| 研究課題/領域番号 |
25289078
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 研究機関 | 東京理科大学 |
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研究代表者 |
星 伸一 東京理科大学, 理工学部, 准教授 (70292480)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 燃料電池 / 水素 / 新エネルギー / 再生可能エネルギー / パワーエレクトロニクス / 水素化ホウ素ナトリウム / 無機ハイドライド / 電力変換回路 |
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| 研究概要 |
本年度実施した項目と得られた成果を以下に示す。
1. 定置型(ユニットハウス用) 水素生成システムの開発
水素リアクタ―については、触媒担持方法を新たに考案するなどの設計を見直した関係で、次年度早々に発注することとした。また、燃料フィードユニットについては、3Dプリンターを使用してカートリッジを試作した。さらに、燃料電池で発電時に生じる水を回収し、水素生成に再利用することで、提案システムは小型化ができるが、この部分については、連携研究者（片山昇助教）の協力のもと、燃料電池システムを構築し、低出力域での試験を行った。定格域については、次項の電力変換システムとの組み合わせで今後検証する予定である。その他、始動時などに水素生成量を急速に増加させるための水素生成促進剤として希塩酸について検討し、実験によりその有効性を検証した。この成果については、3月に開催された平成26年電気学会全国大会で報告するとともに、5月に開催されるEVTeC and APE Japan 2014にて発表することが決定している。
2. ユニットハウス用電力変換システムの設計・製作
１の燃料電池は入手の容易さ、価格面を考慮した結果、低出力電圧・大出力電流形となったため、昇圧部の電力変換回路に対する要求仕様が高くなった。この燃料電池システムの出力容量に合わせて、幾つかの回路を検討し、設計製作した。一部の結果については、12月に開催された電気学会半導体電力変換／自動車／家電・民生合同研究会にて発表を行った。
3. 定置型システムの実証試験による基本性能の確認については、2で製作した電力変換回路の電圧サージの問題から、出力が上げることができていないため、燃料電池を接続した実験が行えていない。このため、サージ対策を施すとともに、別の変換回路についても検討・設計・製作し、次年度に実証試験を実施する予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究実績の概要で述べたとおり、入手の容易さ、価格面を考慮した結果、入手した燃料電池は低出力電圧・大出力電流形となった。このため昇圧回路では10倍の昇圧比が必要になった。このことを考慮して、電力変換回路を設計・試作したが、大きな電圧サージが半導体デバイスに印加されてしまうため、高負荷（定格負荷）領域での実験が行えていない。現在、配線長やスナバ回路等を見直すことで、この対策を行っている。また、別の昇圧回路についても、試作を進めている。一部遅れている部分もあるが想定の範囲内であり、提案回路については低出力領域で所望の結果が得られ学会発表も行っており、国際会議にもアブストラクトを投稿中である。また、水素生成促進剤として、これまでの研究ではクエン酸を利用していたが、今回新たに希塩酸を検討し、実験で検証し、その成果を国内学会で報告した他、5月に開催される国際会議で発表することになっている。以上のことから、「おおむね順調に進展している」と判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続き提案回路について、電圧サージ対策を施し、定格領域で駆動できるようにし、燃料電池システムと組み合わせた試験を行う。また、リアクタについては、新リアクタを組み立てて、水素生成の制御法を引き続き検討し、次年度の計画に当初から盛り込まれている連続駆動の実証試験を行う。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
次年度使用額が生じた理由として、当初購入予定であった3Dプリンターが円安の影響により、大幅に金額が上昇してしまったことから、機種の選定を見直し、機能を絞った安価なものに変更したことが挙げられる。また、リアクタについても、触媒の担持方法の見直し等を行ったことから、設計が遅れ、発注を次年度に変更したことが挙げられる。
リアクタについては、設計が終了していることから4月中に発注する見込みである。また、3Dプリンターの選定を見直したことから、カートリッジについては、ある程度の形状が確認できた段階で、金属性のカートリッジの試作を繰り返す必要があるため、こちらの経費に充当する。さらに、燃料電池が低電圧・大電流タイプであるため、電力変換回路に使用するデバイス等を変更し、リアクトルや変圧器の外注も必要であることから、これらの購入にも充当する予定である。その他、国際会議に参加するための参加費及び旅費（国外）等にも使用する計画である。
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