초소형, 고전력 밀도 마이크로 바카라 세포 개발

바카라 커뮤니티 [Yoshikawa Hiroyuki 회장] (이하 "AIST")고급 제조 프로세스 연구 부서[Director, Mitome Hideto] 기능 모듈화 연구 그룹의 Suzuki Toshio 연구원 [Amanno Masanobu, Amanno Masanobu, Amanno Masanobu] 및 Funahashi Yoshihiro ( "Fcra") 및 Nippon Special Co (이하 Ltd, Ltd,, Ltd, Nippon) Ceramics ")는 크기가 크고 Sugar Cube의 크기가 큰 초소형 고체 산화 바카라 전지 (Cube)를 성공적으로 개발했습니다

Ultra-Small SOFC 통합 장치가 작게CogenerationToho Gas Co, Ltd (이하 "Toho Gas"라고 함)는 사용을 위해 개발중인 성능을 평가하고 600 ° C 이하의 작동 온도에서도 높은 전력 밀도를 생성 할 수 있음을 확인했습니다

SOFC는 800 ~ 1000 ° C의 높은 작동 온도가 필요하며, 적용 영역은 제한되어 있으며 저온에서 사용할 수 있고 출력 밀도가 높은 SOFC 모듈을 실현하는 것이 바람직했습니다 이번에는 바카라와 FCRA 및 NIPPON 특수 세라믹이 큰 크기의 Sugar Cube (사진 1)를 갖춘 고도로 통합 된 MicrosofC 큐브를 개발했으며 Toho Gas는이 microsofc 큐브에 대한 발전 테스트를 수행했으며 600 ° C 미만이더라도 1CM³우리는 단위당 2W 이상으로 세계에서 가장 높은 출력 성능을 확인했습니다

이 결과로 인해자동차 용 보조 전원 공급 장치, 소규모 열병 장치 또는 휴대용 전원 공급 장치에 microsofc 시스템을 적용하는 것이 현실적이되었습니다

또한,이 연구의 결과는 4 월 4 일부터 6 일까지 도쿄 빅 광경에서 열린 International Ceramics General 전시회에서 발표 될 것입니다

사진 1 1cm 정사각형 큐브 : 2mm 직경 튜브 08mm 직경 튜브

바카라 전지는 작을 때에도 고효율을 달성 할 수 있으므로 CO는 지구 온난화의 원인 중 하나라고합니다₂의 발생을 크게 줄이기 위해 다양한 방법이 개발되었습니다 이들의 가장 효율적인 바카라 전지는 세라믹 기술을 사용하는 SOFC (고체 산화물 바카라 전지)입니다 SOFC는 일본이 전문화하고 다른 바카라 전지보다 더 높은 온도 범위에서 작동하는 기술을 활용할 수 있으므로 열 엔진의 배기 열은 바카라 재구성 및 온수를 저장하는 데 사용하여 전체 열 엔진의 효율을 크게 향상시킬 수 있습니다 또한, 바카라 전지의 모든 성분은 세라믹 재료만으로는 실현 될 수 있기 때문에 SOFC는 다른 바카라 전지보다 더 안정적이라는 특징을 갖는다 그러나 지금까지 SOFC는 800-1000 ° C의 고온 작동이 필요하며 부하 변동이 거의없는 발전 시설의 응용 분야로 제한되었습니다 SOFC가정 분산 전원 공급 장치,모바일 전자 장치 용 전원 공급 장치, 650 ° C 이하에서 작동하여 자동차와 같은 보조 전원에 적용 할 수 있도록빠른 작동로 SOFC가 실현 될 수 있기를 바랍니다

위의 사회적 배경에 대한 응답으로 바카라, FCRA, NIPPON 특수 세라믹 및 TOHO 가스는 새로운 에너지 및 산업 기술 개발 조직 (NEDO) 프로젝트 (FY2005-2009)의 일환으로 650 ° C 미만의 작동 온도를 갖춘 SOFC의 실질적인 사용에 대한 연구를 수행하고 있습니다 현재까지 바카라는 빠른 작동을 가능하게 할 수있는 SOFC로 밀리미터 내지 밀리미터 내지 밀리미터의 직경을 갖는 고성능 튜브 유형 마이크로 소프트를 성공적으로 개발했습니다

한편, 튜브 형 microsofC의 실질적인 사용을 위해서는 이들 셀은 고도로 통합되고 스택 된 모듈 식이어야한다 이러한 이유로, 높은 공기 공급 기능 (다공성 본체)과 전류 수집 기능 (낮은 전기 저항)을 모두 만족시키는 통합 구조를 개발할 필요가있다 일반적으로 전도성 세라믹은 다공성시 전기 저항을 증가 시키므로 반대 기능을 결합하는 구조를 제조하기가 어렵습니다

바카라 및 FCRA NIPPON 특수 세라믹은 세라믹 전극 구조 제어 기술 및 마이크로 통합 모듈을 제조하는 데 필요한 세라믹 전극 구조 제어 기술 및 세포 본딩 기술과 같은 세라믹 제조 기술을 고려하여 상용으로 이용 가능한 세라믹 재료를 활용하고 통합 구조를 제조하기위한 새로운 방법을 찾음으로써 위의 문제를 해결했습니다

이 연구는 바카라, FCRA 및 NIPPON 특수 세라믹에 의한 NEDO 프로젝트 "세라믹 원자로11159_11200

이번에는 란타늄 코발트 세라믹의 미세 구조 제어를 최적화하는 데 성공했으며, 이는 통합 구조로서 SOFC의 공기 측 전극 재료로도 사용됩니다

이 성공은 600 ° C 미만의 저온에서도 1cm를 초래합니다³단위당 2W 이상의 출력으로 초소형 큐브 타입 SOFC 장치 기술이 확립되었다고 말할 수 있습니다 또한이 기술은 기본 세라믹 성형 방법을 사용하여 대량 생산에 적합합니다

