レーザ・X線複合計測とエントロピーマッピングによる燃料電池反応輸送場の最適設計

• 研究課題/領域番号: 23K03692
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分19020:熱工学関連
• 研究機関: 京都工芸繊維大学
• 研究代表者: 西田 耕介 京都工芸繊維大学, 機械工学系, 准教授 (00397043)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2026-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2025年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2024年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2023年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 熱工学 / 燃料電池 / 複合計測 / エントロピー

研究開始時の研究の概要

本研究では、レーザ分光やX線CT技術を用いた複合オペランド計測と多孔質電極内の反応輸送連成シミュレーションを一貫して行うことで、実作動状態PEFCの流路・電極内における全化学種の濃度、液水、温度分布を把握できるようにする。さらに分布データを活用して、反応・輸送各プロセスのエントロピー生成速度を局所的に解析し、エントロピー生成分布の３次元マッピングを行う。その上で、反応輸送場でのエネルギー損失の律速過程を特定し、エントロピー生成最小化のための新規電極流路構造を提案・設計する。構造パラメータは機械学習（ニューラルネットワーク）により最適化を図る。