エコエネルギー変換デバイス技術の確立
固体酸化物形燃料電池の電極反応のメカニズム解明と高性能電極創製
固体酸化物形燃料電池(SOFC)などのエコエネルギー変換デバイスの高性能化を達成するためには、デバイス内で起こる反応のメカニズムを深く理解し、高性能化を妨げる要因を明らかにする必要があります。特に固体酸化物形燃料電池の場合、空気極の酸素還元反応に起因する過電圧が燃料電池の性能を低下させる大きな要因となっており、その電極反応のメカニズムの解明が待たれています。
固体酸化物形燃料電池の信頼性、耐久性向上に向けた劣化メカニズムの解明
固体酸化物形燃料電池(SOFC)は、既に商用化(例えば日本では2011年)がされていますが、現在、コストの低減とならび、信頼性、耐久性の確保が、本格的普及に向けた最も大きな克服すべき課題と言われています。固体酸化物形燃料電池の劣化を引き起こす要因としては、様々なものが想定されますが、例えば空気極におけるCr被毒や燃料極における炭素析出などが挙げられます。 これらの劣化メカニズムを解明するともに、劣化を抑制する手法を開発することが求められています。
プロトン伝導型燃料電池(Proton-conducting Ceramic-electrolyte Fuel Cell; PCFC)の設計指針の提言
固体酸化物形燃料電池は、600～800℃という高温で作動します。これには、高品位の廃熱を生み出すなどの利点もありますが、一方でそのような高温でも耐えられる材料は限られるため、材料選択の幅が狭まる、起動停止までの時間が長くなるといった短所もあります。そのため、固体酸化物形燃料電池の作動温度の低温化が進められています。固体酸化物形燃料電池の作動温度の低温化に向けた取り組みの一つとして挙げられるのが、電解質にプロトン伝導性セラミックスを用いた燃料電池(プロトン伝導型燃料電池; Proton-conducting Ceramic-electrolyte Fuel Cell; PCFC)の開発です。雨澤研究室では、プロトン伝導型燃料電池の設計・運転条件の最適化を目指した基盤研究を行っています。
