報告書番号

M05007

タイトル（和文）

MCFCスタック寿命予測手法の開発

タイトル（英文）

Development of estimation method for MCFC stack lifetime

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

MCFC発電プラントに使用されるMCFCスタックを構成する各セルの電圧は、スタック内電解質が主に腐食によって損耗するため、時間経過とともに徐々に低下する。MCFC発電プラントは長期に亘って運用されるため、スタックの寿命予測ができれば、効率的なスタック改良や最適な運用を行うことが可能となる。そこで、MCFCスタックの改良やMCFC発電プラントの最適運用に資するため、スタックの各セル電圧を予測可能なスタック寿命予測手法を単セルの手法を基に開発した。本手法を用いて、スタックを構成する各セル性能を比較した結果、セルの性能差は初期電解質量の差により生じていることを明らかとした。また、４万時間までのスタック寿命を予測した結果、初期電解質量が多いセルでは当面の開発目標である４万時間の寿命を達成できることを明らかとした。これまで当所が実施してきたMCFC研究を集大成することにより、他のタイプの燃料電池では達成できていないスタック寿命予測手法を完成することができた。これにより、MCFC発電プラントの最適な運用が可能となった。

概要 （英文）

Cell voltages of Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC) stack decrease with operating time since the electrolyte is consumed mainly by corrosion of separator plates. The target of cell voltage decreasing rate is lower than 10% of initial cell voltage at 40000 h in operating time. However, it takes much time to demonstrate that MCFC keeps its cell voltage at higher than 90% of initial cell voltage. If cell voltages of a stack at 40000 h are able to be estimated from initial cell voltages, improvement of stack material or design is achieved in short time. Therefore, stack lifetime estimation method has been developed. An estimation equation of the electrolyte content in the cells of a stack with time, has been developed. The initial electrolyte content and corrosion area factor in the equation are fixed with measured cell voltages. Stack lifetime estimation method has been developed based on the electrolyte content equation. The electrolyte content estimated by the equation agrees with the measured content. Cell voltages in a stack were estimated using the method. As a result, difference in cell voltages of a stack is originated from difference in initial electrolyte content. Cell voltage changes in a stack with time are calculated using the method. Consequently, the cell which initial electrolyte content is relatively high achieves 40000 h lifetime. Using the method, optimal operation of MCFC power generation plants would be achieved.

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