NEDO水素・燃料電池成果報告会2024
団体名:
発表日:2024年7月 日
発表No.
0 20 40
伝導率
@120°C
(mS/cm)
相対湿度 (%RH)
燃料電池等利用の飛躍的拡大に向けた共通課題解決型産学官連携
研究開発事業/水素利用等高度化先端技術開発/高伝導無水系電解質膜の研究開発
NEDO水素・燃料電池成果報告会20219P2-29
連絡先:国立大学法人東海国立大学機構 名古屋大学
E-mail: noro@nagoya-u.jp、TEL: 052-789-4587
国立大学法人東海国立大学機構 名古屋大学
現状の加湿系PEFCと電解質膜
>0.1 S/cm @120°C&20%RH、かつ継続使用に耐える
MEA用(適切な機械強度を有する)電解質膜の開発
現状の電解質膜に対する課題
・高伝導率 @高温・低加湿 高密度に酸性基を有する炭化水素系ポリマー
をベースとした電解質膜の合成・開発
高伝導率 @高温・低加湿を発現し、
PFAS規制に対応する電解質膜の合成・開発
FCVやコジェネレーション
システム等に採用
高温 (> 100°C)・低加湿
ほぼ0
低温 (< 100°C)・高加湿
ほぼ0
約0.1約1NafionTM
1 酸性ポリマーと塩基性ポリマーとを複合化させた電解質膜*
主な成果
実用化・事業化の見通し、課題等
背景とコンセプト、及び目的・目標
H2 → 2H+ + 2e-
H2 → 2H+ + 2e- 1/2O2 + 2H++ 2e- → H2O
1/2O2 + 2H++ 2e- → H2Oe-高分子電解質膜
カソード
アノード
反応触媒層H+伝導率 (S/cm)
最大出力密度 (W/cm2)
本事業の最終目標
100°C
温度
伝導率
現状
目標
@120〜150°C
&20%RH
0.1 S/cm
@120〜150°C&20%RH
電流密度
出力密度
目標
1 W/cm2
現状
2 ホスホン酸基を有するポリマーからなる電解質膜*
・PFAS規制への対応
ポリ (スチリルブタンホスホン酸)
(sbPA)NmtBunPHO OHOmtBunSO OOHmtBun
ポリブチルスチレン-b-
ポリスチレンスルホン酸
(B-sSA)
ポリブチルスチレン-b-
ポリスチレンホスホン酸
(B-sPA)
ポリスチレンホスホン酸
(sPA)
ポリブチルスチレン-
b-ポリビニルピリジン
ポリビニルピリジン(P)(B-P)
・冷却システムの小型化
ニーズ
対応方針 具体的な方針
・低触媒量で高出力密度 (0.15 S/cm
& 2.1 W/cm2 @125°C&12%RH)
(NEDO燃料電池技術開発ロードマップ)
・PFAS規制に対応、耐久性を備えた材料
・大量合成、成膜が容易な材料
100°C
温度
伝導率
現状
目標
@120〜150°C
&20%RH
0.1 S/cmFFFFFF
20 40 60 80
伝導率
@100°C
(mS/cm)
相対湿度 (%RH)
伝導率 @120°C10210110010−1
10−22.61.1
0.0270.13PnOOHHOC4H8伝導率 @100°C
B-sSA/B-P
B-sPA/B-P
sPA/P10210110010−1
10−2494.0130.712.40.520.14+SO OOHmtBun+P
HO OHOmtBun+ NmtBun
使用したポリマー
*PCT/JP2022/047787NmtBun
PEFCシステム
小型化