| 研究課題/領域番号 |
23K13590
|
|---|
| 研究種目 |
若手研究
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 審査区分 |
小区分27010:移動現象および単位操作関連
|
|---|
| 研究機関 | 広島大学 |
|---|
研究代表者 |
平野 知之 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (40963674)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2025-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2024年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2023年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
|
|---|
| キーワード | 固体高分子形燃料電池 / 火炎噴霧熱分解法 / 火炎法 / 酸化物 / マクロポーラス粒子 / エアロゾル / 細孔制御 / 耐久性 / マクロ孔 / ナノ構造化 / マクロポーラス微粒子 / 気相燃焼合成法 / エアロゾルプロセス |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
燃料電池技術のさらなる普及のために，固体高分子形燃料電池の活性と耐久性の向上が急務となっている。特に，燃料電池の耐久性向上のために，カーボンの代替材料として金属酸化物担体の開発が検討されており，カーボンを凌駕するガス拡散性と発電性能を付与させることが求められている。本研究では，触媒粒子をナノ構造化することによって微粒子形態を反映した細孔ネットワークを触媒層に形成し，燃料電池触媒として重要な因子であるガス拡散性と液体保持力・排出力を制御して，燃料電池としての耐久性と性能を向上させることを目的とする。
|
| 研究成果の概要 |
本研究は，「高耐久」に加えて「高性能」な酸化物担体を使用した燃料電池触媒を実現するために，酸化物の形態を精密に制御し，ガスの拡散や生成水の排出を促進する適切な細孔ネットワークの触媒層内への形成を行った。噴霧火炎を用いてビルディングブロックとなる酸化物ナノ粒子担体を合成し，それを用いてマクロポーラス微粒子を合成した。マクロポーラス構造を持つ酸化物触媒担体を利用することで，加圧プロセス後の触媒層にも適切な細孔ネットワークを維持できることが明らかとなった。また，バインダーを適切に使用することでマクロポーラス粒子の機械的耐久性を制御でき，触媒層の空隙率を最適化できることを確認した。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では，火炎を用いた独自の微粒子構造化技術を用いて，燃料電池用酸化物触媒担体の細孔ネットワーク制御を実施し，固体高分子形燃料電池の耐久性と性能の向上を実現した。特に，担体微粒子に緻密に設計した細孔構造を付与することにより，加圧プロセス後の触媒層の細孔構造を制御可能になった。これらの研究成果は，触媒層の細孔を制御することを目的として，電極触媒の粒子設計に関する新たな知見となる。
|
