| 研究課題/領域番号 |
15H03912
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 |
流体工学
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
大島 伸行 北海道大学, 工学研究院, 教授 (10217135)
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| 研究分担者 |
矢口 久雄 群馬工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (20568521)
栗原 央流 大分大学, 理工学部, 准教授 (90344481)
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| 研究協力者 |
GONG Jiaming
WANG Lu
市川 靖
UDDIN Ashraf
LEE Yeonwon
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円)
2018年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2017年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2016年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2015年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
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| キーワード | 数値流体力学 / 固体高分子形燃料電池 / 多孔質 / 気液界面 / ミクロチャンネル / 連成シミュレーション / 分子動力学 / 数値シミュレーション / 固体高分子型燃料電池 |
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| 研究成果の概要 |
高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）の物質輸送現象の階層型連成シミュレーションモデルの構築として，1)複雑流動場で構成されるセル・スタック性能、2)多孔質や微小流路における気液界面と相変化の挙動予測、および、3)気液界面の分子スケールと連続体スケールにおける非平衡界面モデル、の３つの階層の数理モデルの開発検証について以下の課題研究を行った．PEFCセルの流路を模擬するミクロチャンネル流動場についての理論および数値解析的検討、気液流動界面の数値解析に関して高精度かつ安定な気液界面計算モデルの構築、分子スケールと連続体近似を連成する統一的界面モデルの理論的研究などに成果を得た。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
地球温暖化防止に向け経産省がまとめた水素・燃料電池戦略ロードマップによれば、FVC（燃料電池車）や水素発電・水素インフラの導入に技術革新の遅れ懸念と将来への強い期待が示されている。主役となる固体高分子形燃料電池(PEFC)ではコストと耐久性が課題であり，流れ数値シミュレーションの観点からは、相変化や化学反応などを伴う複雑なマルチスケール流動現象であり、また、それらの高精度な複合システムシミュレーションの実用化が望まれる．本研究ではこれらの階層型連成シミュレーションの実用化へ向けた成果をえたことで、上記の社会ニーズにこたえるタイムリーな実用化展開への技術開発・研究方針を明らかとした．
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