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記事詳細:Detailed Article

Duoclieudongy Research Journal (2012~)環境・エネルギー/Environment & Energy

資料名 / Title

JRJ20190301 研究速報
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有機ハイドライド由来不純物とCOが混合して水素中に含まれる場合の燃料電池性能に及ぼす影響
Effect of Impurities Derived from Organic Hydride and CO Mixtures in Hydrogen Fuel on Fuel Cell Performance

松田 佳之,清水 貴弘,橋正 好行
Yoshiyuki MATSUDA,Takahiro SHIMIZU,Yoshiyuki HASHIMASA

 燃料電池自動車(FCV)の本格普及にあたり,水素コスト低減が重要な課題であり,そのためには水素の大量かつ長距離輸送,貯蔵技術の開発が必要である.有望なプロセスとして,トルエン(C7H8)―メチルシクロヘキサン(C7H14)系の有機ハイドライドによる水素供給技術が検討されている.有機ハイドライドは有機化合物の水素化・脱水素化反応により水素貯蔵が可能な媒体であり,既存のタンカーや貯蔵インフラを活用することもできる.
 このプロセスを利用して水素を供給するとき,トルエン等の炭化水素類が水素燃料中に混入する可能性が考えられる.2012年に発行されたFCV用水素品質規格(ISO 14687-2)において,炭化水素は2 ppm/C1以下と規定されている.これまでにトルエン等の有機ハイドライド由来不純物について,燃料電池への影響を高濃度かつ短時間で評価した結果,電圧への影響が見られないことを明らかにしてきた.
 一方,燃料電池電圧を低下させ,かつ水素中への混入可能性が高い成分としては一酸化炭素(CO)が知られている.ISO 14687-2におけるCOの許容濃度は0.2 ppmであるが,この濃度でもアノード白金担持量が0.1 mg cm-2,運転温度60˚C,電流密度1.0 A cm-2一定の条件では,電圧が顕著に低下することがわかっている.
 ISO14687-2では個別の不純物が燃料電池電圧に及ぼす影響をもとに許容濃度を議論している.これに対し,実際の市場では複数の不純物が同時に水素中に混入することが想定される.複数の不純物による燃料電池電圧低下への影響評価例はCOとH2Sのものはあるが,それ以外に関する報告は少ない.過去に報告されたCOとトルエンによる混合不純物の影響では,CO濃度が2 ppmとなっており許容濃度に対して10倍の結果のみしか示されていない.また,トルエン以外の有機ハイドライド由来成分に関する報告はない.複数の不純物が共存する場合における燃料電池電圧の低下量は,濃度によっては不純物を単一成分で添加した場合における各々の電圧低下の和よりも大きくなるケースがあるが,ISO14687-2における許容濃度付近で同様の現象が起こるかは分かっていない.本研究では,有機ハイドライド由来不純物とCOが混合してアノードに供給された場合のセル電圧への影響を明らかにした.

The effect of impurities derived from organic chemical hydride and carbon monoxide (CO) mixtures in hydrogen fuel on polymer electrolyte fuel cell performance has been evaluated. Cell voltage did not drop after toluene (50 ppm) addition in the hydrogen fuel. In contrast, CO (0.2 ppm) in hydrogen caused a drastical drop in cell voltage. The cell voltage drop in the case of the CO (0.2 ppm) and toluene (50 ppm) mixture became larger than the sum when CO and toluene were added independently. However, such a synergistic effect of the voltage drop was not seen with the allowable concentration in toluene and CO described in ISO 14687-2. In addition, the synergistic effect of the voltage drop was not seen in the case of CO (0.2 ppm) and methylcyclohexane (50 ppm) or iso-butane (50 ppm) mixtures.

種別 / Article Type

Duoclieudongy Research Journal (2012~)

資料名 / Title

JRJ20190301 研究速報

発行年月 / Date of Issue

2019/03

分野 / Field

環境・エネルギー/Environment & Energy
ID:8041
 

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