成果報告書詳細
管理番号20100000000202
タイトル平成20年度成果報告書 新エネルギーベンチャー技術革新事業/DME を燃料とする100W 級携帯型SOFC 発電機の商品化開発
公開日2010/3/9
報告書年度2008 - 2008
委託先名フェニックス燃料電池株式会社
プロジェクト番号P07015
部署名研究開発推進部 技術革新・基盤技術グループ
和文要約本研究開発 DMEを燃料とする100W級携帯型SOFC発電機の商品化開発 に関し、今年度は以下の3項目について研究開発を実施した。1)貴金属製集電体に替わる安価な集電体の技術開発 2)スタック試験装置の改良設計 3)ビジネスプランの作成上記1)に関し、白金メッシュに替わる新たな集電体として、銀ベースのもの、及びフェライト系ステンレス(SUS430)メッシュベース、の2方式に着目し研究開発を行った。銀については更に、a)クラック銀 b)パターン印刷銀 c)スタンプ銀 d)銀メッシュ の4種類について、SUS430メッシュについては e)銀メッキ f)白金メッキの2種類について、それぞれ試験を行った。性能評価に先立ち、電気炉加熱による評価試験機1(ハニカム要素試験機)を新規に設計・製作した。本試験機は、試供体及び構造体の温度が均一になるよう、試験機本体部分が電気炉中に収納され、かつ30×t1のボタンセルと、3行3列ハニカム単セルの両方の試験が可能な構造とした。また、電気炉内には燃料及び空気予熱を行う熱交換器が配置されている。(図1)また、試験を効率良く実施するため、評価試験を菊水化学工業(株)と分担して実施することとし、そのためボタンセル(30×t1)専用の評価試験機2(要素評価試験機)を製作し、同社に貸与して試験を実施した。試験に供したボタンセル型試験片の一例を写真1及び2に示す。また、代表例として、アノード及びカソードの電極面に、Agメッシュ集電体を形成したボタンセルの性能試験結果を図2及び図3に示す。なお、図2及び図3のグラフは従来との比較の都合上、ハニカム単セル1孔(発電面積:3.8cm2)当たり出力に換算している。評価試験は、1個のボタンセルについて、温度パラメータを700度及び800度の2種類、更に同一のボタンセルについて3回のコールドスタートによる試験を実施した。図2は試験結果の一例で、700度での1回目(赤)、2回目(黒)、3回目(緑)を同一グラフ上に重ねて表示したもの、図3は1回目750度(赤)、2回目800度(黒)、3回目800度(緑)を同一グラフ上に重ねて表示したものである。図に示す通り、コールドスタートを繰り返す度に出力が低下する現象が現れ、今後解決すべき課題として残った。2)の課題であるスタック試験装置の改良設計に関しては、今年度の試験のために設計・制作した評価試験機が、 a)荷重を印加する錘を炉外に設置する b)電気加熱からバーナー加熱に変更するの2点を除き、全て同一設計とすることができる前提で設計したもので、今回制作したハニカム要素試験機が「スタック試験装置の改良設計」に関する健全性を事前に確認することができた。3)の課題であるビジネスプランに関しては、軽量・小型・コンパクトでかつ急速起動が可能な本提案のSOFCの特徴を生かし、短期的には100W級携帯型SOFC発電機の製造と販売、中長期的には、電気自動車用APU及び二輪車用主動力源をターゲットとするビジネスモデルを構築した。製品の受注・製造・販売の流れに関しては、フェニックス燃料電池(株)の統括管理のもと、菊水化学工業(株)、(株)精光技研、伊藤忠セラテック(株)が各々の得意分野を担当し機能的な組織により事業を運営するものとする。
英文要約The R&D of the following three items was executed for this research and development "Commercialization development of 100W class DMD fueled portable SOFC generator" at current year.*Development of cheaper collector that replaces collector made of precious metals *Improved design of stack examination equipment*Making of business plan Silver and stainless mesh(SUS430) collector were focused and executed as a new collector instead of platinum. As for silver, a) crack silver b) pattern print silver c) stamp silver d) four kind of silver mesh.), and as for SUS430 mesh d) silver-plated f) platinum were examined respectively. Prior to the performance examination, the new examination equipment by electric heating was designed and manufactured. The equipment was installed inside of the furnace so as to be obtained the uniform temperature distribution. The equipment was also designed to be able to examine both a button cell ofφ30×t1 and three line three row honeycomb single cell. Moreover, the heat exchanger that preheats the fuel and air is arranged in an electric furnace. (Figure 1) Typical examples of button cells provided for the examinations are shown in photo. 2 and 3. Typical example of performance test result of button cell with Ag mesh collector is shown in Figure 2 and Figure 3. The output shown in Fig.2 and 3 are converted into the output of one honeycomb hole of single cell (Area: 3.8cm2) for the convenience of the comparison with the past. The evaluation test executed one button cell at two kinds of temperatures of 700deg.C and 800deg.C. In addition, the examination of the same button cell by the cold start of three times was executed. FIG.2 shows one of the examples of the test results of first time (red), 2nd times (black) and 3rd times plotted on the same graph repeatedly. Figure 3 shows the test results of first time at 750deg.C(red), the second time 800deg.C(black), and the third time 800deeg.C(green) plotted on the same graph repeatedly. As shown in the FIG.2, output degradation is observed every time the cold start is repeated, and it has occurred as a new problem that should be solved. As for the improved design of the stack examination equipment, the testing machine produced at current year will be the same design except for the following items, therefore, the examination equipment that produced this time is considered as "Improved design of the stack examination device. "
a) T he weight to add the load to the test piece to be located outside of the furnace.
b) Burner heating is applied instead of the electric heating An effective business plan was made including the following revolutionary advantages that were the features of this honeycomb type SOFC. (a) Light weight. (b) Compact (c) rapid start-up ability
In the short term period of business, manufacturing and sales of 100W class portable SOFC was planned. The business model of APU for electric vehicles and main power units for two-wheeled vehicles were made as a target in a mid/long term. Under the general management of phoenix fuel cell Co.,Ltd., Kikusui Chemical industries Co., Ltd., Seikougiken Co., Ltd. and .Itochu Ceratech Crp. take charge of each forte for the flow of the order, manufacturing, and sales of the product, and the expansion of the business is managed by a functional organization composed of these companies.
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