2023 Fiscal Year Annual Research Report
AEM型水電解反応場の物質移動設計による革新的水電解槽の創出
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22K20479
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
内藤 剛大 名古屋大学, 未来社会創造機構, 特任助教 (80963991)
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| Keywords | 電極触媒 / 水電解 / アニオン交換膜 / 中性pH / 再生可能エネルギー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
再生可能エネルギーの導入において中核を担う水素製造装置、及び製造される水素には大幅なコスト低減が求められている。既存のアルカリ水電解槽の開発は１世紀以上の非常に長い時間をかけて開発されてきており、水電解システムの大幅なコスト低減のための一つの方策として非連続的な技術革新が挙げられる。そこで本研究では、高反応速度で運転可能なために次世代型として注目されているアニオン交換膜(AEM)型水電解を対象とし、高効率かつ低コストな水電解槽の構築を目指している。特に、検討例の無い中性pHの電解質を使用することでAEM水電解の持つ課題解決を狙っている。
本年度は実際にAEM型の水電解評価システムを構築し、既存のアルカリ性条件と本研究で対象とする中性pH電解質とでの水電解性能について検討した。AEM型水電解評価システムの構築においては、各構成部材の選定や電解セルの組み方が重要であった。中でも、電極触媒の設置手法について詳細に検討した。AEM型水電解セルではAEMの耐熱性から酸性のPEM型と異なりホットプレスによる触媒層の定着が困難である。よってガス拡散層に触媒をスプレーコーティングする手法や、還元剤浸透法の比較検討を実施し性能向上に適した手法を選定した。
その後、AEM型水電解評価システムにより、中性pH電解質として炭酸カリウム水溶液を対象に種々の溶液濃度での水電解特性を評価した。これらの結果とベンチマーク条件となるKOH水溶液での評価結果の比較により中性pHでのAEM型水電解システムの実現可能性を評価した。
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