プレスリリース JFCC Home Link Site Map English
受託研究 試験評価 機器利用 技術相談 標準物質 賛助会員
センター紹介 研究開発 材料技術研究所 ナノ構造研究所 広報活動 アクセスマップ
プレスリリース

<< 戻る 2009年6月26日


ガラスとセラミックスの複合化により熱サイクル耐久性に優れたガスシール材を開発
―小型高集積SOFC用ガスシール材への適用に向けて―


 この成果は独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)「セラミックリアクター開発」の委託事業の結果、得られたものです。

 財団法人ファインセラミックスセンター(JFCC)では、昇降温サイクルの耐久性や急速昇温に耐えられる小型高集積SOFCに適用可能なガスシール材を開発しました。

 燃料と酸素から電気を取り出す燃料電池のなかでも高い発電効率を示す固体酸化物形燃料電池(SOFC)を長期間安定に発電させるためには、セルとしての安定性だけでなく、ガスシール材の長期安定性や耐久性も極めて重要です。万が一、発電に供する前段階で燃料と空気が混合し燃焼してしまうとセルやスタックへ大きなダメージを与えてしまいます。さらに、SOFCの作動条件によっては昇温降温の繰り返しや、急速にスタックを昇温して急速起動を可能とすることなどが求められます。この昇降温の繰り返しや急速昇温や冷却に対する耐久性が乏しいことがガラスやガラスセラミックスなど従来からのガスシール材の課題として残されておりました。その課題を解決する方法として、シリカ粒子とシリケートガラス前駆体との複合化に注目し、ヒートサイクルに対する耐久性の観点から最適化を進めてまいりました。その結果、600℃と400℃で500回以上のヒートサイクルに対してもガスリークが生じないガスシール材を得ることができました。

 このガスシール材は図1に示すように2種類の組成の近い球状粒子を高分散させて柔軟性の高いシート形状として、約800℃で融着することによって高いガスシール性を発現します。ヒートサイクルに対する耐久性は、その2種類の粒子の割合と融着の際のプロファイルが非常に大きく影響することがわかりました。例えば、粒子の割合でいえば、ガラス組成が多すぎますとガスリークに至るようなクラックが生じやすく、逆にシリカ粒子の割合を増やしますと融着シール材の機械的強度は大幅に向上しますが、他部材との界面における接着性に問題が生じやすくなります。従いまして、ヒートサイクルに対してカギとなるパラメータを見いだすこと、それらのパラメータを最適化することが重要であり、それによってヒートサイクル耐久性に優れたガスシール材を得ることができました。

図1 開発したガラス/セラミックス複合ガスシール材の概要

 さらに、これらの最適化を進めたところ、図2のように、室温から220℃/min以上の急速昇温に対しても十分なガスシール性を保持できることがわかりました。従いまして、これらガラスとセラミックとの複合化によって、SOFCの急速昇温起動に十分耐えられるガスシール材を得ることができました。

図2 急速昇温に対するガスシール耐久性評価の例

本研究成果は、7月8日(名古屋:名古屋国際会議場)及び7月16日(東京:東京大学「武田ホール」)開催のJFCC2009年度研究成果発表会にて報告いたしました。


<< 戻る

内容に関するお問合せは下記まで。

お問合せ先
〒456-8587 名古屋市熱田区六野二丁目4番1号
(一財) ファインセラミックスセンター 研究企画部
TEL 052-871-3500
FAX 052-871-3599
e-mail:ressup@
(※メール発信は@の後ろに jfcc.or.jp を付けて送付ください)

Copyright (c) by Japan Fine Ceramics Center All rights reserved.