中性子ラジオグラフィによる燃料電池内水分布の可視化

Visualization of water distribution in fuel cell using neutron radiography

林田 洋寿; 安田 良; 本田 充紀   ; 野島 健大; 飯倉 寛  ; 酒井 卓郎; 松林 政仁  ; 塩澤 方浩*; 新田 高弘*; 礒貝 勇児*

Hayashida, Hirotoshi; Yasuda, Ryo; Honda, Mitsunori; Nojima, Takehiro; Iikura, Hiroshi; Sakai, Takuro; Matsubayashi, Masahito; Shiozawa, Masahiro*; Nitta, Takahiro*; Isogai, Yuji*

固体高分子型燃料電池開発において、フラッディング時における生成水挙動解明は重要なテーマの一つである。また、実際には加圧下でガス供給が行われることもあり、加圧下における生成水挙動解明も重要となる。このような背景の中、中性子は軽元素で構成される水に対して高いコントラストを持ち、かつ金属に対して高い透過性を持つため、中性子ラジオグラフィ法は上記ニーズに対して非常に有効な手段となり得る。そこでわれわれは中性子ラジオグラフィによって、フラッディング現象を直接可視化することを目的として実験を行った。実験に先立ち、燃料電池を発電するためのガス供給システムを、中性子ラジオグラフィ装置に導入した。本システムでは背圧によって電池内部の圧力制御を行う仕様となっている。実験時の背圧条件は、100kPaと200kPaの2条件とした。ガス流量は両条件ともに水素20cc/min.,空気30cc/min.であった。定電流0.3A(電流密度0.15A/cm)の負荷開始後、背圧100kPaでは3分,6分,10分(フラッディング)、200kPaでは3分,7分(フラッディング)の経過時刻においてラジオグラフィ撮影を行った。本実験の結果、背圧100kPaと200kPaにおける生成水挙動の差異を観測するには至らなかったが、背圧をかけた状態で可視化実験を行うことができる環境を整えることができた。今後はさらなる高空間分解能化を図り、より明確にフラッディング時における生成水の挙動を観測したい。

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