燃料電池用セパレータ流路内の気液二相流動に関する研究

燃料电池分离器通道内气液两相流研究

• 批准号: 17760160
• 负责人: 中山 浩
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Daido Institute of Technology
• 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-17760160/
• 关键词: 固体高分子形燃料電池; 水管理; セパレータ; 可視化; 燃料電池; 流路深さ

平成18年度では,平成17年度に引き続き,固体高分子形燃料電池(PEFC)の触媒層とガス拡散層との間にカーボン粉からなる水管理多孔層(WML)を設け,これにより生成水のセル外への移動を抑え,燃料・酸化剤が流路入口で低加湿状態であっても,セル全面にわたって電解質膜と触媒層を高湿度に維持できるセル構成を実験的に調査した.流路形状および利用率の変化は,主に流路内のガス流速,圧力,GDL壁面近傍の水蒸気濃度境界層を変化させることになり,触媒層へのガス拡散性,セパレータ流路における生成水の排出性に大きく影響を与えると考えらるため,本年度はセル内部の水移動におよぼすカソード流路形状の影響,特にガス流路深さの影響に注目して実験を行った.また,発電を行わないセル外試験として,セル内部の水移動におよぼすGDLやWMLの効果,発電試験として,加湿温度,酸化剤利用率,WMLの有無がセル性能に及ぼす影響を調査し,セルが高性能を発揮する運転条件を評価した.その結果,流路深さが浅い流路を用いた場合には,WMLの有無によらず,高加湿になるほどセル性能が向上することが明らかになった.一方,流路深さが深い場合には,WMLの有無,利用率の変化に対してセル性能は大きく変化せず,運転環境の変化に対してロバストな発電が可能であることがわかった.また,セパレータ流路の濡れ性が,水の排出に与える影響を評価するため,ガス流速を変化させた際のハイスピードカメラによる水滴排出観察とその時の圧力損失を測定した.その結果,親水流路の場合,見かけの液相速度が小さい場合には,単相流の圧力損失モデルが適用できることが明らかになった.

Pp.47-53 18 year で は, pp.47-53 17 year に lead き 続 き, solid polymer form fuel cell (PEFC) の catalyst layer と ガ ス company, loose layer と の between に カ ー ボ ン powder か ら な る porous water management layer (WML) を け, こ れ に よ り generate water の セ ル outside へ の mobile を え suppression, fuel, acidification tonic が low flow entrance で humidification state で あ っ て も, セ ル Comprehensive に わ た っ て と electrolyte membrane catalytic layer を high humidity に maintain で き る セ ル constitute を be 験 に survey し た. Utilization rate of flow shape お よ び の - は, Lord に flow within の ガ ス velocity, pressure, GDL wall near alongside の water steam 気 を concentration boundary layer - the さ せ る こ と に な り, catalyst layer へ の ガ ス company, divergence, セ パ レ ー タ flow に お け る generate water の に discharge sex き く influence を and え る と exam え ら る た め, this year's は セ ル internal の water に お よ ぼ の す カ ソ ー ド flow shape, special に ガ ス flow deep さ の に stable1126 し て be 験 を line っ た. ま た, 発 electric line を わ な い セ ル outside test と し て, セ ル internal の water に お よ ぼ す GDL や WML の unseen fruit, 発 electric test と し て, humidification temperature and acidification utilization, and WML の presence of が セ ル performance に and ぼ す influence し を survey , セ ル が high-performance を 発 swing す る transport planning conditions を review 価 し た. そ の as a result, the flow depth さ が shallow い flow を with い た occasions に は, WML の presence of に よ ら ず, high humidifying に な る ほ ど セ ル performance が upward す る こ と が Ming ら か に な っ た. Deep, deep flow さ が い occasions に は, with or without WML の, utilization の variations change に し seaborne て セ ル performance は big き く variations change せ ず, transport planning environmental の variations change に し seaborne て ロ バ ス ト な 発 electrical が may で あ る こ と が わ か っ た. ま た, セ パ レ ー タ flow の が れ speech &drama, water discharge の に and え る を appraisal of 価 す る た め, ガ を ス velocity variations change さ せ た interstate の ハ イ ス ピ ー ド カ メ ラ に よ る droplets expelled 観 examine と そ の の when pressure loss determination of を し た. そ の results, close water road の occasions, see か け の liquid velocity が small さ い occasions に は, 単 phase flow の pressure loss モ デ ル が applicable で き る こ と が Ming ら か に な っ た.

项目成果

固体高分子形燃料電池のセル水管理に関する研究(第3報,セル内水移動におよぼすガス流路深さの影響)

聚合物电解质燃料电池的电池水管理研究（第三次报告，气体通道深度对电池内水运动的影响）

• 发表时间: 2007
• 期刊: 日本機械学会論文集 B編 第73巻第725号
• 作者: Y.Yamamoto;T.Kunugi;S.Satake;中山 浩
• 通讯作者: 中山 浩