磁気共鳴・レーザ計測の先進化による発電モードでの燃料電池の物質移動・劣化機構解明

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18206023
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 熱工学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 平井 秀一郎 東京工業大学, 炭素循環エネルギー研究センター, 教授 (10173204)
• 研究分担者: 津島 将司 東京工業大学, 炭素循環エネルギー研究センター, 准教授 (30323794) ; 末包 哲也 徳島大学, 大学院・ソシオテクノサイエンス研究部, 教授 (30262314) ; 植村 豪 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (70515163)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2009
• キーワード: 燃料電池 / 水分輸送 / 磁気共鳴イメージング / レーザ計測

研究概要

本研究課題では,次世代自動車用動力源として期待される固体高分子形燃料電池の内部における物質移動と劣化機構解明に関する研究を実施した.新たに核ラベリング磁気共鳴イメージング法を開発し,燃料電池内部の水分輸送現象の基礎的解明を行い,電解質膜の乾燥を抑制するために,微細孔層の導入が有用であることを示した.さらに,燃料電池流路内ガス流動計測のために,オゾン光吸収を用いたレーザ計測技術を開発し,サーペンタイン流路において,非発電・発電状態ともに多孔質ガス拡散層(GDL)を供給ガスが透過することを実験的に明らかにし,燃料電池の高性能化,高耐久化のために均一な発電を実現するための基礎的な知見を得た.

研究成果

• [雑誌論文] Effect of Micro Porous Layer on Membrane Hydration Path under Low Humidity Operation of PEMFC (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Fujii, S. Tsushima, S. Hirai
  • 雑誌名: ECS Transactions 25(1) ページ: 1783-1789
  • 査読あり
• [雑誌論文] Water Transport and Degradation Analysis in PEMFC by in-situ MRI Visualization (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Hirai, S. Tsushima
  • 雑誌名: ECS Transactions 16(2) ページ: 1337-1343
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visualization of Membrane Hydration Path in an Operating PEMFC by Nuclei-Labeling MRI (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Kotaka, S. Tsushima, S. Hirai
  • 雑誌名: ECS Transactions 11 ページ: 445-450
  • 査読あり
• [学会発表] オゾン光吸収による燃料電池流路内非シード型速度計測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 野田豊人, 津島将司, 平井秀一郎
  • 学会等名: 第47回伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 20100526-20100528
• [学会発表] 核ラベリング計測を用いたPEFC電解質膜内水分輸送解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤井義喜, 津島将司, 平井秀一郎
  • 学会等名: 第46回伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2009-06-02
• [学会発表] 核ラベリングMRIを用いた発電時におけるPEFC電解質膜内水分パスの可視化 (2007)
  • 著者名/発表者名: 小高敏和, 津島将司, 平井秀一郎
  • 学会等名: 第48回電池討論会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2007-11-15
• [備考] Tokyo Tech International vol.8, 2008のResearchReviewに掲載された