| 研究課題/領域番号 |
18K04575
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| 研究機関 | 弘前大学 |
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研究代表者 |
村田 裕幸 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (30415806)
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| 研究分担者 |
北原 辰巳 九州大学, 工学研究院, 准教授 (50234266)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | アルカリ電解質型燃料電池（AFC） / 船体運動 / フラッディング / 電気化学インピーダンス法 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、固体高分子形燃料電池（PEFC）よりも性能的にも経済的にも優れており、移動体の動力源として有望であるアルカリ型燃料電池（AFC）を船舶に適用するため、その際の検討課題である、①発電に伴う生成水によるAFCセルにおける触媒層の細孔や流路の閉塞による反応ガスの供給阻害（フラッディング）の発生、②電解液循環システムからの電解液の漏洩に及ぼす船体運動の影響について実験的に明らかにすること、さらに③電気化学インピーダンス法によってAFCセルにおける各種損失をミクロな観点から評価した上で、船体運動が及ぼす影響について明らかにすることを目的とする。
本研究の目的を達成するため、今年度は電解液を循環させるAFCシステム実験装置を製作して正立状態における運転条件とフラッディング発生との関係について明らかにすると共に、電解液循環システムの機能確認を行うこととしていた。また、フラッディングのようなセル内部における現象をミクロな観点から検討するため、電気化学インピーダンス法により過電圧（非可逆性に基づく各種損失）を評価してAFCセル内の現象について明らかにすると共に、AFCセルを九大既設の燃料電池評価装置に組み込むことにより、正立状態におけるセル内の現象についてミクロな観点から明らかにすることとしていた。
ところが、課題提案した当初に比べると状況が変化してAFCシステムを製作できる業者を見つけることが困難となっていることが判明し、製作を引き受けてくれる業者を見つけるのに長い時間を要してしまった。結局、今年度は本課題で弘前大が使用するAFCセルと九大が使用するAFCモジュールを製作するだけで終わってしまった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
本研究の実施に必要な、電解液を循環させるAFCシステムを製作するため、AFCシステムを製作する業者を探したが、本課題を提案・申請した当時に比べると状況が変わって、AFCの研究開発を行っていた企業がAFCの研究開発から次々と撤退していたため、AFCシステムの製造を引き受けてくれる業者を見つけることが困難になっていることが判明した。そのため、業者を見つけるのに多大の時間と労力を要した。
結局、伝手を辿ってAFCの受託研究を行っていた(株)KRIにAFCセルの製作を依頼することができたが、構成部品のうち外注が必要なものについては、さらに製作に時間を要したため、今年度は①弘前大がフラッディング試験に使用するAFCセルと②九大の電気化学インピーダンス法による水管理の試験に使用するAFCモジュールを製作するのに殆どの時間が費やされてしまった。
また、アルカリ電解液循環システムから電解液漏洩に関しては、本課題で製作したAFCセルの電池出力は比較的低いため電解液の循環流量も小さくなるため、本課題で製作するAFCセル実験装置に船体運動を与えても電解液の漏洩を計測することは困難であることが分かった。このため、電解液の漏洩については、計画案とは別の方法で検討する必要に迫られた。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度はAFCセルを製作するのに多大の時間を要し、当初計画したスケジュールから大幅な遅れが出てしまったため、今後、製作したAFCセルを用いて実験装置を早急に構築し、船体運動を与えた出力試験を実施して遅れを取り戻したい。なお、アルカリ電解液循環システムから電解液漏洩に関しては、上述の通り、AFCセル実験装置に船体運動を与えても電解液の漏洩を計測することは困難であることが判明したので、先ず机上で漏洩が発生しやすい配管配置・形状について検討した後、検討結果に基づき循環流量を増大させたアルカリ電解液循環システムを製作し、アルカリ電解液の循環システムからの漏洩について実験的に検討する等の方策を取る予定である。
一方、電気化学インピーダンス法によるAFCにおける各種損失のミクロな観点からの評価に関しては、作成したAFCモジュールを既存施設に組み込んで実験を行って各種損失を評価し、今年度の遅れを取り戻したい。
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