2015 Fiscal Year Annual Research Report
固体高分子形燃料電池ロバスト性向上のための高性能ガス拡散層設計指針の構築
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25289042
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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) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 熱工学 / 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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| Outline of Annual Research Achievements |
固体高分子形燃料電池（PEFC）の総合効率向上とコスト低減の方策として，加湿器を設けない簡便なPEFCシステムの実用化が求められている．撥水性マイクロポーラス層（MPL）を塗布したガス拡散層を適用すると水管理性が向上し，高い発電性能が得られることを示した研究結果は従来から多く報告されている．しかし耐ドライアップ性を高めたMPL付き拡散層は耐フラッディング性に劣ることが問題である．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，耐ドライアップと耐フラッディングの両特性を向上させた高ロバスト性のMPL付き拡散層の開発が課題である．撥水MPL表面に薄い親水層を塗布した複合MPLを適用すると，親水MPLにより電極触媒層の保湿性が高まると同時に，親水MPLと基材の間に設けた撥水MPLにより乾燥ガスが親水MPLの水分を取り去ることを抑制できるため，耐ドライアップ性の向上策として有効であることがわかった．さらに常温・過加湿条件下でPEFCの電流－電圧特性を測定して限界電流密度の値から酸素拡散抵抗を求め，耐フラッディング性を評価した結果，複合MPLを用いると撥水MPLのみの場合と比較して電極触媒層から基材への排水性が高まり耐フラッディング性の向上が期待できることがわかった．複合MPLのPTFE量を20%に設定して撥水性を適度に高めることが耐フラッディング性の向上に重要であることがわかった．そして複合MPLの撥水MPL部を二層構造にし，PTFE量を親水MPL側で20%，基材側で10%に設定し撥水性に勾配をもたせた三層MPL付き拡散層を適用すると，耐フラッディング性が一段と向上することが明らかになった．
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| Research Progress Status |
27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 |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Journal of Power Sources2015
Author(s)
Hiroshi Ito, Takuya Iwamura, Hironori Nakajima, Tatsumi Kitahara
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Journal Title
10.1016/j.jpowersour.2015.12.020
Volume: Vol.306
Pages: 289-299
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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