報告書番号

W99003

タイトル（和文）

燃料電池発電プラントにおける炭素析出の抑制 -（その１）ステンレス上における炭素析出反応機構の実験的検討-

タイトル（英文）

Prevention of Carbon Deposition in Fuel Cell Power Plants - Experiments on Carbon Deposition Mechanisms of Stainless Steel-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

ＭＣＦＣ発電プラントは、天然ガス改質ガスや石炭ガス化ガスを燃料として利用できるため、火力代替用電源を目指した開発が進められている。しかし、上記ガス中には一酸化炭素が存在するために燃料ガス流路で炭素が析出し、流路が閉塞する場合がある。閉塞現象はプラントの選択的停止に至る可能性があるため、炭素析出を防止する必要がある。そこで、防止のための第一歩として、炭素析出現象を把握することを目的とし、ステンレス上で炭素を析出させ、FE－TEMやXPS等の分析を試みた。その結果、析出炭素は7～100nm径の中空の繊維状であり、その先端に金属を含む微粒子を持つものも確認できた。よって、炭素析出反応は既に提案されている反応メカニズムにより進行する可能性が示された。また、微粒子はFeである場合が多く、また反応後の試料表面のFe濃度が低下したため、特にFeが主として触媒作用することにより炭素析出反応が進行する可能性が示された。

概要 （英文）

As the fuel for MCFC, we can use reformed natural gas and coal gas. However, carbon monoxide is contained the fuel gas, carbon deposition from the fuel gas may occur in the fuel gas line. Carbon deposition is a serious problem because it causes gas channel plugging and plant is lead to be out of operation. Therefore, it is necessary to prevent this phenomenon. In this paper, we studied about this phenomenon on SUS304 stainless steel (18Cr8Ni) by Transmission Electron Microscopy (FE-TEM) and X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS). As a result,it is clarified that the form of depositted carbon is tube almost all and its diameter is variety,from 7nm to 100nm approximately. Some tubes have the tips including metal at their tops.Therefore we can recognize that carbon deposition is solid-gas phase reaction under this condition and this mechanism is possible to be applied by the reported mechanism on Fe ,Ni and so on. On the other hand, it is also clarified that the tip is consist of Fe almostly by elemental analysis of it and Fe concentration of the surface of reacted sample is lower than the non-reacted sample by the use of XPS of stainless steel, obtaining composition profiles by argon ion milling. Therefore it is possible to determine that the catalyst of carbon deposition is selectively Fe on stainless steel.

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