JP6515326B2 - 燃料電池のシミュレーション方法及びシミュレーション装置 - Google Patents
燃料電池のシミュレーション方法及びシミュレーション装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6515326B2 JP6515326B2 JP2015046583A JP2015046583A JP6515326B2 JP 6515326 B2 JP6515326 B2 JP 6515326B2 JP 2015046583 A JP2015046583 A JP 2015046583A JP 2015046583 A JP2015046583 A JP 2015046583A JP 6515326 B2 JP6515326 B2 JP 6515326B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cathode
- cell
- anode
- half cell
- flow path
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Description
在、セルを直列に積層して結合して成る燃料電池システムの心臓部である燃料電池スタックの性能向上に関係各社が力を注いでいる。
端面内で電位差が生じているような場合であっても、計算時間の短縮と、計算精度維持とを両立させて、カソード側半電池の電位、電流、圧力、濃度を含む物理量を効率的に算出することができる。
電解質膜と、前記アノード側ガス拡散層と接触する面に燃料流路が形成されたアノード側セパレータと、前記カソード側ガス拡散層と接触する面に酸化剤流路が形成されたカソード側セパレータとを備えた燃料電池の電池性能を算出する燃料電池のシミュレーション方法であって、まず、前記電解質膜の部分で前記燃料電池をアノード側半電池とカソード側半電池とに分断し、次に、前記アノード側半電池に対し前記燃料流路の流路形状に応じた前記アノード側半電池の構成に適したシミュレーションのメッシュを作成し、前記アノード側半電池における分断面と前記分断面とは反対側の前記アノード側セパレータの端面のうちの一方の面に一定の電流密度を設定すると共に、前記分断面と前記分断面とは反対側の前記アノード側セパレータの端面のうちの他方の面に一定の電位を設定して、前記アノード側半電池の電位、電流、圧力、濃度を含む物理量を算出する、半電池性能算出工程を含む、燃料電池のシミュレーション方法である。
よびカソード側ガス拡散層と、アノード側触媒層とカソード側触媒層との間に配置された電解質膜と、アノード側ガス拡散層と接触する面に燃料流路が形成されたアノード側セパレータと、カソード側ガス拡散層と接触する面に酸化剤流路が形成されたカソード側セパレータとを備えた燃料電池の電池性能を算出する燃料電池のシミュレーション装置であって、まず、前記電解質膜の部分で前記燃料電池をアノード側半電池とカソード側半電池とに分断し、次に、前記アノード側半電池に対し前記燃料流路の流路形状に応じた前記アノード側半電池の構成に適したシミュレーションのメッシュを作成し、前記アノード側半電池における分断面に一定の電位を設定すると共に、前記アノード側半電池における前記分断面とは反対側の前記アノード側セパレータの端面に一定の電位を設定して、前記アノード側半電池の電位、電流、圧力、濃度を含む物理量を算出する、電池性能算出手段を備えた、燃料電池のシミュレーション装置である。
前記アノード側半電池の構成に適したシミュレーションのメッシュを作成し、前記アノード側半電池における分断面と前記分断面とは反対側の前記アノード側セパレータの端面のうちの一方の面に一定の電流密度を設定すると共に、前記分断面と前記分断面とは反対側の前記アノード側セパレータの端面のうちの他方の面に一定の電位を設定して、前記アノード側半電池の電位、電流、圧力、濃度を含む物理量を算出する、半電池性能算出手段を備えた、燃料電池のシミュレーション装置である。
図1は本発明の燃料電池のシミュレーション方法における境界の設定方法の概念を説明するための説明図である。
層7、カソード側のセパレータ8を備える。
設定し、S011でカソード側半電池の電位、電流、圧力、濃度を含む物理量を算出し、S012でカソード側半電池の過電圧を分離し、S013で両半電池の結果を組み合わせて、単セル性能を算出し、S014でエンドとなる。
本発明の実施の形態2における燃料電池のシミュレーション方法における境界の設定方法の概念の説明には、実施の形態1と同様に図1を用いる。
であっても、そのセルの電解質膜6の中心の積層面の電位分布は、ほぼフラットになるという発見的事実に基づくものであり、そこから予測されるアノード側の電位分布とカソード側の電位分布は電解質膜6の中心の積層面に対して鏡面対称の関係になっていることに基づくものである。
を行うことも可能である。
2 アノード側の集電板
3 カソード側の集電板
4 アノード側のセパレータ
5 アノード側の電極層
6 電解質膜
7 カソード側の電極層
8 カソード側のセパレータ
9 アノード側の集電板2の基準面
10 アノード側の分断面13における基準面
11 カソード側の分断面13における基準面
