燃料電池搭載型模型電車の開発
大阪府立大学工業高等専門学校

機械システムコース

エネルギー研究室「セミコンジャパン出展報告」

准教授

山内慎 教授

杉浦 公彦

展示内

研究室紹介

燃料電池搭載型模型電車のシステムの概要を以下に
展示内容

燃料電池搭載型模型電車の開発

今回、幕張メッセで開催された SEMICON JAPAN 2012大阪府立大学工業高等専門学校
機械システムコースの「The 高専＠ SEMICON」に、大阪府立大学高専よりエネルギー研究室が、株式会社フジキン様のブースをお借りエネルギー研究室
准教授 山内 慎 教授 杉浦 公彦
やまうちまこと

すぎうら

きみひこ

して、参加させていただきました。

エ ネ ル ギ ー 研 究 室 で は、 主 に 固 体 高 分 子 形 燃 料 電 池

研究室 Fuel Cell） や、PEFC に 使（PEFC ； Polymer Electrolyte

今回、幕張メッセで開催された
SEMICON JAPAN用する水素の製造方法に関する研究をしています。当研究

記述し、システム図を図2 に示す。
燃料電池搭載型模型電車のシステムの概要を以下に記述

し、システム図を図２に示す。

①

電力をレールからとり、水溶液を電気分解②生成した水素を水素貯蔵合金に貯蔵① 電力をレールからとり、水溶液を電気分解② 生成した水素を水素貯蔵合金に貯蔵貯蔵していた水素をPEFC に供給③③貯蔵していた水素をPEFC に供給で発電し、駆動車を動かす④④
PEFCPEFCで発電し、駆動車を動かす

室では、積極的な研究活動を売りにしていて、国内での学2012の「The 高専＠SEMICON」に、大阪府立大学高電気会発表のみならず、国際学会にも毎年参加しています（図H２

専よりエネルギー研究室が、株式会社フジキン様のブー１）。今年度は専攻科１年の学生５名がアメリカ・コネチカッスをお借りして、参加させていただきました。
ト州で行われた Fuel Cell Seminar 2012に参加し、PEFC や
ダ イ レ ク ト カ ー ボ ン 燃 料 電 池（DCFC ； Direct Carbon
エネルギー研究室では、主に固体高分子形燃料電池

Fuel Cell）、CO2選択透過膜に関する研究の発表をしました。
（PEFC; Polymer Electrolyte Fuel Cell）や、PEFC
また、OB や現役の学生を交えての BBQ や忘年会、研究室駆動車

PEFC

PEFC

水素貯蔵

H２

分解装置
電気

図２

燃料電池搭載型模型電車のシステム図に使用する水素の生成方法に関する研究をしています。

図 2 燃料電池搭載型模型電車のシステム図

当研究室では、積極的な研究活動を売りにしていて、国りを大切にしています。

なお、上記①、②は電化区間で行い、③、④は非電化区旅行などたくさんの交流の場があり、たて・よこのつなが今回の展示ではこれらの成果の一部として、燃料電池の内での学会発表のみならず、国際学会にも毎年参加して間で行う。このシステムが完成すると、現在、非電化区間
なお、上記①、②は電化区間で行い、③、④は非電化区

研究と燃料電池の燃料である水素製造の研究を一つのシスいます。今年度は専攻科 1 年の学生 5 名がアメリカ・コで走行しているディーゼル機関車の動力源を PEFC に置きテムにして模型電車に搭載し、単体研究のみでは発見できネチカット州で行われたFuel Cell Seminar 2012 に参ない新たな研究課題を発見することを目的とした燃料電池換えることができ、地球環境への負荷軽減につながると考間で走行しているディーゼル機関車の動力源をPEFCえる。昨年は水素ボンベからPEFC に水素を供給し、発電間で行う。このシステムが完成すると、現在、非電化区加し、PEFCやダイレクトカーボン燃料電池（DCFC ;搭載型模型電車の実演展示をしました。に置き換えることができ、地球環境の改善につながるとしていたが、今年は電解により生成した水素を燃料としてDirect Carbon Fuel Cell）、CO2 選択透過膜に関する研使用するためにアンモニア電気分解装置と、生成した水素考える。昨年は水素ボンベから PEFC に水素を供給し、究の発表をしました。また、OB や現役の学生を交えての BBQ や忘年会、研究室旅行などたくさんの交流の場に含まれる不純物を取り除くためのバッファー部を設計・発電していたが、今年は電解により生成した水素を燃料、製作した（）。さらに、昨年に作成した模型として使用するためにアンモニア電気分解装置と、生成電車用小型PEFC の導電性向上のため、金メッキ加工を施）。
した（した水素に含まれる不純物を取り除くためのバッファー部を設計・製作した（図 3-a、図 3-b）。さらに、昨年の研究と燃料電池の燃料である水素製造の研究を一つに作成した模型電車用小型 PEFC の導電性向上のため、のシステムにして模型電車に搭載し、単体研究のみでは金メッキ加工を施した（図 3-c）。

