2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development and validation of hierarichical simulation model for water transport phenomena in polymer electrolyte membrane fuel cell
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15H03912
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
大島 伸行 北海道大学, 工学研究院, 教授 (10217135)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
矢口 久雄 群馬工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (20568521)
栗原 央流 大分大学, 理工学部, 准教授 (90344481)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 数値流体力学 / 固体高分子形燃料電池 / 多孔質 / 気液界面 / 連成シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）の物質輸送現象の階層型連星シミュレーションモデルの構築として，３つの階層の数理モデルの開発検証について以下の課題研究を行った．
課題１：ＰＥＦＣの耐久性にかかわる課題として、昨年度まで対象としたアノード側の局所的水素欠乏による起電力不均一を生じる機構に加えて、カソード側のフラディッグ・ドライアウトを支配する水排出機構についてのマクロスケール（連続体近似モデル）連成シミュレーションを用いた解析基礎検証を進めた。また、新たな取り組みとしてPEFCセルの流路を模擬するようなミクロチャンネル流動場についての解析的検討を行い、微小流路の速度分布と圧力損失の理論解や透
過壁効果の算出法のソフトウェア実用化のための実装を行った。
課題２：気液流動界面の数値解析に関して、フェーズフィールモデルの数値的安定性についての数値検証により、実証解析に適用しうる高精度かつ安定な気液界面計算モデルを構築した。また、昨年成果による統一的界面モデルの理論に基づく新たな検証対象として、熱輸送と気液界面の連成シミュレーションモデルを適用した蒸発・凝縮を伴う熱伝達予測を試み、非定常な気液流動界面の高精度かつ安定な計算手法確立した。
課題３：分子動力学解析に関して、微小液滴の蒸発過程の詳細シミュレーションにより、気・液・固３相界面の物理モデルに対して、蒸発凝縮を伴う水輸送モデル構築に向けて固体界面の濡れ性や壁粗さの影響についても検討を行った。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(15 results)
