【研究分野】生産工学・加工学

【研究領域課題番号】24686019 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ナノ・マイクロ加工 / 固体酸化物 / 燃料電池 / 燃料極 / 微細構造 / 配列

【研究成果の概要】

固体酸化物形燃料電池（SOFC）の燃料極は，各物質がランダムに配置されており，物質輸送や界面反応は最適化されていない．本研究では，燃料極内のYSZ，Ni，空隙を厚さ方向に配列して，それぞれ酸化物イオン，電子，ガスが効率よく輸送される構造を目指した．Ni粒子を磁場で配列し，従来に比べて最大パワー密度を1.6倍に向上した．またFIB-SEMを用いて燃料極微細構造を三次元構築，電気化学計算を行い，YSZの屈曲度を従来の7から3程度に改善したことを確認した．また，Zr基板の表面にAlを成膜，陽極酸化を用いて貫通ナノホールを作製，それを鋳型に用いて再陽極酸化することでジルコニアピラーを作製した．

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2012-04-01 - 2014-03-31

【配分額】26,910千円 (直接経費: 20,700千円、間接経費: 6,210千円)

【研究分野】熱工学

【研究領域課題番号】23360093 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

燃料電池 / 燃料極 / 数値シミュレーション / エネルギー効率化 / セラミックス

【研究成果の概要】

本研究では，炭化水素燃料を用いた究極の発電効率を実現するために不可欠な固体酸化物形燃料電池(SOFC)を対象とし，その経時劣化において大きな課題となる燃料極Niの焼結挙動を解明することを目的とする．そのために，第一原理計算，分子動力学法，レベルセット法を用いて，物性値情報を共有させたナノからミクロンスケールまでの連成数値シミュレーション手法を開発する．実際のSOFC燃料極構造データおよび実験結果を用いつつ，世界に先駆けて開発する数値シミュレーション技術を駆使することで，SOFC燃料極のNi焼結挙動の解明を行った．

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31

【配分額】18,850千円 (直接経費: 14,500千円、間接経費: 4,350千円)