| Project/Area Number |
20K05694
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 36020:Energy-related chemistry
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| Research Institution | Kurume National College of Technology |
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Principal Investigator |
田中 大 久留米工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (50342580)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | レドックスフロー電池 / モデルセル / 流動状態 / 可視化 / 赤外線カメラ / レドックスフローバッテリー / RFB / セル / 流動状態可視化 |
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| Outline of Research at the Start |
レドックスフロー電池は、安全で長寿命な大容量電池として期待されている。レドックスフロー電池内には電解液が流れるが、この電池の性能向上のためには電池内部に電解液を均一に流すことが不可欠である。しかし、電池は不透明な金属板で囲まれるため、内部を直接観察することが不可能である。本研究では、電池内部に温水と冷水を交互に流すことにより、内部の状態を赤外線カメラで観察し、電池内部の電解液の流れの状態を可視化しようとするものである。
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| Outline of Annual Research Achievements |
レドックスフロー電池のモデルセルを製作し、モデルセル内部の温度を熱電対で、モデルセル締結板外表面の温度を赤外線カメラで測定した。モデルセルには、冷水と温水を交互に流入させ、その温度変化を測定したが、冷水・温水を一定量流すために、2台の恒温水槽を購入した。また、熱電対温度測定用にデータロガーを、締結板外表面温度測定用に赤外線カメラを購入した。
レドックスフロー電池のモデルセル内の流動状態は、モデルセル内の流入口に設置されるディストリビュータの形状に大きく影響を受ける。ディストリビュータは流入口から流入した作動流体を横方向に流動させる機能を持ち、このディストリビュータを用いることでモデルセル内部を作動流体が比較的均一に流動することになる。仮にディストリビュータが設置されない場合、流入口付近のみの流量が大きくなり、モデルセル全体にわたっての流動が阻害される。
令和4年度においては、このディストリビュータの形状を複数設計し、3Dプリンタで製作して、モデルセル内に設置して流動状態を観察した。その結果、従来ディストリビュータとして用いられていたプラパールよりも流動状態を良好にできる形状があることが確認できた。しかし、流動状態の改善を定量的に評価できたわけではなく、また、その改善も限定的であったため、ディストリビュータの最適形状の実現にまでは至らなかった。
これまでに使用してきた締結板はステンレス製であり、より熱伝導率の高い銅製の締結板を設計・製作した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでに、実験に必要なモデルセルの製作を実施し、実験が可能な環境を整備した。また、新たな締結板として厚さ10mmの銅板で製作したものを準備した。これまでに使用してきた締結板はステンレス製だったため、これを銅板に変えることにより、モデルセル内の流動状態をより速く観察できるものと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
新しく製作した銅製の締結板を用いて実験を行うことにより、締結板の熱伝導率の違いによる赤外線カメラ測定温度の比較を行う。さらに、ディストリビュータの最適設計を進め、レドックスフロー電池内の作動流体の流動状態を最適化することのできる条件を明らかにする。
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