JP2020136124A - Simulation model creation method of catalyst layer for fuel cell - Google Patents
Simulation model creation method of catalyst layer for fuel cell Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020136124A JP2020136124A JP2019029481A JP2019029481A JP2020136124A JP 2020136124 A JP2020136124 A JP 2020136124A JP 2019029481 A JP2019029481 A JP 2019029481A JP 2019029481 A JP2019029481 A JP 2019029481A JP 2020136124 A JP2020136124 A JP 2020136124A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon
- catalyst layer
- substance
- platinum
- fuel cell
- 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.)
- Granted
Links
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
Abstract
Description
本発明は、燃料電池用触媒層のシミュレーションモデル作成方法、より詳細には、実物により近い、カーボン積層構造の生成、アイオノマーの配置及び触媒活性が異なる白金の配置を表現することができる燃料電池用触媒層のシミュレーションモデル作成方法に関する。 The present invention is a method for creating a simulation model of a catalyst layer for a fuel cell, and more specifically, for a fuel cell capable of expressing the formation of a carbon laminated structure, the arrangement of ionomers, and the arrangement of platinum having different catalytic activities, which are closer to the real thing. The present invention relates to a method for creating a simulation model of a catalyst layer.
燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応によって発電する燃料電池として固体高分子型燃料電池がエネルギー源として注目されている。固体高分子型燃料電池は、室温作動が可能であり、出力密度も高いため、自動車用途などに適した形態として、活発に研究されている。 A solid polymer fuel cell is attracting attention as an energy source as a fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas. Since the polymer electrolyte fuel cell can operate at room temperature and has a high output density, it is being actively studied as a form suitable for automobile applications and the like.
燃料電池を構成する部材は高価であることから、燃料電池の設計、製造の際には、シミュレーション（模擬）技術が広く活用されている。燃料電池の性能予測シミュレーションでは、実物と同等の触媒層モデルが必要である。 Since the members that make up a fuel cell are expensive, simulation technology is widely used when designing and manufacturing fuel cells. In the fuel cell performance prediction simulation, a catalyst layer model equivalent to the actual one is required.
例えば、特許文献１は、触媒層の幾何形状及び特性データから触媒層のモデル化を行うモデル作成手段を開示している。 For example, Patent Document 1 discloses a model creating means for modeling a catalyst layer from geometric shape and characteristic data of the catalyst layer.
特許文献２は、気孔率及び気孔サイズ分布などの気孔に関する情報に基づいて複数の粒状体からなる骨格を含む多孔体モデルを作成する方法を開示している。特許文献２では、割り当て数を算出した気孔の気孔サイズが、気孔と粒状体との界面に形成されるアイオノマーの厚さに基づいて補正される。 Patent Document 2 discloses a method of creating a porous body model including a skeleton composed of a plurality of granules based on information on pores such as porosity and pore size distribution. In Patent Document 2, the pore size of the pores for which the allocation number is calculated is corrected based on the thickness of the ionomer formed at the interface between the pores and the granules.
特許文献３は、電解質膜の両主面に触媒層を配置した燃料電池の前記触媒層の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、前記触媒層の物質輸送を記述するボルツマン方程式のモデル方程式の解を格子ボルツマン法を用いて、前記触媒層の実構造に基づく前記触媒層の性能を算出する、燃料電池のシミュレーション方法を開示している。 Patent Document 3 is a fuel cell simulation method for calculating the performance of the catalyst layer of a fuel cell in which catalyst layers are arranged on both main surfaces of the electrolyte membrane, and is a model of the Boltzmann equation describing material transport of the catalyst layer. A fuel cell simulation method for calculating the performance of the catalyst layer based on the actual structure of the catalyst layer by using the lattice Boltzmann method to solve the equation is disclosed.
また、非特許文献１は、ＤＬＶＯポテンシャルに基づいたカーボン配置を開示しており、そのカーボンの形状は、球体の連なりから形成された仮想的な形状である。 Further, Non-Patent Document 1 discloses a carbon arrangement based on DLVO potential, and the shape of the carbon is a virtual shape formed from a series of spheres.
しかしながら、特許文献１〜３には、触媒層の３Ｄ立体幾何形状を具体的にモデル化する方法は開示されていない。また、非特許文献１においても、触媒層の実形状に基づく立体干渉の影響が３Ｄ立体構造に反映されていない。 However, Patent Documents 1 to 3 do not disclose a method for specifically modeling the 3D solid geometry of the catalyst layer. Further, also in Non-Patent Document 1, the influence of steric interference based on the actual shape of the catalyst layer is not reflected in the 3D steric structure.
例えば、図１に、非特許文献１に記載の燃料電池用触媒層のシミュレーションモデル作成方法を示す。図１では、黒はカーボンを示し、グレーはアイオノマーを示す。図１では、カーボンの形状を球体の連なりから仮想的に生成しているため、その形状からなるカーボンを積層してカーボン積層構造を形成させ、そこにアイオノマーを配置（付着）させたとしても、実際の触媒層の構造と同等の構造を生成することができない。 For example, FIG. 1 shows a method for creating a simulation model of a catalyst layer for a fuel cell described in Non-Patent Document 1. In FIG. 1, black indicates carbon and gray indicates ionomer. In FIG. 1, since the shape of carbon is virtually generated from a series of spheres, even if carbons having that shape are laminated to form a carbon laminated structure and an ionomer is arranged (attached) there, the carbon is formed. It is not possible to generate a structure equivalent to the structure of the actual catalyst layer.
つまり、従来の燃料電池用触媒層のシミュレーションモデル作成方法では、実際の触媒層において使用される内部に空孔（空隙部）を有するカーボンを表現すること（例えば、カーボン径よりも小さい空隙部を任意の位置に設定すること）が困難であり、得られるカーボン積層構造は、実物と異なる形状を有し得る。 That is, in the conventional method for creating a simulation model of a catalyst layer for a fuel cell, carbon having pores (voids) inside used in an actual catalyst layer is expressed (for example, a gap smaller than the carbon diameter is expressed). It is difficult to set it at an arbitrary position), and the obtained carbon laminated structure may have a shape different from the actual one.
