2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of in-situ measurements and mass transfer analysis of electrode slurries during drying
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18K13702
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
鈴木 崇弘 大阪大学, 工学研究科, 助教 (90711630)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 固体高分子形燃料電池 / 多孔質電極 / 電極スラリー / 乾燥プロセス / 粒子輸送 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
固体高分子形燃料電池の多孔質電極形成に用いる電極スラリーの乾燥過程におけるスラリー状態及び物質輸送現象を明らかにするための研究を継続して行った．今年度は主に以下の成果が得られた．
X線ラジオグラフィーによって粒子の分散状態と沈降挙動にかかわる電極スラリーの特徴量推定を行った．凝集粒子の直接可視化から粒子径を求め，透過光強度から実効密度を推定した．スラリーのせん断による粒子解砕を評価し，せん断速度に応じて凝集粒子が解砕されて粒子径が小さくなること，またそれに伴い実効密度が増加することを示した．加えて，X線ラジオグラフィーを一定時間連続で実施することで粒子の沈降挙動を捉えた．そして，スラリー内の粒子濃度が増加するにつれて沈降が抑制される様子が示された．
研究期間全体を通じて，スラリー乾燥過程のその場計測と物質輸送シミュレーションから形成される多孔質電極構造を推定するための手法確立を進めた．マイクロ電極とレーザーを用いた粒子凝集と液面変位の同時その場計測結果から，スラリー乾燥過程における厚さ方向の材料分布形成が示唆され，同条件を模擬した物質輸送シミュレーションにおいても定性的に一致した材料分布形成の傾向が示された．更に，材料そのものの評価にとどまらず実材料系におけるスラリー場の輸送にかかわる特徴量を実験的に求める手法の確立を進め，材料輸送を伴う構造形成に影響を及ぼすパラメーターを明らかにした．
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