2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of composite bipolar plate for polymer electrolyte membrane fuel cell
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19K05091
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
八代 仁 岩手大学, 理工学部, 教授 (60174497)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 固体高分子形燃料電池 / セパレータ / 腐食 / アルミニウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
固体高分子形燃料電池(PEFC)を搭載した燃料電池自動車が実用化されており、今後の普及拡大に向けて、スタックのさらなる軽量化と低コスト化が強く求められている。セパレータはPEFCスタックの重量の大部分を占めることから、その軽量化を目指し、その構造を、流路形成材とガス隔離板に分離し、流路形成材として炭素材料を、隔離板としてアルミニウム薄板を使用する複合型のセパレータを提案した。この場合、アルミニウム製隔離板の腐食が最も重要な技術課題となることから、実際にこのような構造の複合型セパレータを試作し、500時間の発電試験を実施して、その腐食挙動を評価した。その結果、セル性能は全炭素製のセパレータを用いたセルと遜色がなく、隔離板に使用したアルミニウム板の腐食も極めて軽微であることがわかった。また、発電前後における膜電極複合体(MEA)の汚染状況をXRF分析で調べ得た結果、アルミニウムイオンによる汚染は認められなかった。アルミニウム隔離板の腐食挙動をさらに解析するために、カソード生成水を想定した、極微量の硫酸イオンとフッ化物イオンを含む80℃の水溶液中におけるアルミニウムの腐食挙動を浸漬試験により調査した。アルミニウムの腐食は、純水中に比べてフッ化物イオンによって著しく加速されたが、硫酸イオンはアルミニウムの腐食を抑制した。実環境でアルミニウムがほとんど腐食されなかったことは、硫酸イオンの抑制効果が作用していた可能性が考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
PEFC用セパレータとして、炭素材料を流路形成材、アルミニウムを隔離板として使用する複合型セパレータを試作し、発電試験を通して良好なセル性能と、アルミニウム製の隔離板の腐食がほとんど問題とならないことを実証できたことから、本提案の実用性を示すことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
PEFC実環境におけるアルミニウムの腐食が非常に軽微であったのに対し、模擬溶液中における浸漬試験の腐食速度は、実環境より高い値となったことから、両者の違いの理由を明らかにする。またさらに長時間の発電試験を実施し、ガス隔離板としてのアルミニウムの信頼性をより高いレベルで実証する。
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