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電解質膜内磁気共鳴ミクロ画像計測に基づく燃料電池の熱物質輸送現象の解明と高性能化

基于电解质膜中磁共振显微图像测量的燃料电池热质量传输现象的阐明和性能改进

基本信息

批准号：
04J04619
负责人：
寺西一浩
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

電解質膜におけるプロトン移動機構に関して,これまでいくつか提案されてきた電解質膜内におけるプロトンの移動機構について,どの機構が主要であるかを実験により明らかにすることを目的とし,MRIにおける計測核種をH核とした場合,D核からの信号は得られないことを利用して,重水素(D_2)を発電途中から燃料として供給することにより,電解質膜内におけるH核とD核の置換過程のMRI計測を行い,考察を行った.その結果,重水素の供給の直後より水素極側付近においてH核の減少が確認され,これはVehicular機構,Surface機構では説明することが出来ず,プロトンホッピングと呼ばれるGrotthuss機構では説明することが可能であることが明らかになった.さらに、Grotthuss機構を組み込んだ数値解析の結果もMRI計測と良好な一致を示し,Grotthuss機構が電解質膜内におけるプロトンの移動として主要なものであることを明らかにした.開回路運転におけるMEAの劣化機構として,燃料電池の高耐久化のための加速劣化試験として,電流を流さずガスだけ供給するという開回路運転について,燃料電池のインピーダンス計測,SEM観察,排出ガスのガス成分微量分析を行い,酸素と電解質膜を透過した水素が酸素極で反応して過酸化水素を生成し,酸素側触媒層が劣化することを明らかにした.また,この劣化機構に基づき開回路電圧低下の数式モデルを構築し,このモデルに基づき運転条件の違いによる劣化速度の予測を試みた.

Electrolyte membrane におけるプロトン moving mechanism に关して, これまでいくつか proposal されてきたelectrolyte The moving mechanism inside the film is the moving mechanism, and the mechanism is the main moving mechanism.にすることをpurposeとし, MRIにおけるmeasurement nuclear species をH nuclear とした occasion, D nuclear からのsignalはgetられないことをUtilizationして, heavy water element (D_2)を発からfuel and として supply することにより, MRI measurement of the replacement process of H nuclei and D nuclei in the electrolyte membrane, investigation of the conduct of the process. そのAs a result, the supply of heavy hydrogen has been confirmed, and the reduction of the hydrogen core has been confirmed. hicular mechanism, surface mechanism, することが出ず, プロトンホッピングとcall ばれるGrotthuss agency では description することがpossible であることが明らかになった.さらに、Grotthuss organization group み込んだNumerical analysis results and MRI measurement results are good Consistent display, Grotthuss mechanism, electrolyte membrane internal movement, main movementものであることを明らかにした.Open loop transportation 転におけるMEAのdegradation mechanism として, fuel cellのHigh durability のための accelerated deterioration test 験として, current を flow さずガスだけ supply するという open loop operation転について, fuel cell fuel cell measurement, SEM observation, exhaust gas component trace analysisを行い, acid and electrolyte membrane を permeate したhydrogen がacid pole で reaction して over-acidified water を generated し, acid side The catalyst layer is degraded and the open circuit voltage is low due to the deterioration of the mechanism. Formula モデルをconstruct し, このモデルにbase づき転conditions のviolation いによるdegradation speed のpre-test をtest みた.