成果報告書詳細
管理番号20120000001014
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 アニオン伝導無機層状酸化物形燃料電池の開発 (委託先名 国立大学法人北海道大学触媒化学研究センター 富士電機株式会社 株式会社三徳)
公開日2015/11/27
報告書年度2010 - 2011
委託先名国立大学法人北海道大学触媒化学研究センター 富士電機株式会社 株式会社三徳
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 アニオン伝導無機層状酸化物形燃料電池の開発
 
アニオン伝導無機層状酸化物を用いた燃料電池を開発した。材料開発と伝導機構の解明に重点を置き、OHイオン伝導性が優れた無機塩基性電解質の開発とその薄膜化を行った。行った4つの課題とその成果は下記の通りとなった。 1.100℃以上で高イオン伝導性を有する新規アニオン伝導無機層状酸化物の探索とメカニズム解明  アニオン伝導無機層状酸化物の相間に水がインターカレーションし、水和により生じた水酸基によりアニオン伝導パスを形成することを明らかにした。NaCo2O4電解質は、100℃以上でNafion(80℃)以上のイオン伝導度を持つことを見いだした。更に、層間隔を最適化したNaCo2O4電解層で開回路電圧を1 V以上に向上できた。 2.卑金属で水素/エタノールに高活性の触媒開発 Fe-Co-Ni系卑金属合金触媒をアノードに用いて電池試験を実施した水素やエタノール等の燃料に対して、Pd触媒と同等の電池性能が得られることを確認した。 3. アニオン伝導無機層状酸化物形燃料電池に用いる新規MEAの開発と評価 実機模擬条件でセル特性を評価することでセル特性向上にはアノードの性能向上が必要であることがわかった。LaSr3Fe3O10電解質とPd微粒子を混合焼成して製作したアノード三次元化電極により、開発目標である反応面積10倍を達成した。電解質の厚さを100 μmに薄膜化した際には出力密度150 mW/cm2を達成できる。 4. アニオン伝導無機層状酸化物の高性能化および薄膜化の開発 共沈法により、電解質の粒径を1 μm以下に粒径制御でき、SUSメッシュに電解質含有させることで、厚さが100μm以下の電解質が製作可能となった。 以上の成果により、層間隔を最適化したNaCo2O4電解層とFe-Co-Ni系卑金属合金触媒とを用いた3次元化電極を100 μm厚さの薄電解質に形成したセルにより、セル温度100℃以上で出力密度150 mW/cm2を達成できる見通しを得た。
英文要約Title:Development of Anion-conducting Layered Inorganic Fuel Cells(FY2010-FY2011) Final Report

Anion-conducting layered inorganic Fuel Cells was developed to achieve the four flowing targets from the viewpoints of material design with clarifying conduction mechanism. 1. Development of high conductive novel anion-conduction layered inorganic oxide. Water is intercalated into layered oxides. Hydroxyl group formed by dehydration contributes to anion conduction. Anion conductivity for NaCo2O4 over 100°C is higher than that for Nafion at 80°C. OCV over 1 V is achieved with NaCo2O4 by optimizing its layer distance. 2. Development of base-metal anode catalyst for hydrogen or ethanol oxidation reaction.Fe-Co-Ni catalyst had an activity for hydrogen or ethanol oxidation reaction as high as Pd catalyst. 3. Development and evaluation of novel type MEA. Characteristic of cell under practical operation condition indicates that the anode must be improved. Newly developed three dimensional structured Pd/LaSr3Fe3O10 electrodes had large reaction area of 10 times as large as that of the Pd mesh electrode. Power density of 150 mW/cm2 is expected when thin disk in 100 μm thickness is used. 4. Improvement of anion-conducting layered oxide and development of thin film electrolyte disk. Fine powers with particle size smaller than 1 μm are synthesized, and thin electrolyte disks with thickness of smaller than 100 μm could be made by using SUS mesh. Power density over 150 mW/cm2 is expected when disk of optimized NaCo2O4 in 100-μm thickness and Fe-Co-Ni base metal alloy are used.
ダウンロード成果報告書データベース(ユーザ登録必須)から、ダウンロードしてください。

▲トップに戻る