| Project/Area Number |
22K14188
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 19020:Thermal engineering-related
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
Sakaida Satoshi 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 講師 (40816170)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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| Keywords | 固体高分子形燃料電池 / 格子ボルツマン法 / PEFC / LBM / 蒸気 / 水輸送 / GDL |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では固体高分子形燃料電池における水滞留メカニズムの解明を目的に、開発済みの高速計算可能な水輸送解析モデルに蒸発・凝縮サブモデルを組み込み、電池内の実現象を再現できる水・蒸気輸送解析モデルへ発展させる。また、電池内解析における計算負荷を最小化するため、電池内の水・蒸気輸送の相似条件を明らかにする。最後に、開発した解析モデルと電池内の水分布観察実験により水滞留メカニズムの解明に取り組む。
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| Outline of Final Research Achievements |
Polymer electrolyte fuel cells (PEFCs), which generate electricity from hydrogen and oxygen in the air, are a clean power source that does not emit carbon dioxide, but their power density should be increased. The key for improving the power density is the water/vapor transport in the fuel cell. In this study, a water/vapor transport simulation using the lattice Boltzmann method was developed to investigate the water accumulation process in the fuel cell under various operating conditions.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
固体高分子形燃料電池は水素社会における核となるエネルギー変換装置である．しかし，現在の固体高分子形燃料電池の価格は高く，これを低減するには出力密度を改善し，単位出力あたりのコストを下げる必要がある．そのためには電池構造の改善，最適化が必要となる．本研究で開発したシミュレーション技術は比較的低スペックなPCでも利用でき，電池設計を容易する可能性を秘めている．
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