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活性化アルミ微粒子と水との反応を利用した非常用水素発生源の開発と燃料電池への応用

研究課題

研究課題/領域番号 17K06327
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 電力工学・電力変換・電気機器
研究機関福岡工業大学

研究代表者

高原 健爾  福岡工業大学, 工学部, 教授 (70292076)

研究分担者 前川 孝司  北九州工業高等専門学校, 生産デザイン工学科, 准教授 (00711300)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワード水素発生 / 活性化アルミニウム微粒子 / 燃料電池 / 非常用電源 / 活性化アルミ微粒子 / 弾性波
研究成果の概要

本研究の目的は,非常時に水さえ供給すれば水素発生を可能とする活性化Al微粒子と水との反応によるオンデマンドな非常電源の実現であった。
100W燃料電池を利用したシステムで,継続的かつオンデマンドに水素を発生するための水素発生制御系の設計・実装を行った。水素発生メカニズムを明らかにするため,微粒子内に存在するナノクラックの進展過程を示す亀裂の進展モデルの構築を行った。さらに,1kW燃料電池用水素発生装置を試作し,実際に1kW燃料電池に応用した。非常時に,水素発生制御システムを駆動する電源がない場合に,手動でオンデマンドな水素発生を可能とするために,手動の注水装置を作製し,動作確認を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究での成果は,純水と反応して水素のみを発生する活性化アルミ微粒子を利用した水素発生システム実現の可能性を示すものであり,カーボンニュートラル社会実現のために貢献できると考えられる。さらに,手動で駆動できる水素発生システムも併せて試作することができ,その社会的意義は大きい。また,これまで反応メカニズムの詳細がわからなかった水素発生反応のモデルを提案し,実験結果からその有効性を確認できたことは大きな学術的意義を有すると考えられる。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2020 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] 表面画像とAE波に基づいた亀裂成長シミュレーション2020

    • 著者名/発表者名
      前川孝司,高原健爾,梶原 寿了
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)

      巻: 140 号: 12 ページ: 1386-1392

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.140.1386

    • NAID

      130007948693

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • 年月日
      2020-12-01
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design of a Fuzzy Control System to Efficiently Generate Hydrogen using Activated Aluminum Particles and Water2018

    • 著者名/発表者名
      H. Nishiuchi, K. Takahara, K. Maekawa, T. Adachia, T. Kajiwara
    • 雑誌名

      International Journal of Engineering and Innovative Technology

      巻: 7 ページ: 15-19

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 活性化アルミ微粒子を利用した1kW燃料電池用水素発生装置2018

    • 著者名/発表者名
      高原健爾,前川孝司,梶原寿了
    • 学会等名
      第28回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 活性化アルミニウム微粒子と水との化学反応による水素生成制御2018

    • 著者名/発表者名
      前川孝司, 高原健爾
    • 学会等名
      第28回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] アルミ微粒子を用いた水素発生モデル構築のためのシミュレーション2018

    • 著者名/発表者名
      松尾清孝, 前川孝司, 油谷英明, 高原健爾
    • 学会等名
      第24回日本高専学会年会講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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