2012 Fiscal Year Annual Research Report
固体高分子形燃料電池の無加湿運転のための高性能ガス拡散層に関する研究
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22560202
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
北原 辰巳 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50234266)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2013-03-31
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| Keywords | 固体高分子形燃料電池 / ガス拡散層 / マイクロポーラス層 / 水管理 / 撥水性 / 親水性 |
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| Research Abstract |
固体高分子形燃料電池（PEFC）の性能を向上させるためには，電解質膜を適正な湿潤状態に保ちプロトン伝導性を高めるとともに，電極触媒層の過剰な水分を速やかに排出することが重要である．通常のPEFCでは加湿器を設けアノード・カソード両極に加湿した反応ガスを供給している．しかし近年はPEFCの総合効率向上，並びにコスト低減の方策として加湿器を設けない簡便なPEFCの実用化が求められており，無加湿運転時の発電性能向上が課題になっている．PEFCの耐ドライアップ性を向上させる方策として，拡散層の表面に撥水マイクロポーラス層（MPL）を塗布する手法が一般に適用されているが，MPL付き拡散層に関する設計指針については不明な点が多い．そこで本研究ではPEFCの耐ドライアップ性を向上させる方策として，撥水MPL表面に親水層を塗布した親水・撥水複合MPL付き拡散層を考案した．複合MPLを適用すると親水層により電極触媒層の保湿性が高まると同時に，親水層と基材の間に設けた撥水MPLにより基材部を流れる乾燥ガスが親水層部の水分を取り去ることを抑制できるため耐ドライアップ性が大幅に向上することを明らかにした．一方，PEFCの無加湿運転時においても高電流密度条件下では生成水によるフラッディング発生を防止することが不可欠であり耐フラッディング性に関する検討も重要である．複合MPLの親水性を過大にすると耐フラッディングが大幅に低下する．しかし適度な親水性を付与した複合MPLを用いると，撥水MPLのみの場合と比較して排水性が高まり，耐フラッディング性が大幅に向上することを見出した．複合MPLにおける撥水MPLの平均流量細孔径を3μmに設定すること，並びに撥水MPL中のPTFE量を20mass%に設定し撥水性を適度に高めることが耐フラッディング性を向上させるうえで重要であることを明らかにした．
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| Current Status of Research Progress |
Reason
24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 |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(7 results)
