報告書番号

M07001

タイトル（和文）

PEFC性能表示式の開発

タイトル（英文）

Development of PEFC performance quation

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

PEFCの性能評価をより一層、高い精度で行うため、高精度なシステム計算やPEFC性能の改善、寿命延伸研究等に利用できる高精度なPEFC性能表示式を開発した。性能表示式の基本となる開路電圧について実測値と理論値とを比較した結果、実測値は理論値よりも低く、その差はアノード水素分圧とカソード酸素分圧の比に依存することを明らかにした。アノードガス組成依存性を電気化学理論に基づき考察し、アノード過電圧は水素モル分率の対数に依存することを明らかにした。カソードガス組成依存性を同様に考察し、カソード過電圧はカソードモル分率と水蒸気分圧の２乗の積の対数に依存することを明らかとした。さらに、カソードについてはこれまで標準的に用いてきた電池出入口ガス分圧の平均値に代え、出口ガス分圧を使用することで精度が向上することを見いだした。これは、電池反応で生成した水蒸気がカソードで凝縮するためと考えられる。以上により、実測値を従来の±18mV以内を大幅に上回る±5mV以内の精度で表示することが可能となった。

概要 （英文）

For high accuracy PEFC plant simulation and PEFC stack performance improvement, a high accuracy PEFC performance equation has been developed. At first, open circuit voltage (OCV) calculated by theoretical equation was checked with measured OCV. Theoretical OCV was not agreed with measured OCV. It is confirmed that difference between measured and theoretical OCV depends on PH2/PO2. Subsequently, anode overpotential and cathode overpotential were analyzed. Anode overpotential depends on logarithm of H2 mol fraction. Cathode overpotential depends on logarithm of mO2PH2O2. Average gas partial pressure between cathode inlet and outlet is generally used for cathode performance equation. However, average gas partial pressure did not give good accuracy for calculation of cathode overpotential. It is confirmed that outlet gas partial pressure gives good accuracy for calculation of cathode potential. Condensation of steam in the cathode would affect this phenomenon. Consequently, developed performance equation is able to estimate output voltage within 5mV.

報告者

キーワード