電子システム専攻２年 遠藤圭斗 指導教官 木下祥次 教授 固体電解質型燃料電池の 開発に関する研究 電子システム専攻２年 遠藤圭斗 指導教官 木下祥次 教授
固体電解質型燃料電池とは･･･ ・燃料（水素）と酸素の化学反応を利用した発電シ ステムを持つ電池 ・燃料（水素）と酸素の化学反応を利用した発電シ ステムを持つ電池 ・気候に左右されやすい水力発電や風力発電に比 べ、出力が安定している ・電解質に固体を使用しているためシステムの構成 が容易である ・発電の際に、地球を汚す物質（2酸化炭素、窒素 酸化物）をほとんど出さない
この反応は電解質が十分なイオン導電率を示す1000℃付近の雰囲気で起こる． 燃料電池の発電原理 １．電解質の中を酸化物イオンが酸素極から燃料極に移動する． ２．燃料側に移動した酸化物イオンは水素と結合し蒸気になる． ３．イオンの一部を構成する電子が余り，電子は負荷をへて， 酸素極に還流する． ４．電子は酸素極の酸素と結合して酸化物イオンとなる． O２ 電解質 酸素極 燃料極 この反応は電解質が十分なイオン導電率を示す1000℃付近の雰囲気で起こる． ２ｅ O２- ２ｅ H２ H2O
単電池の作成 １４００℃（４ｈ） ～焼き付け方法～ 酸素極 （コバルトー ランタン） 電解質（ＹＳＺ板） 燃料極 （コバルトー ランタン） 電解質（ＹＳＺ板） 燃料極 （ニッケルー 酸化ジルコニウム）
発電実験結果（板厚0.5ｍｍ）
直流法による内部抵抗測定 単電池 内部抵抗測定回路 e0 r0 RL IL
直流法による内部抵抗測定 r0＝68.9 電源としては大きすぎる 内部抵抗を 低くする事が必要
従来の実験装置の問題点 ・圧力測定位置が発電部から離れているため 正確な燃料圧力を測定できているか不明 ・圧力測定位置が発電部から離れているため 正確な燃料圧力を測定できているか不明 ・発電用電気炉内の温度制御が手動であり 不安定 ・電極の焼き付けに必要な１４００℃までの加 熱が装置の性能上不可能 ・発電用電気炉が半割円筒型で構成されてい るので機密性に欠ける
実験装置の改善と高出力化（電気炉） 電気炉計算モデル 新電気炉
実験装置の改善と高出力化（発電装置） 圧力測定部 セラミック加工板 温度測定部 燃料供給部
今後の展開 ・新たな装置の完成（発電装置、電気炉） ・新装置での単電池の性能試験 ・新装置での高出力実験（単電池直列９個 目標） ・新装置での高出力実験（単電池直列９個 目標） ・内部抵抗の測定（内部抵抗の減少）
電気炉内部温度による放熱量計算 内部温度による電気炉の総放熱量
従来の発電装置全体の写真とモデル 装置の写真 装置のモデル図