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.

建立水分控制技术对于固体聚合物燃料电池（PEFC）的实际应用至关重要，以改善低湿化操作下的性能。 PEFC可以通过含有电解质膜来实现高性能，因此人们认为将水分传输到电解质膜中很重要。因此，在这项研究中，我们研究了使用核标记磁共振成像（NL-MRI）的微孔层（MPLS）（MPLS）对电解质膜中的水分传输现象的影响。为了使用核标记磁共振成像来定量评估水分传输现象，有必要量化铂催化剂上氢核的同位素汇率反应速率。使用定量分析仪（DGM）的实验成功定量。之后，使用NL-MRI测量PEFC电解质膜中的水含量分布表明，在氧电极侧插入的MPL改善了低湿度化操作下的膜水含量，而这种改进的原因是，由发电生成水引起的电解质膜水含量是促进的。在这里，在PEFC低湿化操作下，从外部提供的加湿水量减少，使电解质膜水含量通过产生的水变得重要。换句话说，MPL通过生成生成的水促进电解质膜水含量的发现，这是在这项研究中揭示的，它表明MPL可有效地控制低湿化操作中的水分，这是一个重要发现。