固体高分子形燃料電池（PEFC）の基礎から物質移動・反応メカニズムの計測制御技術まで

固体高分子形燃料電池（PEFC）の高効率・高性能・低コスト化へ！ 　
大きな課題の１つである水管理を中心に詳解！
電極・電解質膜内で実際に生じる物質移動現象（水分・酸素など）
・反応メカニズムなどの基礎から、電池内の液水挙動や
ガス流動を把握するための各種計測診断法そして、輸送制御技術まで

講師

京都工芸繊維大学　機械工学系　准教授　西田 耕介 先生

講師紹介

■ご略歴：
平成12年３月 大阪大学工学部産業機械工学科 卒業
平成13年３月 大阪大学大学院工学研究科機械物理工学専攻 博士前期課程 修了
平成16年３月 大阪大学大学院工学研究科機械物理工学専攻 博士後期課程 修了
博士（工学）（大阪大学）
平成16年４月 東京工業大学大学院理工学研究科 21世紀COE研究員
平成17年４月 京都工芸繊維大学工芸学部 講師
平成18年４月 京都工芸繊維大学大学院工芸科学研究科 講師
平成22年11月 京都工芸繊維大学大学院工芸科学研究科 准教授
平成30年４月〜平成31年３月 米国スタンフォード大学機械工学科 客員研究員
現在に至る

■ご専門および得意な分野・研究：
専門分野
機械工学、熱工学、燃料電池
研究内容
・固体高分子形燃料電池の水分管理と計測評価技術の開発
・光ファイバレーザ分光法を応用した燃料電池ガス分析技術の開発
・酵素型バイオ電池の高機能電極構造の設計・開発と高出力密度化

■本テーマ関連学協会でのご活動：
ご所属学会
　日本機械学会、日本伝熱学会、エネルギー資源学会、電気化学会、
Electrochemical Society（米国電気化学会）、International Society of Electrochemistry（国際電気化学会）

委員歴
平成30年４月〜現在 日本伝熱学会 第57・58期協議員
平成27年４月〜平成29年３月 日本伝熱学会関西支部 第22・23期幹事
平成25年４月〜平成27年３月 日本機械学会 第91・92期熱工学部門運営委員
平成24年４月〜平成26年３月 日本機械学会 第90・91期校閲委員
平成19年４月 京都市ベンチャー企業目利き委員会 調査専門委員

受講料

1名38,000円 + 税、(資料付) 　
＊1社2名以上同時申込の場合 、1名につき28,000円 + 税 　
※消費税につきましては講習会開催日の税率にて課税致します。 　　　　　
＊学校法人割引 ；学生、教員のご参加は受講料50％割引。

セミナー開催にあたって

■はじめに：
　2014年に燃料電池自動車の市販化がスタートし、燃料電池システムやその要素技術の開発は
目覚ましい進展を遂げてきた。しかしながら、固体高分子形燃料電池（PEFC）の本格的普及のためには、
現在商品化が進められているレベルよりも格段の性能向上、長寿命化及び低コスト化が求められており、
そのための基礎・基盤的な研究開発は継続して推進する必要がある。
中でも、電池内部の水管理の問題は十分に解決されているとは言えず、水分などの物質輸送や
反応機構を解明するための計測・解析手法や、電池性能を最大限引き出すための
水分制御技術の開発は不可欠である。
　本セミナーでは、運転状態PEFCの電極・電解質膜内で実際に生じている
物質移動現象（水分・酸素など）や反応メカニズムを分かりやすく解説し、
電池内の液水挙動やガス流動を把握するための各種計測診断法や輸送制御技術について紹介する。
　セミナーを通じて、燃料電池高効率化、高耐久化のボトルネックとなっている技術課題を
関係者の皆様と共有し、課題解決の一助になれば幸いである。

■受講対象者：
・燃料電池開発に取り組む企業・大学・研究機関の技術者・研究者
・燃料電池市場への参入や新規事業の立ち上げを検討されている企業関係者

■必要な予備知識：
　熱力学、輸送現象学、電気化学に関する基礎知識を有している方が望ましい。

■本セミナーで習得できること（一例）：
・燃料電池に関する基礎知識（燃料電池の種類、構造、動作原理など）
・多孔質構造体内の熱・物質移動現象に関する理論モデル
・各種計測技術（光学的可視化法、Ｘ線イメージング、レーザ吸収分光法）

セミナー内容

1．固体高分子形燃料電池（PEFC）の基礎
　1）燃料電池の動作原理
　2）燃料電池の種類と特徴
　3）燃料電池の熱力学（理論起電力と過電圧）
　4）PEFCの基本構成と膜電極接合体（MEA）
　5）MEA（GDL・触媒層・電解質膜）内の反応と物質輸送
　6）PEFC内の水管理の問題
　7）PEFCの発電特性と損失要因

2．多孔質電極内のフラッディング（水詰まり）現象とその対策
　1）GDL・触媒層内の水分輸送とフラッディングの発生メカニズム
　2）フラッディングが電池性能に及ぼす影響
　3）多孔質電極内液水挙動の計測診断法
　　−光学的可視化法、中性子ラジオグラフィー法、X線イメージング
　4）フラッディング抑制のための水分輸送制御

3．セパレータ流路内における液水挙動およびガス流動
　1）セパレータ流路内の気液二相流挙動とプラッギングの発生メカニズム
　2）プラッギングが電池性能に及ぼす影響
　3）流路内物質輸送（水・酸素）の計測診断法
　　−差圧測定、断面可視化法、粒子画像流速測定法（PIV）、蛍光消光法、レーザ吸収分光法
　4）プラッギング抑制のための対策

4．高分子電解質膜（PEM）内のドライアウト（乾燥）現象とその対策
　1）PEM内の水分輸送とドライアウトの発生メカニズム
　2）ドライアウトが電池性能に及ぼす影響
　3）交流インピーダンス測定とPEM内の含水率の予測
　4）PEM内水分布の直接診断法（中性子小角散乱法（SANS）、核磁気共鳴画像法（MRI））
　5）セル内湿度分布のリアルタイム測定（ガスクロマトグラフィー法（GC）、レーザ吸収分光法）
　6）ドライアウト抑制のための水分輸送制御

5．まとめ

＜質疑応答・個別質問・講師との名刺交換＞