Ｌｉイオン電池を代替する次世代高性能燃料電池の開発

• 研究課題/領域番号: 24760628
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 反応工学・プロセスシステム
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 辻口 拓也 金沢大学, 機械工学系, 助教 (10510894)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2012年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 直接ギ酸形燃料電池 / 水の移動 / 撥水性多孔質体 / 触媒担体 / ギ酸 / 触媒被毒 / 燃料電池 / 物質移動 / 出力低下

研究成果の概要

長時間駆動が可能な次世代型小型電源として、直接ギ酸形燃料電池（DFAFC）に注目した。DFAFCは直接形燃料電池の中では出力が高いため、小型化が可能であるが、時間の経過に伴い出力が低下する。そこで本研究では、空気極由来の出力低下の抑制が可能な新規電極構造体と燃料極由来の出力低下の抑制が可能な新規触媒をDFAFCに適用することで、DFAFCの出力低下の抑制に取り組んだ。その結果、空気極由来の出力低下抑制に成功した。また、作製した触媒は高い被毒耐性を示すが、セルでの出力が低いため、本触媒に適した新たな設計指針を構築する必要が有ることがわかった。

研究成果

• [雑誌論文] Effect of the operation temperature on the overpotential of the direct formic acid fuel cell (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Tsujiguchi, F. Matsuoka, Y. Osaka, A. Kodama
  • 雑誌名: Proceedings of Grand renewable energy 2014 International Conference 巻: 1
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Water transport characteristics of the passive direct formic acid fuel cell (2014)
  • 著者名/発表者名: Takuya Tsujiguchi, Takanori Iwakami, Soshi Hirano, Nobuyoshi Nakagawa
  • 雑誌名: Journal of Power Sources 巻: 250 ページ: 266-273
  • DOI: 10.1016/j.jpowsour.2013.10.094
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improved reaction kinetics and selectivity by the TiO2-embedded carbon nanofiber support for electro-oxidation of ethanol on PtRu nanoparticles (2014)
  • 著者名/発表者名: Nobuyoshi Nakagawa, Yudai Ito, Takuya Tsujiguchi, Hirokazu Ishitobi, “Improved reaction kinetics and selectivity by the TiO2-embedded carbon nanofiber support for electro-oxidation of ethanol on PtRu nanoparticles
  • 雑誌名: Journal of Power Sources 巻: 248 ページ: 330-336
  • DOI: 10.1016/j.jpowsour.2013.09.055
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrahigh methanol electro-oxidation activity of PtRu nanoparticles prepared on TiO2-embedded carbon nanofiber support (2013)
  • 著者名/発表者名: Yudai Ito, Taizo Takeuchi, Takuya Tsujiguchi, Mohammad Ali Abdelkareem, Nobuyoshi Nakagawa,
  • 雑誌名: Journal of Power Sources 巻: 242 ページ: 280-288
  • DOI: 10.1016/j.jpowsour.2013.05.064
  • 査読あり
• [雑誌論文] CarboneCeO2 composite nanofibers as a promising support for a PtRu anode catalyst in a direct methanol fuel cell (2013)
  • 著者名/発表者名: Chen Feng, Taizo Takeuchi, Mohammad Ali Abdelkareem, Takuya Tsujiguchi, Nobuyoshi Nakagawa,
  • 雑誌名: Journal of Power Sources 巻: 242 ページ: 56-64
  • DOI: 10.1016/j.jpowsour.2013.04.157
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of the membrane thickness on the over-potential behavior of the direct formic acid fuel cell (2013)
  • 著者名/発表者名: Takuya Tsujiguchi, Takanori Iwakami, Nobuyoshi Nakagawa
  • 雑誌名: ECS Transaction 巻: 58 ページ: 1855-1891
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Performance Degradation of a Passive Direct Formic Acid Fuel Cell and its Improvement by a Hydrophobic Filter (2013)
  • 著者名/発表者名: Takuya Tsujiguchi, Soshi Hirano, Takanori Iwakami Nobuyoshi Nakagawa
  • 雑誌名: Journal of Power Sources 巻: 223 ページ: 42-49
  • DOI: 10.1016/j.jpowsour.2012.09.030
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of High Performance Direct Formic Acid Fuel Cell Using Hyper-Branched Polymer as a Catalyst Stabilizer (2012)
  • 著者名/発表者名: Takuya Tsujiguchi, Misaki Kojima, Takanori Iwakami, Nobuyoshi Nakagawa and Keisuke Kojima
  • 雑誌名: ECS Transactions 巻: 50(2) 号: 2 ページ: 1951-1957
