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2014 年度 実施状況報告書

固体高分子燃料電池の液水輸送や相変化を考慮した非定常発電特性のモデリング

研究課題

研究課題/領域番号 25820058
研究機関横浜国立大学

研究代表者

荒木 拓人  横浜国立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90378258)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード熱物質輸送 / 固体高分子形燃料電池
研究実績の概要

平成25年度にはLeverett関数の改善を中心とした,GDL(ガス拡散層)内の液水輸送に関する検討を行った.
また,検討の結果,GDL-流路界面や流路内の液水輸送が全体のセル応答特性に及ぼす影響がGDL内と比較しより大きい可能性が示唆され,25年度に一部着手していた.
そこで,平成26年度には流路-GDL界面および流路内の液水輸送の特性について主に検討を行い,その結果,ミスト流仮定では実験結果を全く再現できず,壁面付着とガス流れの剪断を考慮したモデルへの拡張を行った.
また,並行して25年度から取り組んでいる液滴直径を考慮したモデルについても追加の検討を行っている.

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

予定とした液滴直径を考慮したモデルの拡張は25年度に引き続き行い順調であると評価している.また,流路中の液水を考慮する事で実験的な応答を再現できつつあり,全体の研究の達成度としては順調に推移していると言える.

今後の研究の推進方策

予定通り27年度もGDL内新規モデルの開発を続き得るが27年度はX線CTによるin-situ測定の知見も取り込み,最終的なモデルとしてまとめることを目標とする.

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (11件)

  • [雑誌論文] 42.Numerical Analysis Considering the Effects of Liquid Water on PEMFC Unsteady Performance2014

    • 著者名/発表者名
      Takanori Fukuda and Takuto Araki
    • 雑誌名

      ECS Trans.

      巻: 64 ページ: 581-592

    • DOI

      10.1149/06403.0581ecst

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 41.Modelling and Measurements of Temperature Distributions inside MEA and Its Effects on Water Transport2014

    • 著者名/発表者名
      Takuto Araki, Toshiki Sugimoto, Yasuyuki Minegishi and Masaru Higuchi
    • 雑誌名

      ECS Trans.

      巻: 64 ページ: 619-9628

    • DOI

      10.1149/06403.0619ecst

    • 査読あり
  • [学会発表] in-situ の GDL の有効熱伝導率測定に向けた MEMS センサの開発2014

    • 著者名/発表者名
      杉本 俊樹, 金 スンヨン, 荒木 拓人
    • 学会等名
      第 35 回日本熱物性シンポジウム
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2014-11-22 – 2014-11-22
  • [学会発表] 温度分布と凝縮速度に着目したPEMFC 内の熱物質輸送および電気化学反応の連成解析2014

    • 著者名/発表者名
      峰岸泰之, 宮川聖史, 荒木拓人
    • 学会等名
      熱工学コンファレンス2014
    • 発表場所
      芝浦工業大学
    • 年月日
      2014-11-08 – 2014-11-08
  • [学会発表] Development of Water Mangaement Techniques for Each Component of a PEMFC2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Utaka, T. Araki, H. Matsumoto, T. Munakata, H. Ito, S. Someya, A. Nakano, J. Zhang, S. Wang
    • 学会等名
      The 25th International Symposium on Transport Phenomena (ISTP-25)
    • 発表場所
      Krabi, Thailand
    • 年月日
      2014-11-05 – 2014-11-05
  • [学会発表] Effects Of Water Distribution Modes on Gas Diffussivity in PEMFC Gas Diffusion Layer2014

    • 著者名/発表者名
      K. Watanabe, and T. Araki
    • 学会等名
      The 25th International Symposium on Transport Phenomena (ISTP-25)
    • 発表場所
      Krabi, Thailand
    • 年月日
      2014-11-05 – 2014-11-05
  • [学会発表] 固体高分子形燃料電池触媒層表面の温度・湿測定に向けたセンサ開発2014

    • 著者名/発表者名
      キム スン ヨン, 杉本 俊樹, 荒木 拓人
    • 学会等名
      第6回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 発表場所
      くにびきメッセ,松江市
    • 年月日
      2014-10-21 – 2014-10-21
  • [学会発表] 7.The Unsteady Water Transport Model Development Through The PEM-GDL Interface Of PEFCS2014

    • 著者名/発表者名
      Jun TSUJIKAWA, Takanori FUKUDA, Konosuke WATANABE, Kazuma EMOTO and Takuto ARAK
    • 学会等名
      Joint Symposium among Sister Universities in Mechanical Engineering
    • 発表場所
      Port Opening Memorial Hall, Yokoham
    • 年月日
      2014-08-16 – 2014-08-16
  • [学会発表] Numerical Analysis of Heat–Mass-Charge Transport Phenomena in a PEMFC2014

    • 著者名/発表者名
      Yasuyuki MINEGISHI, Kiyohumi MIYAGAWA and Takuto ARAKI
    • 学会等名
      Joint Symposium among Sister Universities in Mechanical Engineering
    • 発表場所
      Port Opening Memorial Hall, Yokoham
    • 年月日
      2014-08-16 – 2014-08-16
  • [学会発表] Measurements of the Temperature Distribution of a PEMFC Catalyst Layer Using an Ultra Thin Thermocouple Array2014

    • 著者名/発表者名
      Takuto Araki, Toshiki Sugimot
    • 学会等名
      The international heat transfe confernece
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2014-08-11 – 2014-08-11
  • [学会発表] Developments of Thin-Film Temperature and Humidity Sensors for PEMFC In-Situ Measurements2014

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Sugimoto, Yuhei Horiuchi, and Takuto Araki
    • 学会等名
      ASME 2014 12th Fuel Cell Science, Engineering and Technology Conference
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 年月日
      2014-06-30 – 2014-06-30
  • [学会発表] MEMSセンサを用いたPEFC内のin-situ湿度測定2014

    • 著者名/発表者名
      杉本俊樹, 堀内悠平, 荒木拓人
    • 学会等名
      第51回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      アクトシティ浜松
    • 年月日
      2014-05-21 – 2014-05-21
  • [学会発表] 運転条件がPEFC内水部輸送形態へ与える影響に関する数値解析2014

    • 著者名/発表者名
      樋口勝,赤井勇樹,峰岸泰之,荒木拓人
    • 学会等名
      第51回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      アクトシティ浜松
    • 年月日
      2014-05-21 – 2014-05-21

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公開日: 2016-06-01  

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