| 研究課題/領域番号 |
13134201
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| 研究種目 |
特定領域研究
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 群馬大学 |
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研究代表者 |
中川 紳好 群馬大学, 工学部, 教授 (70217678)
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| 研究分担者 |
片山 靖 慶應義塾大学, 理工学部, 専任講師 (50286639)
福長 博 信州大学, 繊維学部, 助手 (30313844)
中里 勉 群馬大学, 工学部, 助手 (30323330)
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| 研究期間 (年度) |
2001 – 2005
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| キーワード | DMFC / 電極 / 固体高分子 / メタノール / 触媒 / エネルギー変換 / 常温溶融塩 / メソポーラスカーボン |
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| 研究概要 |
スパッタリング法を用いて電極界芯へのPL薄膜(数ナノ)の導入方法について検討し、Pt/C触媒で最適化されたアノード触媒層の活性を更に30%向上させることに成功した。同法で、Pt-Ruの二元系について、界面添加の際の最適組成と最適添加量とを明らかにした。これらのアノード側の調整によって、0.22W/cm^2の出力密度を達成することに成功した。
PtRuブラック触媒を用いて電極界面に触媒成分を集中させ、カソードに調整を加えることで0.35W/cm^2(90℃、常圧)という、世界トップレベルの出力密度を達成した。
多孔質炭素基板をアノード外側に配置する新規構造でメタノールクロスオーバーが従来の1/数〜1/10程度に抑制されることを明らかにし、同構造によって15〜17Mという高濃度で運転することに成功した。
Nafion117、同112を電解質に用いた実際のMEAにおけるメタノールクロスオーバーと運転温度、メタノール濃度、電流密度の関係を明らかにし、これらの条件を変数とするメタノールロスオーバーの推算式を作成することに成功した。
アノード触媒層へ8%程度のTiO_2微粒子を添加することで電極過電圧を低減させることに成功した。
200℃程度の高温度、低水蒸気圧下で動作する電解質として、固体高分子膜(Nafion)に常温溶融塩(疎水性のMPPTFSI等)を含浸した新規電解質膜、およびNASICON型化合物のNaイオンをプロトンにイオン交換した新規な無機固体プロトン伝導体を合成することに成功した。前者では、200℃で10^<-2>S cm^<-1>程度の伝導率を示すことが明らかにし、さらに膜内でのプロトン輸送の発現を示唆する結果を得た。
メソポーラスカーボンに数ナノメーター径からなるPt-Ru微粒子を超高分散担持したアノード触媒の合成に成功した。
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