成果報告書詳細
管理番号20120000001007
タイトル平成22年度‐平成23年度成果報告書 固体高分子形燃料電池実用化推進技術開発 次世代技術開発 自動車用高温低加湿対応新規炭化水素系電解質膜 (委託先 東レ株式会社)
公開日2015/11/27
報告書年度2010 - 2011
委託先名東レ株式会社
プロジェクト番号P10001
部署名新エネルギー部
和文要約件名:平成22年度‐平成23年度成果報告書 固体高分子形燃料電池実用化推進技術開発 次世代技術開発 自動車用高温低加湿対応新規炭化水素系電解質膜

1.本事業の目的 2020年以降の燃料電池自動車等の本格商用化に向けて、特に電解質膜においては、材料価格の低減のみならず、高温・低加湿化によって補機類の小型・簡素化を図ることによる低コスト・高信頼性化への期待も大きい。本事業においては、PEFCの格段の高信頼性および低コスト化をもたらす革新的な次世代技術シーズを開拓し、事業終了時点での中核技術化を行い、最高温度100℃以上を見通せる革新的な電解質膜を創出することを目的とした。2.本事業における研究成果 (1)実施内容 超高IECポリマ作製技術として、量産プロセスに適用可能な画期的な高分子量化・精製法技術を確立し、合成したポリマを保水能力向上のための添加剤や化学耐久性向上などの各種検討に使用した。該検討で得られた膜について、市販の触媒層付き電極基材を使用して膜電極複合体(MEA)とし、発電性能および耐久性を評価した。さらに評価前後の膜分析等により、性能向上へのフィードバックを行った。また、耐久性評価は長時間要するため、当社内だけでなく社外での評価を実施した。加えて超高IECポリマやポリマ鎖間相互作用を強化したポリマの合成検討のため、ポリマを構成するモノマの構造・組成、ポリマ溶液の精製方法を検討した。当社内だけでなく社外でのモノマ合成検討を実施した。 (2)結果 超高IECポリマに化学耐久性向上策とポリマ鎖間相互作用強化策1を適用した「改良膜B」(IECが基準膜の1.4倍)は、セル温度:100℃、加湿:30%RH、背圧:2ataの条件での1A/cm2における電圧が0.50Vであり、初期発電性能と連続OCV耐久性の平成23年度最終目標(0.4V)を達成、セル評価解析PJに供試した。しかし、 「改良膜B」は乾湿サイクル耐久性(当社法)が目標未達であることが判明した。化学耐久性向上策とポリマ鎖間相互作用強化策2(一次構造と高次構造の制御)を適用した「改良膜C」(IECが基準膜の0.9倍)は、目標条件での電圧が0.49Vであり、初期発電性能の平成23年度最終目標を達成した。また、乾湿サイクル耐久性、連続発電耐久性、連続OCV耐久性についても、平成23年度最終目標達成の見通しを得た。今後、本PJで得られた成果を活用し、2020年以降の燃料電池自動車等の本格商用化に向けて、開発を推進する。
英文要約Title: Research & Development of New Hydrocarbon Type PEM under High Temperature Condition for FCV Application (FY2010-FY2011) Final Report

1. Objective The objective of this project is the development of the next generation technology bringing high reliability and low cost PEFC and the creation of the innovative polymer electrolyte membrane (PEM) using at high temperature above 100 degree Celsius. 2. Rusults 1) We have developed new polymerization and refining processes which are applicable to mass production. The polymer made by the processes is used for the development for PEM performance and durability improvement. 2) In addition, we have developed monomer and polymer structures for PEM performance and durability improvement. 3) “Improvement membrane B” with constraint method demonstrates high cell performance (0.50V at cell temperature of 100 degree Celsius, relative humidity of 30 %, backing pressure of 2 ata and current density of 1A/cm2), which meets the target of FY2011. However, internal dry-wet durability test revealed its durability was not enough. 4) We have developed “Improvement membrane C” with combination of new constraint method and durability improvement method demonstrates high cell performance (0.49V at cell temperature of 100 degree Celsius, relative humidity of 30 %, backing pressure of 2 ata and current density of 1A/cm2), which meets the target of FY2011. Also, it shows good durability, expected to exheeds the target of FY2011. 5) We wil accerelate research and development to apply above mentioned technologies to FCV, which will be introduced to market aroung 2020.
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