<非接触磁界測定による固体高分子形燃料電池MEA内の電流分布推定>

　燃料電池は二酸化炭素を排出しないクリーンなエネルギー変換器として注目されています。 燃料電池には、アルカリ形燃料電池、リン酸形燃料電池、固体酸化物形燃料電池、 固体高分子形燃料電池など様々な種類があり、その中でも特に固体高分子形燃料電池 (PEFC, Polymer Electrolyte Fuel Cell)は起動速度が速く、低温発電が可能です。よって、電気自動車や家庭用の電源として開発が進められています。

　燃料電池では以下のような原理で発電しています。まず、図の水素入口と酸素入口からそれぞれ水素、酸素が入ります。 供給された水素と酸素はセパレータと 集電板間の溝を通り、水素出口、酸素出口から外に出ます。その過程で、図のようにアノード極で水素が 触媒の働きにより水素イオンと電子に分解され、水素イオンは固体高分子膜を通りカソード極へ向かいます。電子は アノード極に蓄積し、カソード極と電位差が生じ、電子はアノード極からカソード極へ流れ、発電します。酸素は カソード極でイオン化し、水素イオンと酸素イオンが結合し、生成物として水ができます。

　燃料電池はこのようにMEAで発電が行われます。化学反応によりMEAでは水ができ、その水分で発電の 悪い部分が現れることがあります。その影響でMEA内の電流分布が変化し、周囲の磁界が変化することが考えられ、 その磁界に合う電流分布を探し出すことで、MEA内の電流分布を推定できる可能性があります。 燃料電池の開発で、発電効率の向上を図る上でMEA(膜電極接合体：Membrane Electrode Assembly)での発電電流分布を 知ることは大変有用です。本研究では、理想状態の直流電流を作製するため、左の図のような模擬燃料電池モデルを作製し、 モデル周囲に発生する空間磁界をMIセンサと呼ばれる磁気センサで計測し、
逆問題磁界解析(発見的探索法)を使用して、 燃料電池内部のMEA内の電流分布を非接触で求める手法を検討しています。



詳細次へ