| 研究課題/領域番号 |
22K14188
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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小区分19020:熱工学関連
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| 研究機関 | 茨城大学 |
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研究代表者 |
境田 悟志 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 講師 (40816170)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 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 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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| キーワード | 固体高分子形燃料電池 / 格子ボルツマン法 / PEFC / LBM / 蒸気 / 水輸送 / GDL |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では固体高分子形燃料電池における水滞留メカニズムの解明を目的に、開発済みの高速計算可能な水輸送解析モデルに蒸発・凝縮サブモデルを組み込み、電池内の実現象を再現できる水・蒸気輸送解析モデルへ発展させる。また、電池内解析における計算負荷を最小化するため、電池内の水・蒸気輸送の相似条件を明らかにする。最後に、開発した解析モデルと電池内の水分布観察実験により水滞留メカニズムの解明に取り組む。
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| 研究成果の概要 |
水素と空気中の酸素で発電を行う固体高分子形燃料電池は二酸化炭素を排出しないクリーンな動力源である一方で既存の内燃機関に置き換えるには出力密度を向上させる必要がある．出力密度を向上させるための鍵となるのが電池内の水/蒸気輸送である．本研究では格子ボルツマン法を用いた水・凝縮水輸送解析手法を構築し，各運転条件における凝縮水の滞留プロセスを調べた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
固体高分子形燃料電池は水素社会における核となるエネルギー変換装置である．しかし，現在の固体高分子形燃料電池の価格は高く，これを低減するには出力密度を改善し，単位出力あたりのコストを下げる必要がある．そのためには電池構造の改善，最適化が必要となる．本研究で開発したシミュレーション技術は比較的低スペックなPCでも利用でき，電池設計を容易する可能性を秘めている．
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