2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of the emergency multifunctional electric power supply equipped with the hydrogen generator
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17K06327
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| Research Institution | Fukuoka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
高原 健爾 福岡工業大学, 工学部, 教授 (70292076)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
前川 孝司 北九州工業高等専門学校, 生産デザイン工学科, 准教授 (00711300)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 活性化アルミ微粒子 / 水素発生 / 燃料電池 / 弾性波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，非常時に水さえ供給すれば水素発生を可能とする活性化Al微粒子と水との反応によるオンデマンドな水素発生源の実現であった。これに対して，主に以下のテーマについて取り組んだ。
まず，水素発生制御系の設計に関する研究では，微粒子内に存在するナノクラックの進展過程を明らかにするために，亀裂の進展モデルの構築を行った。活性Al微粒子を格子状のモデルと仮定し，種々の条件下で亀裂が格子に沿って進展する様子をシミュレーションにより検証した。実際に，活性化Al微粒子に対して水を適宜加え，水素発生反応が起こる際に発生する弾性波を(以降AE波)は測定し，シミュレーション結果と比較し，その妥当性を示した。その成果は，電気学会論文誌に掲載された。
次に，水素発生制御系を実装した非常用電源システムの実現では，100W燃料電池を利用したシステムでは，ファジィ制御系を実装し，継続的かつオンデマンドに水素を発生させるための水素発生制御系の設計・実装を行うことができた。その内容については，現在論文を執筆中である。さらに，水素発生装置を試作し，1kW燃料電池システムに応用したところ，600Wまでは継続的に安定な電力が得られたものの，それ以上の電力は安定的に得られなかった。その原因の究明と燃料電池の修理・改造に多くの時間がかかったが，具体的には触媒反応面積の低下が主たる要因と考えられることがわかった。したがって，燃料電池が動作しなかったことから，残念ながら1kW級の非常用電源システムの実現にはいたらなかった。非常用電源システムとして動作させるために，水素発生制御システムを駆動するための電源が得られない際に，手動でオンデマンドな水素発生を可能とする水素発生器とするために，手動による注水を可能とする装置，さらに，反応に伴う発熱を反応器に送る水の温度上昇させることで，水素発生反応を促進する装置を装着した。
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