固体高分子形燃料電池電極面内劣化要因分布の解明とスタック内劣化セル診断法の確立

• 研究課題/領域番号: 24560247
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 熱工学
• 研究機関: 大阪府立大学工業高等専門学校
• 研究代表者: 杉浦 公彦 大阪府立大学工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (00249814)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2013年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2012年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 燃料電池 / 特性診断 / 過渡応答 / 劣化要因分布 / スタック診断 / PEFC / エネルギー利用 / ＰＥＦＣ

研究成果の概要

本診断法の診断精度の向上と診断尺度の確立を図った結果，アノード側起因の分極はカソード側に比べて極めて小さいことから，診断法はカソード側のみで検証するように修正することで診断精度を高めた．さらに診断尺度として抵抗分極を表すΔVパラメータで±25%，活性化分極を表すA1パラメータで±5%および拡散分極を表すt1パラメータで±10%を閾値とした．また，４分割セパレータに金メッキすることで同一電極内での劣化要因が異なることを見出せた．さらに，本診断法はスタック内各セルおよび数セルで構成されるユニットでも診断可能となったと共にスタックガス入口から遠くなるほど拡散分極の影響が大きくなることを明らかにした．

研究成果

• [雑誌論文] Establishment of performance diagnostics for PEFC stack (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Matsumoto, K. Sugiura, A. Daigo, T. Murakami
  • 雑誌名: ECS Transactions 巻: 65 号: 1 ページ: 183-189
  • DOI: 10.1149/06501.0183ecst
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of Catalyst Layer with Self-water Management for PEFC (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Arai, K. Sugiura, M. Yamauchi
  • 雑誌名: ECS Transactions 巻: 65 号: 1 ページ: 129-135
  • DOI: 10.1149/06501.0129ecst
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optimization of operating condition for CO2 facilitated transport membrane in Hydrogen Station (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Takahashi, K. Sugiura, K. Akiyama, T. nonouchi, N. Hanai, Y. Kiyohara, J. Miyata, O. Okada
  • 雑誌名: ECS Transactions 巻: 65 号: 1 ページ: 175-181
  • DOI: 10.1149/06501.0175ecst
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Thermal Insulation for Residential Fuel Cells System -Elucidation of the Heat Transfer Mechanism in Insulation- (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Sugiura, M. Matoba, Y. Imae, K. Imae
  • 雑誌名: ECS Transactions 巻: 65 号: 1 ページ: 191-197
  • DOI: 10.1149/06501.0191ecst
  • 査読あり
• [雑誌論文] Internal resistance correction of diagnostics to elucidate the degradation factor distribution in the same electrode on PEFC (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Kawata, K. Sugiura, A. Daigo, T. Murakami
  • 雑誌名: ECS Transactions 巻: Volume 51 ページ: 195-200
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optimization Of Cell Components On The Direct Carbon Fuel Cell (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Mochizuki, K. Sugiura
  • 雑誌名: ECS Transactions 巻: Volume 51 ページ: 47-54
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proposition Of CO2 Removable Technology Using Membrane For Hydrogen Station (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Uemoto, K. Sugiura, K. Akiyama, K. Matsuda, F. Ito, T. Nonouchi, O. Okada
  • 雑誌名: ECS Transactions 巻: Volume 51 ページ: 259-264
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visualization Of Water Distribution In PEFC Short Stack (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Takeda, M. Yamauchi, K. Suigura
  • 雑誌名: ECS Transactions 巻: Volume 51 ページ: 201-206
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proportion Of MEA Design By Considering The Current Density Distribution (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Date, M. Yamauchi, K. Suigura
  • 雑誌名: ECS Transactions 巻: Volume 51 ページ: 207-214
  • 査読あり
• [雑誌論文] Internal Resistance Correction of Diagnostics to Elucidate the Degradation Factor Distribution in the Same Electrode on PEFC (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Kawata, K. Sugiura, A. Daigo, T. Murakami
  • 雑誌名: ECS Transactions 巻: Volume 51
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optimization of Cell Components on the Direct Carbon Fuel Cell (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Mochizuki and K. Sugiura
  • 雑誌名: ECS Transactions 巻: Volume 51
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proposition of CO2 Removable Technology using Membrane for Hydrogen Station (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Uemoto, K. Sugiura, K. Akiyama, K. matsuda, F. Ito, T. Nonouchi, O. Okada
  • 雑誌名: ECS Transactions 巻: Volume 51
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proportion of MEA Design by Considering the Current Density Distribution (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Date, M. Yamauchi and K.Sugiura
  • 雑誌名: ECS Transactions 巻: Volume 51
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visualization of Water Distribution in PEFC Short Stack (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Takeda, M. Yamauchi and K. Sugiura
  • 雑誌名: ECS Transactions 巻: Volume 51
  • 査読あり
• [学会発表] Development of degradation checker for PEFC stack (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Matsumoto, K. Sugiura, A. Daigo, T. Murakami
  • 学会等名: Energy & Materials Research Conference 2015
  • 発表場所: マドリード，スペイン
  • 年月日: 2015-02-25 – 2015-02-27
• [学会発表] Behaviour of water generated in PEFC stack using image measurement (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahito FUJIWARA and Kimihiko SUGIURA
