| 研究課題/領域番号 |
19K05091
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26050:材料加工および組織制御関連
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| 研究機関 | 岩手大学 |
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研究代表者 |
八代 仁 岩手大学, 理工学部, 教授 (60174497)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | PEFC / セパレーター / アルミニウム / 腐食 / 固体高分子形燃料電池 / セパレータ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
来るべき水素社会の実現に向けて、固体高分子形燃料電池の軽量化、低コスト化に不可欠なセパレーターの技術開発を、腐食科学の視点を中心に推進する。セパレーターに必要な機能のうち、ガス隔絶機能を金属板に、流路形成機能を炭素系材料に担わせた複合型セパレータを試作し、金属板に要求される耐食性を評価する。金属板の候補材として、チタンより軽いアルミニウム系材料を取り上げ、実環境での腐食速度を評価したうえで、必要に応じて表面処理を実施する。
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| 研究成果の概要 |
固体高分子形燃料電池用セパレーターの軽量化を目指し、炭素製の流路形成材とアルミニウム(Al)製の反応ガス隔離板からなる複合型セパレーターを提案した。Alに表面処理を行わない場合、流路形成材との接触抵抗のため、セル電圧は小さくなったが、1000時間発電を継続できた。発電後のAlはカソード側が光沢を維持したのに対し、アノード側が白変し、厚さ1μm以上の酸化皮膜が生成していた。模擬環境でのAlの腐食試験結果との比較により、この結果はアノード側で凝縮水が発生していたことを示すと考えられた。一方、TiN-SBR処理したAlを仕切り板とした場合は、炭素製のセパレーターと同等の発電性能を得ることができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
燃料電池車を普及させるため、セパレーターの重量と価格を下げることが強く望まれている。アルミニウム(Al)は軽量で低価格なことから、セパレーター材料として期待されているが、ガス拡散層と直接接触する状態での使用は、耐食性の点で困難と考えられていた。本研究では、セパレーターを流路形成材と反応ガス隔離板とに分け、Alを隔離板に使うことを提案した。その結果Alに接触抵抗改善のために表面処理を行うことで、優れた発電性能が得られることを実証できた。また、Alを隔離板として使用して発電試験を行うことで、直接観察することが困難な、流路内における凝縮水発生の有無を間接的に評価できることも明らかとなった。
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