2006 Fiscal Year Annual Research Report
マイクロ多孔質体内気液二相流の熱流動解析モデルの確立
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18560206
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
森 英夫 九州大学, 大学院工学研究院, 教授 (70150505)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
濱本 芳徳 九州大学, 大学院工学研究院, 助教授 (20334469)
大石 克巳 九州大学, 大学院工学研究院, 助手 (00037970)
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| Keywords | マイクロ多孔質体 / 気液二相流 / 解析モデル / 燃料電池 / 拡散層 |
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| Research Abstract |
固体高分子形燃料電池の実用化・高性能化のために,電極拡散層部を流れる酸素を含む空気・水蒸気と水分液体の気液二相の流動を対象として,マイクロスケール多孔質体内の気液二相流動に関して,圧力損失の測定装置を製作して実験を行い,撥水材の割合をいくつか変えた繊維状ポーラスカーボンの拡散層について,それぞれ,窒素単成分,窒素ガス+水蒸気2成分,および窒素ガス+水蒸気の2成分ガスに水分(液体)を付加した気液二相流の圧力損失を測定して,以下の結果を得た.
1.拡散層の圧力損失は層をなす基材部と撥水材部に分けて考える必要があることを指摘し,あわせて,細孔容積分布に基づき各拡散層の基材部と撥水材部の空隙率の値をそれぞれ決定した.
2.ガス単相流れの測定値に基づき,各拡散層について,基材部および撥水材部の絶対透過率の値をそれぞれ決定した.さらに,平均貫通細孔径およびピーク気孔径をパラメータとする絶対透過率の整理式を作成した.
3.ガス単相流れの圧力損失に及ぼす湿分の影響は,ほとんどないことを明らかにした.
4.気液二相流れの測定値に基づき,液相および気相に対する各相対透過率に関する値を得た.得られた液相および気相の相対透過率の関係を,従来良く用いられるWyllieの式と比較し,マイクロ多孔質体における相対透過率はWyllieの式と比べてかなり低めの値を示すことを明らかにした.
5.圧力損失実験とは別に,拡散層の基材部と機水材部の接触角をそれぞれ測定した.
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