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2005 Fiscal Year Annual Research Report

ナノ構造を制御したプロトン伝導性セラミック薄膜の創製と燃料電池膜システムの構築

Research Project

Project/Area Number 16360386
Research InstitutionHIROSHIMA UNIVERSITY

Principal Investigator

都留 稔了  広島大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20201642)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 淺枝 正司  広島大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40026224)
吉岡 朋久  広島大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50284162)
Keywords燃料電池 / プロトン伝導性 / チタンリン複合酸化物 / ナノ構造 / 膜電極接合体
Research Abstract

燃料電池の膜材には,一般的にパーフルオロスルホン酸系膜が用いられているが,低温作動のため電極触媒のCO被毒が大きな問題点となっている。そこで,セラミック膜が電解質として利用できれば,より高温域で作動可能となり,また,薄膜化が期待できる。本研究において,チタンリン複合酸化物(TiP)をTiO_2ナノ細孔に担持したリン含有チタニア複合膜(Ti/TiP)が高プロトン伝導性を示すことを明らかとしている。セラミック材料であるTi/Tip膜を燃料電池隔膜に応用するためには,基材にTi/Tip膜を製膜し,さらに触媒を担持した膜電極接合体(MEA)を構築する必要がある。そこでプロトン伝導材料であるTi/Tipを用いて,電子伝導性を有するカーボンペーパー上に製膜したMEA-1,およびカーボンペーパー上にカーボン粒子からなる中間層を形成した後に製膜したMEA-2を作製し,中温域で使用可能な無機材料のMEAを構築した。
MEA-1におけるi-V特性は,開放起電力は160mV,最大電力密度は0.076mW/cm^2を示した。プロトン輸率は約0.8を示し,カーボンペーパーを用いてMEAを構築し,発電することが可能であることを明らかとした。
MEA-2は開放起電力110mV,最大電力密度0.48mW/cm^2を示した。MEA-1と比較して,最大電力密度は約6倍向上した。MEA-2においては,カーボンペーパー上に,カーボン粒子とポリイミドからなる中間層を形成しているために,Ti/Tip膜の薄膜化が可能であり,膜抵抗の低減につながり,電力密度が上昇したと考えられる。しかしながら,起電力法によるプロトン輸率が約0.2を示したことから,原料ガスがクロスオーバーしたために,低い開放起電力を示したと考えられる。今後,プロトン輸率の高いMEAを作製することで,さらなる性能の向上が期待される。

  • Research Products

    (4 results)

All 2005

All Journal Article (2 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] Preparation of Membrane-Electrode Assembly (MEA) Using Titanium Phosphorus Oxide Membranes for Proton Conductive Fuel Cell Systems at Intermediate Temperature2005

    • Author(s)
      T.Tsuru
    • Journal Title

      Proceedings of International Congress on Membranes and Membrane Processes 1

      Pages: 999

  • [Journal Article] Theoretical and Experimental Studies on Membrane Potential of an Asymmetric Charged Porous Membranes2005

    • Author(s)
      X-L Wang
    • Journal Title

      Proceedings of International Congress on Membranes and Membrane Processes 1

      Pages: 233

  • [Book] ゾルゲル法のナノテクノロジー(分担執筆)2005

    • Author(s)
      都留稔了
    • Total Pages
      330
    • Publisher
      シーエムシー出版
  • [Book] 最先端の機能膜技術(分担執筆)2005

    • Author(s)
      都留稔了
    • Total Pages
      241
    • Publisher
      シーエムシー出版

URL: 

Published: 2007-04-02   Modified: 2016-04-21  

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