クライオSEMと軟X線可視化による高排水多孔質層の開発と燃料電池の高出力化

• 研究課題/領域番号: 25K07598
• 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: 北海道大学
• 研究代表者: 青山 祐介 北海道大学, 工学研究院, 助教 (21002685)
• 研究期間 (年度): 2025-04-01 – 2028-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2025年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2027年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2026年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2025年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 燃料電池

研究開始時の研究の概要

固体高分子形燃料電池は、発電時に生じる水が電池内に凝縮滞留すると、発電に必要な酸素の供給が阻害されて出力が低下する課題があるため、本格普及に向けて凝縮水を円滑に電池外へ排出する必要がある。本研究ではクライオSEMと軟X可視化手法を併用する新たな可視化手法を構築し、触媒層から流路に至る電池内全体の様々なスケールの凝縮水分布を明らかにする。また、凝縮水影響を加味できる独自の酸素輸送抵抗解析も組み合わせて、凝縮水分布と出力低下の関係を定量評価する。得られた知見を基に排水と酸素輸送の経路を分ける高排水微細多孔質層を開発することで、出力低下を解消する排水性の高い電池構造を実現して高出力化を達成する。