真空環境下におけるPEFCスタックからの水素外部リークの解析

摘要

50kWhなど中型スケール以上であれば，再生型燃料電池(RFC)はリチウムイオン電池等の二次電池に比べて高いエネルギー密度を有すると試算され，RFCの月·惑星探査への適用に向けた検討が進められている.宇宙空間では水をはじめとしたエネルギー媒体の再充填は難しく，スタックやタンクなどからのガスリークを極力抑制する必要がある.そこで本研究では，固体高分子形燃料電池(PEFC)スタックからの水素外部リークに着目し，スタックの周囲を真空にて宇宙空間を模擬し，スタックからの水素リーク流量を計測した.リーク流量に影響を与える因子として，スタック締結圧力，スタック内外部の差圧，スタック内の相対湿度，負荷電流密度を取り上げた.加えて、得られた測定結果をより定量的に考察するためにPerssonの接触理論に基づいたリークモデルを構築し、これを数値解析した.実験値と計算値を比較し，運転条件とリーク流量の関係のメカニズムを幾つか得たので報告する.