報告書番号

Q06018

タイトル（和文）

中温型SOFC用ガスシール技術の開発 -シール材及びシール方法の提案-

タイトル（英文）

Development of gas sealing technique for evaluation of intermediate temperature SOFC performance -Proposal of gas sealing materials and technique-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

固体酸化物形燃料電池（SOFC）は、燃料ガスと酸化剤ガスが直接触れると化学的反応により燃焼することで発電性能が低下してしまうため、ガスシール技術は重要である。本研究では、円筒型セルを用いた中温型SOFCを成立させるためにガスシール材及びシール方法を探索した。また、発電試験によりシール材及びシール方法の適用性について検証した。
その結果、加熱硬化タイプの耐熱無機接着剤は、充填性に優れるが多孔質な組織を有しており、高緻密性の耐熱無機コーティング剤との複合使用により二重構造としたガスシール方法を採用することでシール性が向上し、SOFC発電試験に適用できると期待された。
実際の発電試験を行ったところ、作動温度650℃、常圧において理論起電力（1.08V）よりわずかに低い開回路電圧（1.02V）が確認された。0.7MPa加圧時も、ほぼ同様の傾向を示した。（理論起電力：1.12V,開回路電圧：1.08V）常圧時の開回路電圧から推定されるガスリーク量は、ガス流量測定の結果と近似した。発電試験時にガスリークによる極端な電圧変動もなく、出力特性を測定することができた。また電気化学的特性の評価を行うことも可能であった。
よって、本研究で選択したガスシール技術は、中温型セラミックリアクターを用いたSOFC発電試験評価への適用が可能であることが明らかとなった。

概要 （英文）

Gas sealing possesses a significant technical barrier for development of ceramic reactors including of solid oxide fuel cell (SOFC). Sealing type also varies according to the cell forms such as tubular or planar geometry. In order to evaluate the micro-tubular SOFCs that are operated under pressurization at intermediate temperature, we investigated the feasibility of the gas sealing materials in terms of sealing styles. Power generation was successfully carried out based on the presented sealing technology.
It was concluded that the thermosetting sealant via solid sealing can fulfill the requirement to prevent the gas penetration for the as-evaluated micro-tubular SOFC. Such sealing effects can be further enhanced by covering the sealing parts with the thermosetting-dense type ceramic coating-sealant. Sealing testing was accomplished at intermediate temperature under the SOFC operation condition.
The open circuit voltage (OCV) obtained for the tubular SOFC at 650 oC was 1.02 V, which is slightly lower than theoretical one vased on Nernst calculation (1.08 V). This deviation agreed well with the gas leakage of 2 % under 0.1 MPa, and remained constant even the pressure was increased to 0.7 MPa, in which the OCV became 1.08 V (theoretical value : 1.12 V). It indicated that the OCV was not influenced to a great extent by the as-observed gas leakage.
These results suggest that the solid sealing method using ceramic sealant is applicable to one of gas sealing material for the intermediate temperature SOFC.

報告者

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