中性子マルチスケールオペランド測定で解き明かす作動中燃料電池触媒層内の水挙動

• 研究課題/領域番号: 25K08322
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分26040:構造材料および機能材料関連
• 研究機関: 一般財団法人総合科学研究機構
• 研究代表者: 岩瀬 裕希 一般財団法人総合科学研究機構, 中性子科学センター, 副主任研究員 (70391266)
• 研究期間 (年度): 2025-04-01 – 2028-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2025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); 2027年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2026年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2025年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 中性子小角散乱 / 燃料電池 / 触媒層 / オペランド測定

研究開始時の研究の概要

燃料電池は、クリーンエネルギー源として期待され、燃料電池自動車への応用が注目を集めている。発電特性は電池内の水分布・挙動と密接に関連するため、作動中の水管理が極めて重要である。しかし、触媒層における水の挙動には未解明点が存在する。本研究では、中性子小角散乱（SANS）と中性子ラジオグラフィー（NRG）の同時オペランド測定を実施し、触媒層、電解質膜、ガス拡散層（GDL）の水量を定量化して、各層における水挙動の因果関係を解析する。燃料電池の性能評価を行い、触媒層中の水の挙動が発電性能に与える影響を解明することで、水管理技術の向上とカーボンニュートラル社会の実現に貢献することが期待される。