  • 学会等名: Energy & Materials Research Conference 2015
  • 発表場所: マドリード，スペイン
  • 年月日: 2015-02-25 – 2015-02-27
• [学会発表] Development of High Functional Direct Carbon Fuel Cell with Molten Carbonate (2015)
  • 著者名/発表者名: Kimihiko Sugiura and Rei Nakamoto
  • 学会等名: Energy & Materials Research Conference 2015
  • 発表場所: マドリード，スペイン
  • 年月日: 2015-02-25 – 2015-02-27
• [学会発表] Evaluation of electrolytic property of porous metal electrode (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Sugiura, K. Yamaura, T. Noda, Y. Kanoko and S. Tanaka
  • 学会等名: Energy & Materials Research Conference 2015
  • 発表場所: マドリード，スペイン
  • 年月日: 2015-02-25 – 2015-02-27
• [学会発表] Improvement of water gas shift reaction under high CO2 concentration atmosphere (2015)
  • 著者名/発表者名: Takeru Omiya, Kimihiko Sugiura, Daisuke Hirabayashi and Osamu Okada
  • 学会等名: Energy & Materials Research Conference 2015
  • 発表場所: マドリード，スペイン
  • 年月日: 2015-02-25 – 2015-02-27
• [学会発表] Establishment of performance diagnostics for PEFC stack (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Matsumoto, K. Sugiura, A. Daigo, T. Murakami
  • 学会等名: Fuel Cell Seminar & Exposition 2014
  • 発表場所: ロサンゼルス，アメリカ
  • 年月日: 2014-11-10 – 2014-11-13
• [学会発表] Development of Catalyst Layer with Self-water Management for PEFC (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Arai, K. Sugiura, M. Yamauchi
  • 学会等名: Fuel Cell Seminar & Exposition 2014
  • 発表場所: ロサンゼルス，アメリカ
  • 年月日: 2014-11-10 – 2014-11-13
• [学会発表] Optimization of operating condition for CO2 facilitated transport membrane in Hydrogen Station (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Takahashi, K. Sugiura, K. Akiyama, T. nonouchi, N. Hanai, Y. Kiyohara, J. Miyata, O. Okada
  • 学会等名: Fuel Cell Seminar & Exposition 2014
  • 発表場所: ロサンゼルス，アメリカ
  • 年月日: 2014-11-10 – 2014-11-13
• [学会発表] Development of Thermal Insulation for Residential Fuel Cells System -Elucidation of the Heat Transfer Mechanism in Insulation- (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Sugiura, M. Matoba, Y. Imae, K. Imae
  • 学会等名: Fuel Cell Seminar & Exposition 2014
  • 発表場所: ロサンゼルス，アメリカ
  • 年月日: 2014-11-10 – 2014-11-13
• [学会発表] Application of PEFC Performance Diagnostics to Quadrisection Electrode Cell and PEFC Short Stack (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Sugiura. H. Kawata, A. Daigo, T. Murakami
  • 学会等名: Fuel Cells Symposium 2013 in Korea
  • 発表場所: 韓国 慶州
• [学会発表] Development of Catalytic Layer with Self-Water Management Function in PEFC (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Sugiura, T. Date, M. Yamauchi
  • 学会等名: Fuel Cells Symposium 2013 in Korea
  • 発表場所: 韓国 慶州
• [学会発表] Improvement of Each Polarization in Microbial Fuel Cell (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Suigura, H. Noma, M. Nishioka
  • 学会等名: Fuel Cells Symposium 2013 in Korea
  • 発表場所: 韓国 慶州
• [学会発表] Improvement of Heat Resistance of CO2 Permeable Membrane on Hydrogen Station (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Sugiura, T. Uemoto, K. Akiyama, K. Matsuda, F. Ito, T. Nonouchi, O. Okada
  • 学会等名: Fuel Cells Symposium 2013 in Korea
  • 発表場所: 韓国 慶州
• [学会発表] Development of Metal Mold Forming Method and Optimization of Insulation Composition with Aerogel for Residential Fuel Cells System (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Sugiura, M. Matoba, Y. Imae, K. Imae
  • 学会等名: Fuel Cell Seminar & Exposition 2013
  • 発表場所: Columbus, USA
• [学会発表] Development of a Micro-PEFC of the Same Shape as a D Battery (2013)
  • 著者名/発表者名: F. Nagano, M. Yamauchi, K. Suigura, Y. Kanoko, S. Tanaka
  • 学会等名: Fuel Cell Seminar & Exposition 2013
  • 発表場所: Columbus, USA
• [学会発表] Internal Resistance Correction of Diagnostics to Elucidate the Degradation Factor Distribution in the Same Electrode on PEFC (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Kawata, K. Sugiura, A. Daigo, T. Murakami
  • 学会等名: Fuel Cell Seminar & Exposition 2012
  • 発表場所: Mohegan Sun, CT, USA
• [学会発表] Optimization of Cell Components on the Direct Carbon Fuel Cell (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Mochizuki and K. Sugiura
  • 学会等名: Fuel Cell Seminar & Exposition 2012
  • 発表場所: Mohegan Sun, CT, USA
• [学会発表] Proportion of MEA Design by Considering the Current Density Distribution (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Date, M. Yamauchi and K.Sugiura
  • 学会等名: Fuel Cell Seminar & Exposition 2012
  • 発表場所: Mohegan Sun, CT, USA
• [学会発表] Visualization of Water Distribution in PEFC Short Stack (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Takeda, M. Yamauchi and K. Sugiura
  • 学会等名: Fuel Cell Seminar & Exposition 2012
  • 発表場所: Mohegan Sun, CT, USA
• [学会発表] Proposition of CO2 Removable Technology using Membrane for Hydrogen Station (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Uemoto, K. Sugiura, K. Akiyama, K. matsuda, F. Ito, T. Nonouchi, O. Okada
  • 学会等名: Fuel Cell Seminar & Exposition 2012
  • 発表場所: Mohegan Sun, CT, USA
• [備考] エネルギー研究室
  • URL: http://www.ct.osakafu-u.ac.jp/~sugiura/