2016 Fiscal Year Annual Research Report
Optimization of heated swirling flow in a disk shape porous channel for planar-type SOFC
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26420123
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| Research Institution | Shibaura Institute of Technology |
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Principal Investigator |
角田 和巳 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (70255644)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
末包 哲也 東京工業大学, 工学院, 教授 (30262314)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 流体力学 / 固体酸化物形燃料電池 / 流れの可視化 / 多孔質体 / 流量 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
燃料電池は分散発電の中核となる技術の一つであり，高温域で作動する固体酸化物形燃料電池（SOFC）と熱機関を組み合わせれば，数MW級の高効率分散発電システムを実現することも可能である．しかし，このようなシステムで高い総合効率を達成するためには，電力変換の過半を担うSOFCの性能向上が不可欠と言える．そこで我々は，流動様式の自由度が高いディスク形状の平板型SOFCに着目し，電池性能の向上に寄与するような流路形状について検討を進めてきた．その結果，インボリュート曲線形状の集電体を用いて流路内に旋回流れを発生させることにより，流れ方向の速度分布が一様な状態に改善されることを実証したが，局所的な流れの偏向や集電体近傍における減速領域の存在も明らかとなった．したがって本研究では，上記現象への有効な対策として，流動抵抗の軽減が期待できる透過性金属多孔体の集電体をディスク型流路内に設置し，流れ場への効果について継続的に検証を行っている．
当該年度は，電極面に相当するディスク表面を多孔質体で構成し，加熱条件下において速度分布および温度分布を測定することにより，流れ場の挙動を調査した．実機では，燃料利用率の変動に伴い流量制御の必要性が生じることから，供給流量をパラメータとして実験を行った．さらに，上で指摘したような多孔質集電体近傍流れに関する基礎的な知見を得るため，透過性多孔質平板上を過ぎる境界層流れ，ならびに多孔質体を透過する流れの特性を実験的に調べた．
その結果，主流部で速度分布がほぼ一様であっても加熱面付近では速度差が生じること，同じ流量であっても加熱によって流れが増速されることなどが明らかとなった．また，透過性多孔質平板上の境界層内では，平板表面付近において速度変動が卓越することが示され，集電体の設計指針の一つとして考慮すべき点であることが確認された．
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Research Products
(2 results)
