東京科学大学、東京理科大学、太陽誘電株式会社、フタバ産業株式会社らの研究チームは、化学燃料を高効率に電気変換し、高温で動作する固体酸化物形燃料電池を手のひらサイズまで小型化し、発電を実現する高断熱・耐熱マイクロリアクターの開発に成功した。

 固体酸化物形燃料電池(SOFC)は、化学燃料を高効率に電気に変換できる次世代エネルギーデバイス。高いエネルギー密度と燃料多様性といったメリットがあり、日本では家庭用電源として実用化されている。しかし、その用途は大型の定置用電源に限られ、『手のひらサイズ』までの小型化は達成できていない。

 そこで研究グループはSOFCセルの小型化のためのマイクロリアクター(小型の化学反応装置)の開発に取り組んだ。熱膨張に対して自由度を持つカンチレバー構造(一端のみ固定し他端を固定しない支持部材構造)と高い断熱性を有する多層断熱構造を取り入れ、また、SOFCを高速起動できるように、平板形状の金属支持体を搭載させた。この新構造によって、常温からSOFCが動作する約600 ℃まで5分以内で昇温し、高速起動・発電が可能になった。

 今回の研究により、従来の定置型燃料電池を手のひらサイズまで小型化するとともに、内部が600℃になっても手で持てるほどの断熱化を実現したことで、ポータブルエネルギーシステムへの展開を可能にした。将来的にはドローンやロボットをはじめ、送電網から遠い場所で活躍するエッジデバイスへ直接給電できる高エネルギー密度のオフグリッド(自前電源での稼働形態)電源としての応用が期待されるとしている。

論文情報:【Microsystems & Nanoengineering】A High-Thermal-Insulation and Portable Microreactor for Integrating Widely Used Planar-Type SOFC and Enabling Handheld Power Generation

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