成果報告書詳細
管理番号20160000000141
タイトル平成22年度ー平成26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/基盤技術開発/カーボンアロイ触媒
公開日2016/5/24
報告書年度2010 - 2014
委託先名国立大学法人東京工業大学 国立大学法人東京大学 国立大学法人筑波大学 国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学 東レ株式会社 旭化成ケミカルズ株式会社 帝人株式会社 東芝燃料電池システム株式会社
プロジェクト番号P10001
部署名新エネルギー部
和文要約「固体高分子形燃料電池実用化推進技術開発/基盤技術開発/カーボンアロイ触媒」
平成22年度?平成26年度成果報告書 要約

概要
固体高分子形燃料電池(PEFC)の実用化において、電極触媒に用いられている白金のコスト、希少性が本格普及の大きな障壁となることが予想され、その代替材料が切望されている。本プロジェクトは、非白金系カソード触媒として、炭素源、窒素源、Fe源を含む前駆体を熱処理して得る、カーボンアロイ触媒(CAC)の開発を行ったものである。
本プロジェクトでは、東京工業大学(東工大)に集中研を設置し、大学および大手材料メーカーに所属する、燃料電池、電気化学、材料化学、合成化学、分光学、計算科学の専門家が常駐し、個々のノウハウを持ち寄ることによって、効率的かつ集中的にCACの開発を行った。東工大集中研で得られた知見は、速やかに旭化成ケミカルズと帝人に展開され、両社がプロセス化を意識した触媒調製法の検討を行った。またCACの性能を最大限引き出すことを目的として、東レがCACに適したアイオノマーの開発とインク化技術の検討を担当した。これらの取り組みで開発された材料を、東芝燃料電池システムが電池として評価した。各機関で開発された実触媒は、東京大学(東大)が放射光分光法によって詳細に解析した。同時により構造が規定されたモデル触媒の作製と機能の解明を東大と筑波大学(筑波大)が行い、メカニズム解明に取り組んだ。メカニズムの理論的な検討は北陸先端科学技術大学院大学(北陸先端大)と東工大で行った。
英文要約Progress Report of Carbon Alloy Catalyst Project
H22-H26

Introduction
One major problem for polymer electrolyte fuel cells (PEFCs) in commercial applications is the cost and scarcity of platinum, which has been thought to be essential for the cathode catalyst for the oxygen reduction reaction (ORR). The objective of this project was the development of the carbon-based cathode catalyst prepared by pyrolyzing precursors containing Fe, N and C sources.
The research and development were mainly conducted in the central laboratory established in Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech.), which involved research experts in fuel cell, electrochemistry, material science, synthetic chemistry, spectroscopy and computational science from several universities and material companies. The technology developed in Tokyo Tech. was immediately transferred to Asahi Kasei Chemicals Corporation and Teijin Limited and these companies further developed the methodology of material synthesis that will be suitable for the industry. Toray Industry Inc. investigated the ionomer materials and ink fabrication method aiming for the optimization of the catalyst layers with the developed catalyst. Toshiba Fuel Cell Power Systems Corporation tested the developed materials in real fuel cells. Spectroscopic study was conducted in The University of Tokyo. Detailed surface science was studied in The University of Tokyo and Tsukuba University. Computational study was conducted in Japan Advanced Institute of Science and Technology and Tokyo Tech.
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