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本研究の目的は、固体高分子形燃料電池(PEFC)内部のミクロな諸現象に注目し、その理解をもとにPEFCのさらなる高性能化を目指すことにある。さらに、このような視点に立った取り組みがPEFC開発に必要であるという概念を世に問うことも意図している。上記目的実現のため、本研究では具体的に以下の3点に焦点を絞り取り組み、以下の成果を得た。
1.固体高分子膜内のミクロ輸送現象:膜内の分子構造をモンテカルロ法により再現し、その中での陽イオンの輸送特性を定量評価するための古典分子動力学コードを開発した。これらによりプロトン輸送のポトルネック、膜内で拡散係数が低下する要因が明らかとなり、高イオン伝導膜開発の指針を与えることが可能となった。
2.カソード側触媒におけるミクロ反応機構:カソード側触媒の性能向上が効率向上、コスト削減の重要課題であることに鑑みて、その反応機構を再現する量子分子動力学コードを開発した。これにより、カソード触媒表面での反応パス、律速過程が明らかとなり、理想的な脱白金・高効率触媒開発を睨んだ検討が可能となった。
3.マイクロチャンネルにおけるガス流動検討:マイクロチャンネル内のガス流動管理がシステムとしての効率向上に重要であることに鑑みて、電気化学反応・熱流動の連成現象解析のための数値計算コードを開発した。これにより、温度・加湿などの運転条件やガス流れ方向などのパラメータに関する運転条件向上指針を与えることが可能となった。

【研究分担者】
野崎智洋	東京工業大学	大学院・理工学研究科	助手	(Kakenデータベース)
多田茂	東京工業大学	大学院・理工学研究科	助手	(Kakenデータベース)
伏信一慶	東京工業大学	大学院・理工学研究科	助教授	(Kakenデータベース)
増田正夫	高砂熱学工業株式会社	総合研究所	主任(研究職/">(Kakenデータベース)