小川研究室 - 小型表面コイルを使った新しいNMR信号の取得

慶應義塾大学理工学部機械工学科の小川研究室では、近年急速に開発が進んでいる燃料電池において安定した発電を可能にするため、小型コイルを使った燃料電池内部の計測技術の確立を目指しています。

Q. "燃料電池を実際にまずは計測しようという風に思うと燃料電池というのは中が金属でできていて、その金属の中をMRIで測ると、非常に難しいのです。
それで、小川研究室では何をやっているかというと、非常に小さなコイルを使って、その小さなコイルを燃料電池の中に入れ込むことによって信号を取り出そうということをやっています。
これが小川研究室のオリジナルな話であって、その小さなコイルを非常にたくさん並べることによって空間的な分布を取ってみたり、それから空間的な分布も中の水の量だったり後は電流を取り出すときの電流量だったりそういうのを方法論として開発していくと、その時に重要になるのが、まずはNMR、MRIはなんなんだということをよく理解して、そのNMRから、NMRの装置からですね、でてくる信号が、これがどういう物理的な意味があるのかとということをよく解釈して、そうするとその信号から断水量、水の量がでたりもう一つは発電しているときの、発電量の分布が求められたりということをやっています。"

一般的な燃料電池の一つにPEFCがあります。
安定した発電のためには、ガスの流路を阻害しない構造と、水素と酸素から生成される水の排出方法が課題です。

それらの課題を解決するためには電池の内部を測定し問題を発見する必要があります。
現在、密封された物の内部の測定方法としては、X線や中性子線、MRIなどがありますが、これらの方法は大型の装置であるためスペースを必要とします。また、磁石の筒状内にサンプルを入れる必要があるため、サンプルのサイズに限界があります。

そこで、小川研究室ではNMRの原理を利用して、絶縁皮膜で覆われた小型表面コイルを燃料電池内部に多数設置し、短時間・多点計測で内部状態を詳しく計測することを可能にしました。¬
今後も小川准教授は他の分野でも、この技術を幅広く応用できるように改良、開発を行っていきます。

Q. "たとえばこれを測りたいとしたときにはちょっとやればすぐ測れるとあとは、計測装置に関しても、クリックを何回かポンと押すだけで計測できるとかですね、まぁインターフェイスの部分とくに人間がさわりやすくする、そういうところをちゃんと重視していかないと広がっていかないと思っています。使う視点でこういう装置をちゃんと組み立てていかなきゃ行けませんので、まぁ原理はわかっていると、方法論もできた、じゃあ次は使う人達が使いやすいようにというように装置を作っていく必要があるということを考えています。"