早 稲 田 大 学 環 境 ・エ ネ ル ギ ー 研 究 科 中 垣 研 究 室 金柱城 固体高分子形燃料電池ガス拡散層の 電子輸送抵抗に関する研究 目 的 燃 料 電 池 内 部 の 電 気 輸 送 抵 抗 低 減 の た め 、構 成 部 材 の 高 精 度 な電 気 抵 抗 計 測 と、 そ れ に よ る 部 材 の バ ル ク 抵 抗 ・接 触 抵 抗 分 離 セ パ レ ー タか ら触 媒 層 に か け て 、電 子 輸 送 の 低 減 を最 小 限 に 抑 えることで、部 材 の 電 子 輸 送 現 象 の 詳 細 な 理 解 な ど , M EA 構 成 部 材 の バ ル ク 抵 抗 ・接 触 抵 抗 分 離 が 必 要 電気抵抗計測装置 部 材 バ ル ク抵 抗 と接 触 抵 抗 分 離 単一部材を用いた接触面積を変えた抵抗分離技術を適用 2950 Test A Test B Rod 変位計 MPL ス リー ブ 256 Rod 電極 (Plane) ある 変位センサ A GDL V 変位センサ 電極 (Plane) A V GDL 電極 (Plane) ホルダ 電極 (Plane) Rod Rod AIR 電気抵抗分離結果 電気抵抗計測結果 3.0 25 Test A Test B 20 Relative resistance % Relative resistance % 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 二次元効果 接 触 抵 抗 (リ ブ/チ ャ ネ ル ) 接 触 抵 抗 ( Plane) バ ル ク抵 抗 実験値 15 10 5 0 0.0 0.5 1.0 1.5 Compression pressure MPa 2.0 2.5 0.5 1 2 Compression pressure MPa 3 結 論 高 電 流 密 度 運 転 時 の 分 極 の 寄 与 が 大 き い , MEA構 MEA構 成 部 材 の 電 子 輸 送 抵 抗 低 減 を 目 的 と し , そ の 発 現 メ カ ニ ズ ム の 理 解 に 必 要 な 部 材 の バ ル ク 抵 抗 ・接 触 抵 抗 分 離 に 取 り 組 ん だ 結 果 以 下 の 知 見 を 得 た . 燃 料 電 池 内 部 の 一 つ の 部 材 で あ るガ ス拡 散 層 の 基 材 の 電 気 抵 抗 計 測 では ,面 圧 の 増 加 に よる電 気 抵 抗 が 減 少 す ることで、燃 料 電 池 内 部 の 面 圧 制 御 が 重 要 で あ り、面 圧 が か か ってい ないチ ャネ ル 部 に も面 圧 を付 与 するの が 必 要 であると判 断 され る. 電 気 抵 抗 分 離 結 果 、 ガ ス 拡 散 層 の 基 材 に 接 触 抵 抗 の 寄 与 度 が 高 く、 今 後 部 材 開 発 に は 接 触 抵 抗 の 影 響 も含 めた部 材 とセパ レータ材 料 を検 討 すべ きであると判 断 され る. 早稲田大学 永田勝也研究室 http://www.nagata.mech.waseda.ac.jp/
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