報告書番号

W96006

タイトル（和文）

Ｌｉ２／Ｎａ系炭酸塩を用いたＭＣＦＣの特性解明－反応と寿命特性－

タイトル（英文）

PERFORMANCE OF MOLTEN CARBONATE FUEL CELL WITH LI2CO3/NA2CO3 EUTECTIC ELECTROLYTE -CHARACTERISTIC AND ENDURANCE TEST-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

従来用いられてきたＬｉ２ＣＯ３／Ｋ２ＣＯ３系電解質にかわる新たな電解質としてＬｉ２ＣＯ３／Ｎａ２ＣＯ３系が注目されている。そこで，このＬｉ／Ｎａ系電解質を用いたＭＣＦＣの電圧特性，寿命特性について詳細に検討し以下の知見を得た。（１）Ｌｉ／Ｎａ系でのカソード反応抵抗のガス分圧依存性は温度６００度～７００度の間でＬｉ／Ｋ系と同様な仮定をおいた機構で進む。その結果，Ｌｉ／Ｋ系に適用してきた性能表示方法はＬｉ／Ｎａ系にも適用できる。（２）６５０度で連続運転したセルの解体分析からＬｉ／Ｎａ系ではＬｉ／Ｋ系の約半分のニッケル析出量であり，Ｌｉ／Ｎａ系セルではニッケル短絡による寿命の制約を延伸することが期待できる。（３）各セルにおいて認められた内部抵抗の初期の増加は腐食生成物による接触抵抗の増大が主要因であるが，６５０度連続運転では約６０００時間以降，７００度連続運転では約４３００時間以降において炭酸塩ロスによる電圧低下が顕著になる。そこで，内部抵抗の時間変化について「腐食による接触抵抗の増加」に加えて，新たに「炭酸塩の占有率の減少」を考慮した内部抵抗式を導出した。その結果，本式の予測値と実験値は良く一致し，また，式より炭酸塩残存率を推定できることが分かった。

概要 （英文）

RECENTLY, LI2CO3/NA2CO3 EUTECTIC ELECTROLYTEIS SEEN AS A PROVISING CANDIDATE CARBONATE FOR MCFCS, BECAUSE IT OFFERS HIGHER IONIC CONDUCTIVITY, AND LOWER CATHODE DISSOLUTION RATES THAN LI2CO3/K2CO3 EUTECTIC ELECTROLYTE. WE HAVE OPERATED BENCH-SCALE FUEL CELLS TO INVESTIGATE THE PERFORMANCE AND ENDURANCE OF LI2CO3/NA2CO3 EUTECTIC ELECTROLYTE. THE RESULTS ARE AS FOLLOWS: (1)THE BEHAVIOR OF THE CATHODE REACTION RESISTANCE WITH LI/NA ELECTROLYTE IS THE SAME REACTION AS WITH THE LI/K ELECTROLYTE, MEANING THAT THE CATHODE FORMULATION DEVELOPED FOR LI/K ELECTROLYTE CAN BE APPLIED TO THE LI/NA ELECTROLYTE. (2)POST-TEST ANALYSIS SHOWS THAT THE AMOUNT OF NICKEL IN THE MATRIX USING THELI/NA CELL IS HALF THAT OF THE LI/K CELL AT 650DEGREE, SUGGESTING A LI/NA CELL LIFE TWO TIMES LONGER THAN THAT OF THE LI/K CELL. (3)THREE CELLS WERE OPERATED FOR 10,400 HOURS AT 600DEGREE, FOR 17,000 HOURS AT 650DEGREE AND FOR 8,000 HOURS AT 700DEGREE. THE REDUCTION IN THE CELL VOLTAGE AT 600DEGREE WAS CAUSED BY INCREASING CELL INTERNAL RESISTANCE RELATED TO CORROSION. THE REDUCTION OF CELL VOLTAGE AT 650DEGREE AND 700DEGREE WAS CAUSED BOTH BY CORROSION AND CARBONATE LOSS. WE PROPOSE AN EQUATION TO PREDICT THE BEHAVIOR OF THE INTERNAL RESISTANCE ASSUMING CONTACT RESISTANCE GAIN CAUSED BY CORROSION AND CARBONATE OCCUPANCY RATE IN THE MATRIX . THE INTERNAL RESISTANCE AGREED WITH THIS EQUATION.

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