紙基板型乳酸バイオ燃料電池の濃度過電圧を考慮したシミュレーションと電極形状の最適化

カテゴリ: 部門大会

論文No: P90

グループ名: 【B】令和6年電気学会電力・エネルギー部門大会

発行日: 2024/08/23

タイトル(英語): Simulation Considering Concentration Overpotential and Electrode Shape Optimization in Paper-based Biofuel Cells

著者名: 妹尾昇太（東京理科大学），池永達（東京理科大学），山中凛太郎（東京理科大学），片山昇（東京理科大学），四反田功（東京理科大学）

著者名(英語): Shota Senoo (Tokyo University of Science), Eitatsu Ike (Tokyo University of Science), Rintaro Yamanaka (Tokyo University of Science), Noboru Katayama (Tokyo University of Science), Isao Shitanda (Tokyo University of Science)

キーワード: 電気化学|バイオ燃料電池|Electrochemistry|Biofuel cell

要約(日本語): 紙基板型乳酸バイオ燃料電池（PBFC）は体液中に含まれる乳酸を燃料に発電するバイオ燃料電池であり、ウェアラブルデバイスへの 応用が期待されている。PBFCは平面的な構造のため、さらなる出力向上のためにはアノードとカソードの電流密度分布を考慮した電極形状を検討する必要がある。実験による試行錯誤は非常に時間がかかるため、数値シミュレーションを用いて電極形状を検討する方法が考えられる。先行研究では、電気化学インピーダンス法による等価回路推定で得たパラメータを用いて数値シミュレーションモデルが作成された。本研究では、より実測値に近い発電特性を得るために先行研究のシミュレーションモデルに濃度過電圧の概念を導入した。さらに、トポロジー最適化と形状最適化を利用して初期形状と比較して最大電力密度が53 %増加する単セルの電極形状を提案した。

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