さらに、カーボンとして内部に空隙部を有するカーボンのモデルを使用したとしても、カーボンの空隙部にアイオノマーが詰まることがあり、アイオノマーの配置が実物と相違する場合がある。 Further, even if a carbon model having an internal void is used as the carbon, the ionomer may be clogged in the carbon void, and the arrangement of the ionomer may differ from the actual one.
実際の触媒層では、中空内部の触媒（空隙部内の触媒、例えば空隙部内の白金（Ｐｔ＊））は他の位置の触媒（空隙部外の触媒、例えば空隙部外の白金（Ｐｔ））よりも高活性であり、これは、アイオノマーに被覆されていない触媒が触媒被毒を免れて高活性になっているためと推察される。図２に、触媒層における空隙部の内外に白金を有するカーボンを模式的に示す。図２では、黒はカーボンを示し、グレーはアイオノマーを示し、白丸は空隙部外の低活性な白金（Ｐｔ）を示し、白三角は、空隙部内の高活性な白金（Ｐｔ＊）を示す。よって、カーボン内部の空隙部がアイオノマーによって詰まらない形状を有し、触媒層中の白金が配置される場所によって異なる触媒活性を示すモデルを作成する必要がある。 In the actual catalyst layer, the catalyst inside the hollow (catalyst inside the void, for example platinum (Pt * ) inside the void) is more than the catalyst at another position (catalyst outside the void, for example platinum (Pt) outside the void). Is also highly active, which is presumed to be because the catalyst not coated with ionomer escapes catalyst poisoning and becomes highly active. FIG. 2 schematically shows carbon having platinum inside and outside the voids in the catalyst layer. In FIG. 2, black indicates carbon, gray indicates ionomer, white circles indicate low-activity platinum (Pt) outside the voids, and white triangles indicate highly active platinum (Pt * ) inside the voids. Therefore, it is necessary to create a model in which the voids inside the carbon are not clogged by ionomers and show different catalytic activities depending on where platinum is placed in the catalyst layer.
したがって、本発明は、実物により近い、カーボン積層構造の生成、触媒活性が異なる白金の配置及びアイオノマーの配置を表現することができる燃料電池用触媒層のシミュレーションモデル作成方法を提供することを課題とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide a method for creating a simulation model of a catalyst layer for a fuel cell, which can express the formation of a carbon laminated structure, the arrangement of platinum having different catalytic activities, and the arrangement of ionomers, which are closer to the real thing. To do.
触媒層構造は、触媒を担持したカーボン凝集体の積層構造（本明細書等では、「カーボン積層構造」ともいう）と、その構造内に配置されるアイオノマーとから成り立っており、ミクロレベルであり、且つ複雑である。したがって、その触媒層構造をシミュレーションするためには、一般的なＣＡＤソフトウェアではなく、専用のソフトウェアを用いることになる。その際、ニーズに合わせた構造生成手法が用意されていないことが多いため、独自で開発を進める必要がある。 The catalyst layer structure is composed of a laminated structure of carbon aggregates carrying a catalyst (also referred to as “carbon laminated structure” in the present specification and the like) and ionomers arranged in the structure, and is at the micro level. And it is complicated. Therefore, in order to simulate the catalyst layer structure, dedicated software is used instead of general CAD software. At that time, since the structure generation method that meets the needs is often not prepared, it is necessary to proceed with the development independently.
本発明者らは、前記課題を解決するために、図３に示すように、非特許文献１に記載の燃料電池用触媒層のシミュレーションモデル作成方法において、仮想的に生成したカーボンの形状を、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により得られる３Ｄ画像（３Ｄ−ＴＥＭ像）に置き換える方法（方法Ａ）を開発した。 In order to solve the above problems, the present inventors, as shown in FIG. 3, in the method of creating a simulation model of a catalyst layer for a fuel cell described in Non-Patent Document 1, the shape of carbon virtually generated is formed. We have developed a method (method A) for replacing with a 3D image (3D-TEM image) obtained by a transmission electron microscope (TEM).
しかしながら、方法Ａでは、カーボンの形状が中空構造の場合、アイオノマーを配置する際に、アイオノマーがカーボンの空隙部に詰まるという、実際の触媒層構造には見られない構造を生成してしまうことがわかった。図４に、方法Ａにより作成された触媒層構造の断面図を示す。図４では、色の濃い方から順に、空隙（黒）、カーボン、アイオノマーを示す。 However, in the method A, when the shape of the carbon is a hollow structure, when the ionomer is arranged, the ionomer may be clogged in the voids of the carbon, which is a structure not found in the actual catalyst layer structure. all right. FIG. 4 shows a cross-sectional view of the catalyst layer structure prepared by the method A. In FIG. 4, voids (black), carbon, and ionomers are shown in order from the darkest color.
そこで、本発明者らは、さらに前記課題を解決するために、燃料電池用触媒層のシミュレーションモデル作成方法において、第１に透過型電子顕微鏡により原料であるカーボンの３Ｄ−ＴＥＭ像を取得し、第２に３Ｄ−ＴＥＭ像により表されるカーボンが中空構造である場合に、中空構造における空隙部を後に取り除かれる物質Ｘにより置換し、第３にカーボンを積層してカーボン積層構造を作成し、第４に物質Ｘの内側表面及びカーボン積層構造の空隙（カーボン間の空隙）におけるカーボンの表面に白金を配置させ、第５にアイオノマーを配置させ、第６に物質Ｘを取り除いて再度空隙部を出現させることによって、実物により近いカーボン積層構造に、実物により近い状態でアイオノマーを配置させた燃料電池用触媒層を表現することができる方法（方法Ｂ）を開発した。 Therefore, in order to further solve the above problems, the present inventors first obtain a 3D-TEM image of carbon as a raw material by a transmission electron microscope in a method for creating a simulation model of a catalyst layer for a fuel cell. Secondly, when the carbon represented by the 3D-TEM image has a hollow structure, the voids in the hollow structure are replaced with the substance X to be removed later, and thirdly, carbon is laminated to create a carbon laminated structure. Fourth, platinum is arranged on the inner surface of the substance X and the surface of the carbon in the voids (voids between carbons) of the carbon laminated structure, the ionomer is arranged fifth, the substance X is removed, and the voids are formed again. By making it appear, we have developed a method (method B) that can express a fuel cell catalyst layer in which ionomers are arranged in a state closer to the real thing in a carbon laminated structure closer to the real thing.
