11/21 固体高分子形燃料電池の基礎と最新の数値解析技術

 東北大学 流体科学研究所 量子ナノ流動システム研究分野 教授　徳増 崇 氏

 　現在、地球温暖化問題や化石燃料の枯渇、原発問題などから、環境負荷の小さい再生可能なエネルギー源が切望されている。水素・燃料電池技術は有望な選択肢の1つであると考えられ、2017年12月に「水素基本戦略」が閣議決定されている。その中でも燃料電池技術は、我が国が世界をリードする技術分野であり、家庭用燃料電池システム「エネファーム」を2009年に、燃料電池自動車を2014年に世界に先駆けて販売するなど、日本は燃料電池の開発と活用の両面で最先端を進んでいると言える。

　このような状況を踏まえ、本セミナーでは、燃料電池の中でも特に既に市場に展開されている固体高分子形燃料電池に論点を絞り、この基本原理や構成要素、現在の問題点や数値解析技術を紹介する。今後の家庭用燃料電池や燃料電池自動車に関連した研究開発に携わる技術者にとって、今後の設計や解析手法が理解できるセミナーにすることを目標としている。

 １．固体高分子形燃料電池の基礎
　1.1 燃料電池の概要
　　1.1.1 燃料電池とは
　　1.1.2 燃料電池の起電力発生原理
　　1.1.3 燃料電池の歴史
　　1.1.4 燃料電池の種類と応用
　1.2 燃料電池の熱力学および電気化学
　　1.2.1 エンタルピーとGibbsの自由エネルギー
　　1.2.2 燃料電池の起電力および効率
　　1.2.3 触媒
　　1.2.4 電極反応
　　1.2.5 電極反応速度による損失要因と発電効率
　1.3 固体高分子形燃料電池のシステム
　　1.3.1 固体高分子形燃料電池の特徴
　　1.3.2 固体高分子形燃料電池のセル構造
　　1.3.3 ガス拡散層・撥水層
　　1.3.4 触媒層
　　1.3.5 高分子電解質膜
　　1.3.6 水管理、シールおよび冷却

２．固体高分子形燃料電池の数値解析技術
　2.1 分子動力学法の基礎
　　2.1.1 燃料電池におけるナノスケール数値解析の重要性
　　2.1.2 分子動力学法の考え方
　　2.1.3 分子間ポテンシャル
　　2.1.4 境界条件
　　2.1.5 分子動力学法から得られる物理量
　2.2 燃料電池内部の構造・物質輸送特性の数値解析
　　2.2.1 構造特性と物質輸送特性の相関
　　2.2.2 高分子電解質膜
　　2.2.3 触媒層
　　2.2.4 触媒層形成プロセス

□ 質疑応答 □

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