九州大学-研究者情報 [立川雄也 (准教授) 工学研究院機械工学部門]

K. Takino, Y. Tachikawa, K. Mori, S. M. Lyth, Y. Shiratori, S. Taniguchi, K. Sasaki, Simulation of SOFC performance using a modified exchange current density for pre-reformed methane-based fuels, International Journal of Hydrogen Energy, 10.1016/j.ijhydene.2019.12.089, 45, 11, 6912-6925, 2020.02, [URL], Numerical simulations can be used to visualize and better understand various distributions such as gas concentration and temperature in solid oxide fuel cells (SOFCs) under realistic operating conditions. However, pre-existing models generally utilize an anode exchange current density equation which is valid for humidified hydrogen fuels – an unrealistic case for SOFCs, which are generally fueled by hydrocarbons. Here, we focus on developing a new, modified exchange current density equation, leading to an improved numerical analysis model for SOFC anode kinetics. As such, we experimentally determine the exchange current density of SOFC anodes fueled by fully pre-reformed methane. The results are used to derive a new phenomenological anode exchange current density equation. This modified equation is then combined with computational fluid dynamics (CFD) to simulate the performance parameters of a three-dimensional electrolyte-supported SOFC. The new modified exchange current density equation for methane-based fuels reproduces the I–V characteristics and temperature distribution significantly better than the previous models using humidified hydrogen fuel. Better simulations of SOFC performance under realistic operating conditions are crucial for the prediction and prevention of e.g. fuel starvation and thermal stresses..

主要学会発表等

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1.	立川雄也, 矢野夏子, 志賀元明, 佐々木　一成 , 再生可能エネルギーを用いた水素製造拠点の配置検討シミュレータ, 第26回燃料電池シンポジウム, 2019.05.

学会活動

所属学会名

SOFC研究会

Electrochemical Society

電気化学会

日本計算工学会

日本機械学会

学会大会・会議・シンポジウム等における役割

2024.03.14～2024.03.16, 電気化学会第91回大会, 座長.

2018.03.09～2018.03.11, 電気化学会第85回大会, 座長.

受賞

優秀賞（ポスターセッション）, 九州大学, 2017.01.

ポスター奨励賞, 九州大学, 2022.09.

WHEC Award in World Hydrogen Energy Conference 2014, International Association for Hydrogen Energy, 2014.06.

研究資金

科学研究費補助金の採択状況(文部科学省、日本学術振興会)

2023年度～2025年度, 基盤研究(A), 産業排出GHGの固体Ｃ化とグリーン資源化で拓く脱炭素触媒プロセスの学理と実理.

2011年度～2012年度, 若手研究(B), 代表, 固体高分子形燃料電池の新型触媒における性能の評価を目的とした数値解析.

2015年度～2017年度, 若手研究(B), 代表, 炭素析出を前提とした構造制御によるバイオマス燃料を用いた高温型燃料電池の高性能化.

2021年度～2023年度, 基盤研究(C), 代表, プロトン伝導性酸化物表面素反応における界面化学の電気化学的解明.

学内資金・基金等への採択状況

2019年度～2019年度, 福岡水素エネルギー戦略会議・再エネ利用水素製造実証事業, 分担, 再エネ対応水電解技術開発.

2018年度～2018年度, 福岡水素エネルギー戦略会議・再エネ利用水素製造実証事業, 分担, 再エネ対応水電解技術開発.

2016年度～2016年度, 平成２８年度エネルギー研究教育機構：若手研究者・博士課程支援プログラム（若手研究者）, 代表, 高効率発電のさらなる低炭素化実現のための炭素成分分離の研究.

2017年度～2017年度, 福岡水素エネルギー戦略会議・再エネ利用水素製造実証事業, 分担, 再エネ対応水電解技術開発.

九大関連コンテンツ

pure2017年10月2日から、「九州大学研究者情報」を補完するデータベースとして、Elsevier社の「Pure」による研究業績の公開を開始しました。

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