| Project/Area Number |
23K13590
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 27010:Transport phenomena and unit operations-related
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
Hirano Tomoyuki 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (40963674)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 固体高分子形燃料電池 / 火炎噴霧熱分解法 / 火炎法 / 酸化物 / マクロポーラス粒子 / エアロゾル / 細孔制御 / 耐久性 / マクロ孔 / ナノ構造化 / マクロポーラス微粒子 / 気相燃焼合成法 / エアロゾルプロセス |
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| Outline of Research at the Start |
燃料電池技術のさらなる普及のために，固体高分子形燃料電池の活性と耐久性の向上が急務となっている。特に，燃料電池の耐久性向上のために，カーボンの代替材料として金属酸化物担体の開発が検討されており，カーボンを凌駕するガス拡散性と発電性能を付与させることが求められている。本研究では，触媒粒子をナノ構造化することによって微粒子形態を反映した細孔ネットワークを触媒層に形成し，燃料電池触媒として重要な因子であるガス拡散性と液体保持力・排出力を制御して，燃料電池としての耐久性と性能を向上させることを目的とする。
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| Outline of Final Research Achievements |
This study aims to realize fuel cell catalysts with high durability and performance. To achieve this, the morphology of oxide supports was precisely controlled to create a suitable pore network within the catalyst layer, promoting gas diffusion and water removal. Oxide nanoparticle supports were synthesized via flame spray pyrolysis and used to construct macroporous particles. Such macroporous oxide supports were found to help preserve a well-connected pore network in the catalyst layer even after compression. In addition, proper use of binders allowed control over the mechanical durability of the macroporous particles and enabled optimization of the catalyst layer porosity.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究では，火炎を用いた独自の微粒子構造化技術を用いて，燃料電池用酸化物触媒担体の細孔ネットワーク制御を実施し，固体高分子形燃料電池の耐久性と性能の向上を実現した。特に，担体微粒子に緻密に設計した細孔構造を付与することにより，加圧プロセス後の触媒層の細孔構造を制御可能になった。これらの研究成果は，触媒層の細孔を制御することを目的として，電極触媒の粒子設計に関する新たな知見となる。
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