Development of an imaging system for the observation of water behavior in a channel in PEFC

燃料電池内における水分挙動可視化のためのイメージングシステムの開発

野島 健大; 安田 良; 竹中 信幸*; 片桐 政樹*; 飯倉 寛  ; 酒井 卓郎; 松林 政仁  

Nojima, Takehiro; Yasuda, Ryo; Takenaka, Nobuyuki*; Katagiri, Masaki*; Iikura, Hiroshi; Sakai, Takuro; Matsubayashi, Masahito

発電中のJARI標準燃料電池のガス流路内における水の挙動を可視化するために、従来に比べてノイズが低いリアルタイム撮像システムを開発した。この撮像システムは、EM-CCDカメラ、高輝度LiF/ZnS(Ag)コンバータ及び小角スリットシステムで構成されている。EM-CCDカメラは、数秒オーダーで生じる燃料電池内部の事象を捉えることができる。高輝度LiF/ZnS(Ag)コンバータは原子力機構が開発したコンバータであり、TNRFで通常使用している市販のNRコンバータと比較し、高い輝度を有する。また、スリットシステムにより線由来のホワイトスポットの低減を可能とし、画像データ上のピクセルにおけるミスカウントが抑止され、定量評価をするうえで効果が得られる。これらを用いて、発電中における燃料電池の可視化を行い、流路中の水分挙動をその場観察を行った。

We developed a new imaging system for observing the water distribution in Polymer Electrolyte Fuel Cell (PEFC) under operation. This imaging system realizes both low noise and high sensitivity imaging and it enables to obtain an image in relatively short exposure time. This imaging system consists of EM-CCD (Electron Multiplication-Charged Coupled Device) camera, a LiF/ZnS scintillator screen and slit system. The EM-CCD camera has wide dynamic range and high sensitivity. The brightness of the scintillator screen is about three times higher than that of conventional type. The slit system was used for reducing the white dot noise caused by primary and/or secondary prompt rays. A characteristic test of this imaging system using JARI (Japan Automobile Research Institute)-standard cell was carried out at TNRF. In the results of the test, qualitative and quantitative observation of water behavior in the channel of PEFC was archived by the new imaging system.