12 カソード側の集電板3の基準面
13 分断面
Claims (10)
- アノード側触媒層およびアノード側ガス拡散層と、カソード側触媒層およびカソード側ガス拡散層と、アノード側触媒層とカソード側触媒層との間に配置された電解質膜と、前記アノード側ガス拡散層と接触する面に燃料流路が形成されたアノード側セパレータと、前記カソード側ガス拡散層と接触する面に酸化剤流路が形成されたカソード側セパレータとを備えた燃料電池の電池性能を算出する燃料電池のシミュレーション方法であって、
まず、前記電解質膜の部分で前記燃料電池をアノード側半電池とカソード側半電池とに分断し、次に、前記アノード側半電池に対し前記燃料流路の流路形状に応じた前記アノード側半電池の構成に適したシミュレーションのメッシュを作成し、前記アノード側半電池における分断面に一定の電位を設定すると共に、前記アノード側半電池における前記分断面とは反対側の前記アノード側セパレータの端面に一定の電位を設定して、前記アノード側半電池の電位、電流、圧力、濃度を含む物理量を算出する、半電池性能算出工程を含む、燃料電池のシミュレーション方法。 - アノード側触媒層およびアノード側ガス拡散層と、カソード側触媒層およびカソード側ガス拡散層と、アノード側触媒層とカソード側触媒層との間に配置された電解質膜と、前記アノード側ガス拡散層と接触する面に燃料流路が形成されたアノード側セパレータと、前記カソード側ガス拡散層と接触する面に酸化剤流路が形成されたカソード側セパレータとを備えた燃料電池の電池性能を算出する燃料電池のシミュレーション方法であって、
まず、前記電解質膜の部分で前記燃料電池をアノード側半電池とカソード側半電池とに分断し、次に、前記カソード側半電池に対し前記酸化剤流路の流路形状に応じた前記カソード側半電池の構成に適したシミュレーションのメッシュを作成し、前記カソード側半電池における分断面に一定の電位を設定すると共に、前記カソード側半電池における前記分断面とは反対側の前記カソード側セパレータの端面に一定の電位を設定して、前記カソード側半電池の電位、電流、圧力、濃度を含む物理量を算出する、半電池性能算出工程を含む、燃料電池のシミュレーション方法。 - アノード側触媒層およびアノード側ガス拡散層と、カソード側触媒層およびカソード側ガス拡散層と、アノード側触媒層とカソード側触媒層との間に配置された電解質膜と、前記アノード側ガス拡散層と接触する面に燃料流路が形成されたアノード側セパレータと、
前記カソード側ガス拡散層と接触する面に酸化剤流路が形成されたカソード側セパレータとを備えた燃料電池の電池性能を算出する燃料電池のシミュレーション方法であって、
まず、前記電解質膜の部分で前記燃料電池をアノード側半電池とカソード側半電池とに分断し、次に、前記アノード側半電池に対し前記燃料流路の流路形状に応じた前記アノード側半電池の構成に適したシミュレーションのメッシュを作成し、前記アノード側半電池における分断面と前記分断面とは反対側の前記アノード側セパレータの端面のうちの一方の面に一定の電流密度を設定すると共に、前記分断面と前記分断面とは反対側の前記アノード側セパレータの端面のうちの他方の面に一定の電位を設定して、前記アノード側半電池の電位、電流、圧力、濃度を含む物理量を算出する、半電池性能算出工程を含む、燃料電池のシミュレーション方法。 - アノード側触媒層およびアノード側ガス拡散層と、カソード側触媒層およびカソード側ガス拡散層と、アノード側触媒層とカソード側触媒層との間に配置された電解質膜と、前記アノード側ガス拡散層と接触する面に燃料流路が形成されたアノード側セパレータと、前記カソード側ガス拡散層と接触する面に酸化剤流路が形成されたカソード側セパレータとを備えた燃料電池の電池性能を算出する燃料電池のシミュレーション方法であって、
まず、前記電解質膜の部分で前記燃料電池をアノード側半電池とカソード側半電池とに分断し、次に、前記カソード側半電池に対し前記酸化剤流路の流路形状に応じた前記カソード側半電池の構成に適したシミュレーションのメッシュを作成し、前記カソード側半電池における分断面と前記分断面とは反対側の前記カソード側セパレータの端面のうちの一方の面に一定の電流密度を設定すると共に、前記分断面と前記分断面とは反対側の前記カソード側セパレータの端面のうちの他方の面に一定の電位を設定して、前記カソード側半電池の電位、電流、圧力、濃度を含む物理量を算出する、半電池性能算出工程を含む、燃料電池のシミュレーション方法。 - 前記半電池性能算出工程は、前記半電池の過電圧を分離して電池性能を算出する、過電圧分離工程を含む、請求項1から4のいずれか1項に記載の燃料電池のシミュレーション方法。
- アノード側触媒層およびアノード側ガス拡散層と、カソード側触媒層およびカソード側ガス拡散層と、アノード側触媒層とカソード側触媒層との間に配置された電解質膜と、前記アノード側ガス拡散層と接触する面に燃料流路が形成されたアノード側セパレータと、前記カソード側ガス拡散層と接触する面に酸化剤流路が形成されたカソード側セパレータとを備えた燃料電池の電池性能を算出する燃料電池のシミュレーション装置であって、
