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J-GLOBAL ID：202002279905265233   整理番号：20A2808734

Fickの法則に基づく固体酸化物燃料電池におけるアノード中の実効二元拡散率の決定

Determination of effective binary diffusivity in anode of solid oxide fuel cell based on Fick’s law

著者 (4件)： IZUMI Masaaki (Department of Mechanical Systems Engineering, The University of Kitakyushu) ,  NISHITERA Takuya (Graduate School of Environmental Engineering, The University of Kitakyushu) ,  SAKAMOTO Hisashi (Graduate School of Environmental Engineering, The University of Kitakyushu) ,  MATSUI Miki (Department of Mechanical Systems Engineering, The University of Kitakyushu)
資料名： Mechanical Engineering Journal (Web)  (Mechanical Engineering Journal (Web))
巻： 7  号： 5  ページ： 20-00239(J-STAGE)  発行年： 2020年 
JST資料番号： U0484A  ISSN： 2187-9745  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： 日本 (JPN)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 固体酸化物燃料電池(SOFC)の性能と耐久性の改善のために,それらの多孔質電極中におけるガス輸送現象を明らかにすることが重要である。本研究は,YSZ(Y₂O₃安定化ZrO₂)電解質とNi-YSZアノードからなるアノード支持SOFCのアノード中のH₂-H₂O系の実効二元拡散率のその場測定のために,二つの方法,酸素センサー法と電気化学的インピーダンス法を提案している。これらの方法によって,実効二元拡散率を,二つの位置,アノードの内部と表面での水素ガス濃度を用い,Fickの法則に基づいて決定した。酸素センサー法が用いられる時,アノード中の局所水素ガス濃度は,YSZが被覆された白金ワイヤでできたセンサーで決定される。一方,電気化学的インピーダンス法が用いられる時,電解質に接するアノード中の平均水素ガス濃度は測定された電気化学的インピーダンススペクトルを解析することで決定される。これらの方法で決定された実効二元拡散率は,同じ条件の下でほぼ同じである。そしてまた,アノード断面のSEM画像を解析することで得た気孔率は,体積平均化細孔径を用いて計算した実効二元拡散率と一致している。従って,これらの提案した方法は,SOFCが動作中の時のアノード中の水素ガス拡散率のその場測定を可能にすると判断される。さらに,燃料ガスを含む窒素ガスは,水素ガスの移動を抑制するように働くらしいことを示している。(翻訳著者抄録)

シソーラス用語： *固体酸化物燃料電池 ,  アノード ,  水素 ,  水 ,  *拡散係数 ,  計測 ,  濃度 ,  セラミック ,  酸化イットリウム ,  酸化ジルコニウム ,  ニッケル ,  多孔質体
準シソーラス用語： *拡散率 ,  その場測定 ,  水素濃度 ,  イットリア安定化ジルコニア

著者キーワード (8件)： 固体酸化物燃料電池 ,  アノード ,  有効二元拡散係数 ,  Fickの法則 ,  水素ガス濃度 ,  酸素センサ ,  電気化学インピーダンス ,  集中過電圧

分類 (1件)： 固体中の拡散一般  (BL06021L)

引用文献 (21件)：

• Adachi, Y., Computed-aided quantitative 3d stereology, Journal of Japan Institute of Light Metals, Vol.61, No.2 (2011), pp.78-84 (in Japanese).
• Eguchi, K., Perspective view on the development of solid oxide fuel cells, Ceramics, Vol.48, No.3 (2013), pp.146-152 (in Japanese).
• Eguchi, K., Kunisa, Y., Adachi, K. and Arai, H., Effect of anodic concentration overvoltage on power generation characteristics of solid oxide fuel cells, Journal of The Electrochemical Society, Vol.143, No.11 (1996), pp.3699-3703.
• Grew, K. N., Chu, Y. S., Yi, J., Peracchio, A. A., Izzo, J. R., Hwu, Y., De Carlo, F. and Chiu, W. K. S., Nondestructive nanoscale 3D elemental mapping and analysis of a solid oxide fuel cell anode, Journal of The Electrochemical Society, Vol.157, No.6 (2010), pp.B783-B792.
• He, W., Yoon, K. J., Eriksen, R. S., Gopalan, S., Basu, S. N. and Pal, U. B., Out-of-cell measurements of H2-H2O effective binary diffusivity in the porous anode of solid oxide fuel cells (SOFCs), Journal of Power Sources, Vol.195 (2010), pp.532-535.

タイトルに関連する用語 (4件)： Fickの法則 ,  固体酸化物燃料電池 ,  アノード ,  拡散率