研究課題
水電解による水素製造効率は、電極間の発生気泡の影響を受けるため、電極間隔には最適条件が存在する。本研究代表者はこれまでに、自然循環系のアルカリ水電解を対象として、電解効率の第1次近似的な物理モデルを構築し、その検証として局所電流密度・電極間発生気泡の上昇速度・電極間中心部の気泡直径分布を測定し、モデルの妥当性を確かめた。本研究は、自然循環系と強制循環系のアルカリ水電解を対象として、ハイスピードカメラを用いた電極間気液二相流の観察を通じて、統合的な電解効率のモデル構築を目指す。本年度は、昨年度製作した強制循環系のアルカリ水電解実験装置を用いて実験を行った。以下、得られた知見の要点を記す。1.強制流の駆動動力(強制流動による電極間流路のエネルギー損失)を考慮したより適切な水電解効率を定義し、電解効率が最大となる最適条件が存在することを実験的に確かめた。最適条件での電極間隔はおよそ1〜2mmであり、電流密度の増大あるいは流速の減少に伴い大きくなる。2.強制流動の駆動動力に対する電解エネルギーの減少量を新たに水電解向上率と定義した。ほとんどの実験条件下で水電解向上率の値は1より大きく、最大で100近い値をとり、強制流動の効果が大きいことが分かった。また、この水電解向上率の値が最大となる流速が存在することも実験的に確かめた。3.電極間気液二相流の観察により、電極間の気泡上昇速度分布を計測した。その結果、流れ方向に沿って電極下端からの距離に比例して速度が増大しており、その速度分布を考慮した電解効率のモデル化を試みた。得られた最適条件の結果は、実験結果と定性的な一致を示しているが、未だ電極間水平方向の速度分布やボイド率分布を考慮に入れて改良を行う必要がある。
すべて 2005
すべて 雑誌論文 (4件)
水素エネルギーシステム 30・2
ページ: 66-71
Proc. 5th Pacific Symposium of Flow Visualization and Image Processing CD-ROM
ページ: 1-12
Proc. 8th International Symposium on Fluid Control, Measurement and Visualization CD-ROM
ページ: 1-6
Proc. 2005 International Symposium on Advanced Mechanical Engineering and Power Engineering
ページ: 83-92
