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 熱流体現象をベースに幅広い分野の研究テーマに取り組んでいます.その中で最近はエネルギー・環境問題を背景に「電気化学エネルギーデバイス」に関する研究に力を入れています.
 機械系の学生さんには「電気化学エネルギーデバイス」と言っても聞き慣れないと思いますが,「電気エネルギー」と「化学エネルギー」を相互に変換する装置です.具体的には,リチウムイオンや水酸化物イオンの移動で電気を貯める二次電池(バッテリー)や,化学(水素など)エネルギーから電気を取り出す燃料電池,逆に電気エネルギーを水素などに変換する水電解セルなどがあります.皆さん知っての通り時間的に安定しない再生可能エネルギをより多く利用するためには化学的に貯蔵・輸送することは不可欠ですし,自動車などの輸送機器も電動化へ進んでいますので,これら電気化学エネルギーデバイスの重要性はますます増しています.  そして,電気化学エネルギーデバイスの設計・開発には化学・電気だけではなく機械系の技術者・研究者が不可欠です.しかし,その数は不足しているのが実情で,外部からの要望も多く,本研究室ではいろいろな組織・会社と共同研究を行っています.卒業生も引く手数多です.
 燃料電池には大きくわけてセラミックを電解質として700℃程度で運転されるSOFCと,常温付近で運転できるPEFCがありますが,研究室としてどちらにも取り組んでいます.特にPEFCは小型軽量で高効率な発電が可能であり排気もクリーンなため,特に自動車や家庭コジェネ用などの応用が始まっていて,2020年にはトヨタから改良型のMIRAIも発売される予定です.そのPEFCのさらなる改良・普及に向けて,PEFCセル内の熱・物質輸送特性,電気化学的特性の実測や,微視的数値モデルによる評価などメーカーなどと協力しながら多角的に取り組んでいます.また,SOFCの測定・モデリングや,マイクロスケールや多孔質体内の熱流動特性,凍結現象に関する基礎的な研究,リチウムイオン二次電池の発熱特性,マイクロセンサの開発・応用など取り組みもあります.


荒木研究室卒業研究テーマ例
1. 固体高分子燃料電池の数値解析モデルの構築
2. 固体高分子燃料電池内の物質輸送特性測定
3. デバイス内で用いるマイクロセンサの開発
4. 固体酸化物形燃料電池,電解セルの測定とモデリング
5. 多孔質体内気液二相流の熱流動
6. 微小過冷却液滴の凍結特性解析
7. リチウムイオン二次電池の充放電特性解析


  (令和元年度 研究室紹介および卒業研究課題より抜粋)


Study of Araki lab

http://www.mechep.ynu.ac.jp/research.htmlより抜粋
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