図５に、方法Ｂの一例を模式的に示し、図６に、方法Ｂにより作成された触媒層構造の断面図を示す。図５では、黒はカーボンを示し、カーボン形状の穴埋めにおけるグレーは物質Ｘを示し、Ｐｔ付着における白は白金を示し、アイオノマー付着におけるグレーはアイオノマーを示す。図６では、色の濃い方から順に、空隙（黒）、カーボン、アイオノマーを示す。 FIG. 5 schematically shows an example of the method B, and FIG. 6 shows a cross-sectional view of the catalyst layer structure produced by the method B. In FIG. 5, black indicates carbon, gray in carbon-shaped fill-in-the-blanks indicates substance X, white in Pt attachment indicates platinum, and gray in ionomer attachment indicates ionomer. In FIG. 6, voids (black), carbon, and ionomers are shown in order from the darkest color.
図５及び６より、方法Ｂにより、カーボン内部に空隙部が存在し、カーボン内部の空隙部がアイオノマーにより詰まっていない、実物により近いカーボン積層構造及びアイオノマーの配置を有する燃料電池用触媒層を表現できることがわかる。 From FIGS. 5 and 6, the method B represents a catalyst layer for a fuel cell having a carbon laminated structure and an ionomer arrangement that are closer to the real thing, in which voids are present inside the carbon and the voids inside the carbon are not clogged by ionomers. I know I can do it.
しかしながら、方法Ｂでは、白金が配置場所に基づいて異なる触媒活性を有するという情報が与えられていないため、空隙部の内外の白金、すなわち物質Ｘの内側表面に配置された白金と、カーボン間の空隙におけるカーボンの表面に配置された白金とが区別されず、それぞれの白金は同じ触媒活性を有するよう設定される。したがって、方法Ｂでは、空隙部内の触媒、すなわち物質Ｘの内側表面に配置された白金が、空隙部外の触媒、すなわちカーボン間の空隙におけるカーボンの表面に配置された白金よりも高活性であるという実際の触媒層において起こり得る現象を再現できていない。 However, in method B, since the information that platinum has different catalytic activity depending on the placement location is not given, the platinum inside and outside the void, that is, the platinum placed on the inner surface of the substance X, and the carbon It is indistinguishable from platinum placed on the surface of carbon in the voids and each platinum is set to have the same catalytic activity. Therefore, in Method B, the catalyst in the voids, i.e. the platinum placed on the inner surface of the substance X, is more active than the catalyst outside the voids, i.e. the platinum placed on the surface of the carbon in the inter-carbon voids. The phenomenon that can occur in the actual catalyst layer has not been reproduced.
そこで、本発明者らは、さらに前記課題を解決するための手段を種々検討した結果、燃料電池用触媒層のシミュレーションモデル作成方法において、第１に透過型電子顕微鏡により原料であるカーボンの３Ｄ−ＴＥＭ像を取得し、第２に３Ｄ−ＴＥＭ像により表されるカーボンが中空構造である場合に、中空構造における空隙部を後に取り除かれる物質Ｘにより置換し、第３にカーボンを積層してカーボン積層構造を作成し、第４に物質Ｘの内側表面に触媒活性が高い白金を配置させ、カーボン間の空隙におけるカーボンの表面に触媒活性が低い白金を配置させ、第５にアイオノマーを配置させ、第６に物質Ｘを取り除いて再度空隙部を出現させることによって、実物により近いカーボン積層構造に、実物により近い状態で触媒活性が異なる白金及びアイオノマーを配置させた燃料電池用触媒層を表現することができることを見出し、本発明を完成した。 Therefore, as a result of further studying various means for solving the above-mentioned problems, the present inventors have first described in a method for creating a simulation model of a catalyst layer for a fuel cell by using a transmission electron microscope to obtain 3D- of carbon as a raw material. A TEM image is obtained, and secondly, when the carbon represented by the 3D-TEM image has a hollow structure, the voids in the hollow structure are replaced with the substance X to be removed later, and thirdly, carbon is laminated and carbon is laminated. A laminated structure is created, fourthly, platinum having high catalytic activity is arranged on the inner surface of the substance X, platinum having low catalytic activity is arranged on the surface of carbon in the voids between carbons, and fifthly, an ionomer is arranged. Sixth, by removing the substance X and making the voids appear again, a catalyst layer for a fuel cell in which platinum and ionomer having different catalytic activities are arranged in a carbon laminated structure closer to the real thing is expressed. We found that we could do this, and completed the present invention.
すなわち、本発明の要旨は以下の通りである。
（１）燃料電池用触媒層のシミュレーションモデル作成方法であって、
（ｉ）透過型電子顕微鏡により原料であるカーボンの３Ｄ−ＴＥＭ像を取得するステップ、
（ｉｉ）（ｉ）で取得した３Ｄ−ＴＥＭ像により表されるカーボンに存在する空隙部を燃料電池用触媒層に存在する物質以外の物質Ｘに置換するステップ、
（ｉｉｉ）（ｉｉ）で空隙部が物質Ｘで置換されたカーボンを積層してカーボン積層構造を作成するステップ、
（ｉｖ）（ｉｉｉ）で作成したカーボン積層構造において、物質Ｘの内側表面に触媒活性が高い白金を配置し、カーボン間の空隙におけるカーボンの表面に触媒活性が低い白金を配置するステップ、
（ｖ）（ｉｖ）で触媒活性が異なる白金を配置したカーボン積層構造にアイオノマーを配置するステップ、及び
（ｖｉ）（ｖ）でアイオノマーを配置したカーボン積層構造から物質Ｘを取り除くステップ
を含む、シミュレーションモデル作成方法。
（２）（ｉｉ）のステップにおいて、８ｎｍ以下の大きさの空隙部を、物質Ｘに置換する、（１）に記載のシミュレーションモデル作成方法。
That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) A method for creating a simulation model of a catalyst layer for a fuel cell.
(I) A step of acquiring a 3D-TEM image of carbon as a raw material by a transmission electron microscope,
(Ii) The step of replacing the voids existing in the carbon represented by the 3D-TEM image acquired in (i) with a substance X other than the substance existing in the fuel cell catalyst layer.
(Iii) The step of laminating carbon whose voids are replaced with the substance X in (iii) to create a carbon laminated structure,
(Iv) In the carbon laminated structure prepared in (iii), a step of arranging platinum having high catalytic activity on the inner surface of the substance X and arranging platinum having low catalytic activity on the surface of carbon in the voids between carbons.
