固体高分子燃料電池の飛躍的な超高耐久性実現て-「不死身化」に向けて-

固体高分子燃料電池の飛躍的な

超高耐久性実現

-「不死身化」に向けて-

2015/11/24　九州大学プレスリリース

詳細は、リンクを参照して下さい。

少し前の情報です。

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概 要

　九州大学カーボンニュートラル

・エネルギー国際研究所

（I2CNER）／工学研究院の中嶋直敏教授、

藤ヶ谷剛彦准教授、I2CNER の

Mohamed R. Berber 博士研究員らの

研究グループは、低温加湿下で発電する

固体高分子形と呼ばれる燃料電池（※1）

において、触媒となる材料と作製法を

工夫することで飛躍的に耐久性を

向上させることに成功しました。

　燃料電池はエネルギー効率が高いこと

から自動車や家庭用の発電機として

導入が進んでおり、燃料電池を含めた

用途開発との相乗効果で大幅な

コスト低減が期待されます。

　本研究成果は、2015年11月23日（月）

午前 10 時（英国時間）に英科学誌

Nature 姉妹誌のオンラインジャーナル

『Scientific Reports』で公開されました。

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内 容

　研究グループでは、独自の白金ナノ粒子

担持技術の利点を生かし、優れた伝導性や

耐久性を持ちつつも白金ナノ粒子の担持が

困難であったカーボンナノチューブ

（CNT）（※3）に、白金ナノ粒子を

均一粒径かつ高分散で担持することに

成功しています。

　本技術は、ポリベンズイミダゾールと

呼ばれる樹脂をナノ厚みで「のり」として

利用することが特長です（図 2）。

　加速度試験（※4）の結果、市販の触媒

を用いた場合（図 3、黒線）では起電力

（※5）が 5000 サイクル程度で半減する

のに対し、驚くべきことに、CNT を

担持体として用いた結果、

60 万サイクル後でもほとんど起電力の

減少が見られない（図 3、赤線）ことが

明らかとなりました。

　これまでにも、研究グループでは

CNT を用い、同様の手法で作製

した電極触媒を用いて、次世代発電条件と

期待される高温（120℃）無加湿条件下で、

市販の電極触媒よりも 100 倍以上の

耐久性を実現しています

（2013 年 4 月 30 日付けプレスリリース

「固体高分子形燃料電池の超高耐久化に

成功」参照）。

　その成果においては、水素イオンを

伝達する樹脂として、特殊な材料を

用いましたが、今回の研究成果に

おいては、商用化されている燃料電池

にも用いられているNafion と呼ばれる

樹脂を用いて、80℃加湿条件という

一般的な条件で実験を行っています。

　従って、今回の成果は、より現行材料に

近い成果と言えます。

　研究グループの電極作製手法は、

現行の材料系でも次世代系でも

優れた耐久性を引き出せる画期的な手法

と言えます。

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＞本研究成果による作製手法は、

＞高耐久化だけでなく、低白金化にも

＞有効であることがすでに示されている

＞ために（2014年9 3日付け

＞プレスリリース「固体高分子形燃料

＞電池の白金使用量削減に成功」参照）、

＞大幅な低コスト化が可能な技術です。

＞また、高活性化にも貢献できる可能性

＞が大きいことから、実用化に向けて

＞セル規模を大きくして検証を進めて

＞います。

＞現時点においてCNTはカーボンブラック

＞と比較し高価なため、更なるコスト削減

＞が望まれています。

＞現在、プラントレベルの製造が開始

＞されており、燃料電池を含めた

＞用途開発との相乗効果で大幅な

＞コスト低減が見込めます。

＞従って、本研究成果による電極触媒も

＞低コスト化が十分に期待されます。

＞今後、実用化に向けて有望な条件が

＞整いつつとあるといえます。

　燃料電池には期待しています。

　今後の展開に期待しましょう。