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2012 年度 実績報告書

固体高分子形燃料電池の新型触媒における性能の評価を目的とした数値解析

研究課題

研究課題/領域番号 23760076
研究機関九州大学

研究代表者

立川 雄也  九州大学, 水素エネルギー国際研究センター, 特任助教 (70587857)

キーワード固体高分子形燃料電池 / 水管理 / 表面特性 / アノード触媒 / 酸化物 / 有限要素法 / 数値解析
研究概要

固体高分子形燃料電池(PEFC)の性能改善に向けた本研究の平成24年度の成果として,前年度の研究成果で酸化物系の触媒担体を用いた酸化物電極触媒担体を利用することで,性能が改善することが明らかとなった.その結果の裏付けとして,実際に調製を行った触媒の構造物性値データを反映させた詳細な電池全体の性能と水管理特性の連成計算を行い,低加湿条件で運転が可能になることが確認された.その要因として,水管理において重要となる空気極側での生成水が電流量の増加に比例して増える点を利用し,アノード側にその生成水の輸送を促進するためのパスを構築したことが原因として考えられる.現在,実験でその材料の耐久性を向上させることが検討課題の一つであり,材料を変更する,もしくは新たに材料を調製することで耐久性の向上を目指したが,この耐久性の向上は,今年度達成することはできなかった.格子ボルツマン法を用いた数値解析であるが,従来の有限要素法ソルバを利用した熱・流体・電気化学反応を考慮した電極反応の数値解析結果と比較し,計算を行った結果が,従来手法と同等の計算結果を得ることができた.しかし,初期の段階でそれ以上の優位性が本研究では確認できないという知見が得られたため,上記の計算も有限要素法をベースに計算を行っている.また,現在,PEFCのMEAを冷却ホルダで支持してFIB-SEMデュアルビーム観察装置を用いて3次元で構造を観察し,CADデータとして計算に応用することについては,現在サンプルの加工とデータ取得を進行中であり,反映でき次第,発表予定である.

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Numerical Analysis for Evaluating the Effect of Hydrophilic Anode Support for Water Management in Polymer Electrolyte Fuel Cells2013

    • 著者名/発表者名
      Yuya Tachikawa
    • 雑誌名

      THEORETICAL AND APPLIED MECHANICS JAPAN

      巻: No.61 ページ: 161-172

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 次世代型燃料電池開発に向けた内部特性評価シミュレーション2012

    • 著者名/発表者名
      立川雄也
    • 雑誌名

      日本機械学会流体工学部門ニューズレター”流れ”

      巻: 2012年9月号 ページ: -

  • [学会発表] 親水性アノード触媒を用いた低加湿運転 PEFCの性能最適化2013

    • 著者名/発表者名
      立川雄也
    • 学会等名
      第62回理論応用力学講演会
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス(東京都)
    • 年月日
      20130306-20130308
  • [学会発表] Numerical Analysis of Surface Characteristic and Structural design for evaluation of Polymer Electrolyte Fuel Cell Performance2012

    • 著者名/発表者名
      Yuya Tachikawa
    • 学会等名
      World Congress on Computational Mechanics 2012
    • 発表場所
      Hotel TransAmerica (ブラジル,サンパウロ)
    • 年月日
      20120708-20120713
  • [学会発表] 固体高分子形燃料電池の各構成部材における材料・表面特性がセル性能に与える影響について数値計算による検証2012

    • 著者名/発表者名
      立川雄也
    • 学会等名
      第17 回計算工学講演会
    • 発表場所
      京都教育文化センター(京都府)
    • 年月日
      20120529-20120531
  • [学会発表] 新エネルギー分野における計算の役割

    • 著者名/発表者名
      立川雄也
    • 学会等名
      シンポジウム「計算理工学の歩みと今後の展開」
    • 発表場所
      九州大学西新プラザ(福岡県)
    • 招待講演

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公開日: 2014-07-24  

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