まず、前記電解質膜の部分で前記燃料電池をアノード側半電池とカソード側半電池とに分断し、次に、前記アノード側半電池に対し前記燃料流路の流路形状に応じた前記アノード側半電池の構成に適したシミュレーションのメッシュを作成し、前記アノード側半電池における分断面に一定の電位を設定すると共に、前記アノード側半電池における前記分断面とは反対側の前記アノード側セパレータの端面に一定の電位を設定して、前記アノード側半電池の電位、電流、圧力、濃度を含む物理量を算出する、半電池性能算出手段を備えた、燃料電池のシミュレーション装置。 - アノード側触媒層およびアノード側ガス拡散層と、カソード側触媒層およびカソード側ガス拡散層と、アノード側触媒層とカソード側触媒層との間に配置された電解質膜と、前記アノード側ガス拡散層と接触する面に燃料流路が形成されたアノード側セパレータと、前記カソード側ガス拡散層と接触する面に酸化剤流路が形成されたカソード側セパレータとを備えた燃料電池の電池性能を算出する燃料電池のシミュレーション装置であって、
まず、前記電解質膜の部分で前記燃料電池をアノード側半電池とカソード側半電池とに分断し、次に、前記カソード側半電池に対し前記酸化剤流路の流路形状に応じた前記カソード側半電池の構成に適したシミュレーションのメッシュを作成し、前記カソード側半電
池における分断面に一定の電位を設定すると共に、前記カソード側半電池における前記分断面とは反対側の前記カソード側セパレータの端面に一定の電位を設定して、前記カソード側半電池の電位、電流、圧力、濃度を含む物理量を算出する、半電池性能算出手段を備えた、燃料電池のシミュレーション装置。 - アノード側触媒層およびアノード側ガス拡散層と、カソード側触媒層およびカソード側ガス拡散層と、アノード側触媒層とカソード側触媒層との間に配置された電解質膜と、前記アノード側ガス拡散層と接触する面に燃料流路が形成されたアノード側セパレータと、前記カソード側ガス拡散層と接触する面に酸化剤流路が形成されたカソード側セパレータとを備えた燃料電池の電池性能を算出する燃料電池のシミュレーション装置であって、
まず、前記電解質膜の部分で前記燃料電池をアノード側半電池とカソード側半電池とに分断し、次に、前記アノード側半電池に対し前記燃料流路の流路形状に応じた前記アノード側半電池の構成に適したシミュレーションのメッシュを作成し、前記アノード側半電池における分断面と前記分断面とは反対側の前記アノード側セパレータの端面のうちの一方の面に一定の電流密度を設定すると共に、前記分断面と前記分断面とは反対側の前記アノード側セパレータの端面のうちの他方の面に一定の電位を設定して、前記アノード側半電池の電位、電流、圧力、濃度を含む物理量を算出する、半電池性能算出手段を備えた、燃料電池のシミュレーション装置。 - アノード側触媒層およびアノード側ガス拡散層と、カソード側触媒層およびカソード側ガス拡散層と、アノード側触媒層とカソード側触媒層との間に配置された電解質膜と、前記アノード側ガス拡散層と接触する面に燃料流路が形成されたアノード側セパレータと、前記カソード側ガス拡散層と接触する面に酸化剤流路が形成されたカソード側セパレータとを備えた燃料電池の電池性能を算出する燃料電池のシミュレーション装置であって、
まず、前記電解質膜の部分で前記燃料電池をアノード側半電池とカソード側半電池とに分断し、次に、前記カソード側半電池に対し前記酸化剤流路の流路形状に応じた前記カソード側半電池の構成に適したシミュレーションのメッシュを作成し、前記カソード側半電池における分断面と前記分断面とは反対側の前記カソード側セパレータの端面のうちの一方の面に一定の電流密度を設定すると共に、前記分断面と前記分断面とは反対側の前記カソード側セパレータの端面のうちの他方の面に一定の電位を設定して、前記カソード側半電池の電位、電流、圧力、濃度を含む物理量を算出する、半電池性能算出手段を備えた、燃料電池のシミュレーション装置。 - 前記半電池性能算出手段は、前記半電池の過電圧を分離して電池性能を算出する、請求項6から9のいずれか1項に記載の燃料電池のシミュレーション装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015046583A JP6515326B2 (ja) | 2015-03-10 | 2015-03-10 | 燃料電池のシミュレーション方法及びシミュレーション装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015046583A JP6515326B2 (ja) | 2015-03-10 | 2015-03-10 | 燃料電池のシミュレーション方法及びシミュレーション装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016167391A JP2016167391A (ja) | 2016-09-15 |
JP6515326B2 true JP6515326B2 (ja) | 2019-05-22 |
Family
ID=56898610
