2018 Fiscal Year Annual Research Report
Nano-assembly method of the electrocatalyst for widening of operation condition of polymer electrolyte fuel cell
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16H06056
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
藤ヶ谷 剛彦 九州大学, 工学研究院, 教授 (30444863)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 固体高分子型燃料電池 / プロトン電解質 / 白金 / 炭素担体 / ナノカーボン / 表面改質 / ポリベンズイミダゾール / 電極触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高分子形燃料電池開発は現行の80℃加湿下発電から、加湿器が不要で高活性化が期待できる「高温・低加湿下」発電を目指した研究をおこなった。
本研究ではまず、１００度以上のより高温かつより低加湿でプロトン伝導を示す新規電解質の開発を行った。その結果、ポリベンズイミダゾール骨格をベースとし、酸基をグラフトするアプローチにおいて、酸基の間隔を短くすることでプロトン伝導が向上する新たな知見を見出した。酸基を近距離で繰り返せるビニル系ポリマー構造としてポリビニルスルホン酸(p Ka=-1.9)、ポリビニルアミドスルホン酸(pka=-0.48)、ポリスチレンスルホン酸(pKa=1.7)等のスルホン酸系や汎用のNafion (pK a=-6.0)と合わせてポリビニルホスホン酸(pKa=2.3～2.6)、ポリスチレンホスホン酸(pKa=1.7)等のホスホン酸系、アクリル酸(p Ka=4.3)のカルボン酸系をスクリーニングに用いた。
さらにその開発した新規電解質を「ナノ積層法」により炭素担持体（CB と CNT） 被覆作業を行い、Pt の担持し操作も行った。カーボン表面が酸基で覆われる新たな炭素担体表面構造を構築することに成功した。さらにその酸基修飾ナノカーボン表面に白金担持を行った新規電極触媒の作製を行った。さらに新規電解質を電解質膜とし、作製した各種電極触媒を導入した単セルを作製し、高温低加湿度条件を含めて発電実験を行った。その結果、今回目指した高温・低加湿発電が行えることが明らかとなった。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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