2013 Fiscal Year Annual Research Report
三次元電極構造を用いた高出力・大容量の燃料電池・電池システムの開発
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23360434
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
堤 敦司 東京大学, 生産技術研究所, 特任教授 (00188591)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | エネルギー生成・変換 / 燃料電池 / 二次電池 / Fuel Cell /Battery |
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| Research Abstract |
大容量電力貯蔵及び高効率発電が同時にできる燃料電池・蓄電池（Fuel Cell/Battery：FCB）システムを開発することを目的とし、以下の項目に関して研究を行い、成果を得た。
１）FCBのカソードの開発： 水酸化ニッケル（Ni(OH)2）の一部を、二酸化マンガン（MnO2）に置換した正極を用いた。その結果、過充電により発生した酸素はMnO2の燃料電池反応により還元されることができ、二次電池として作用した場合と比べて放電容量が約2倍向上することを確認した。次に、Alをドープしたα-Ni(OH)2のインターカレーションを制御することで、放電容量の向上を図るとともに、安定な充放電を可能とする方法について検討した。共沈法によりAl-doped α-Ni(OH)2を作製し、Alを20%添加したものが最も高い放電容量を示し、焼成によりそのサイクル特性が向上することを確認した。さらに、正極としてMnO2を用いて電気化学的な酸化還元反応及び酸素ガス供給による充電（化学的充電）等の特性を調べた。その結果、MnO2はFCBシステムの正極として、1電子反応時において安定的な充放電反応及び、酸素ガスにより再充電ができることが分かった。
２）電極構造の最適化： 集電体としてカーボンファイバーを用いて表面に電解析出法でMnO2を析出させ、ファイバー状MnO2電極を作製した。電析時間が2時間以下のファイバー状電極はペースト状の電極に比べて作動電位及び放電容量が向上することが分かった。さらに、カーボンファイバーにNiをコーティングした上にMnO2を電解析出させたファイバー状電極は、繰り返し充放電を行っても劣化がみられず、MnO2の厚さをpHを調整することで制御でき、急速充放電が可能であることがわかった。しかし、酸素によるガス充電はできなかった。一方、テンプレート法を用いて作製した波状でポーラスなカソードは、繰り返し充放電に優れることを見いだした。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25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 |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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