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015046583A Active JP6515326B2 (ja) | 2015-03-10 | 2015-03-10 | 燃料電池のシミュレーション方法及びシミュレーション装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6515326B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109614754B (zh) * | 2018-12-29 | 2022-09-06 | 中国科学技术大学 | 一种锂离子电池三维简化模型的仿真方法 |
CN114843555B (zh) * | 2022-05-09 | 2024-04-09 | 中汽创智科技有限公司 | 一种燃料电池气体扩散层的仿真方法及系统 |
CN115513489B (zh) * | 2022-09-14 | 2023-07-25 | 武汉雄韬氢雄燃料电池科技有限公司 | 一种燃料电池散热子系统仿真方法 |
CN115343966B (zh) * | 2022-10-17 | 2023-01-10 | 中国汽车技术研究中心有限公司 | 燃料电池水热管理系统仿真方法 |
CN117292778B (zh) * | 2023-11-24 | 2024-02-20 | 中国石油大学(华东) | 一种固体氧化物燃料电池梯度孔阳极力学性能计算方法 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007095620A (ja) * | 2005-09-30 | 2007-04-12 | Usc Corp | 燃料電池シミュレーション装置及び燃料電池製造装置 |
US20100179774A1 (en) * | 2006-09-07 | 2010-07-15 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Method for evaluating durability of unit cell, device for evaluating durability, program for evaluating durability, and unit cell of fuel cell |
JP4924460B2 (ja) * | 2008-02-12 | 2012-04-25 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池シミュレーション装置及び燃料電池 |
JP2010186659A (ja) * | 2009-02-13 | 2010-08-26 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
JP2010211356A (ja) * | 2009-03-09 | 2010-09-24 | Hokkaido Univ | 流動場解析プログラムおよび電場解析プログラム |
GB201121394D0 (en) * | 2011-12-13 | 2012-01-25 | Netscientific Ltd | Proton exchange membrane fuel cell |
DE102013014841A1 (de) * | 2012-09-15 | 2014-03-20 | Daimler Ag | Auf einem leitfähigen Gitter geträgerte Elektrode für Brennstoffzellen |
-
2015
- 2015-03-10 JP JP2015046583A patent/JP6515326B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016167391A (ja) | 2016-09-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6515326B2 (ja) | 燃料電池のシミュレーション方法及びシミュレーション装置 | |
Jeon | Wettability in electrodes and its impact on the performance of lithium-ion batteries | |
Li et al. | A review on lithium-ion battery separators towards enhanced safety performances and modelling approaches | |
Chen et al. | Cuckoo search algorithm with explosion operator for modeling proton exchange membrane fuel cells | |
Hutzenlaub et al. | Three-dimensional electrochemical Li-ion battery modelling featuring a focused ion-beam/scanning electron microscopy based three-phase reconstruction of a LiCoO2 cathode | |
CN106848351B (zh) | 质子交换膜燃料电池性能预测模型建立的方法 | |
