米乐m6官方网站（所长：吉川博之）（以下简称AIST）先进制造研究所（所长：三留英人）功能组装技术组（组长：粟野政信）铃木俊雄（研究科学家）、精密陶瓷研究会（FCRA）船桥义博和NGK火花塞株式会社（NGK；社长：加藤则夫）已成功开发出方糖大小的小型固体氧化物燃料电池（SOFC）束。

东邦燃气有限公司（Toho Gas）正在研究用于热电联产的小型 SOFC 立方体，评估了新开发的小型 SOFC 束的性能，并确认即使在低于 600°C 的工作温度下，它也能产生高输出功率。

SOFC的应用此前一直受到其高工作温度（通常为800–1000 °C）的限制，因此长期以来人们一直期望实现在较低温度下工作的高输出功率SOFC模块。 AIST、FCRA 和 NGK 开发了一种小型、高度集成的立方微型 SOFC 束，其大小约为方糖（照片 1）。东邦燃气公司检查了其电化学性能，发现其单位体积功率密度是世界上最高的，在 600 °C 以下时每立方厘米功率密度超过 2 瓦。

这一成就将为用于车辆辅助电源、小型热电联产系统和便携式动力装置的实用微型 SOFC 系统的商业化开辟道路。这些研究成果于 2007 年 4 月 4 日至 6 日在东京国际展示场举行的国际陶瓷展览会上展示。

照片 1

燃料电池有助于减少二氧化碳排放₂，全球变暖的原因之一。因此，正在研究开发燃料电池的各种方法。在目前开发的燃料电池中，SOFC 是使用日本工业特有的陶瓷技术的最高效燃料电池。由于典型的 SOFC 的运行温度高于其他燃料电池，因此它可以利用废热进行燃料重整和热水储存，从而提高整体效率。同时，SOFC 非常耐用，因为它们可以完全由陶瓷制成。然而迄今为止，由于SOFC必须在800至1000℃的高温下运行，因此它们仅应用于热循环低、负荷变化少的发电基础设施运行中。因此，长期以来人们一直希望开发一种可用于分布式家庭电力系统、为移动电子设备供电或作为车辆辅助电源的 SOFC：此类应用需要快速运行并且能够在 650°C 以下运行。

基于上述社会背景，AIST、FCRA、NGK和Toho Gas一直在尝试开发一种能够在650°C以下快速运行的实用化SOFC。这项研究是新能源产业技术综合开发机构（NEDO）“先进陶瓷反应器”项目（2005-2009）的一部分。迄今为止，AIST已成功开发出合适的高性能管状微型SOFC，直径为毫米至亚毫米。

对于实际应用，需要集成管状微型SOFC以形成堆叠模块。为此，需要开发一种能够将高孔隙率（以提供充足的空气供应）与低电阻（以允许电流收集）结合起来的结构。建造这样的结构很困难，因为如果对材料进行穿孔以增加孔隙率，材料的电阻往往会增加。

AIST、FCRA 和 NGK 研究了使用市售陶瓷材料的微观结构控制技术和电池组装技术等陶瓷制造技术，并开发了集成和制造集成 SOFC 束的新方法。

这些努力是为了开发如此高性能的 SOFC 束，作为 NEDO“先进陶瓷反应器”项目的一部分。

SOFC 束使用钴酸镧作为构成 SOFC 束一部分的空气电极材料。这使得建立在 600°C 以下生产每立方厘米功率输出为 2 瓦或以上的小型立方 SOFC 束的技术成为可能。该技术依赖于基本的陶瓷成型技术，适合大规模生产。

实际的微型SOFC立方体束是一个整体结构，体积为1立方厘米，管状电池直径为08-20毫米。 Toho Gas 通过将氢气流入直径 2 mm 的微管状 SOFC 中，在 550 °C 下运行，检查了 SOFC 束的性能。测试证实 SOFC 立方体束产生了超过 2 瓦的功率（照片 2）。如图2所示，测试数据显示，在550℃的工作温度下，1立方厘米的体积在45安培的电流下可以产生超过2瓦的功率。

测试证实，SOFC 束在所有已知燃料电池中产生最高的体积功率密度，并且在 45 安培的电流和低于 600 °C 的工作温度下实现。同时，该束是世界上最小的成熟微管 SOFC 立方体，具有燃料和空气通道。

新开发的微型SOFC开启了堆叠微型SOFC生产电堆和模块的前景，其尺寸范围从几十瓦、体积几十立方厘米的小型移动电力装置到输出功率几千瓦、体积几千立方厘米的车辆或家用电力装置的辅助电力装置。 SOFC预计将用作家庭用分布式电源装置、移动电子设备的电源装置以及车辆的辅助电源。

照片 2

图1

在继续研究提高立方体性能的同时，我们将建立通过立方体集成构建电池堆的基础技术，并将开发用于向每个管道供应燃气和收集电流的接口结构的高精度技术。从长远来看，我们希望开发出生产小型但高效且能够快速运行的 SOFC 电堆模块的技术。 （见图2）

图2