Simulation including (v) a step of arranging an ionomer in a carbon laminated structure in which platinum having different catalytic activities is arranged in (iv) and a step of removing substance X from the carbon laminated structure in which an ionomer is arranged in (vi) (v). How to create a model.
(2) The simulation model creation method according to (1), wherein in the step (ii), the void portion having a size of 8 nm or less is replaced with the substance X.
本発明により、実物により近い、カーボン積層構造の生成、触媒活性が異なる白金の配置及びアイオノマーの配置を表現することができる燃料電池用触媒層のシミュレーションモデル作成方法が提供される。 The present invention provides a method for creating a simulation model of a catalyst layer for a fuel cell, which can express the formation of a carbon laminated structure, the arrangement of platinum having different catalytic activities, and the arrangement of ionomers, which are closer to the real thing.
以下、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
本明細書では、適宜図面を参照して本発明の特徴を説明する。図面では、明確化のために各部の寸法及び形状を誇張しており、実際の寸法及び形状を正確に描写してはいない。それ故、本発明の技術的範囲は、これら図面に表された各部の寸法及び形状に限定されるものではない。なお、本発明の燃料電池用触媒層のシミュレーションモデル作成方法は、下記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者がおこない得る変更、改良などを施した種々の形態にて実施することができる。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
In the present specification, the features of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. In the drawings, the dimensions and shapes of each part are exaggerated for clarification, and the actual dimensions and shapes are not accurately depicted. Therefore, the technical scope of the present invention is not limited to the dimensions and shapes of the parts shown in these drawings. The method for creating a simulation model of the catalyst layer for a fuel cell of the present invention is not limited to the following embodiments, and changes and improvements that can be made by those skilled in the art are made without departing from the gist of the present invention. It can be carried out in various forms.
本発明の燃料電池用触媒層のシミュレーションモデル作成方法は、（ｉ）透過型電子顕微鏡により原料であるカーボンの３Ｄ−ＴＥＭ像を取得するステップ、（ｉｉ）カーボンに存在する空隙部を燃料電池用触媒層に存在する物質以外の物質Ｘに置換するステップ、（ｉｉｉ）カーボンを積層してカーボン積層構造を作成するステップ、（ｉｖ）白金を配置するステップ、（ｖ）アイオノマーを配置するステップ、及び（ｖｉ）物質Ｘを取り除くステップを含む。 The method for creating a simulation model of the catalyst layer for a fuel cell of the present invention is as follows: (i) a step of acquiring a 3D-TEM image of carbon as a raw material by a transmission electron microscope, and (ii) a gap portion existing in carbon for a fuel cell. A step of substituting a substance X other than the substance existing in the catalyst layer, a step of (iii) laminating carbon to create a carbon laminated structure, (iv) a step of arranging platinum, (v) a step of arranging an ionomer, and a step. (Vi) Includes the step of removing substance X.
以下に、（ｉ）〜（ｖｉ）のステップについて詳細を示す。 The details of the steps (i) to (vi) are shown below.
（ｉ）透過型電子顕微鏡により原料であるカーボンの３Ｄ−ＴＥＭ像を取得するステップ
（ｉ）のステップでは、透過型電子顕微鏡により原料であるカーボンの３Ｄ−ＴＥＭ像を取得する。
(I) Step of Acquiring a 3D-TEM Image of Raw Material Carbon by Transmission Electron Microscope In step (i), a 3D-TEM image of raw material carbon is acquired by a transmission electron microscope.
本発明において、原料であるカーボンの３Ｄ−ＴＥＭ像は、当該技術分野において公知である透過型電子顕微鏡により取得することができ、縦が、通常１５０ｎｍ〜２５０ｎｍであり、横が、通常１００ｎｍ〜２００ｎｍであり、奥行が、通常８０ｎｍ〜１５０ｎｍである大きさ、例えば縦が２００ｎｍであり、横が１５０ｎｍであり、奥行が１００ｎｍである大きさの範囲の３Ｄ−ＴＥＭ像である。 In the present invention, a 3D-TEM image of carbon as a raw material can be obtained by a transmission electron microscope known in the art, and the length is usually 150 nm to 250 nm and the width is usually 100 nm to 200 nm. This is a 3D-TEM image having a depth of usually 80 nm to 150 nm, for example, a length of 200 nm, a width of 150 nm, and a depth of 100 nm.
原料であるカーボンの３Ｄ−ＴＥＭ像は、１画像取得しても、複数画像、例えば２画像〜触媒層を構成するカーボンの数の画像を取得してもよい。 As the 3D-TEM image of carbon as a raw material, one image may be acquired, or a plurality of images, for example, two images to an image of the number of carbons constituting the catalyst layer may be acquired.
（ｉ）のステップにおいて、透過型電子顕微鏡により原料であるカーボンの３Ｄ−ＴＥＭ像を取得することにより、（ｉｉｉ）のステップにおいて、実物により近いカーボン積層構造を作成することができる。 By acquiring a 3D-TEM image of carbon as a raw material with a transmission electron microscope in the step (i), a carbon laminated structure closer to the real thing can be created in the step (iii).
（ｉｉ）カーボンに存在する空隙部を燃料電池用触媒層に存在する物質以外の物質Ｘに置換するステップ
（ｉｉ）のステップでは、（ｉ）で取得した３Ｄ−ＴＥＭ像により表されるカーボンに存在する空隙部を燃料電池用触媒層に存在する物質以外の物質Ｘに置換する。
(Ii) The step of replacing the voids existing in the carbon with a substance X other than the substance existing in the catalyst layer for the fuel cell In the step of (ii), the carbon represented by the 3D-TEM image obtained in (i) is used. The existing void is replaced with a substance X other than the substance existing in the fuel cell catalyst layer.
燃料電池用触媒層に存在する物質以外の物質Ｘは、（ｖｉ）のステップにおいて取り除かれるため、燃料電池用触媒層に存在する物質（例えば、カーボン、アイオノマー、及び白金）以外の物質であれば限定されない。 Since the substance X other than the substance existing in the fuel cell catalyst layer is removed in the step (vi), any substance other than the substance (for example, carbon, ionomer, and platinum) existing in the fuel cell catalyst layer can be used. Not limited.
