研究課題/領域番号 |
18H01364
|
研究種目 |
基盤研究(B)
|
配分区分 | 補助金 |
応募区分 | 一般 |
審査区分 |
小区分19010:流体工学関連
|
研究機関 | 東北大学 |
研究代表者 |
徳増 崇 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (10312662)
|
研究分担者 |
井上 元 九州大学, 工学研究院, 准教授 (40336003)
|
研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
|
配分額 *注記 |
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2020年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2019年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2018年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
|
キーワード | 燃料電池 / 触媒層 / 分子シミュレーション / 物質輸送 / 拡散 / 分子動力学 / ナノ流体 / 拡散抵抗 / 数値解析 / プロトン輸送 / 高分子 / 多孔体 |
研究成果の概要 |
固体高分子形燃料電池触媒層は、その構造状態により燃料電池の性能が決定される重要な部材であるが、その触媒層内部のナノ・メゾスケールの輸送・構造特性と電池性能との具体的な相関関係はよくわかっていない。本研究では、まず触媒層内でカーボン表面に吸着しているアイオノマー内部のプロトン輸送特性を分子動力学法によりシミュレートし、その含水率や膜厚の依存性について解析を行う。次にその結果のモデリングを行って3次元触媒層性能シミュレーターに実装する。このモデルを用いて触媒層の電流―電圧特性を計算し、アイオノマーのナノスケール輸送特性や触媒層のナノ・メゾ構造特性が燃料電池の性能に与える影響について解析を行う。
|
研究成果の学術的意義や社会的意義 |
この研究により、固体高分子形燃料電池の触媒層の性能と構造の関係が明らかにすることができる。これにより、今まで試行錯誤によって行われてきた触媒層の作製を理論的に、かつ数値計算を用いて行う事ができるため、実験による開発に比べて開発期間と開発コストの縮小が期待できる。その結果、固体高分子形燃料電池の低コストを実現することができるため、社会的に大きな意義をもつ研究であると言える。
|