| 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 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 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 |
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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 |
完了 (2023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 | RFB / セル内流動 / 可視化 / 赤外線カメラ / 単一セル / レドックスフロー電池 / モデルセル / 流動状態 / レドックスフローバッテリー / セル / 流動状態可視化 |
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| 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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| 研究成果の概要 |
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（RFB)の高性能化・高寿命化を図るためには、電極である多孔質体内に電解液を均一に流動させることが最も重要である。しかし、電極である多孔質体は金属板などの不透明な板によって締結されるため、その内部を直接観察することが困難である。
本研究では、RFBの単一モデルセルを製作し、その締結板外表面の温度分布を赤外線カメラで撮影するとともに、モデルセル内部の温度を熱電対を用いて測定した。さらに、セル内部に設置されるディストリビュータに着目し、その形状が及ぼす作動流体の流動状況への影響を明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
RFBは大容量電池として期待されているが、セル内部の電解液の流動状態の可視化についてはほとんど解明されておらず、これまでは多孔質内の流動を数値解析した結果や、ごく狭い流路内の流動状況を可視化した結果しか報告されていない。
今回の研究で用いた手法によって、実機レベルの広い流域におけるセル内の作動流体の流動状況を可視化することができ、RFBの性能解明に関する新しい知見が得られた。さらに、ディストリビュータの形状に着目した研究はこれまでに行われていないが、本研究の結果、ディストリビュータの形状を適切に設計することによって、セル内の流動状態を改善できることが明らかになった。
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