不規則性多孔体微細構造最適化のための三次元多孔質シミュレータPOCO2の開発と応用

古山 通久a, 扇谷 恵a, 服部 達哉a, 福長 博b, 鈴木 愛c, Riadh SAHNOUNa, 坪井 秀行a, 畠山 望a, 遠藤 明a, 高羽 洋充a, 久保 百司a, Carlos A. DEL CARPIOa, 宮本 明a, c*

a東北大学大学院工学研究科 応用化学専攻, 〒980-8579 仙台市青葉区荒巻字青葉6-6-11-1302
b信州大学繊維学部 精密素材工学科, 〒386-8567 長野県上田市常田3-15-1
c東北大学未来科学技術共同研究センター, 〒980-8579 仙台市青葉区荒巻字青葉6-6-10

(Received: December 21, 2007; Accepted for publication: January 31, 2008; Advance publication: March 15, 2008)

  数十nmから数mmの不規則な細孔構造を有する多孔体(不規則性多孔体)は、自動車触媒、排ガス処理用フィルタ、燃料電池用電極触媒、リチウム電池用電極触媒などをはじめとして様々な用途に用いられている。これら不規則性多孔体の特性・信頼性向上に向けた研究開発アプローチは、材料物性の制御、相互作用界面に注目した界面制御、大表面積・高活性化のための構造制御、に大別される。このうち構造制御は、理論的に有効な手法が存在せず、実験による経験的試行錯誤による研究開発が大きな役割を果たしてきた。著者らは、不規則性多孔体微細構造の合理的最適化というブレイクスルーに向けて、三次元多孔質シミュレータを開発してきた。本研究では、開発した三次元多孔質シミュレータを固体酸化物燃料電池(SOFC)の燃料極へと具体的に応用し、実験結果に対する合致からその妥当性を確認した。さらに、三次元多孔質シミュレータに基づく微細構造最適化のための手法を提案し、予備的な結果に基づいて提案手法の展開可能性を示すことに成功した。

キーワード: 三次元多孔質シミュレータ, 重複許容粒子パッキング法, 不規則性多孔体, 微細構造最適化


Abstract in English

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