（ｉｉ）のステップにおいて、（ｉ）で取得した３Ｄ−ＴＥＭ像により表されるカーボンに存在する空隙部を燃料電池用触媒層に存在する物質以外の物質Ｘに置換することで、（ｖ）のステップにおいてアイオノマーを配置する際に、カーボン内部の空隙部がアイオノマーにより詰まることがなく、最終的に得られる燃料電池のシミュレーションと実物との差を小さくすることができる。 In step (ii), by substituting the voids existing in the carbon represented by the 3D-TEM image acquired in (i) with a substance X other than the substance existing in the fuel cell catalyst layer, (v) When the ionomer is arranged in the above step, the voids inside the carbon are not clogged by the ionomer, and the difference between the finally obtained fuel cell simulation and the actual product can be reduced.
（ｉ）で取得した３Ｄ−ＴＥＭ像により表されるカーボンに存在する空隙部は、全て物質Ｘで置換されてもよいが、物質Ｘで置換される空隙部の大きさを、円相当径としたときに通常８ｎｍ以下、例えば４ｎｍ以下に調節してもよい。 All the voids existing in the carbon represented by the 3D-TEM image obtained in (i) may be replaced with the substance X, but the size of the voids replaced by the substance X is defined as the equivalent circle diameter. When this is done, it may be adjusted to 8 nm or less, for example, 4 nm or less.
（ｉｉ）のステップにおいて、（ｉ）で取得した３Ｄ−ＴＥＭ像により表されるカーボンに存在する空隙部のうち前記範囲の大きさの空隙部を燃料電池用触媒層に存在する物質以外の物質Ｘに置換することで、（ｉ）で取得した３Ｄ−ＴＥＭ像により表されるカーボンにおいて様々な大きさの空隙部が存在する場合に、（ｖ）のステップにおいて、大きな空隙部にはアイオノマーが入り込み、小さな空隙部にはアイオノマーが入り込まないモデルを作成することができる。 In the step (ii), of the voids existing in the carbon represented by the 3D-TEM image acquired in (i), the voids having the size in the above range are substances other than the substance existing in the fuel cell catalyst layer. By substituting with X, when there are voids of various sizes in the carbon represented by the 3D-TEM image obtained in (i), in the step (v), ionomers are present in the large voids. It is possible to create a model that does not allow ionomers to enter the small gaps.
（ｉｉｉ）カーボンを積層してカーボン積層構造を作成するステップ
（ｉｉｉ）のステップでは、（ｉｉ）で空隙部が物質Ｘで置換されたカーボンを積層してカーボン積層構造を作成する。
(Iii) Step of laminating carbon to create a carbon laminated structure In the step of (iii), carbon whose voids are replaced with the substance X in (iii) is laminated to create a carbon laminated structure.
（ｉｉｉ）のステップにおいて、（ｉｉ）で空隙部が物質Ｘで置換されたカーボンの積層方法は、限定されない。例えば、（ｉｉｉ）のステップでは、（ｉｉ）で空隙部が物質Ｘで置換されたカーボンをランダムに積層させることで、カーボン積層構造を作成する。 In the step (iii), the method of laminating carbon in which the voids are replaced with the substance X in (iii) is not limited. For example, in the step (iii), a carbon laminated structure is created by randomly laminating carbon whose voids are replaced with the substance X in (iii).
なお、（ｉｉ）で空隙部が物質Ｘで置換されたカーボンは、（ｉ）のステップにおいて取得した画像の数に応じて、１種類であっても、複数種類、例えば２種類〜触媒層を構成するカーボンの数の種類であってもよい。 The carbon whose voids are replaced with the substance X in (ii) may be of one type, for example, two types to a catalyst layer, depending on the number of images acquired in the step (i). It may be the type of the number of carbons constituting.
また、（ｉｉ）で空隙部が物質Ｘで置換されたカーボンとして、当該カーボンの鏡像を使用してもよい。したがって、（ｉ）のステップにおいて取得した画像が１画像であっても、（ｉｉ）で当該画像から得られた空隙部が物質Ｘで置換されたカーボンと、当該カーボンの鏡像との２種類のカーボンから、カーボン積層構造を作成することができる。 Further, a mirror image of the carbon may be used as the carbon in which the voids are replaced with the substance X in (ii). Therefore, even if the image acquired in the step (i) is one image, there are two types of carbon, in which the voids obtained from the image in (ii) are replaced with the substance X, and a mirror image of the carbon. A carbon laminated structure can be made from carbon.
（ｉｉｉ）のステップにおいて、（ｉ）のステップで透過型電子顕微鏡により取得された３Ｄ−ＴＥＭ像に基づくカーボンを積層させることにより、実物により近いカーボン積層構造を作成することができる。 By laminating carbon based on the 3D-TEM image acquired by the transmission electron microscope in step (i) in step (iii), a carbon laminated structure closer to the real thing can be created.
（ｉｖ）白金を配置するステップ
（ｉｖ）のステップでは、（ｉｉｉ）で作成したカーボン積層構造において、物質Ｘの内側表面に触媒活性が高い白金を配置し、カーボン間の空隙におけるカーボンの表面に触媒活性が低い白金を配置する。
(Iv) Step of arranging platinum In the step of (iv), in the carbon laminated structure created in (iii), platinum having high catalytic activity is arranged on the inner surface of the substance X, and on the surface of carbon in the voids between carbons. Place platinum with low catalytic activity.
ここで、「物質Ｘの内側表面に触媒活性が高い白金を配置」とは、触媒活性が高い白金が、物質Ｘとカーボンとの界面において、物質Ｘの内部側に存在するように界面に接して配置されることを示す。したがって、触媒活性が高い白金は、（ｖｉ）のステップにおいて物質Ｘを取り除いた後に、カーボン表面に配置される。 Here, "arranging platinum having high catalytic activity on the inner surface of substance X" means that platinum having high catalytic activity is in contact with the interface between the substance X and carbon so as to be present on the inner side of the substance X. Indicates that it will be placed. Therefore, platinum with high catalytic activity is placed on the carbon surface after removing substance X in step (vi).
