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固体高分子形燃料電池(PEFC)は、小容量でも発電効率が高く、そのため、二酸化炭素排出量の削減が可能で、更に静粛性、多様な燃料利用および窒素酸化物や硫黄酸化物等の大気汚染物質排出量削減などの利点から、近年、自動車や家庭用コジェネレーションの動力源として、大きな期待が寄せられている.しかしながら、これら用途へのPEFCの本格的導入には、更なる発電効率の向上、長寿命化およびコスト低減などの課題がある.なかでも、PEFCの発電性能・寿命の向上にとって、PEFC内部の物質移動、その物質移動と密接に関連する電流分布を明らかにすることが重要である.本研究では、PEFC発電時にその周囲に発生する磁界を測定し、その磁界からPEFC電極面内の電流分布を明らかにする非接触計測法の確立を目的とする.その中で本年度実施した内容および成果を以下に述べる.
1.磁界測定装置の設計・組立:小形磁気センサをPEFC表面(50mm×50mm)上に10mmピッチで25個配置した磁界測定装置を設計・組立を終了した.
2.磁界から電流への変換法の検定:PEFC内部の電流の向きを一方向に限定できる特殊な構成部品(セパレータ)を作製した.このセパレータ内部を電流が流れることにより発生する電圧降下を測定することにより電流分布が求まる.磁界測定から求めた電流分布とセパレータで測定した電流分布は一致した傾向を示し、磁界測定から電流分布を求める本手法を検証できた.
3.電界解析:実際のPEFC内部の電流の流れは複雑なため、磁界分布からPEFC内部の電流分布を推定できる数値解析プログラムを開発する必要があり、その第一歩として電流のPEFCへの入力および出力部分を設定し、PEFC内部の電流分布を求めるプログラムを開発した.
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