成果報告書詳細
管理番号20110000000239
タイトル平成17年度~平成21年度成果報告書 水素社会構築共通基盤整備事業 燃料電池自動車に係る規制再点検および標準化のための研究開発 水素・燃料電池自動車の基準・標準化に係る研究開発 (燃料性状)
公開日2011/4/20
報告書年度2005 - 2009
委託先名財団法人日本自動車研究所
プロジェクト番号P05012
部署名燃料電池・水素技術開発部
和文要約本事業において(財)日本自動車研究所(JARI)は、燃料電池の導入・普及や技術レベルの進展に対応した性能評価・試験法の確立、国際標準の提案などを目的として調査研究を進めた。
 本報告書は、本事業の実施内容のうち、解析・技術部門の審議体である燃料性状ワーキング(WG)における検討結果をまとめたものである。本ワーキングでは、ISO/TC197/WG12(水素燃料仕様)におけるFCV用水素の品質規格のIS(International Standard)化に資するデータ取得や結果の解析・審議を行った。
 本編には、これまでに開発したJARI標準セルを用いた単セル試験方法、ISO/TC197/WG12(水素製品仕様)におけるFCV用水素の品質規格IS化に必要となる水素中の不純物が燃料電池の発電性能に及ぼす影響評価結果、水素の安全な取り扱いに有効な水素用付臭剤の検討結果について記載している。
 単セル試験方法の検討では、これまでに開発したJARI標準セルと単セル試験方法を用いた発電性能評価のクロスチェック試験をハワイ大学と共同で実施した。両研究機関で再現性の高い測定結果が得られ、JARI標準セルと試験方法の高い信頼性を日米で確認した。得られた成果は、IEC/TC105/WG11(単セル標準試験法)における議論にも活用した。
 水素中の不純物の影響評価については、燃料電池自動車の実際の使用条件を考慮した影響評価をJARI標準セルを用いて行い、不純物の許容濃度や不純物による性能低下の機構を明らかにした。運転時間の一つの目安と考えられている5000時間の発電評価を行い、TS(Technical Specification)の許容濃度であれば発電性能への大きな問題がないことを確認した。また、燃料電池自動車の燃料水素循環系での不純物の濃縮挙動を調査し、水素循環系での不純物の濃縮挙動が不純物の種類によって異なることを明らかにした。得られた結果をIS化のための議論に提供し、2008年3月発行のFCV用水素規格(ISO/TS14687-2)における許容濃度の見直しに反映させた。さらに、将来的にPt使用量が低減されることを想定し、アノードPt担持量の低減が不純物による発電性能の低下に及ぼす影響を調査した結果をDIS(Draft International Standard)原案の許容濃度の設定に反映させた。
 水素用付臭剤の検討については、JARIおよび日本ガス協会で選定した候補化合物が燃料電池の発電性能に及ぼす影響を系統的に調査して実用化のために必要なデータベースを構築した。
英文要約In the present project, Japan Automobile Research Institute (JARI) undertook an investigation for the establishment of methods to evaluate and test fuel cells and for the proposal of international standards that will facilitate the commercialization of Fuel Cell Vehicles(FCVs).
This report concerns a part of the present project which was assigned to the Fuel Properties Working Group formed in the analytical and technical division of JARI. The Working Group tried to collect and analyze data that can be utilized by ISO/TC197/WG12(Hydrogen fuel) .
The specific subjects of this report are the single-cell test method employing JARI standard cells, the effect of impurities in the hydrogen fuel on the fuel cell’s power generation performance, and the introduction of odorants for the safe handling of hydrogen.
In the study of single-cell test method, crosscheck tests on power generation performance were conducted by JARI and the University of Hawaii, applying the standard cells and single-cell test method developed by JARI. Obtaining highly reproducible measurement results, the two institutes confirmed that the JARI standard cells and the single-cell test method were both highly reliable. The obtained results were also utilized by IEC/TC105/WG11 in its discussion on the development of a standard test method for single cells.
In the study of impurities in hydrogen fuel, the allowable concentration limits of impurtities were determined under power generation tests using JARI standard cells. The results confirmed that if kept below the concentration limits prescribed in the Technical Specification(TS), impurities do not significantly affect the power generation of fuel cells at least during 5,000 hours of operation. It was also found that the accumulation behaviors of impurities in the hydrogen recirculation system in FCVs differ among impurities. These test results were reflected in the concentration limit changes in ISO/TS14687-2 published in March 2008.
Additionally, it is expected that the Pt amount used in fuel cells will decrease in the future, the effect of Pt reduction on the cell voltage decrease by impurities in the hydrogen fuel was investigated. The results were reflected in the setting of allowable concentration limit in the Draft International Standard(DIS).
With respect to odorants for hydrogen, we systematically examined the effects of candidate odorants selected by JARI and the Japan Gas Association on the fuel cell’s power generation performance and established a practical database.
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