研究課題/領域番号 |
20K05694
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研究種目 |
基盤研究(C)
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配分区分 | 基金 |
応募区分 | 一般 |
審査区分 |
小区分36020:エネルギー関連化学
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研究機関 | 久留米工業高等専門学校 |
研究代表者 |
田中 大 久留米工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (50342580)
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研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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配分額 *注記 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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キーワード | レドックスフロー電池 / モデルセル / 流動状態 / 可視化 / 赤外線カメラ / レドックスフローバッテリー / RFB / セル / 流動状態可視化 |
研究開始時の研究の概要 |
レドックスフロー電池は、安全で長寿命な大容量電池として期待されている。レドックスフロー電池内には電解液が流れるが、この電池の性能向上のためには電池内部に電解液を均一に流すことが不可欠である。しかし、電池は不透明な金属板で囲まれるため、内部を直接観察することが不可能である。本研究では、電池内部に温水と冷水を交互に流すことにより、内部の状態を赤外線カメラで観察し、電池内部の電解液の流れの状態を可視化しようとするものである。
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研究実績の概要 |
レドックスフロー電池のモデルセルを製作し、モデルセル内部の温度を熱電対で、モデルセル締結板外表面の温度を赤外線カメラで測定した。モデルセルには、冷水と温水を交互に流入させ、その温度変化を測定したが、冷水・温水を一定量流すために、2台の恒温水槽を購入した。また、熱電対温度測定用にデータロガーを、締結板外表面温度測定用に赤外線カメラを購入した。 レドックスフロー電池のモデルセル内の流動状態は、モデルセル内の流入口に設置されるディストリビュータの形状に大きく影響を受ける。ディストリビュータは流入口から流入した作動流体を横方向に流動させる機能を持ち、このディストリビュータを用いることでモデルセル内部を作動流体が比較的均一に流動することになる。仮にディストリビュータが設置されない場合、流入口付近のみの流量が大きくなり、モデルセル全体にわたっての流動が阻害される。 令和4年度においては、このディストリビュータの形状を複数設計し、3Dプリンタで製作して、モデルセル内に設置して流動状態を観察した。その結果、従来ディストリビュータとして用いられていたプラパールよりも流動状態を良好にできる形状があることが確認できた。しかし、流動状態の改善を定量的に評価できたわけではなく、また、その改善も限定的であったため、ディストリビュータの最適形状の実現にまでは至らなかった。 これまでに使用してきた締結板はステンレス製であり、より熱伝導率の高い銅製の締結板を設計・製作した。
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現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
これまでに、実験に必要なモデルセルの製作を実施し、実験が可能な環境を整備した。また、新たな締結板として厚さ10mmの銅板で製作したものを準備した。これまでに使用してきた締結板はステンレス製だったため、これを銅板に変えることにより、モデルセル内の流動状態をより速く観察できるものと考えられる。
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今後の研究の推進方策 |
新しく製作した銅製の締結板を用いて実験を行うことにより、締結板の熱伝導率の違いによる赤外線カメラ測定温度の比較を行う。さらに、ディストリビュータの最適設計を進め、レドックスフロー電池内の作動流体の流動状態を最適化することのできる条件を明らかにする。
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