2019 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of the mass transport phenomena in the energy device supplying the liquid fuel
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18H01774
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
辻口 拓也 金沢大学, 機械工学系, 准教授 (10510894)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 直接形燃料電池 / 気液2相流 / 多孔質電極 / 物質移動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では直接形電池や固体高分子膜を用いる水電解装置などに代表される、液体供給形エネルギーデバイス（LSED）の多孔質電極内部の物質移動現象の解明に取り組む。具体的には(1)-(4)を実施する予定である。
(1)DLFCの電極作製・評価・発電試験
(2)PEMECの電極作製・評価・発電試験
(3)電極内部物質移動流束解析
(4)数値解析モデルの作成と数値解析
このうち令和元年度は平成３０年度に引き続き(1)・(3)(4)を行った。(1)ではギ酸を燃料としたDLFCの空隙率、厚さ、液体・気体透過率、細孔分布、接触角などの諸物性がことなる拡散層の作製に成功し，発電（電解）特性と細孔特性の相関について整理した。結果の一例として、これまで物質輸送の観点で不利に働くと考えられていた細孔径の小さな細孔が、ガスの生成が著しい状況（電流密度が大きい状況）液体の輸送速度の改善に大きく作用する可能性が示唆された。(3)ではこれらの物性の異なる電極を用いて、透過流束を非発電時とガスが生成する発電時で定量的に評価した。一部の条件（特に非発電時かつ物質輸送速度が小さい場合）では流路形状の影響が無視できず、正しい透過率の算出には至っていないものの、透過率測定方法の確立に成功した。今後流路の影響などに関して検討する必要がある。(4）では数値シミュレーションの汎用化に向けて、DLFCの物質移動現象を再現可能な数値解析モデルの作成に着手しており、(3)での物性が得られた時点で速やかに解析が可能な体制を整えた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
電極作製方法の確立は概ね想定通りであるが、物質移動計測において、電極物性のみを正確に反映するための実験方法の確立に少々手間取っており、数値計算が進まない一員となっている。今後実験系の見直しとともに、数値解析から物性を推算する方法も取り入れる予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年は最終年度にあるため、直接形燃料電池（ギ酸・メタノール：ガスの生成）および、直接ギ酸塩燃料電池（ギ酸塩：ガス生成なし）、CO2電気分解（ガス供給or液供給（溶存））などのエネルギーデバイスにおける数値解析を実施し、物質輸送の類似性に関して議論すすめる。
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