| 研究課題/領域番号 |
13650298
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
電力工学・電気機器工学
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| 研究機関 | 茨城大学 |
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研究代表者 |
堤 泰行 茨城大学, 工学部, 教授 (90217349)
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| 研究期間 (年度) |
2001 – 2002
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| 研究課題ステータス |
完了 (2002年度)
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| 配分額 *注記 |
2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
2002年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2001年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
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| キーワード | 燃料電池 / 透過 / ジメチルエーテル / メタノール / PEFC / DMFC / DDFC / 直接型 |
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| 研究概要 |
メタノールを燃料とする直接発電型燃料電池の研究は、最近活発に行われるようになったが、メタノールが電解質膜として用いるNafion膜を容易に透過して直接燃焼を起し、燃料が無駄に消費されることが大きな問題となっている。筆者らは、ジメチルエーテル(DME)を燃料として用いても、メタノールと同程度の発電性能を出せることを4年前に発見した。DMEを燃料とすれば、電解質膜の透過が少ない燃料電池を実現できる可能性があると考え、本研究を実施した。
1.DMEの高分子電解質膜透過性。
DMEとメタノールのNafion膜透過性を比較した結果、60〜80℃、湿度95%RHの雰囲気で、DMEの膜透過量はメタノールの膜透過量の約1/10であった。
2.DME燃料電池における燃料クロスリーク。
発電状態の燃料電池で燃料の膜透過量を測定した結果、メタノール燃料電池の場合に比べ透過量が約1桁小さいことが分かった。量的には大幅に異なるものの、現象的にはメタノールの場合と同じである。すなわち、燃料の濃度拡散、電気浸透(プロトン同伴の燃料移動)及び燃料消費に伴うクロスリーク量低減などの現象が起こる。クロスリーク低減のためには、厚い電解質膜の使用、運転燃料濃度の低減および電流密度向上が有効な対策であり、DME燃料電池では90%を越えるFarady効率(電流効率)も容易に達成可能であることを実証した。
3.DMEの水への溶解度。
DMEの水への溶解度は、DME燃料電池にとって必須の物性値であるが、公表データが皆無に近い。このため、20〜80℃におけるDMEの水への溶解度を測定した。その結果、5.3wt%(20℃)〜0.83wt%(80℃)の値を得た。
4.DME燃料電池におけるPt-Ru触媒の作用
Pt-Ru触媒を用いたDME燃料電池の性能が異常に低い原因を調べるため、Ru/Pt比率を2倍まで増やした触媒での実験、Pt-Ru触媒吸着CO量の測定などを実施した。しかし、これらの実験から性能異常の原因を突き止めることはできなかった。
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