2021 年度研究成果報告書

固体高分子形燃料電池用複合材料セパレーターの開発

研究課題

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研究課題/領域番号	19K05091
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26050:材料加工および組織制御関連
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)	2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード	PEFC / セパレーター / アルミニウム / 腐食
研究成果の概要	固体高分子形燃料電池用セパレーターの軽量化を目指し、炭素製の流路形成材とアルミニウム(Al)製の反応ガス隔離板からなる複合型セパレーターを提案した。Alに表面処理を行わない場合、流路形成材との接触抵抗のため、セル電圧は小さくなったが、1000時間発電を継続できた。発電後のAlはカソード側が光沢を維持したのに対し、アノード側が白変し、厚さ1μm以上の酸化皮膜が生成していた。模擬環境でのAlの腐食試験結果との比較により、この結果はアノード側で凝縮水が発生していたことを示すと考えられた。一方、TiN-SBR処理したAlを仕切り板とした場合は、炭素製のセパレーターと同等の発電性能を得ることができた。
自由記述の分野	工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	燃料電池車を普及させるため、セパレーターの重量と価格を下げることが強く望まれている。アルミニウム(Al)は軽量で低価格なことから、セパレーター材料として期待されているが、ガス拡散層と直接接触する状態での使用は、耐食性の点で困難と考えられていた。本研究では、セパレーターを流路形成材と反応ガス隔離板とに分け、Alを隔離板に使うことを提案した。その結果Alに接触抵抗改善のために表面処理を行うことで、優れた発電性能が得られることを実証できた。また、Alを隔離板として使用して発電試験を行うことで、直接観察することが困難な、流路内における凝縮水発生の有無を間接的に評価できることも明らかとなった。