Effects of surface modified nano carbon materials by pulsed power on polymer electrolyte fuel cell

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K04010
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21010:Power engineering-related
• Research Institution: Kyushu Sangyo University
• Principal Investigator: IMASAKA Kiminobu 九州産業大学, 理工学部, 教授 (40264072)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: パルスパワー / 表面改質 / オゾン / ナノカーボン / 固体高分子型燃料電池 / クリーンエネルギー / 官能基

Outline of Final Research Achievements

We used ozone generated by dielectric barrier discharge in an oxygen atmosphere, a pulse power technology receiving attention for its efficient use of electrical energy, to modify the surfaces of nano-carbons such as carbon nanotubes(CNHs) and nano-horns(CNHs). Furthermore, we investgated the output characterristics of polymer electrolyte fuel cell (PEFC) using the surface-modified nano-carbons as electrode materials for PEFC. The results suggest that adjusting the frequency of barrier discharge allows for the control of ozone concentration and enables surface modification of nano-carbons in a short time. Additionally, we revealed that using the surface-modified nano-carbons as electrode materials for the hygrogen electrode or both the hydrogen and the oxygen electrode can improve the output of PEFC.

Free Research Field

パルスパワー工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

電気エネルギーの有効利用として注目されているパルスパワー技術は様々な分野への応用が期待されている。パルスパワー技術を用いたオゾン生成やオゾンによるナノカーボン材料の表面改質技術に関する研究成果は、電気エネルギー分野だけでなくナノテクノロジーや材料分野等にも新たな知見を与えると考えられる。また、固体高分子型燃料電池はクリーンエネルギーとして期待されている電気エネルギー源である。表面改質ナノカーボンを燃料電池の電極材料として利用することで燃料電池の出力を向上できたことは表面改質ナノカーボンの効果を示しており、脱炭素社会や水素社会の実現に貢献できると考えられる。