3次元燃料電池シミュレーションによるセル設計と性能・耐久性予測

塚本　貴志・高山　務・小宮山　敬介・辻村　一平・菅原　瑠偉（みずほリサーチ&テクノロジーズ）

車載用を想定した固体高分子形燃料電池を対象とする．セル設計では2次元のキャンバスに流路を描画し，圧損・流量分配を評価するツールを開発し，最適な流路設計について検討する．また，3次元燃料電池シミュレーションにより運転時の発電性能を評価すると共に，非定常な運転条件における白金触媒劣化を検討する．

PEFCの単セル評価における高温運転条件の影響

加賀谷　賢（堀場製作所）・金坂　浩行（技術研究組合FC-Cubic）・酒井　智一（トヨタ自動車）・日下部　弘樹（技術研究組合FC-Cubic）

PEFCの適用として大型商用車（HDV）向けの検討が進められているが、HDV向けPEFCでは従来の乗用車向けと比較し高温運転環境が長くなることが想定されている。そこで、電解質膜にGORE-SELECT® MEMBRANE M788.12（膜厚12μm）、M765.08（膜厚8μm）及びNafion™ NR211を、カソード触媒に田中貴金属工業製TEC10E50E、熱処理したTEC10V30E-HT及びTEC36F52を使用して高温運転条件での評価を行った。120℃以上での劣化状況の検討及び負荷応答サイクルによる劣化性能の検討を行ったので報告する。

Comparison of multi-fuel cylinder head concepts for heavy duty engine running on alternative fuels with Charge Motion Design (CMD) process

Avnish Jagdeesh Dhongde･Lukas Virnich･Max Mally･Bastian Morcinkowski (FEV Europe)･Dieter van der Put (FEV Group GmbH)･Moritz Lueckerath･Li Zhengling (TME, RWTH Aachen University)

Charge Motion Design process optimizes the design for multi-fuel cylinder heads using CFD simulations, benchmarks and burn duration correlations. These correlations are calibrated to engine data for individual fuels to yield the 0 to 50 % burn duration by analyzing the flow and turbulence in the combustion chamber. The calibration of these correlations to test data from ammonia and hydrogen blends is presented. The calibrated correlations for ammonia, hydrogen, natural gas and methanol were applied to different configurations to assess their performance and suitability for these fuels. These configurations varied in the port layout, valve orientation and charge motion.

H2 Internal Combustion Engines for Commercial Vehicles
-Increasing Power Density by Low Pressure Direct Injection-

Martin Weber･Nils Bronder･Thomas Kemski･Hein Beier･Axel Seiffert･Lorenz von Roemer (IAV)･Florian Sobek (Fraunhofer Institut)･Hubertus Christian Ulmer･Thaddaeus Delebinski (IAV)

For Commercial Vehicles, H2 Internal Combustion Engines (ICE), are of growing interest due to zero emission regulations. Within the framework of the joint project WaVe, studies were conducted on a 1.3 l H2 single-cylinder test engine. Port fuel injection (PFI) and low pressure direct injection (LP-DI) were investigated.
Focus was to achieve or even exceed the indicated mean pressure of a diesel engine at high thermal efficiency. Since mixture preparation is crucial and challenging, IAV designed spray caps for an LP-DI injector via 3D-CFD simulation. Further investigations focused on the optimization of the spark plug and the introduction of EGR.

小型水冷式燃料電池システム開発

市古　勇太・犬飼　亮弘・中島　夏澄・辻村　暁史・土井　健介・荒井　安成（トヨタ紡織）

当社では小型モビリティ向けに小型水冷式燃料電池システムを開発している．
本講演では自社開発品の水冷式小型FCスタックの発電原理およびFCセパレータの設計概要，
燃料電池システムの全体構成および熱マネージメントシステムの詳細，
当社システムを搭載した電動アシスト自転車での走行試験結果を紹介する．