내가 실제로 만든 microsofc 큐브는 1cm, 사탕 수 큐브 크기³지름이 08-2 mm의 내부에 통합되어 있습니다 550 ℃의 작동 온도에서 수소를 2mm 직경의 튜브 타입 Microsofc 큐브에 쏟아 부어 성능을 테스트 하였다 결과적으로, 2W 이상의 힘을 얻을 수 있음이 입증되었습니다 (사진 2 참조) 그림 1은 550 ° C의 작동 온도와 45a의 전류에서 실험 데이터를 보여줍니다³2W 이상의 출력으로 전원을 생성 할 수 있습니다

이 결과는 600 ° C 미만으로 작동하기 위해 단위 부피당 세계 최고 수준의 바카라 전지 특성이며,이 장치는 바카라 및 공기 통로를 가진 세계에서 가장 작은 전체 스케일 마이크로 튜브 SOFC 큐브입니다

이 개발에서 개발 된 Microsofc 큐브를 실현하면 MicrosofC를 더 쉽게 쌓을 수 있으며 소규모 모바일 장치의 전원 공급 장치 수는 10W 클래스 (볼륨 치수 : 10cm³)부터 여러 kW 클래스 (볼륨 크기 : 여러 1000cm³)까지 스택 및 모듈을 배치 할 수 있으며, SOFC의 적용을 가정 분산 전원, 모바일 전자 전원 공급원, 자동차 보조 전원 공급원 등에 가속화 할 것입니다

사진 2 : 설탕 크기의 마이크로 SOFC 큐브의 외부 모양 및 데모 테스트 장면 이번에 개발되었습니다

그림 1 : 550 ° C (1cm Square Cube)에서 큐브 데모 테스트 결과

앞으로, 우리는 큐브의 성능을 더욱 향상시키고, 얻은 큐브를 통합하고 각 튜브에 바카라 가스를 공급하고 전력을 회수하는 부품 (인터페이스)을 연결하기위한 정밀 제조 기술뿐만 아니라 스택 제조를위한 기본 기술을 확립 할 것입니다

그림 2 :이 연구에서 개발중인 예제 셀 스택 모듈 (3 큐브 스택) 개요

◆ 소프트 산화물 바카라 전지 (SOFC)

수소와 산소의 화학 반응으로부터 직접 전기를 생성 할 수있는 고효율의 바카라 전지 방법이 개발되고 있으며, 이는 수압의 역 반응입니다 그 중에서도 SOFC는 600-1000 ° C에서 작동하는 산화물 바카라 전지로, 매우 효율적이고 내구성이 뛰어나며 배기 열을 사용하여보다 효율적으로 만들어 진 실제적으로 사용될 것으로 예상됩니다[참조로 돌아 가기]

◆ Cogeneration

특정 에너지 원의 배기 열을 사용하여 전력, 열 및 냉기를 추출하고 전반적인 에너지 효율을 높이는 방법 경우에 따라 시스템 전원 공급 장치와 분산 전원 공급 장치를 결합한 시스템을 참조 할 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 세라믹 원자로

재료와 에너지를 변환 할 수있는 기능성 세라믹 재료를 사용하는 화학 반응 제어 시스템 예를 들어, yttria가 용해되는 지르코니아 (ZRO)₂) 세라믹 (YSZ)과 같은 산소 이온 전도성 재료 산소 이온의 특성을 활용하고 결정을 통해 이동하고 센서, 바카라 전지 발전, 가스 정제 등에 사용될 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 스택 및 모듈

스택은 바카라 전지 (세포)의 조립이며, 일반적으로 바카라 및 공기를 분리하기 위해 파티션 플레이트 (분리기)에 의해 서로 연결된 단위 셀을 지칭하며 가스 통로 등과 함께 고정 된 것과 통합됩니다 튜브 타입 셀을 사용할 때는 분리기 재료가 필요하지 않다는 장점이 있습니다 모듈은 해당 스택의 통합 스택을 기본 요소로 나타냅니다[참조로 돌아 가기]

◆ 분산 가계 전원 공급 장치

홈 건물에 설치된 전원은 각 가정에서 독립적으로 운영 및 공급할 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 모바일 전자 장치의 전원 공급 장치

모바일 및 휴대용 전자 장치 (휴대폰, 노트북 등) 용 전원 공급 장치[참조로 돌아 가기]

◆ 자동차 보조 전원 공급 장치 (APU)

자동차가 더욱 효율적으로되면 최근 자동차에는 더 많은 전기가 필요합니다 이 경우 필요한 전력을 공급할 수있는 보조 전원입니다 일반적으로 하이브리드 차량을 시작하거나 가속 할 때 사용하기 위해 보조 전원을 사용하고 트럭에 설치된 고전력 소비 장치 (예 : 냉장고)를 작동시키기 위해 대기 오염 물질의 공회 및 방출로 인한 에너지 손실을 최소화 할 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 빠른 작동

SOFC를 사용하려면 SOFC를 작동 온도로 올려야합니다 이 경우, 사용 편의성을 위해 빠른 온도 상승 및 정지가 선호되지만, 빠른 온도 상승 및 정지는 큰 열 왜곡을 유발하고 세라믹 구조에 손상 될 수 있습니다 결과적으로 빠른 운영은 SOFC의 주요 기술적 과제입니다[참조로 돌아 가기]