| 研究概要 |
固体高分子形燃料電池の劣化要因の一つとして膜電極接合体中の局所において極端な発熱や乾燥が起きている可能性が指摘されている。そこで、本年度は昨年度に引き続き微細加工によって作成したセンサーと,独自の手法で絶縁した極細熱電対を用いてセル内の局所温度測定を試みた。その結果、主にカソード触媒層近傍の温度が高いこと、そして条件よってはアノード側の温度が上昇することがあることを示した。
また、温度場が物質輸送に与える影響などは整理されておらず、その影響を確認することが必要である。この影響を実験のみから明らかにすることは極めて困難であるため、数値解析を併用しより詳細な温度場と物質輸送の相互作用などを明らかにすることも試み、物質輸送や熱抵抗がセル性能,特に非定常発電応答に及ぼす影響などを整理した。その結果、特にMEA-GDL界面における物質輸送抵抗が供給ガス加湿度変化の場合には律速なることを示した。
さらに、数値解析を行う上で必要ではあるものの報告の少ない各部材の熱伝導率や各界面の熱抵抗、およびGDLの拡散抵抗を実測した。それぞれこれまでのどの報告よりも高い精度での測定法の確立に成功しつつある。拡散抵抗については特にセパレータのリブ部や、チャネルにおけるガス流速が物質伝達率などの界面抵抗に及ぼす影響を測定し、それぞれを考慮する重要性を明らかにした。熱物性については含水によりGDLの熱抵抗が減少すること、特に界面の接触抵抗が含水によって極めて小さくなることを明らかにした。
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