| 研究課題/領域番号 |
13J05683
|
|---|
| 研究種目 |
特別研究員奨励費
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 国内 |
|---|
| 研究分野 |
反応工学・プロセスシステム
|
|---|
| 研究機関 | 東京工業大学 |
|---|
研究代表者 |
汪 海林 東京工業大学, 大学院総合理工学研究科, 特別研究員(DC1)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
|
| 研究課題ステータス |
中途終了 (2015年度)
|
| 配分額 *注記 |
3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2015年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2013年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
|
|---|
| キーワード | 燃料電池 / 全無機電極材料 / 膜―電極複合体 / 拡散抵抗 / 起動－停止耐久性 / 黒鉛化度 / カーボン担体 / 触媒 / ナノ粒子 / graphene / carbon nanotube / solid proton conductor / グラフェンン |
|---|
| 研究実績の概要 |
本研究では、低温燃料電池用多機能型全無機電極材料の開発を目的とし、以下の三つステップを計画した。
１．新規三次元カーボン材料の開発および担持する触媒の作製と評価
２．無機プロトン伝導体を有する全無機電極材料の開発と評価
３．膜－電極複合体（MEA)の作製と電池性能評価
平成27年度には、昨年度に2段階方法で開発した全無機電極材料の電池性能を評価するために、スプレー方法で膜―電極複合体(MEA)を作製し、初めて発電試験に成功した。また、MEAの中で全無機電極材料のプロトン伝導パスを促進するため、最適なアイオノマーの導入により、発電性能を向上し従来の電極材料と近い性能が得られた。一方、現段階で全無機電極材料は従来の設計より性能がやや低いため、さまざまな電気化学分析を行い、性能低下の原因を検討した。CV測定と交流インピーダンス測定により、全無機電極材料は従来の電極材料と同じ触媒活性表面積とセル抵抗を示し、活性過電圧とオーム抵抗は律速原因ではないことが確認した。また、限界電流法で電極側の圧力に依存しない拡散層内の抵抗と白金表面に到達する触媒層内の抵抗が抽出し、全無機電極材料は従来の設計より高い触媒層内の抵抗が示したため、電池性能の差の原因だと考えられる。得られた知見により、本研究で全無機電極材料の性能を向上させるための無機イオン電導層の厚みまた構造を改善する方針を提案した。更に、カーボン構造と起動―停止耐久性の相関性も検討した。カーボン担体の黒鉛化度が増加するによりカーボン腐食が起こりやすいアモルファスカーボンまた欠陥部位が減少するため、ラマン分析で測定した黒鉛化度がカーボン担持する触媒の耐久性を定量的に評価することが妥当と実証していた。今年度で第一と第二ステップの結果を踏みながら、計画通りに第三ステップをクリアし、低温燃料電池用多機能型全無機電極材料の開発に成功した。
|
| 現在までの達成度 (段落) |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| 今後の研究の推進方策 |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
|
