Araki Lab
Takuto ARAKI
   荒木 拓人  Takuto ARAKI
職   名:准教授
研究組織:大学院工学研究院
       システムの創生部門/システムのデザイン分野
教育組織:大学院工学府
       システム統合工学専攻/機械システム工学コース
学部組織:工学部生産工学科
担当講義:<大学院>応用熱流体工学
       <学  部>流体力学T,応用機械設計製図T
       <第二部>
専   門:熱流体工学,移動論
連絡先  :E-mail
荒木研究室ホームページ
関連リンク
● 研究テーマと概要 ●
 熱や流体の特性やその応用技術に関する研究を行っているが、熱流体工学・機械工学に関する知見をベースとして、化学や電気、生物といった他分野との融合領域の研究も積極的に取り組んでいる。その中で現在は、主に地球温暖化やエネルギー問題の解決への貢献が期待されている固体高分子形燃料電池(PEFC)に関して、PEFCの更なる高性能化、高寿命化を目指した発電特性シミュレータを製作している。解析モデルに必要な各種物性値の測定手法の確立や損失・劣化の要因を明らかにする実験にも取り組んでいる。
 また、PEFCに用いられるプロトン交換膜に電気を加えると,水素をアノードからカソードへ電気化学的に移動させる水素ポンプとなる。この水素圧縮ポンプは理想的には等温圧縮過程であるため、一般的には断熱圧縮である機械的圧縮機よりも高効率である可能性がある。実際に理想断熱圧縮動力以下での動作が確認できており、有望であると考えている。
 その他にも、固体酸化物燃料電池を含むコージェネレーションシステムのサイクル解析や、二次電池の充放電時の発熱特性といった研究も行っている。
上記は応用を念頭に入れたテーマであるが、一方で中長期的な視点に立った基礎的な研究も重要である。例えば、マイクロ・ナノスケールにおける熱流動特性を明らかにする実験的・数値解析的研究も行っている。

Current distribution of PEFC.
● 主な公表論文 ●
(1) "Cycle analysis of planar SOFC power generation with serial connection of low and high temperature SOFCs" Takuto Araki, Takahiro Ohba, Shinya Takezawa, Kazuo Onda and Yoshinori Sakaki. Journal of Power Sources, Volume 158, Issue 1, pp. 52-59 (2006).
(2) 「角型リチウムイオン二次電池の急速充放電時の発熱挙動」 荒木拓人, 若原健二, 福田健一, 大森吉剛, 恩田和夫 電気学会論文誌B編, 125-12, pp.1332-1337, (2005)
(3) Thermal Behavior of Nickel / Metal Hydride Battery during Rapid Charge and Discharge Cycles" Takuto Araki, Masato Nakayama, Kenichi Fukuda and Kazuo Onda, Electrochemical Society, Volume 152, Number 6, pp.A1128-A1135,(2005)
(4) "Simulation of the current density distribution for a PEMFC by using measured electrochemical and physical properties of the membrane & quot; Takuto ARAKI, Hiroaki Koori, Takuya TANIUCHI and Kazuo ONDA, Journal of Power Sources, 152, pp.60-66,(2005)
(5) "An Experimental Investigation of Gaseous Flow Characteristics in Microchannels", ARAKI Takuto, Kim Min Soo, IWAI Hiroshi, and SUZUKI Kenjiro Microscale Thermophysical Engineering, Vol.6, p.117-130, 2002

We have studied about basically thermo fluidics, but also interdisciplinary theme with chemical, electrical and biological is objected in our laboratory. Concretely speaking, we have measured water management and power loss factors to analyze PEFC power generation tests by our two-dimensional simulation code. It considers simultaneously the mass, charge and energy conservation equations, and the equivalent electric-circuit for PEFC to give numerical distributions of hydrogen/oxygen concentrations, current density, and gas/cell-component temperatures.
We have also researched about the hydrogen pump, SOFC cogeneration system analysis and thermal behavior of secondary battery during rapid charge and discharge.

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