2017 Fiscal Year Annual Research Report
燃料電池モジュールの超コンパクト化に資する排熱その場回収法
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17H03185
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
白鳥 祐介 九州大学, 工学研究院, 准教授 (00420597)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中島 裕典 九州大学, 工学研究院, 助教 (70432862)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | エネルギー工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、固体酸化物形燃料電池（SOFC）モジュールのダウンサイジングと発電効率の向上を目指し、熱の化学的吸収剤として局所的に適用することができる触媒プレートを開発し、これを放熱分布を考慮して効率良く排熱回収できるようスタックに取り付けた新コンセプトSOFCモジュールを創出することである。
平成29年度は、異なるNi担持量で作製したペーパー触媒（PSC）を、あらかじめ設定した複数の配列で充填した触媒プレートを試作し、メタンフォーミング（DR）反応時に発生するプレート内およびプレート表面の温度分布を、それぞれ熱電対と熱画像カメラで測定し、これらの測定結果とDR反応モデルを組み込んだ3次元熱流体解析による計算結果の比較から、DR反応モデルの調整を行った。当比較により決定した反応モデルの精度を確認するための設定目標として、改質反応場の温度分布の均一化に着目し、プレート内部の温度分布が均一となるPSC配列を理論的に決定し、その後、当配列を採用したDR試験により、実際に温度分布を均一化できることを証明した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成29年度の研究において、PSC配列を調整することで、任意の改質反応場に対して望みの温度分布を得る手法を見出し、当成果により、平成30年度以降、評価対象を、触媒プレートにSOFC単セルを積層させた単セルモジュールに拡張し、電気化学反応を加味した評価に進むことができるようになったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
触媒プレートからの出口ガスをSOFCに供給する単セルモジュールに対して、発電中の温度分布が均一になるようなPSC配列を、電気化学反応、流体、構造体を連成させた3次元熱流体シミュレーションにより明らかにする。次に、得られたPSC配列を採用した単セルモジュール試験を実施し、均一触媒適用時の試験結果との比較から、熱的安定性の評価を行う。その後、単セルモジュールで得た知見を、ショートスタックに拡張する。発電中のショートスタックからの放熱分布を求め、触媒プレート内部のPSC配列、プレートの配置位置および形状の詳細検討を行い、革新的コンパクトSOFCモジュールの設計を行う。
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