Control of interfacial condensed water in PEM fuel cells for higher power output and wider operation temperatures

• Project/Area Number: 24K00811
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 19020:Thermal engineering-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 田部 豊 北海道大学, 工学研究院, 教授 (80374578)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 植村 豪 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (70515163) ; 青山 祐介 北海道大学, 工学研究院, 助教 (21002685)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000); Fiscal Year 2026: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000); Fiscal Year 2025: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000); Fiscal Year 2024: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
• Keywords: 熱工学 / 燃料電池

Outline of Research at the Start

固体高分子形（PEM）燃料電池の本格普及のために、反応が生じる触媒層との界面に滞留する凝縮水を制御することにより、電池の限界出力を広い運転範囲で達成するとともに、氷点下または120℃以上まで温度範囲を広げて高性能化を実現する電池構造を明らかにする。まず、滞留水のクライオSEM観察、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の分離解析を駆使し、界面構造のこれまでの知見を組み合わせることで、界面凝縮水の制御手法を確立する。さらに、氷点下起動後の早期の出力上昇、無水高温型電池の始動時の劣化抑制に拡張し、幅広い温度範囲での出力・耐久性向上のための燃料電池構造の提案を行う。