| Project/Area Number |
21H01254
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 19020:Thermal engineering-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
Tabe Yutaka 北海道大学, 工学研究院, 教授 (80374578)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
植村 豪 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (70515163)
境田 悟志 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 講師 (40816170)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
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| Keywords | 熱工学 / 燃料電池 |
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| Outline of Research at the Start |
固体高分子形（PEM）電池内でナノからサブミリスケールまでの一貫したマルチスケール水・酸素輸送促進を実現する電池構造、運転手法を明らかにする。まず、これまで個々に評価されてきた電池内の様々なスケールの輸送現象が電池性能に及ぼす影響を分離して解析可能な手法を開発し、相互影響も考慮しながらの一貫した評価を可能とする。さらに開発済みの独創的な解析・実験手法を組み合わせ、数十マイクロスケールの多孔体であるガス拡散層内の凝縮水排出の高度化、マイクロポーラス層とナノスケール触媒層内の凝縮水滞留抑制手法の確立、さらには酸素を極限まで有効に利用する触媒層構造の提案を行う。
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| Outline of Final Research Achievements |
The objective of this study is to elucidate the cell structure and operating conditions that can achieve consistent multiscale liquid water and oxygen transport from the nano- to sub-millimeter scale, catalyst layer to gas diffusion layer of PEFCs. A method was developed to separate the oxygen transport resistance increased by water accumulation into components depending on scale of the pores, investigating the methods to decrease the resistance components. The results showed effectiveness of the separation method to evaluate the effects of multiscale accumulated water respectively on the loss of each oxygen transport, and presented the cell structure that can enhance the liquid water and oxygen transport in each component.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
電池内のマルチスケール水輸送の相互影響を考慮した上での電池性能低下の支配因子解析は未だ十分に行われておらず、凝縮水影響を考慮した酸素輸送損失分離は、微細多孔体内の水・酸素輸送促進のブレークスルーに貢献できる。また、酸素輸送抵抗の大幅低減により少ない触媒量でも高発電性能を維持できる触媒層構造は、今後開発される新たな触媒に対しても有効な方策であり、今後の燃料電池の研究発展、普及促進に寄与する知見となる。
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