燃料電池の高性能化に関する研究

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直接型アルコール燃料電池に関しては、(i)メタノールはホルムアルデヒド、ギ酸を経由して二酸化炭素に酸化されるが、貴金属超微粒子触媒が高活性となる粒子サイズがある。(ii)40%の被覆率でAuを修飾したPt、50原子%のRuを添加したPtは高活性触媒として作用する。(iii)フッ素系イオン交換樹脂であるナフィオンで触媒粒子を被覆すると、触媒の耐被毒性と活性が著しく向上する。などの結果を得た。溶融炭酸塩型高温燃料電池に関しては、(i)正、負両極ともに電極反応は反応ガスの多孔性電極中への拡散、電極・電解質界面から電解質への溶解、電極上での電荷移動反応の過程を経て進むことを明らかにし、高速ガス拡散電極、高溶解電解質媒体を用いることにより高活性電極が設計できることを示した。(ii)多孔質ニッケル表面を、溶融塩から電析によってタングステンで改質することにより、安定で触媒活性の高い負極が作製できることを示した。(iii)ニッケルフェライトの複合酸化物は、現在用いられている酸化ニッケルに比べ、溶融塩中での耐食性に優れ、長期間の使用に耐える正極として用いることができることを示した。などの結果を得た。固体電解質型高温燃料電池に関しては、(i)BaCaO_3の一部をNdなどで置換したセラミックスが高温でプロトンと酸化物イオンの混合導電性を示し、そのイオン導電性は安定化ジルコニアよりも優れ、高性能電解質となることを示した。(ii)1000℃で作動する高温燃料電池では、エントロピー変化に伴うエネルギーが熱力学的に熱として正極と電解質の界面で発生することを明らかにし、これを基に電池内の温度分布を求めた。などの結果を得た。