東工大,燃料電池の反応生成液水を可視化

新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)事業において東京工業大学は,作動中の燃料電池内の反応生成液水の挙動をリアルタイム・高解像度で可視化できる技術の開発に世界で初めて成功した(ニュースリリース)。

自動車用の固体高分子形燃料電池(PEFC)には,乗用車から商用車まで,さまざまな種別に応じた耐久性と性能の特性改善が求められている。また,燃料電池メーカー各社において,特性改善に加え,燃料電池車のコストをガソリンエンジン車と同等にするためのコスト低減の開発も進められている。

これらの技術課題の解決を促進するためにNEDO事業において,技術研究組合FC-Cubic等が研究テーマ「触媒・電解質・MEA内部現象の高度に連成した解析,セル評価」を実施し,現象解明など,自動車用燃料電池の基盤的な研究開発を進めている。

このテーマのサブテーマとして,東工大の研究グループは,X線による燃料電池作動時の反応生成液水の可視化の研究開発に取り組み,特に「高解像度化」に注力してきた。

これまで,作動中の燃料電池内の反応生成液水を高解像度で長時間にわたり可視化できる装置はなかったが,今回,軟X線ビームの平行化技術とCMOS検出器を組み合わせ,観測用の燃料電池セルにも工夫を加えることによって,実験室に設置可能な大きさの装置に仕上がり,高解像の可視化像を得ることに成功した。

燃料電池の発電特性に影響が大きい燃料電池内部の各界面層での反応生成液水の挙動をµmレベルで計測する技術を開発することが出来たことから,反応挙動が激しく変化する作動中の燃料電池内部(各層や各界面)の反応生成液水の挙動の把握が可能となり,今後,燃料電池の設計に大きく貢献することができるという。

この成果を基に,東工大は企業などとの共同研究に着手し,自動車業界が求める,燃料電池のさらなる高性能化,高耐久化,低コスト化を目指す。

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