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大島・大友研究室大島義人教授、大友順一郎准教授新領域創成科学研究科 環境システム学専攻
燃料電池の開発中温作動型燃料電池に関する研究
次世代の燃料電池のニーズを検討し、そのニーズを新材料やシ
ステムの開発にフィードバックすることによって、新しい型の燃料電
池や関連する新材料開発の研究を行っている。その具体例として
中温作動燃料電池(ITFC)を提案し、その電解質材料や単セルの
開発、および電極反応機構の解析を行っている。従来の低温作動
の固体高分子形燃料電池(PEFC)や高温作動の固体酸化物形
燃料電池(SOFC)の中間温度域で作動する中温作動燃料電池
は、高い発電効率を維持しつつ、迅速な起動、材料劣化の抑制、
非白金触媒の利用の可能性等、従来型の燃料電池とは異なる特
性が期待される。関連する研究を以下に紹介する。
1)新規イオン伝導体の開発・伝導機構の解明
新しいイオン伝導体の創成は、新規な燃料電池に限らず、二次
電池、キャパシタなどのエネルギーデバイスへの応用が期待される。
本研究室では、特に燃料電池への応用を目的とした新しいプロトン
伝導性無機固体電解質の合成と伝導機構の観測を行っている。
具体的には、プロトン伝導性酸素酸塩やプロトン伝導性無機ガラス
等の中温域で伝導性を示す新規電解質材料の開発を行っている
(図1)。また、絶縁体微粒子との複合化による電解質−絶縁体界
面における特異なプロトン導電率の上昇効果が見いだされており、
燃料電池電解質材料への応用を進めている。
2)多様な燃料に対応した燃料電池の開発
上述の電解質材料を用いた中温作動燃料電池(ITFC)を開発
し、その発電特性について検討を進めている(図2)。また、水素燃
料に限らず、アルコール燃料(メタノール、エタノール)の直接利用
の検討も進めている。従来のPEFCの場合、アルコールの電極酸
化反応速度が遅いことに起因して、アルコール燃料の直接利用に
よる発電効率は低い。一方、開
発したITFCの電極反応の観測
結果から、その発電効率が改善
されることが示唆されている。現
在、ITFC用の電極触媒の合成
や電極反応機構解析について
研究を進めている。
CEE Newsletter No.4(2009.4) 掲載内容
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