  • DOI: 10.1149/05002.1951ecst
  • 査読あり
• [学会発表] 直接ギ酸形燃料電池のアノード触媒設計指針 (2015)
  • 著者名/発表者名: 辻口 拓也, 大坂 侑吾, 児玉 昭雄
  • 学会等名: 化学工学会 第80年会
  • 発表場所: 芝浦工科大学
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] 化学還元時の超音波処理がPd/Cのギ酸酸化活性におよぼす影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大西 諒, 辻口 拓也, 大坂 侑吾, 児玉 昭雄
  • 学会等名: 化学工学会 第80年会
  • 発表場所: 芝浦工科大学
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] 直接ギ酸形燃料電池の電極過電圧におよぼすカソード電極構造の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松岡 史彦, 辻口 拓也, 大坂 侑吾, 児玉 昭雄
  • 学会等名: 化学工学会 第80年会
  • 発表場所: 芝浦工科大学
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] 粒子含有CNFを用いたDFAFCの耐被毒・高活性触媒の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大西 諒, 辻口 拓也，中川 紳好，大坂 侑吾，児玉 昭雄
  • 学会等名: 化学工学会 第46回秋季大会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2014-09-17
• [学会発表] 直接ギ酸形燃料電池の電極構造が濃度過電圧におよぼす影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松岡 史彦, 帆苅 優，辻口 拓也，大坂 侑吾，児玉 昭雄
  • 学会等名: 化学工学会 第46回秋季大会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2014-09-17
• [学会発表] Effect of the operation temperature on the overpotential of the direct formic acid fuel cell (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Tsujiguchi, F. Matsuoka, Y. Osaka, A. Kodama
  • 学会等名: Grand renewable energy 2014 International Conference
  • 発表場所: 東京ビッグサイト
  • 年月日: 2014-08-01
• [学会発表] 高出力直接ギ酸形燃料電池の開発へ向けた過電圧解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 辻口 拓也、松岡 史彦、帆苅 優、大坂 侑吾、児玉 昭雄
  • 学会等名: 第21回燃料電池シンポジウム
  • 発表場所: タワーホール船堀
  • 年月日: 2014-05-29 – 2014-05-30
• [学会発表] 直接ギ酸形燃料電池の電極過電圧挙動におよぼす発電温度の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 辻口 拓也、松岡 史彦、中川 紳好、大坂 侑吾、児玉 昭雄
  • 学会等名: 化学工学会第79年会
  • 発表場所: 岐阜大学
• [学会発表] 直接ギ酸形燃料電池の出力低下挙動におよぼす物質移動特性の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 帆苅優、松岡 史彦、辻口 拓也、中川 紳好、大坂 侑吾、児玉 昭雄
  • 学会等名: 化学工学会第79年会
  • 発表場所: 岐阜大学
• [学会発表] 新規触媒担体による直接ギ酸形燃料電池の触媒被毒の抑制 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大西諒、辻口 拓也、青山知弘、中川 紳好、大坂 侑吾、児玉 昭雄
  • 学会等名: 化学工学会第79年会
  • 発表場所: 岐阜大学
• [学会発表] 直接ギ酸形燃料電池の過電圧解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 辻口拓也、岩上誉矩、中川紳好
  • 学会等名: 第45回化学工学会秋季大会
  • 発表場所: 岡山大学
• [学会発表] Effect of the membrane thickness on the over-potential behavior of the direct formic acid fuel cell (2013)
  • 著者名/発表者名: Takuya Tsujiguchi, Takanori Iwakami, Nobuyoshi Nakagawa
  • 学会等名: 224 th ECS Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
• [学会発表] Development of High Performance Direct Formic Acid Fuel Cell Using Hyper-Branched Polymer as a Catalyst Stabilizer (2012)
  • 著者名/発表者名: Takuya Tsujiguchi, Misaki Kojima, Takanori Iwakami, Nobuyoshi Nakagawa and Keisuke Kojima
  • 学会等名: PRiME2012
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii
• [学会発表] 長時間高出力の維持が可能な小型電源の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 辻口拓也，中川紳好
  • 学会等名: 首都圏北部4大学発新技術説明会
  • 発表場所: JST東京別館ホール，東京
• [学会発表] 直接ギ酸型燃料電池の特異なカソード過電圧の増加 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岩上誉矩，辻口拓也，中川紳好
  • 学会等名: 化学工学会 第44秋季大会
  • 発表場所: 仙台，東北大学
• [学会発表] ハイパーブランチポリマーを用いた直接ギ酸型燃料電池の電極作製方法の検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 辻口拓也，小嶌岬，岩上誉矩，中川紳好，小島圭介
  • 学会等名: 化学工学会 第44秋季大会
  • 発表場所: 仙台，東北大学
• [学会発表] 長時間駆動が可能な高性能次世代小型電源 (2012)
  • 著者名/発表者名: 辻口拓也
  • 学会等名: イノベーションジャパン
  • 発表場所: 東京，東京国際フォーラム
• [図書] ケミカルエンジニアリング 2013年5月号（Vol.58, No.5) "長時間高出力の維持が可能な小型燃料電池の開発" (2013)
  • 著者名/発表者名: 辻口拓也、中川紳好
  • 出版者: 化学工業社
• [図書] OHM10月号 ”長時間出力の維持が可能な小型電源の開発” (2012)
  • 著者名/発表者名: 辻口拓也、中川紳好
  • 出版者: オーム社