報告書番号

W96001

タイトル（和文）

溶融炭酸塩型燃料電池の高出力密度下における性能と寿命（その４）－電池寿命に対する電流密度の影響－

タイトル（英文）

PERFORMANCE AND LIFE OF MCFC AT HIGH CURRENTDENSITY (4) -EFFECT OF CURRENT DENSITY ON CELL PERFORMANCE STABILITY-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

ＭＣＦＣ発電プラント実用化のためには電池の出力密度（電流密度）を現状の１．２ｋＷ／平方ｍ（１５０ｍＡ／平方ｃｍ）から１．８ｋＷ／平方ｍ（２５０ｍＡ／平方ｃｍ～３５０ｍＡ／平方ｃｍ）以上まで高出力化させる必要があるが，このような高電流密度下では，電池の性能および寿命は予想以上に大きく低下する可能性がある。そこで今回は，電池の特性安定性に対する電流密度の依存性について検討を行い，以下の成果を得た。（１）５０００時間オーダでの電池の内部抵抗および反応抵抗経時変化は，内部抵抗変化が時間のほぼ１次関数で増加するのに対し，反応抵抗変化は，時間の２次関数で増加する。（２）数時間オーダにおいても，カソード電位が約－３２４ｍＶ（Ｏ２／ＣＯ２＝１／２参照電極基準）を下回るようなカソードガス条件では，カソード自体の抵抗が大きく増加し始め，カソード材料であるＮｉＯに電子導電性を付与しているＬｉが電位的に電極から脱離し，電極の電子導電性が大きく低下する可能性がある。

概要 （英文）

TO DEVELOPE THE MOLTEN CARBONATE FUEL CELL (MCFC) AS A COMMERCIAL POWER DEVICE, IT IS NECESSARY TO IMPROVE THE POWER DENSITY FROM THE PRESENT VALUE OF 1.2KW/M2 (AT 150 MA/SQUARE CM CURRENT DENSITY) TO 1.8 KW/M2 (AT 250-350 MA/SQUARE CM). HOWEVER, AT THIS HIGH CURRENT DENSITY (250-350 MA/SQUARE CM),MCFC PERFORMANCE AND LIFE MIGHT DETIGATE BEYOND EXPECTED EXTIMATES. CONSEQUENTLY, WE EXAMINED THE EFFECT OF HIGH CURRENT DENSITY ON MCFC PERFORMANCE AND LIFE, AND OBTAINEDTHE FOLLOWING RESULTS. AT CONTINUOUS OPERATION UNDER A HIGH CURRENT DENSITY (300 MA/SQUARE CM) FOR OVER 5000 HOURS, THE DROP IN CELL VOLTAGE DUE TO INCREASING INTERNAL RESISTANCE (IR) HAD NEARLY A FIRST-ORDER RELATIONSHIP WITH OPERATING TIME. THE DROP IN VOLTAGE DUE TO INCREASING REACTION RESISTANCE HAD A SECOND-ORDER RELATIONSHIP WITH TIME. AT EXAMINATION OF PERFORMANCE STABILITY AT HIGH CURRENT DENSITY OVER SEVERAL HOURS, CELL VOLTAGE DECREASED RAPIDLY DUE TO INCREASING CATHODE INTERNAL RESISTANCE WHEN CATHODE POTENTIAL FELL TO ABOUT-324 MV (VS.O2/CO2=33/67% REFERENCE POTENTIAL). THIS DEGRADATION MAY BE CAUSED BY ELIMINATION OF LITHIUM FROM THE LITHIATED NIO CATHODE BY AN ELECTROCHEMICAL REACTION. SINCE LITHIUM IN THE CATHODE FACILITATES ELECTRON CONDUCTANCE, THE CATHODE INTERNAL RESISTANCE MAY INCREASE WHEN LITHIUM IS ELIMINATED.

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