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2008 Fiscal Year Annual Research Report

新規電極構造体を用いた高性能燃料電池の開発

Research Project

Project/Area Number 19360357
Research InstitutionGunma University

Principal Investigator

中川 紳好  Gunma University, 大学院・工学研究科, 教授 (70217678)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 野田 玲治  群馬大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (70303708)
Keywords電極構造体 / 直接メタノール型燃料電池 / メタノールクロスオーバー / 多孔質体 / 質量分析
Research Abstract

本研究では、本電極構造体に対して電極外表面での物質移動流束測定に加え、電極構造体内部の雰囲気組成を直接連続モニタする世界初の試みにより、電極構造体での物質移動状況と、中間生成物との関係を解明することを目的とした。購入した質量分析機を用いて電極構造体内部のガス成分のリアルタイム計測を行うシステムを完成させた。電極構造体に厚さ3mmのスペーサーを挿入し、この側面に貫通孔を開け、直径30ミクロンのプローブを差し込んでガス分析を行うシステムとした。電極構造体に用いる多孔質板の種類(細孔構造が異なる)を変えること、また燃料に用いるメタノール濃度を変えることで、構造体内部のメタノールおよび水の各分圧が異なる条件を設定し、一定電圧下で発電を行ったときの構造体内部のガス成分の定量分析を行った。定性、定量解析から、二酸化炭素、メタノール、水、そして中間生成物として蟻酸メチル、蟻酸、ホルムアルデヒドが検出された。燃料電池運転時の各成分をリアルタイムで計測することに成功した。解析した結果、用いる多孔体の種類に係わらず、電流密度は構造体内部のメタノール分圧に一義的に依存していることが確認できた。電流密度はメタノール分圧に比例的に増加し、メタノール分圧が7.5kPaを超えたところで減少に転じた。実験条件下ではメタノール分圧が7.5kPaになるまではメタノール供給律速の状況にあり、これを超えるとクロスオーバーのせいで電流密度が下がることが分かった。また、中間生成物について各成分の生成速度と構造体内部の各成分の関係を調査し、蟻酸メチルの生成速度は(メタノール分圧/水分圧〉の2乗に比例して増大することを明らかにした。

  • Research Products

    (6 results)

All 2009 2008

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (4 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Reaction Analysis of a DMFC Employing a Porous Carbon Plate Operated at High Methanol Concentrations2009

    • Author(s)
      N. Nakagawa, K. Sekimoto, M. Shahbudin Masdar and R. Noda
    • Journal Title

      J. Power Sources 186

      Pages: 45-51

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Influence of Water and Methanol Activities on Reaction Products in Anode's Passive DMFC with PCP by Mass Spectroscopy2008

    • Author(s)
      M. Shahbudin Masdar, R Noda and N. Nakagawa
    • Organizer
      15th Regional Symposium on Chemical Engineering
    • Place of Presentation
      Kuala Lumpur, Malaysia
    • Year and Date
      2008-12-02
  • [Presentation] Electrochemical Mass Spectrometry (EMS) Study on Anode Gas Layer inside DMFC2008

    • Author(s)
      Mohd Shahbudin Bin Mastar R. Noda, N. Nakagawa
    • Organizer
      The 49th Battery Symposium
    • Place of Presentation
      Sakai, Japan
    • Year and Date
      2008-11-05
  • [Presentation] Real Time Analysis of Anode's Reaction Products by using Mass Spectrometer2008

    • Author(s)
      M. S. Mastar, R. Noda, N. Nakagawa
    • Organizer
      International Workshop on Process Intensification 2008
    • Place of Presentation
      Kyoto, Japan
    • Year and Date
      2008-10-16
  • [Presentation] Evaluation of the reaction products in a DMFC operated with high methanol concentration2008

    • Author(s)
      N. Nakagawa, K. Sekimoto, M. S. Masdar, R. Noda
    • Organizer
      The 20th International Symposium on Chemical Reaction Engineering
    • Place of Presentation
      Kyoto, Japan
    • Year and Date
      2008-09-10
  • [Book] DMFCにおける支持体の多孔質構造と電池特性の関係,多孔質体の精密制御と機能・物性評価2008

    • Author(s)
      申川紳好
    • Total Pages
      263-272
    • Publisher
      サイエンス・テクノロジー社

URL: 

Published: 2010-06-11   Modified: 2014-08-13  

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