格子ボルツマン法を用いた固体高分子形燃料電池の液滴排出性の向上

使用晶格玻尔兹曼方法改善聚合物电解质燃料电池的液滴排出

• 批准号: 17760147
• 负责人: 松隈 洋介
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760147/
• 关键词: 格子ボルツマン法; 液滴; 接触角; 固体高分子形燃料電池; 液滴排出; 表面性状; 数値計算; 境界条件

本研究は固体高分子形燃料電池(PEFC)の流路内の液滴排出性に注目し、メゾレベルから流れを解析する手法である格子ボルツマン法を用いてPEFCのセル流路内のガス流れと滞留液滴を連成させて計算した。計算結果から液滴排出性に優れた流路形状を求め、その妥当性を検証することを目的として実験と解析を行った。1.実験平成18年度には、PEFC拡散層および比較対象として用いたアクリル基板上におかれた水滴の接触角を測定し、液滴の接触角のデータベースを作成した。また、平成17年度に行った実験よりも、より実際のPEFCに近い2mm×6mmの流路を作成し、拡散層とアクリル上での液滴移動速度と平均ガス流速の関係を得た。これらの実験結果を整理し、表面性状の違い含んだ考慮して移動速度を予想できる半理論式を提案した。2.解析格子ボルツマン法を用いた数値解析では、液滴とガスの密度比が最大で100程度で計算出来るシミュレーションコードを開発した。このコードを用いて計算を行い、上記の実験と比較して定性的に液滴の移動速度と平均ガス流速が一致することを確認した。しかしながら、定量的な一致までには至らず、解析にさらに詳細なモデルを組み込む必要のあることが分かった。すなわち、拡散層やアクリルの粗さが液滴移動速度に大きく関係していることが分かり、これらの粗さをモデル化する必要が分かった。このため、実際の拡散層の表面粗さを測定し、二次元ではあるが丸液滴の移動速度と表面粗さを考慮した格子ボルツマンモデルを開発し、表面粗さと液滴移動速度の関係を定性的に評価した。

In this study, the discharge of liquid droplets in the flow path of solid polymer fuel cell (PEFC) is closely watched, and the flow field is analyzed. The method is used to calculate the flow rate of liquid droplets in the flow path of solid polymer fuel cell (PEFC). The residual droplets in the flow path of the solid polymer fuel cell (PEFC) are connected into the fuel cell calculation circuit. The results of the calculation show that the droplet discharge characteristic is related to the flow path shape and the appropriateness of the flow path. 1. The contact angle measurement of water droplets on the substrate, the contact angle measurement of droplets, the contact angle of droplets, the contact The speed of droplet movement, the average velocity of flow, the average velocity of droplet movement, the speed of droplet movement, the speed of liquid drop movement, the average velocity of liquid droplet movement, the velocity of liquid drop, the velocity of liquid droplet, the velocity of liquid droplet, the velocity of liquid drop, the velocity of liquid droplet, the average velocity of liquid droplet, the velocity of liquid droplet, the According to the results of the experiment, the surface property index includes the test of the speed of movement and the semi-rational proposal. two。 The analytical lattice method is used to calculate the density ratio of the droplet temperature to the maximum temperature of 100%. The moving speed of liquid droplets is determined qualitatively, the average velocity is consistent, and it is confirmed that the moving speed of droplets is consistent. We need to know that we need to make sure that it is necessary. The speed of moving liquid droplets is very high. The speed of liquid droplet movement is very high. The measurement of surface roughness, the determination of the velocity of droplets on the surface, the velocity of droplets on the surface and the velocity of droplets on the surface.