（ｉｖ）のステップでは、触媒活性が高い白金が物質Ｘの内側表面に配置され、触媒活性が低い白金がカーボン間の空隙におけるカーボンの表面に配置されれば、これらの白金を配置する順番は限定されない。（ｉｖ）のステップでは、例えば、物質Ｘの内側表面に触媒活性が高い白金を配置した後にカーボン間の空隙におけるカーボンの表面に触媒活性が低い白金を配置しても、あるいは、カーボン間の空隙におけるカーボンの表面に触媒活性が低い白金を配置した後に物質Ｘの内側表面に触媒活性が高い白金を配置してもよい。 In step (iv), if platinum with high catalytic activity is placed on the inner surface of substance X and platinum with low catalytic activity is placed on the surface of carbon in the voids between carbons, the order in which these platinums are placed is Not limited. In step (iv), for example, platinum having high catalytic activity may be arranged on the inner surface of the substance X, and then platinum having low catalytic activity may be arranged on the surface of carbon in the voids between carbons, or the voids between carbons may be arranged. After arranging platinum having low catalytic activity on the surface of carbon in the above, platinum having high catalytic activity may be arranged on the inner surface of the substance X.
なお、カーボン間の空隙におけるカーボンの表面に配置される触媒活性が低い白金とは、物質Ｘの内側表面に配置される白金と比較して触媒活性が低い白金のことを示し、一方で、物質Ｘの内側表面に配置される触媒活性が高い白金とは、カーボン間の空隙におけるカーボンの表面に配置される白金と比較して触媒活性が高い白金のことを示す。 The platinum having low catalytic activity arranged on the surface of carbon in the voids between carbons means platinum having low catalytic activity as compared with platinum arranged on the inner surface of the substance X, while the substance. The platinum having high catalytic activity arranged on the inner surface of X means platinum having high catalytic activity as compared with platinum arranged on the surface of carbon in the voids between carbons.
（ｉｖ）のステップにおいて、カーボン積層構造の物質Ｘの内側表面及びカーボン間の空隙におけるカーボンの表面それぞれに、別物の白金、すなわち、触媒活性が異なる白金を配置させることで、空隙部内の白金と空隙部外の白金とに異なる触媒活性を設定することができ、したがって、空隙部内の白金の触媒活性が高くなるという実際の現象を再現したシミュレーション計算をすることができる。 In the step (iv), different platinums, that is, platinums having different catalytic activities are arranged on the inner surface of the substance X having the carbon laminated structure and the surface of the carbons in the voids between the carbons, so that the platinums in the voids are separated from each other. It is possible to set a different catalytic activity for platinum outside the voids, and therefore it is possible to perform simulation calculations that reproduce the actual phenomenon that the catalytic activity of platinum inside the voids increases.
（ｖ）アイオノマーを配置するステップ
（ｖ）のステップでは、（ｉｖ）で触媒活性が異なる白金を配置したカーボン積層構造にアイオノマーを配置する。
(V) Step of arranging ionomers In the step of (v), ionomers are arranged in a carbon laminated structure in which platinum having different catalytic activities is arranged in (iv).
（ｖ）のステップにおいて、配置されるアイオノマーの量は限定されず、シミュレーションモデルとして所望の燃料電池用触媒層に応じて、変更することができる。例えば、特定の燃料電池用触媒層において、アイオノマーの量の違いによる燃料電池の発電性能の変化をシミュレーションしたい場合は、アイオノマーの量を、当該技術分野で通常用いられる量よりも少ない量から多い量まで、様々な量に変更することができる。 In step (v), the amount of ionomers arranged is not limited and can be changed according to the desired fuel cell catalyst layer as a simulation model. For example, in a specific fuel cell catalyst layer, when it is desired to simulate a change in fuel cell power generation performance due to a difference in the amount of ionomer, the amount of ionomer is set to an amount smaller to a larger amount than the amount normally used in the art. Can be changed to various quantities.
（ｖ）のステップにおいて、（ｉｖ）で触媒活性が異なる白金を配置したカーボン積層構造にアイオノマーを配置することで、アイオノマーは、物質Ｘで置換されているカーボン積層構造のカーボン内部の空隙部、特に小さい空隙部に詰まらず、カーボンとカーボンの間に配置される。したがって、（ｖｉ）のステップにおいて、物質Ｘを取り除いた後の触媒層は、通常カーボン内部の空隙部がアイオノマーにより詰まることのない実物により近いものになる。 In the step (v), by arranging the ionomer in the carbon laminated structure in which platinum having different catalytic activities is arranged in (iv), the ionomer is formed in the void portion inside the carbon of the carbon laminated structure in which the substance X is substituted. It is placed between carbons without clogging the particularly small voids. Therefore, in step (vi), the catalyst layer after removing the substance X becomes closer to the real thing, in which the voids inside the carbon are usually not clogged by ionomers.
（ｖｉ）物質Ｘを取り除くステップ
（ｖｉ）のステップでは、（ｖ）でアイオノマーを配置したカーボン積層構造から物質Ｘを取り除く。
(Vi) Step of removing substance X In step (vi), substance X is removed from the carbon laminated structure in which the ionomer is arranged in (v).
（ｖｉ）のステップにおいて、（ｖ）でアイオノマーを配置したカーボン積層構造から物質Ｘを取り除くことで、得られる燃料電池用触媒層のシミュレーションは、通常カーボン内部の空隙部がアイオノマーにより詰まることのない実物により近いものになる。 In the simulation of the catalyst layer for a fuel cell obtained by removing the substance X from the carbon laminated structure in which the ionomer is arranged in the step (vi), the voids inside the carbon are usually not clogged by the ionomer. It will be closer to the real thing.
図７に、本発明の燃料電池用触媒層のシミュレーションモデル作成方法の一例を模式的に示し、図８に、従来の燃料電池用触媒層のシミュレーションモデル作成方法の一例により作成された触媒層構造の断面図（Ａ）及び本発明の燃料電池用触媒層のシミュレーションモデル作成方法の一例により作成された触媒層構造の断面図（Ｂ）を示す。図７では、カーボン形状の穴埋めにおける黒はカーボンを示し、グレーは物質Ｘを示し、図７及び８の（Ａ）及び（Ｂ）では、黒は空隙を示し、グレーはカーボンを示し、白丸はカーボン間の空隙におけるカーボンの表面の低活性な白金（Ｐｔ）を示し、白三角は、物質Ｘの内側表面の高活性な白金（Ｐｔ＊）を示す。 FIG. 7 schematically shows an example of a method for creating a simulation model of a catalyst layer for a fuel cell of the present invention, and FIG. 8 shows a catalyst layer structure created by an example of a conventional method for creating a simulation model of a catalyst layer for a fuel cell. (A) and a cross-sectional view (B) of the catalyst layer structure created by an example of the method for creating a simulation model of the catalyst layer for a fuel cell of the present invention are shown. In FIG. 7, black in filling the carbon shape indicates carbon, gray indicates substance X, and in (A) and (B) of FIGS. 7 and 8, black indicates voids, gray indicates carbon, and white circles indicate carbon. The low-activity platinum (Pt) on the surface of the carbon in the voids between the carbons is shown, and the white triangles indicate the high-activity platinum (Pt * ) on the inner surface of the substance X.