Cobb et al. | Modeling mass and density distribution effects on the performance of co-extruded electrodes for high energy density lithium-ion batteries | |
Bevara et al. | Changing the cathode microstructure to improve the capacity of Li-air batteries: Theoretical predictions | |
JP6767609B2 (ja) | 燃料電池のシミュレーション方法 | |
Chen et al. | Simulation of electrochemical behavior in Lithium ion battery during discharge process | |
CN111914414A (zh) | 质子交换膜电解池三维全电池模型的建立方法 | |
Castro et al. | Multiphysics modeling of lithium-ion, lead-acid, and vanadium redox flow batteries | |
Audasso et al. | New, dual-anion mechanism for molten carbonate fuel cells working as carbon capture devices | |
JP2020184536A (ja) | リチウムイオン電池正極材料導電性能シミュレーション生成方法 | |
So et al. | Simulation of the compaction of an all-solid-state battery cathode with coated particles using the discrete element method | |
EP3780196A1 (en) | Parameter determination method and simulation method for finding transportability of gas or ions within pore | |
JP2017139158A (ja) | 燃料電池のシミュレーション方法と、燃料電池のシミュレーショ装置 | |
Zaidy et al. | Dynamic modeling and simulation of a PEM fuel cell: MATLAB and LabVIEW modeling approach | |
Tugirumubano et al. | Electrochemical performance analysis of a PEM water electrolysis with cathode feed mode based on flow passage shape of titanium plates | |
De Francesco et al. | Transport phenomena in membranes for PEMFC applications: an analytical approach to the calculation of membrane resistance | |
JP6467628B2 (ja) | 燃料電池スタックのシミュレーション方法及びシミュレーション装置 | |
JP6528115B2 (ja) | 燃料電池スタックのシミュレーション方法及びシミュレーション装置 | |
JP6554662B2 (ja) | 燃料電池のシミュレーション方法 | |
Jaber et al. | Numerical study on high temperature PEM fuel cell (HTPEMFC) | |
CN117291124B (zh) | 一种全钒液流电池性能预测方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180123 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20181122 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20181204 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190109 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20190116 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190305 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190318 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6515326 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |