2023 年度研究成果報告書

赤外線カメラを用いたレドックスフロー電池のセル内流動状態の可視化

研究課題

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研究課題/領域番号	20K05694
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分36020:エネルギー関連化学
研究機関	久留米工業高等専門学校
研究代表者	田中大久留米工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (50342580)
研究期間 (年度)	2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード	RFB / セル内流動 / 可視化 / 赤外線カメラ
研究成果の概要	安全で長寿命な大容量電池として期待されているレドックスフロー電池（RFB)の高性能化・高寿命化を図るためには、電極である多孔質体内に電解液を均一に流動させることが最も重要である。しかし、電極である多孔質体は金属板などの不透明な板によって締結されるため、その内部を直接観察することが困難である。本研究では、RFBの単一モデルセルを製作し、その締結板外表面の温度分布を赤外線カメラで撮影するとともに、モデルセル内部の温度を熱電対を用いて測定した。さらに、セル内部に設置されるディストリビュータに着目し、その形状が及ぼす作動流体の流動状況への影響を明らかにした。
自由記述の分野	熱工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	RFBは大容量電池として期待されているが、セル内部の電解液の流動状態の可視化についてはほとんど解明されておらず、これまでは多孔質内の流動を数値解析した結果や、ごく狭い流路内の流動状況を可視化した結果しか報告されていない。今回の研究で用いた手法によって、実機レベルの広い流域におけるセル内の作動流体の流動状況を可視化することができ、RFBの性能解明に関する新しい知見が得られた。さらに、ディストリビュータの形状に着目した研究はこれまでに行われていないが、本研究の結果、ディストリビュータの形状を適切に設計することによって、セル内の流動状態を改善できることが明らかになった。