Advanced Development of Next Generation Medium Temperature Dry Fuel Cell Systems

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18H03841
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 26:Materials engineering and related fields
• Research Institution: Toyohashi University of Technology
• Principal Investigator: MATSUDA Atsunori 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70295723)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 河村 剛 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10548192) ; 小暮 敏博 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (50282728) ; 大幸 裕介 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70514404) ; 中嶋 直敏 九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 特任教授 (80136530) ; 打越 哲郎 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, グループリーダー (90354216)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 燃料電池 / 無機有機コンポジット / 電極 / 電極 / 中温 / 界面 / エネルギー / 低炭素

Outline of Final Research Achievements

In this research project, we aimed the development of next generation medium temperature fuel cells, which can operate at higher temperature than 150oC. For this development, newly prepared inorganic fillers were added to highly heat-resistant polybenzimidazole and the properties of the thus obtained membranes were evaluated. Wet-milling synthesized inorganic solid acid particles as well as liquid-phase and heating synthesized titanium pyrophosphate particles were found to act as an effective additive for the membranes in the medium temperature fuel cell operations. In addition, the three-phase interface of the electrode consisting of electrolyte/Pt catalyst/carbon was designed. Inorganic solid acid ionomers and Pt@TiO2 core-shell catalysts effectively reduced the redox overpotential and improved the oxidation durability.

Free Research Field

無機材料科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

燃料電池は、石油に代表される化石燃料と水素の両者を燃料として高効率な発電を行うことができ、水素エネルギーに基づく低炭素社会の実現を担う重要なシステムである。本研究の目的は、150℃以上の中温無加湿条件下で作動可能な高性能燃料電池を開発し、低炭素社会の実現に貢献することにある。中温無加湿燃料電池が実現すれば、高価な白金触媒の使用量を低減できる。また、排熱の有効利用や発電システムのコンパクト化が可能となり、家庭用、車両用、建機、ドローンなど用途も広がる。