2021 Fiscal Year Research-status Report
Study on Estimation of Current Distribution in Fuel Cell by Magnetic Field Measurement
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20K04503
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| Research Institution | The University of Kitakyushu |
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Principal Investigator |
泉 政明 北九州市立大学, 国際環境工学部, 教授 (50336939)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 燃料電池 / 電流分布 / 磁界 / 逆問題 / スパースモデリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
燃料電池は深刻化する地球温暖化，エネルギーセキュリティの確保，新規産業創出などの課題に対応できる有力な技術である．この燃料電池の普及拡大のためには，燃料電池の発電性能・寿命の更なる向上が必要である．発電中の燃料電池内部の電流分布は，その性能・寿命に大きく影響を及ぼすが，燃料電池の構造を変えずに，また，発電性能に影響を及ぼさずに，その電流分布を非接触で計測できる有効な手法がない．
本研究では，発電中の固体高分子形燃料電池周囲の磁界を高感度3軸磁気センサ68個で測定し，その磁界から逆問題解析により燃料電池内部の電流分布を推定することを目標とした．
2021年度（令和3年度）は，燃料電池内部の電流パスを模擬した模擬燃料電池（2020年度に設計・作製）と，発電面積100cm2（10㎝×10㎝）のラボサイズの燃料電池実機による実証実験を実施した．この実験では，欠陥個所（寸法1cm×1cm）を故意に設けて，その欠陥個所の推定電流値がゼロにどれほど近いかにより評価した．燃料電池周囲に形成される磁界は微弱であり，また，周囲に存在する強磁性体の影響を強く受ける．この影響を低減する補正方法を開発し，また，逆問題解析にAIの1種であるスパースモデリング理論を適用することにより，これまでの研究では困難であった電極中央部の欠陥個所の電流値をほぼゼロと推定することに成功した．その結果，上記サイズ級の電極面積の燃料電池であれば，どの位置の欠陥個所でもその電流値をゼロと推定でき，本手法の有効性を凡そ検証できたが，今後再現実験を行う必要はある．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究統括者が長期入院したため，燃料電池実機による様々な欠陥位置における検証実験がやや遅れている．予定した条件の実験を一通り終えたが，再現性確認の実験を実施できていない．
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度に実施予定であった燃料電池実機による再現性の確認のための実験を継続し，学会発表および論文投稿を行う予定である．
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルス感染対策のため越境出張が制限されたこと，また，研究統括者が長期入院し燃料電池実機による検証実験を十分実施できなかったため，次年度使用額が生じた．
2021年度に予定していた燃料電池実機による実証実験に上記余剰金を使用し，当初の2022年度予算は実証実験の継続と学会発表および論文投稿に使用する予定である．
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