权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

先進レーザ計測と極微量成分リアルタイム分析に基づく燃料電池の水分制御と高耐久化

基于先进激光测量和超痕量成分实时分析的燃料电池湿度控制和提高耐用性

基本信息

批准号：
08J09495
负责人：
藤井義喜
金额：
$ 0.77万
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：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

固体高分子形燃料電池(PEFC)の実用化へ強く求められている低加湿運転下における高性能化へ向け,水分制御技術の確立が必要不可欠となっている.PEFCは,電解質膜を含水させることで高性能化を図ることが出来るため,電解質膜内への水分輸送を促進させることが重要であると考えられる.そこで本研究では,その方策の一つとして期待されている微細孔層(MPL)の電解質膜内水分輸送現象へ及ぼす影響について,核ラベリング磁気共鳴画像法(NL-MRI)を用いて解明を進めた.核ラベリング磁気共鳴画像法によって水分輸送現象を定量的に評価するためには,白金触媒上における水素核の同位体交換反応割合の定量化が必要であったが,ダイレクト質量分析装置(DGMS)を用いた実験によって定量化に成功した.その上で,NL-MRIによるPEFC電解質膜内含水分布計測を行った結果,酸素極側に挿入したMPLによって,低加湿運転下における膜含水量が向上し,その向上の要因が,発電生成水による電解質膜含水が促進されることであることを明らかにした.ここで,PEFC低加湿運転下においては,外部から供給する加湿水量が減少するため,発電生成水による電解質膜含水が重要となってくる.つまり,本研究において明らかになったMPLによって発電生成水による電解質膜含水が促進されるという知見は,低加湿運転における水分制御へ向けて,MPLが有効であることを示しており重要な知見である.

Solid polymer fuel cells (PEFC) are used to improve performance under low humidity conditions. It is necessary to establish moisture control technology.PEFC is an electrolyte membrane with water content. It is important to promote moisture transport in the electrolyte membrane. In this study, we propose a strategy to investigate the water transport phenomena and their effects in microporous layers (MPL) using magnetic resonance imaging (NL-MRI). The quantitative evaluation of water transport phenomena by nuclear magnetic resonance imaging is necessary for the quantification of isotope exchange reaction of water in platinum catalyst. Above all, the results of water distribution measurement in the PEFC electrolyte membrane during NL-MRI show that when the acid electrode side enters the MPL, the membrane water content increases under low humidification conditions. The main reason for this increase is that the water content in the electrolyte membrane is increased during electricity generation and water generation. Under low humidity operation of PEFC, the amount of humidified water supplied from outside decreases, and the water content in electrolyte membrane is important for electricity generation. In this study, MPL was found to be effective in promoting water content in electrolyte membrane and in controlling water content in low humidity transport.