| 研究課題/領域番号 |
16K06789
|
|---|
| 研究機関 | 岩手大学 |
|---|
研究代表者 |
八代 仁 岩手大学, 理工学部, 教授 (60174497)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| キーワード | 固体高分子形燃料電池 / セパレータ / ステンレス鋼 / 窒化 |
|---|
| 研究実績の概要 |
固体高分子形燃料電池用セパレータ材料としてステンレス鋼が期待されていることから、実用への課題となるカーボンガス拡散層(GDL)との接触抵抗を改善するために、表面にナノ窒化物層を導入する方法とその効果について検討した。
硝酸－硝酸カリウム水溶液中でステンレス鋼（SUS310SおよびSUS316L）をカソードチャージした結果、鋼表面にナノ窒化物層が導入されていることをXPS測定により確認した。鋼表面において部分的に窒化クロムが生成していると推定された。カソードチャージ法について、従来の定電位法と定電流法を比べた結果、得られた性能にほとんど差がなかったことから、本研究では参照極を要しない定電流法を採用した。
窒化処理したステンレス鋼の模擬PEFC環境中における耐食性は、アノード分極時の電流密度がわずかに上昇したものの、一般的にPEFC用セパレータとして求められる電流密度基準を満足した。GDLとの接触抵抗は最適条件で処理した場合グラファイト並みの8.5 mΩcm2(at150 N/cm2)が得られた。模擬PEFC環境中でアノード分極した後も16mΩcm2までしか上昇せず、未処理の場合(570 mΩcm2)に比べて極めて低い値が維持された。
最適条件において電気化学的窒化したステンレス鋼をセパレータとして単セルを組み、発電試験を行った結果、未処理のステンレス鋼をセパレータとした場合に比べてiRドロップが小さくなり、0.5A/cm2の印加電流において数十mVの電圧上昇が実証された。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の今年度目標はステンレス鋼の電気化学的窒化条件の探索とナノ窒化物導入の確認、窒化処理したステンレス鋼の耐食性評価とカーボンガス拡散層との接触抵抗評価および発電試験による改善効果の実証にあり、これらの全ての項目についてほぼ順調に研究を進めることができた。
|
| 今後の研究の推進方策 |
窒化機構の解明に向け電気化学窒化に用いる溶液の影響を調べるとともに窒化条件の最適化を行う。窒化後のステンレス鋼の耐食性に及ぼす影響の観点から、ステンレス鋼種の影響を調べる。また電気化学的窒化が粒界で優先的に起こるのではないかとの仮定に基づき、窒化に及ぼす結晶粒サイズの影響を調べる。
|
