2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of composite bipolar plate for polymer electrolyte membrane fuel cell
| Project/Area Number |
19K05091
|
|---|
| Research Institution | Iwate University |
|---|
Principal Investigator |
八代 仁 岩手大学, 理工学部, 教授 (60174497)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 固体高分子形燃料電池 / セパレータ / アルミニウム / 腐食 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
固体高分子形燃料電池（PEFC）用セパレータ材料は、耐食性に優れる炭素系とガス遮蔽性に優れる金属系に大別される。本研究では、両者の長所を組み合わせ、炭素製流路形成材と金属製反応ガス隔離板から構成されるセパレータの開発を目指し、隔離板としてAlを使用することを想定して、Alが置かれる流路底部の腐食環境を調査した。炭素製流路形成材とAl製隔離板からなるセパレータを用いて、PEFC単セルをJALI標準条件で1000時間発電した結果、カソード側Al板は光沢を維持したが、アノード側Al板には一部白変が生じ、断面観察により約1 μmの酸化皮膜の形成が認められた。この皮膜は80℃の純水に浸漬したAlに生じる皮膜構造と類似していたことから、アノード側で水蒸気が凝縮し、Alが水と接触した状態にあったことが示唆された。一方、この発電条件ではカソード側で水蒸気の凝縮は生じていなかったと推測された。カソード側の空気流量を減らし、フラッディングが生じやすい条件にすると、純水に浸漬した場合と類似の厚い酸化皮膜の成長が認められた。このように、Al製隔離板を用いて発電すると、Al上の酸化皮膜成長挙動からセル内に凝縮水が発生したかどうかを推定できることがわかった。Al製隔離板を用いた場合、流路形成材との接触抵抗（ICR）が大きいためにセル電圧は低下するが、セル電圧の低下速度は炭素製セパレータを用いた場合とほとんど変わらなかった。ICRを改善するために、Alに著者らが開発したTiN-SBR処理を摘要した結果、炭素製セパレータを使用した場合とほとんど同じセル電圧を維持できた。
|
