燃料電池の開発

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。

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。

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。