図７では、物質Ｘの内側表面に触媒活性が高い白金（Ｐｔ＊）を配置した後にカーボン間の空隙におけるカーボンの表面に触媒活性が低い白金（Ｐｔ）を配置しており、図７の（Ａ）には、物質Ｘの内側表面に触媒活性が高い白金（Ｐｔ＊）を配置した触媒層構造の断面図を示し、図７の（Ｂ）には、物質Ｘの内側表面に触媒活性が高い白金（Ｐｔ＊）を配置した後にカーボン間の空隙におけるカーボンの表面に触媒活性が低い白金（Ｐｔ）を配置した触媒層構造の断面図を示す。図７より、本発明により、カーボン積層構造の物質Ｘの内側表面及びカーボン間の空隙におけるカーボンの表面それぞれに触媒活性が異なる白金を配置させることができることがわかる。 In FIG. 7, platinum (Pt * ) having high catalytic activity is arranged on the inner surface of the substance X, and then platinum (Pt) having low catalytic activity is arranged on the surface of carbon in the voids between carbons. A) shows a cross-sectional view of a catalyst layer structure in which platinum (Pt * ) having high catalytic activity is arranged on the inner surface of the substance X, and FIG. 7B shows the catalytic activity on the inner surface of the substance X. A cross-sectional view of a catalyst layer structure in which platinum (Pt) having low catalytic activity is arranged on the surface of carbon in the voids between carbons after high platinum (Pt * ) is arranged is shown. From FIG. 7, it can be seen that according to the present invention, platinum having different catalytic activities can be arranged on the inner surface of the substance X having a carbon laminated structure and on the surface of carbon in the voids between carbons.
図８より、本発明では、従来では表現できなかった空隙部内の白金（Ｐｔ＊）と空隙部外の白金（Ｐｔ）の活性の違いを表現することが可能であることがわかる。 From FIG. 8, it can be seen that in the present invention, it is possible to express the difference in activity between platinum (Pt * ) in the void and platinum (Pt) outside the void, which could not be expressed conventionally.
以上により、本発明の燃料電池用触媒層のシミュレーションモデル作成方法により、実物により近いカーボン積層構造に、実物により近い状態で触媒活性が異なる白金及びアイオノマーを配置させた燃料電池用触媒層を表現することができ、その結果、従来では表現することができなかった燃料電池用触媒層における細孔径と体積分率との関係におけるカーボン中空構造に由来する細孔径ピークを表現でき、さらに、従来のシミュレーションにおける特性、例えばプロトン伝導度、電流密度とセル電圧との関係、過電圧分離などの特性と、異なるシミュレーションの結果を表現することができる。 Based on the above, the method for creating a simulation model of the catalyst layer for a fuel cell of the present invention represents a catalyst layer for a fuel cell in which platinum and ionomer having different catalytic activities are arranged in a carbon laminated structure closer to the real thing. As a result, it is possible to express the pore diameter peak derived from the carbon hollow structure in the relationship between the pore diameter and the body integration ratio in the fuel cell catalyst layer, which could not be expressed in the past, and further, the conventional simulation can be expressed. It is possible to express the characteristics of the above, such as the proton conductivity, the relationship between the current density and the cell voltage, the characteristics such as overvoltage separation, and the results of different simulations.
よって、本発明によって、従来の方法では捉えることができなかった燃料電池用触媒層の実際の形状に由来する特性を捉えることができると考えられる。したがって、本発明によって、実際のカーボンの形状、触媒活性が異なる白金及びアイオノマーの配置が触媒層構造の特性に与える影響及び発電特性に与える影響を評価することができ、本発明は、ＦＣの発電性能を向上させるカーボンの形状、すなわち触媒層構造の設計に有用である。 Therefore, it is considered that the present invention can capture the characteristics derived from the actual shape of the fuel cell catalyst layer, which could not be captured by the conventional method. Therefore, according to the present invention, it is possible to evaluate the influence of the arrangement of platinum and ionomer having different actual carbon shapes and catalytic activities on the characteristics of the catalyst layer structure and the power generation characteristics, and the present invention can evaluate the power generation of FC. It is useful for designing the shape of carbon that improves performance, that is, the catalyst layer structure.
Claims (2)
（ｉ）透過型電子顕微鏡により原料であるカーボンの３Ｄ−ＴＥＭ像を取得するステップ、
（ｉｉ）（ｉ）で取得した３Ｄ−ＴＥＭ像により表されるカーボンに存在する空隙部を燃料電池用触媒層に存在する物質以外の物質Ｘに置換するステップ、
（ｉｉｉ）（ｉｉ）で空隙部が物質Ｘで置換されたカーボンを積層してカーボン積層構造を作成するステップ、
（ｉｖ）（ｉｉｉ）で作成したカーボン積層構造において、物質Ｘの内側表面に触媒活性が高い白金を配置し、カーボン間の空隙におけるカーボンの表面に触媒活性が低い白金を配置するステップ、
（ｖ）（ｉｖ）で触媒活性が異なる白金を配置したカーボン積層構造にアイオノマーを配置するステップ、及び
（ｖｉ）（ｖ）でアイオノマーを配置したカーボン積層構造から物質Ｘを取り除くステップ
を含む、シミュレーションモデル作成方法。 A method for creating a simulation model of a catalyst layer for a fuel cell.
(I) A step of acquiring a 3D-TEM image of carbon as a raw material by a transmission electron microscope,
(Ii) The step of replacing the voids existing in the carbon represented by the 3D-TEM image acquired in (i) with a substance X other than the substance existing in the catalyst layer for the fuel cell.
