2016 Fiscal Year Annual Research Report
A study on water electrolysis operable under small gravity using water absorbing porous electrolyte and hydrophobic electrode
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26630446
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
松本 広重 九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 教授 (70283413)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西原 正通 九州大学, 次世代燃料電池産学連携研究センター, 准教授 (40415972)
桜井 誠人 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 研究開発員 (80344258)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 水電解 / 界面プロトン伝導 / ナノ粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、「無機界面プロトン伝導性酸化物ナノ粒子を用いた吸水多孔質電解質水電解」を、宇宙空間における酸素製造装置の観点から検討・開発する。昨年度までの検討においては、触媒層の性能が十分ではなく、電流電圧特性に問題が生じ、ファラデー則を満たす電解セルの作動に到達できなかった。そこで、本年度は、本年度は、ガス拡散層、電極触媒、および電解質の選択について再度検討を行い、電解セルの性能の向上を図った。
ガス拡散層の検討では、これまでのアセチレンブラックとPVDFのコンポジット膜にガスや電気が通るところと通らないところがあることが判明した。より透過性の高いカーボン層に、ごく薄い撥水カーボン層をコートすることでこの問題が解決できた。電極触媒の検討では、ボールミルと超音波分散を併用することで、より高い均一性が達成された。
以上の、結果を組み合わせて水電解セルを構成しその作動試験を行ったところ、良好な作動が達成された。電流電圧特性においては、室温での作動時に20mA/cm2において2.0V、100mA/cm2において3.0Vであった。また、水素・酸素の発生速度はファラデー則の約80%程度と完全ではないものの多くの割合のガスがガス相に捕集された。電解セルを透明な容器で構成し、電解作動中のセルの様子を観察したところ、水相へのガスの発生は認められず、重力によらずに水電位が作動することが確認できた。
以上の検討結果より、本「吸水多孔質電解質水電解」が良好に作動することを確認できた。また、それに必要な要件としてのガス拡散層、触媒層、電解質層および電解セルの組み立てに関して、電解セルを作動させるための一定の指針を確立できた。
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