発見できない新たな研究課題を発見することを目的とした燃料電池搭載型模型電車の実演展示をしました。

（a）電解装置
図３（b）バッファー（c）PEFC

燃料電池搭載型模型電車の構成要素

展示会では図４のように製作した模型電車を展示した。
図１24

国際学会の様子SEAJ Journal 2013. 1 No. 140

模型車両の貨物部に搭載した電解装置によって、水酸化カ(a) 電解装置(b) バッファー(c) PEFC

図 3 燃料電池搭載型模型電車の構成要素

高専／高校セミコン
リウム水溶液を電解し、生成した水素を PEFC へ供給、酸素は大気中の空気を取り入れることにより発電する。展示
１日目、当初は電解した水素で模型電車を動かそうとした―感想― セミコン JAPAN2012に参加して本科

機械システムコース５年

永野 風矢が、動く気配がなかったので燃料供給を可搬型の水素ボン

今回、この半導体展示会最大のセミコン2012に参加させベに切り替えた。しかし、それでも模型電車が動くことはていただき、非常に貴重な体験をさせていただいたと思っなく１日目を終えた。PEFC を現場で組み立てたことによております。３日間の展示期間の中で、ただ説明するだける構成部品のコンタミの影響があると考え、展示２日目にでなく、それぞれの分野で活躍される方のさまざまな視点

永野君が現場で PEFC を分解し、エタノールで洗浄後に再からの意見、指摘を受け、さらに研究を進めていこうとい度組み立てた（図５）。その結果、模型電車を走らせるだけう意欲が湧きました。当日、正直なところ展示物の調子がの出力が得られ、さらに、電解装置からの水素供給によるあまり良くなく、その場で課題解決のための臨機応変な対発電によって模型電車を走行させることに成功した。しか応に追われ大変でしたが、この大変さを経験できたことで、し、レール部の汚れによる通電性能の低下が生じ、結果と現場力の重要性を学べたと思っています。今回はセミコンして３日目には電解による水素供給を諦めることになった。

でさまざまな体験をさせていただきまして誠にありがとう

今回のセミコンでは３日間を通してシステム全体を連続運ございました。

転することができなかったので、長期性能維持への課題に対する解決策を考え、さらに完成度の高い燃料電池搭載型模型電車を製作していく予定である。

本科

機械システムコース５年

伊藤 直澄

展示会場に到着したとき想像以上に大きかったのでとても驚きましたが、それと同時に絶対成功させてやるという気持ちがこみあげてきました。展示中はトラブルもありましたが、周囲の方々の助言もあり、なんとか成功させることができました。外国の方に説明するのは初めての経験で、分かりやすく伝えるための語彙不足、難しさを実感しました。また、研究面の新たな課題を発見することもでき、とても大きな経験になりました。３日間を通して様々な方にお世話になり、本当に感謝の気持ちでいっぱいです。ありがとうございました。
専攻科

図４

製作した模型電車

機械工学コース１年

武田篤

これまでに燃料電池関係の学会や展示会で発表してきましたが、The 高専＠セミコンでは、各高専の学生に自分たちの研究発表の場が与えられていて、今回、私は『燃料電池搭載型模型電車の開発』という題目で２回プレゼンさせていただきました。セミコンの参加者はもちろん半導体業界の方々で、たまたま通行された方が立ち止まって発表を聞いて下さるという、これまでに味わったことのない緊張感が特に印象に残っています。発表を終えてたくさんの方にお褒めの言葉をいただくことができましたが、私自身はもう少し多くの方々に立ち止まって聞いていただけるような発表をしたかったと反省しています。今後は、この３日間で得た様々な経験を活かし、更なる成長を目指して、日々精進していきたく思っています。懇親会では、他高専の学生とも交流でき、新たな学生同志の繋がりも作ることができました。将来は、日本のものづくりを支える現場に就職

図５

現場でメンテナンスしている様子したいと思っています。

SEAJ Journal 2013. 1 No. 140

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