Multiscale Pore structures Enabled by Combustion Techniques for Optimized Mass Transfer in Fuel Cell Catalyst Layers

• Project/Area Number: 25K17873
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 27010:Transport phenomena and unit operations-related
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 平野 知之 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (40963674)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2026: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000); Fiscal Year 2025: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: 固体高分子形燃料電池 / 火炎噴霧熱分解法 / 酸化物担体 / マクロポーラス微粒子 / 火炎法

Outline of Research at the Start

燃料電池技術の利用拡大のために，固体高分子形燃料電池（PEFC）の活性と耐久性の向上が必要とされている。申請者は，従来使用されているカーボン担体の代わりに，火炎法で生産したマクロポーラス金属酸化物を担体に用いることで，従来品に匹敵する発電性能に加えて，高い耐久性を発現することを見出した［T. Hirano et al., Nano Letters, 24(34), 10426-10433, 2024.; 特許取得済.］。
本研究では，申請者がこれまでに研究を進めてきた燃焼技術を駆使して，粒子の細孔をマルチスケールで設計する。それにより，PEFC触媒層内の物質輸送を自在に制御し，従来品の発電性能を凌駕する酸化物担体ベースPEFCの開発を目指す。