(Iii) The step of laminating carbon whose voids are replaced with the substance X in (ii) to create a carbon laminated structure,
(Iv) In the carbon laminated structure prepared in (iii), a step of arranging platinum having high catalytic activity on the inner surface of the substance X and arranging platinum having low catalytic activity on the surface of carbon in the voids between carbons.
Simulation including (v) a step of arranging an ionomer in a carbon laminated structure in which platinum having different catalytic activities is arranged in (iv) and a step of removing substance X from the carbon laminated structure in which an ionomer is arranged in (vi) (v). How to create a model.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019029481A JP7063830B2 (en) | 2019-02-21 | 2019-02-21 | How to create a simulation model of the catalyst layer for fuel cells |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019029481A JP7063830B2 (en) | 2019-02-21 | 2019-02-21 | How to create a simulation model of the catalyst layer for fuel cells |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2020136124A true JP2020136124A (en) | 2020-08-31 |
| JP7063830B2 JP7063830B2 (en) | 2022-05-09 |
Family
ID=72263490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019029481A Active JP7063830B2 (en) | 2019-02-21 | 2019-02-21 | How to create a simulation model of the catalyst layer for fuel cells |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7063830B2 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009193672A (en) * | 2008-02-12 | 2009-08-27 | Toyota Motor Corp | Fuel cell simulation device and fuel cell |
| JP2010128746A (en) * | 2008-11-27 | 2010-06-10 | Toyota Motor Corp | Porous material model creation device and porous material model creation method |
| JP2015135790A (en) * | 2014-01-20 | 2015-07-27 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Simulation method and simulation device of fuel cell and manufacturing method using the same |
| JP2017130306A (en) * | 2016-01-19 | 2017-07-27 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Simulation method for fuel battery |
| JP2017139158A (en) * | 2016-02-04 | 2017-08-10 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Fuel battery simulation method and fuel battery simulation device |
| KR20180072108A (en) * | 2016-12-21 | 2018-06-29 | 서울과학기술대학교 산학협력단 | Carbon nanofiber comprising pore net and manufacturing mathod of the same |
| JP2019145473A (en) * | 2018-02-23 | 2019-08-29 | トヨタ自動車株式会社 | Method for creating simulation model of catalyst layer for fuel cells |
-
2019
- 2019-02-21 JP JP2019029481A patent/JP7063830B2/en active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009193672A (en) * | 2008-02-12 | 2009-08-27 | Toyota Motor Corp | Fuel cell simulation device and fuel cell |
| JP2010128746A (en) * | 2008-11-27 | 2010-06-10 | Toyota Motor Corp | Porous material model creation device and porous material model creation method |
| JP2015135790A (en) * | 2014-01-20 | 2015-07-27 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Simulation method and simulation device of fuel cell and manufacturing method using the same |
| JP2017130306A (en) * | 2016-01-19 | 2017-07-27 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Simulation method for fuel battery |
| JP2017139158A (en) * | 2016-02-04 | 2017-08-10 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Fuel battery simulation method and fuel battery simulation device |
| KR20180072108A (en) * | 2016-12-21 | 2018-06-29 | 서울과학기술대학교 산학협력단 | Carbon nanofiber comprising pore net and manufacturing mathod of the same |
| JP2019145473A (en) * | 2018-02-23 | 2019-08-29 | トヨタ自動車株式会社 | Method for creating simulation model of catalyst layer for fuel cells |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP7063830B2 (en) | 2022-05-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7092517B2 (en) | How to create a simulation model of the catalyst layer for fuel cells | |
| Cetinbas et al. | Agglomerates in polymer electrolyte fuel cell electrodes: Part I. Structural characterization | |
| Zielke et al. | Three‐phase multiscale modeling of a LiCoO2 cathode: combining the advantages of FIB–SEM imaging and x‐ray tomography | |
| Yang et al. | A novel PEMEC with 3D printed non-conductive bipolar plate for low-cost hydrogen production from water electrolysis | |
| Lee et al. | Grooved electrodes for high-power-density fuel cells | |
| Chen et al. | Pore-scale study of reactive transport processes in catalyst layer agglomerates of proton exchange membrane fuel cells | |
| JP7063831B2 (en) | How to create a simulation model of the catalyst layer for fuel cells | |
| Roberts et al. | Insights into lithium-ion battery degradation and safety mechanisms from mesoscale simulations using experimentally reconstructed mesostructures | |
| CN108898667B (en) | Carbon paper morphological parameter extraction method based on X-ray CT three-dimensional reconstruction | |
| US20180195186A1 (en) | Tunable Thin Liquid/Gas Diffusion Layers for Electrolyzers | |
| Nishida et al. | A modeling study of porous composite microstructures for solid oxide fuel cell anodes | |
| JP5056731B2 (en) | Porous body model creation device and porous body model creation method | |
| Leung et al. | Micro & nano-engineering of fuel cells | |
| JP7063830B2 (en) | How to create a simulation model of the catalyst layer for fuel cells | |
| Chiu et al. | Lattice Boltzmann model for multi-component mass transfer in a solid oxide fuel cell anode with heterogeneous internal reformation and electrochemistry | |
| Hassan et al. | Effect of porous transport layer properties on the anode electrode in anion exchange membrane electrolyzers | |
| Shulda et al. | 2D and 3D characterization of PtNi nanowire electrode composition and structure | |
| de Sá et al. | Passive small direct alcohol fuel cells for low-power portable applications: Assessment based on innovative increments since 2018 | |
| Hattori et al. | Development of the overpotential simulator for polymer electrolyte fuel cells and application for optimization of cathode structure | |
| Tomizawa et al. | Heterogeneous pore-scale model analysis of micro-patterned PEMFC cathodes | |
| Ćwieka et al. | Effect of anode porosity on the performance of molten carbonate fuel cell | |
| JPWO2015177850A1 (en) | Metal mask and screen printing device | |
| CN111929338A (en) | Fuel cell catalyst layer analysis method based on simulated annealing algorithm three-dimensional reconstruction | |
| Tafazoli et al. | Investigation of the geometric property hull for infiltrated solid oxide fuel cell electrodes | |
| JP5287557B2 (en) | Fuel cell simulation model creation device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210415 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220315 |
|
| 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: 20220329 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220421 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7063830 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |