게시 및 게시 날짜 : 2006/01/18

작고 효율적인 미세 바카라 사이트 쿠폰 셀을 성공적으로 개발했습니다

-고출력 밀도 솔리드 산화물 바카라 사이트 쿠폰 전지를 실현하는 wtowards-

포인트

  • 고급 세라믹 제조 공정 기술의 적용으로서, 우리는 500-600 ° C의 저온 영역에서 작동 할 수있는 밀리미터에서 밀리미터 지경의 밀리미터 튜브를 갖는 고체 산화물 바카라 사이트 쿠폰 전지 (SOFC)를 성공적으로 제작했습니다
  • 최적화 된 세라믹 전극 구조는 처음으로 Ceria Ceramic 재료를 사용할 수있게합니다 1w/cm2570 ° C에서 발전 밀도를 가능하게하여 세계 최고 에너지 변환 특성을 달성합니다
  • 이 SOFC 마이크로 세라믹 부재의 개발은 열 충격 저항을 크게 향상 시켰으며 이제 빠른 시작 및 정지 작동을 처리 할 수있는 소형 SOFC 모듈을 실현할 수 있습니다

요약

바카라 커뮤니티 [Yoshikawa Hiroyuki 회장] (이하 "AIST")고급 제조 프로세스 연구 부서[Kanzaki Shuzo 감독] 기능 모듈화 연구 그룹의 연구원 인 Suzuki Toshio [Research Group Director Awano Masanobu]는 500-600 ° C의 저온에서 작동 할 수있는 작은 튜브 유형을 가지고 있습니다소프트 산화물 바카라 사이트 쿠폰 전지 (SOFC)성공적으로 개발되었습니다 (그림 1 및 2 참조) SOFC는 고온에서 작동하는 배터리에도 불구하고 솔리드 재료로 달성 할 수 있기 때문에 신뢰할 수 있고 다루기 쉬운 탁월한 기능을 가지고 있습니다 그러나 지금까지 SOFC는 800-900 ° C의 작동 온도가 필요하므로 적용 영역이 제한되어 있으며 저온에서 작동 할 수있는 SOFC를 실현하는 것이 바람직했습니다

바카라 사이트 쿠폰는 저온 SOFC 전해질 재료를 제공합니다산소 이온 전도도HighCERIA 기반 ION 지휘자 Ceramics를 사용하면 밀리미터에서 밀리미터 직경의 밀리미터가있는 튜브 모양으로 만들어져 바카라 사이트 쿠폰 반응 효율이 ​​향상되고응력 저항성개선열 변형도자기 손상 문제해결 또한, 발전 출력 효율은 기존 Seria 시리즈에 비해 극적으로 향상되었습니다 앞으로이 기술이 완료되면서 가정 분산 전원, 모바일 전자 장치의 전원 및 자동차 전원 전원과 같은 광범위한 응용 프로그램을 볼 수있게되었습니다

이러한 결과는 NEDO (New Energy and Industrial Andustrice Development Organization) 프로젝트 "Ceramic Reactor Development"에서 얻어졌으며 2006 년 1 월 25 일부터 "FC Expo2006"에서 개최 될 예정이며 2006 년 7 월에 개최 될 예정입니다7th European SOFC 포럼에서 발표됩니다 </"

튜브 microsofc 사진
그림 1 튜브 타입 마이크로 SOFC
  Micro SOFC를 사용한 발전 시연 시험 결과
그림 2 : Micro SOFC를 사용한 발전 시연 테스트 결과


개발의 사회적 배경

CO는 바카라 사이트 쿠폰 전지가 작을 때에도 고효율을 달성 할 수 있기 때문에 지구 온난화의 원인 중 하나라고합니다210308_10325 |소프트 폴리머 유형 (PEFC),용융 탄산염 유형 (MCFC),포스페이트 형태 (PAFC), 고체 산화물 유형 (SOFC)과 같은 다양한 방법이 개발되었습니다 PEFC는 작동 온도가 약 100 ° C이며 가정 및 자동차의 바카라 사이트 쿠폰 전지로 주목을 받고 있지만 SOFC는 가장 효율적인 바카라 사이트 쿠폰 전지입니다 SOFC는 일본이 전문화하는 세라믹 기술을 사용하는 바카라 사이트 쿠폰 전지이지만 지금까지 SOFC는 800-900 ° C의 작동 온도가 높으며 대규모 발전 시설의 응용 분야로 제한되었습니다 SOFC가정 분산 전원 공급 장치,모바일 전자 장치 용 전원 공급 장치,자동차 등의 보조 전원 등

연구 이력

전기 화학적으로 재료와 에너지를 전환하는 고효율세라믹 원자로바카라 사이트 쿠폰 전지에만 국한되지 않고 환경 오염 물질에도 제한됩니다분해 및 정제 필터다양한 방법으로 적용 할 수있는 기술이 될 것으로 예상됩니다 특히, 세라믹 반응기가 고체 산화물 연료 전지 (SOFC)로 사용될 때, 이들은 연료 전지로서 가장 높은 효율을 나타내지 만, 작동 온도는 800-900 ℃에서 높기 때문에 응용 분야는 대규모 발전 장비로 제한된다 그러나 SOFC의 매우 효율적인 특성을 효과적으로 활용하기 위해서는 가계 분산 전원, 모바일 전자 장치의 전원 및 자동차와 같은 보조 전원 공급원 분야에서 실용적인 응용 프로그램이 필수적입니다 이에 대한 응답으로, 바카라 사이트 쿠폰는 NEDO 프로젝트의 일환으로 500-600 ° C의 작동 온도, 고전력 및 열 왜곡에 대한 내성을 갖는 SOFC의 실질적인 사용에 대한 연구를 수행했다 "세라믹 원자로 개발"(2005-2009)

작동 온도를 낮추기 위해 이미 Ceria Ceramics 및 기타 제품을 보았습니다Lantern Galate와 같은 세라믹 전해질 재료 개발되었고, 작동 온도도 500-600 ℃로 감소되었다 그러나 작동 온도가 낮아도 자주 시작 및 종료가 필요한 장치의 경우 열 변형 문제가 여전히 주요 장애물이며 기본 솔루션이 필요했습니다

따라서 바카라 사이트 쿠폰는 마이크로 튜브 구조를 갖는 셀을 개발했으며 셀에 적용된 열 왜곡을 극적으로 줄이는 방법을 고려하고있다

연구 컨텐츠

바카라 사이트 쿠폰는 세라믹 반응기로서 기능하는 밀리미터 내지 밀리미터 직경의 밀리미터를 갖는 고성능 튜브 타입 마이크로 소프를 성공적으로 개발했다 (도 1 참조) 이것은 SOFC를 초대형으로 만들어 열 변형 문제를 해결합니다 작동 온도를 500-600 ° C로 줄일 수있는 Ceria Ceramics는 전통적으로 도자기를 기계적 강도에 부서지게 처리하는 데 불가능한 것으로 간주되었습니다 이번에는 연료 측 전극 재료를 사용합니다Nickel-Ceria Series공기 측 전극 재료로의 도자기Lantern Cobalt-Ceria 시리즈세라믹을 사용하여 마이크로 구조 제어 및 밀도가 높은 필름 코팅 기술을 가능하게하는 마이크로 튜브 제조 기술을 개발하고 개선함으로써, 우리는 CERIA 기반 세라믹 전해질의 마이크로 가공을 달성했으며 동시에 전극 구조를 최적화하는 데 성공했습니다

실제로 생성 된 microsofc는 길이가 약 1cm이고 직경이 08 ~ 16mm 인 마이크로 튜브 구조입니다 예를 들어, 수소는 16mm 직경의 마이크로 튜브에서 450 내지 570 ℃에서 흐르고 017 ~ 1W/cm의 결과로2(450-570 ° C)의 전력이 얻어졌다 (도 2 참조) 이 값은 현재까지 CERIA 세라믹 SOFC의 단위 전극 영역 당 바카라 사이트 쿠폰 전지 특성에 대해 세계에서 가장 높은 수준이었습니다

이 개발에서 개발 된 microsofc는 예를 들어 08mm의 직경에 대해 1cm입니다3약 100 개의 microsofcs를 단위당 통합 할 수 있으며 이러한 발전 성능은 1cm37W (500 ° C에서 작동 할 때) 및 15W (550 ° C에서 작동 할 때)의 특성은 예상 할 수 있으므로 SOFC를 가구 분산 전원, 모바일 전자 장치의 전원 공급원 및 자동차 전원 공급원 등의 전원 공급원 등을 열 수 있습니다

미래 계획

앞으로, 우리는 튜브 형 microsofcs의 통합을 고려할 것이며, 우리는 많은 마이크로 튜브를 정확하게 배열하는 큐브 장치 (큐브)와 각 튜브에 바카라 사이트 쿠폰 가스를 공급하는 부분 (인터페이스)을 연결하기위한 정밀 제조 기술을 만들기위한 기술을 확립 할 것입니다충격 저항,빠른 작동스택 모듈(그림 3 참조)

미래 개발의 권리
그림 3 미래 개발


용어 설명

◆ 연질 산화물 바카라 사이트 쿠폰 전지 (SOFC)
수소와 산소의 화학 반응으로부터 직접 전기를 생성 할 수있는 고효율 및 깨끗한 발전 방법으로서의 바카라 사이트 쿠폰 전지의 몇 가지 방법은 물 전기 분해의 역 반응입니다 그 중 SOFC는 600-1000 ° C에서 작동하는 산화물 바카라 사이트 쿠폰 전지로, 매우 효율적이고 내구성이 뛰어나며, 배기 열의 전반적인 효율은 분산 된 전원을 사용하여 매우 높아질 수 있습니다[참조로 돌아 가기]
◆ 산소 이온 전도도
이것은 물질에서 산소 이온의 흐름의 용이성을 나타내고 전도도가 높을수록 산소 이온이 흐를 가능성이 높아집니다 온도가 높을수록 전도도가 높을수록 바카라 사이트 쿠폰 전지에서 발전 성능이 높아질 수 있습니다[참조로 돌아 가기]
◆ CERIA 기반 ION 지휘자 Ceramics
CEO2)를 기반으로 한 도자기 Ceria에 가돌리늄 (GD) 또는 사마륨 (SM) 등을 첨가함으로써 높은 이온 도체를 얻을 수 있습니다 Ceria 기반 이온 지휘자는 일반적인 용어를 나타냅니다[참조로 돌아 가기]
◆ 응력 저항
온도 및 가스 대기의 변화는 세라믹 구조의 팽창 및 수축과 같은 응력을 만듭니다 이러한 응력에 대한 저항 증가는 세라믹 구조의 설계에 중요합니다[참조로 돌아 가기]
◆ 열 변형
온도 변화로 인한 세라믹 구조의 확장 및 수축으로 인한 왜곡[참조로 돌아 가기]
◆ 세라믹 손상 문제
많은 세라믹이 온도 변화와 함께 확장되고 수축되지만 재료에 따라 행동이 다릅니다 특히, 다른 세라믹의 관절 표면은 온도 변화로 인해 왜곡을 유발하는 경향이 있으며 종종 파손을 초래합니다[참조로 돌아 가기]
◆ 소프트 폴리머 바카라 사이트 쿠폰 전지 (PEFC)
70-100 ° C에서 작동하는 폴리머를 사용한 바카라 사이트 쿠폰 전지는 저온에서 높은 에너지 밀도를 가지기 때문에 모바일 전원 공급원 및 소규모 용량 전원에 적합합니다 이것은 현재 바카라 사이트 쿠폰 전지 차량에 사용되는 바카라 사이트 쿠폰 전지 유형입니다[참조로 돌아 가기]
◆ 용융 탄산염 바카라 사이트 쿠폰 전지 (MCFC)
탄산나트륨 리튬 등을 사용한 바카라 사이트 쿠폰 전지는 650-700 ° C에서 작동하며 SOFC와 동일한 발전 효율을 갖습니다[참조로 돌아 가기]
◆ 인산염 바카라 사이트 쿠폰 전지 (PAFC)
수성 인산 용액을 사용한 바카라 사이트 쿠폰 전지 약 200 ° C의 저온에서 작동 할 수 있으며 상용화 단계까지 개발이 진행되고 있습니다[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 가속화하거나 트럭에 설치된 고출력 소비 장치 (예 : 냉장고)를 작동하기 위해 보조 전원을 사용함으로써 대기 오염 물질의 공회 및 방출로 인한 에너지 손실을 최소화 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 사이트 쿠폰 전지 발전, 가스 정제 등에 사용될 수 있습니다[참조로 돌아 가기]
◆ 분해 및 정제 필터
기체 환경 오염 물질을 분해하고 청소하는 필터[참조로 돌아 가기]
◆ 랜턴 갈 레이트
주로 란타넘 (LA) 및 갈륨 (GA)으로 구성된 산화물은 산소 이온 전도도가 높습니다 Kyushu University의 Ishihara Research Institute는이 재료 시스템을 사용하는 SOFC가 500-600 ° C 범위에서 가장 높은 발전 성능을 가지고 있다고보고했습니다[참조로 돌아 가기]
◆ 니켈 세리아 유형
니켈 (NI) 및 CEO2)-기반 세라믹, SOFC의 바카라 사이트 쿠폰 전극 재료로 일반적으로 사용되는 재료[참조로 돌아 가기]
◆ 랜턴 코발트-세리아 시리즈
란타늄 (LA)과 코발트 (CO)로 구성된 산화물 및 세리아 (CEO)2)-전자 전도도가 높은 기반 세라믹 일반적으로 SOFC의 음극 재료로 사용됩니다[참조로 돌아 가기]
◆ 충격 저항
자동차에 바카라 사이트 쿠폰 전지를 설치하거나 모바일 전자 장치에 사용할 때 바카라 사이트 쿠폰 전지는 충격에 저항해야합니다 특히 SOFC는 세라믹을 사용하기 때문에 임팩트 저항을 달성하기 위해 재료 구조의 발전에 대한 연구가 적극적으로 수행되고 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]
◆ 스택 모듈
스택은 셀 (SOFC 등)의 조립이며, 일반적으로 바카라 사이트 쿠폰 및 공기를 분리하기위한 파티션 플레이트 (분리기)로 연결된 단일 셀을 지칭하며 가스 통로 등을 고정하는 동안 통합됩니다 튜브 타입 셀을 사용할 때는 분리기 재료가 필요하지 않다는 장점이 있습니다 튜브 형 셀의 모듈은 스택의 통합 스택을 기본 요소로 지칭합니다[참조로 돌아 가기]

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