2014 Fiscal Year Annual Research Report
固体高分子形燃料電池用インテリジェントパワーコンバータの開発
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25820109
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
片山 昇 東京理科大学, 理工学部, 助教 (00609373)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 燃料電池 / パワーコンバーター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２６年度は平成２５年度で開発した数値シミュレーションをベースに白金表面積低下が顕著に起こる負荷変動の周波数を正確に再現することを検討した。白金を触媒としたPEMFCは負荷変動が起こると，白金溶解やオストワルド成長による白金粒子の表面積が小さくなり出力が低下することが知られている。しかしながら実験ベースでは一部の周波数帯でのみ負荷変動の周波数と白金表面積低下が明らかになっていなかった。開発した固体高分子形燃料電池(PEMFC)と電気二重層コンデンサ(EDLC)のハイブリッド電源においては，これらの情報は制御器を設計する上で非常に重要である。
これまでの数値シミュレーションでは特に高周波域での白金表面積低下については再現できていなかった。本研究ではこれを白金イオンの拡散速度による影響と考えモデルの変更を行った。具体的にはDarlingらの白金の直径を２値化し簡略化したモデル(2005)を元に，白金近傍とバルク間の白金イオンの濃度差による拡散を導入した。その結果，スイッチングによるリプルが関係する100kHz程度から，負荷変動が関連する0.01Hz程度の周波数全域において白金表面積低下量が報告されている実験結果と定性的に一致した。すなわち0.1～1Hzの周波数において白金表面積の低下が顕著に起こることが示される。本成果はPEMFCとEDLCのハイブリッド電源においてPEMFCの劣化を低減するためのエネルギーマネジメントに有効に利用できる。
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