導入
導入
固体酸化物型燃料電池 ( SOFC ) は、主に 1 kW ～ 2 MW の出力範囲の定置用途を目的としています。これらは、通常700 °C ～ 1000 °C (973 ～ 1273 K) の非常に高い温度で動作します。ガス状の排出物は二次ガス タービンに電力を供給し、電気効率を高めるために使用できます。熱電併給装置 ( CHP ) と呼ばれるハイブリッド システムでは、効率が 70% に達することがあります。これらの電池では、酸素イオンが高温で固体酸化物電解質中を移動し、アノード側で水素と反応します。 SOFC は動作温度が高いため、プロトン交換膜燃料電池 (白金など) のような高価な触媒は必要ありません。これは、SOFC が触媒による一酸化炭素中毒の影響を受けないことを意味し、したがって適応性の高いバッテリーとなります。 SOFC は、メタン、プロパン、ブタン、発酵ガス、ガス化バイオマス、およびペイントガスとともに使用されています。ただし、燃料中に存在する硫黄化合物はセルに入る前に除去する必要がありますが、これは活性炭床または亜鉛ベースの吸収剤を使用して簡単に行うことができます。
熱膨張は、その開始時にゆっくりとした均一な加熱を必要とします。通常、8時間以上が必要です。マイクロチューブ状の形状により、起動時間を短縮でき、通常は最大 13分です。
他のほとんどのタイプの燃料電池とは異なり、SOFC は複数の形状を持つことができます。平面形状は、ほとんどの燃料電池で採用されているサンドイッチ形状のタイプであり、電解質が電極間に「挟まれている」。 SOFC は、空気または燃料が管の内側を通過し、その他のガスが外側を通過する管状の幾何学的形状に従って構築できます。管状の形状は、平面形状よりも燃料を密封して空気から分離するのが容易であるため、有利です。ただし、抵抗が低いため、平面形状のパフォーマンスは現在、管状形状のパフォーマンスよりも優れています。
SOFCの研究
研究は現在、より優れた機械的特性とより優れた熱伝導性を備えた金属材料の使用を可能にすることでコストを削減することを目的として、「低温」温度（約600 °C ）で動作する SOFC に焦点を当てています。
この研究は、モバイルアプリケーションにSOFCを実装するために起動時間を短縮することも目的としています。使用される燃料に関する柔軟性により、部分的に改質されたディーゼルで動作する可能性が高く、特定の用途 (冷凍トラック) の補助ユニットとして使用できる可能性があります。
一部の大企業は自動車の補助ユニットとして SOFC を開発しています。高温 SOFC はモーターに必要な電力を生成し、モーターを小型化して効率を高めます。 SOFC はアシスト エンジンと同じディーゼルまたはガソリンで動作し、エンジンが停止しているとき (信号で停止しているときなど)、エアコンやその他の必要な電気システムを動作させ続けます。安価なセラミック材料へのスクリーン印刷によって SOFC を製造したり、最大メガワットの発電用途に天然ガスを消費するハイブリッド ガス タービンを製造したりする企業もあります (ロールスロイス)。
一部の業界では、現在の標準的な工業用セラミックス (イットリウム安定化ジルコニア) に代わる酸化セリウムと酸化ガドリニウムを使用した、低コストの低温 SOFC ( 500 ～ 600 °C ) を開発しています。セラミック。
現在、「レンヌ化学」研究室の研究者らは、グルノーブルのラウエ・ランジュバン研究所および日本の京都大学のチームと協力して、さらに効率的な電池への道を開く新しい酸化物を開発した。 。
新しい化合物は、鉄とストロンチウムからなる酸化物で、化学式は SrFeO2 です。その大きな利点は、まさに280 °Cから同じ酸素イオンと反応できることです。これにより、時間の経過とともにより堅牢になり、動作に必要な熱が少なくなるバッテリーの登場が準備されます。