2017 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication of medium temperature anhydrous fuel cell system using composite electrolyte membranes and reliability test
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26249097
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
松田 厚範 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70295723)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
河村 剛 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10548192)
武藤 浩行 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20293756)
服部 敏明 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80198762)
小暮 敏博 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (50282728)
大幸 裕介 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70514404)
打越 哲郎 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, グループリーダー (90354216)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 燃料電池 / 電解質膜 / コンポジット / 中温 / 信頼性 / リン酸 / 触媒 / イオノマー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では、コンポジット電解質膜を独自設計し、100℃を超える中温領域において無加湿条件でも作動する燃料電池を構築して実用化に向けた課題抽出を行い、研究開発を発展させることを目的としている。また、燃料電池、センサ、キャパシタなど電気化学素子への応用を視野に入れた電極材料の基礎検討も行った。
当該最終年度では、PBI電解質膜の更なるプロトン伝導性向上のため、乾式ミリングで合成した硫酸水素セシウム-ケイタングステン酸複合体(CHS-WSiA)をN,Nジメチルアセドアミド中で湿式ミリング処理して添加することで、PBIコンポジット電解質膜中にCHS-WSiAを均一に添加することを試みた。加えて、PBIコンポジット電解質膜がリン酸をより長期間保持できるように、リン酸と高い親和性を有するTiO2ナノ粒子を電解質膜へ添加した。電解質膜・電極接合体を作製した後、150℃、無加湿の条件で水素酸素燃料電池を構成し測定を行った。CHS-WSiA PBI電解質膜はpure PBI電解質膜と比較し、約1.3倍の出力特性が得られ、更に湿式ミリング処理でCHS-WSiAの粒径を1ミクロン以下に調整することで2倍以上の出力特性が得られた。PBI電解質膜内に添加されたCHS-WSiAの水素結合を介し、新たなプロトン伝導パスが形成され、微粉砕を行うことで有効表面積が増加し高性能化が達成されたものと考えられる。一方、TiO2ナノ粒子を添加したPBI電解質膜はpure PBI電解質膜と比較し、2倍以上の出力特性が得られた。またTiO2ナノ粒子を添加することでリン酸の浸出が抑えられていることが確認された。さらに、CHS-WSiAとTiO2を共添加したコンポジットPBI電解質膜を作製し、非常に優れた発電性能を有することが確認された。150℃無加湿環境下において0.2 Acm-2の定電流で200時間を超えて安定して発電することに成功した。
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| Research Progress Status |
平成29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 |
平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
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