2010 Fiscal Year Annual Research Report
固体高分子形燃料電池内で使用できるマイクロセンサ開発と熱物質輸送特性の解明
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20760130
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
荒木 拓人 横浜国立大学, 工学研究院, 准教授 (90378258)
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| Keywords | 固体高分子燃料電池 / 熱物質輸送特性 / 局所温度測定 |
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| Research Abstract |
固体高分子形燃料電池の劣化要因の一つとして膜電極接合体中の局所において極端な発熱や乾燥が起きている可能性が指摘されている。そこで、本年度は昨年度までに引き続き微細加工によって独自に作成した厚さ数マイクロメートルと極めて薄いセンサーを用いたセル内の局所温度測定を試みた。その結果、主にカソード触媒層近傍の温度が高いことを示した。
また、温度場が物質輸送に与える影響などは整理されておらず、その影響を確認することが必要である。この影響を実験のみから明らかにすることは極めて困難であるため、数値解析を併用しより詳細な温度場と物質輸送の相互作用などを明らかにすることも試み、物質輸送や熱抵抗,液水の挙動がセル性能,特に非定常発電応答に及ぼす影響などを整理することができた。
さらに、数値解析を行う上で必要ではあるものの報告の少ない各部材の熱伝導率や各界面の熱抵抗、およびGDLの拡散抵抗を実測した。それぞれこれまでの報告よりも高い精度での測定法の確立に成功したと言える。拡散抵抗については特にセパレータのリブ部や、チャネルにおけるガス流速が物質伝達率などの界面抵抗に及ぼす影響を測定し、それぞれを考慮する重要性を明らかにした。熱物性については含水によりGDLの熱抵抗が減少すること、特に界面の接触抵抗が含水によって極めて小さくなることを明らかにした。
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