本研究では水素を取り出して燃料電池に供給する新しいシステムを提案する。アンモニアから水素を取り出す際に、アンモニアが未反応のまま残る。アンモニアは一定量を超えると、燃料電池の出力に悪影響を与えるため、是を影響の無い濃度まで取り除き、かつ、除去したアンモニアを再利用することがテーマである。

ジメチルエーテル(DME)はディーゼルエンジンの燃料として適しており、さらに水素を生成することができる。従来、水素生成に必要な熱をバーナーのみから供給していたが、このシステムでは、必要な熱の一部をエンジンの廃熱を利用し、無駄に捨てられる熱を有効利用し高い効率を狙う。高負荷において高効率のエンジンと、低付加において高効率のモーターを用いることで、負荷によらずほぼ一定の効率を得ることができ、始動性、負荷追従性を確保することができる。

エクセルギーとは、エネルギーが持つ仕事能力であり、熱量と周囲環境との差で決まる。燃料電池をベースとして、内燃機関、アンモニア燃料電池、DME燃料電池、尿素システム、ハイブリッドシステム等の解析を行い評価法のプログラムを構築する。

本研究では、地震災害時に電力と温水を供給でき、ジメチルエーテル、LPGなどを燃料とする燃料電池システムを開発する。昼間は太陽発電により駆動し、その余剰電力により水を分解し、水素を生成する。夜間時にはその水素を燃料電池に供給し、信号機を稼動するシステムである。燃料電池を燃料電池に使う利点は、電力供給が困難な地域や、地震などの被害によって電力供給が立たれた場合などの電源として多いに利用できる。

本研究は、環境化学工学科との共同プロジェクトであり、木質バイオマス廃棄物からエネルギーを得て、自動車を走行させることを目的としている。固形燃料とその製造装置、ガス化装置を環境工学科で研究し、ガスエンジンシステムと車載を本研究室で担当する。本研究では、生成ガスで既製品のガスエンジン等を駆動させ、自動車走行実証実験を行う。本研究の成果は、自動車用エネルギー源の多様化につながり、温室効果ガス排出削減に寄与する。

燃料電池自動車に液体燃料を供給する場合，プロセッサーにより燃料を改質し，水素を生成する必要がある。改質反応が安定していない起動時および負荷変動時にはプロセッサーに要求される条件が厳しくなる。プロセッサーの触媒性能は特に温度に支配されるが，触媒温度の制御は難しい。そこで，改質燃料としてジメチルエーテル (DME) を用いて改質実験を行い，温度，圧力による影響を調べる。特に，過渡特性については，フーリエ変換赤外分光法分析計 (FTIR) を用いて，水素，一酸化炭素，二酸化炭素等の連続分析を行う。その際に，触媒中の温度分布を測定し，燃料供給量の変化による影響も調べる。これらの一連の改質器実験によって得られたデータを基にして，改質器制御装置を設計・試作し，始動時の低温状態における制御を最適化する制御プログラムを構築する。

燃料電池自動車に液体燃料を供給する場合，プロセッサーにより燃料を改質し，水素を生成する必要がある。改質反応が安定していない起動時および負荷変動時にはプロセッサーに要求される条件が厳しくなる。プロセッサーの触媒性能は特に温度に支配されるが，触媒温度の制御は難しい。そこで，改質燃料としてジメチルエーテル (DME) を用いて改質実験を行い，温度，圧力による影響を調べる。特に，過渡特性については，フーリエ変換赤外分光法分析計 (FTIR) を用いて，水素，一酸化炭素，二酸化炭素等の連続分析を行う。その際に，触媒中の温度分布を測定し，燃料供給量の変化による影響も調べる。これらの一連の改質器実験によって得られたデータを基にして，改質器制御装置を設計・試作し，始動時の低温状態における制御を最適化する制御プログラムを構築する。

機械を小型・高性能化することは古くから行われてきた。最近は極限まで小型化し，その機械の新たな用途を見出したりする研究が盛んになっている。その一つに，マイクロジェットエンジンおよびマイクロガスタービンがあり，すでに実用段階に入っている。しかし，これらの大きさはマイクロというイメージとはほど遠く，マイクロガスタービンにいたっては大型電気冷蔵庫ほどの大きさになっている。そこで，マイクロジェットエンジンを極限までマイクロ化したジェット・エンジンをUltra Micro Jet Engine (UMJE) と呼び，その「姿」を明らかにする。UMJEの極限の「姿」は，燃焼器内の火炎の安定化や消炎現象に基づく燃焼器の最小寸法に支配されると考えられる。本年度は，UMJEの燃焼器の設計指針を与えるための実験的研究を行った。

燃料電池を電源に使う利点は，電源コードから開放されるということである。たとえば，砂漠の真ん中に，冷たい飲み物を売る固体高分子型の燃料電池自動販売機がすでに実現している。電源コードがないということは，非常用電源としても利用できる。そこで本研究では，燃料電池とソーラーパネルの小型の分散形ハイブリッド発電システムを提案する。具体的にはハイブリッド信号機を提案し，上部にソーラーパネルを設置し，昼は太陽光で発電して，余った電気で水を電気分解し，水素と酸素に分ける。夜になると燃料電池で水素と酸素を反応させて発電して稼働する。