化学システム工学専攻
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