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研究分野別サイレントキーワード
「燃料電池」とサイレントキーワードを含む研究
【化学】材料化学：高分子電解質 ／燃料電池を含む研究件
❏超安定型アニオン交換膜の創製とアルカリ形燃料電池の高性能化(23350089)
【研究テーマ】機能材料・デバイス
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】宮武 健治 山梨大学, クリーンエネルギー研究センター, 教授 (50277761)
【キーワード】燃料電池 / アニオン伝導 / 高分子電解質 / ブロック共重合体
【概要】アルカリ形燃料電池の高性能化および高耐久化を目指して、新型のアニオン交換膜の設計および合成を行った。芳香族ポリエーテルブロック共重合体に着目し、剛直な主鎖から成る疎水部ブロックとアンモニウム基を高密度で置換した親水部ブロックからなるアニオン交換膜を合成した。得られたアニオン交換膜は水中で高いアニオン導電性と優れた安定性を示した。ヒドラジンを燃料に用いたアルカリ形燃料電池では、高い性能を達成した。...
❏高性能燃料電池を目指した炭化水素系膜電極接合体に関する研究(20350086)
【研究テーマ】機能材料・デバイス
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2008 - 2010
【研究代表者】宮武 健治 山梨大学, クリーンエネルギー研究センター, 教授 (50277761)
【キーワード】燃料電池 / 高分子電解質 / 膜電極接合体
【概要】固体高分子形燃料電池の高性能化を目指した新規高分子電解質材料とそれを用いた膜電極接合体(MEA)の創製が本研究の目的である。芳香族系高分子電解質において、安定性や気体透過性を損なうことなくプロトン導電性を大幅に向上させる分子構造を明らかにした。酸性基を高密度に集積した親水部を有するブロック型のポリアリーレンエーテルが、従来の高分子電解質膜に比べて著しく高いプロトン導電率を示すことを見出した。この電...
❏燃料電池用ポリエーテル系電解質と膜電極接合体に関する研究(18750167)
【研究テーマ】機能材料・デバイス
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2006 - 2007
【研究代表者】宮武 健治 山梨大学, クリーンエネルギー研究センター, 准教授 (50277761)
【キーワード】燃料電池 / 高分子電解質 / プロトン伝導 / ポリエーテル / 膜 (他6件)
【概要】昨年度分子構造を最適化したポリエーテル系電解質(SPE-3)をガス拡散電極へ適用し,その物性を評価した。SPE-3をジメチルアセトアミドに溶解し,市販の白金ナノ粒子高分散担持カーボンブラック(Pt-CB)触媒と混合した。ペースト化した溶液をスプレードライヤーを用いて蒸発乾燥させ,SPE-3を被覆したPt-CBを調製した。電子顕微鏡観察から,SPE-3電解質が触媒上に2-3nm程度の厚さで均一に被覆...
【化学】材料化学：膜電極接合体 ／燃料電池を含む研究件
❏フッ素フリー燃料電池の高性能化・高耐久化に関する研究(26289254)
【研究テーマ】構造・機能材料
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】宮武 健治 山梨大学, 総合研究部, 教授 (50277761)
【キーワード】燃料電池 / 機能性高分子 / イオノマー / 膜電極接合体
【概要】フッ素を全く含まない炭化水素系電解質を設計し、主鎖にエーテルなどの極性基を含まない新規な芳香族系高分子電解質膜の開発に成功した。フッ素系電解質膜と同等以上のプロトン導電性、化学安定性を達成した。また、部分フッ素化スルホン酸化高分子電解質膜が電極触媒層との界面の改善に著しく効果的であることを明らかにした。これらの新型電解質により優れた燃料電池発電特性を得ることに成功した。 ...
❏高性能燃料電池を目指した炭化水素系膜電極接合体に関する研究(20350086)
【研究テーマ】機能材料・デバイス
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2008 - 2010
【研究代表者】宮武 健治 山梨大学, クリーンエネルギー研究センター, 教授 (50277761)
【キーワード】燃料電池 / 高分子電解質 / 膜電極接合体
【概要】固体高分子形燃料電池の高性能化を目指した新規高分子電解質材料とそれを用いた膜電極接合体(MEA)の創製が本研究の目的である。芳香族系高分子電解質において、安定性や気体透過性を損なうことなくプロトン導電性を大幅に向上させる分子構造を明らかにした。酸性基を高密度に集積した親水部を有するブロック型のポリアリーレンエーテルが、従来の高分子電解質膜に比べて著しく高いプロトン導電率を示すことを見出した。この電...
❏燃料電池用ポリエーテル系電解質と膜電極接合体に関する研究(18750167)
【研究テーマ】機能材料・デバイス
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2006 - 2007
【研究代表者】宮武 健治 山梨大学, クリーンエネルギー研究センター, 准教授 (50277761)
【キーワード】燃料電池 / 高分子電解質 / プロトン伝導 / ポリエーテル / 膜 (他6件)
【概要】昨年度分子構造を最適化したポリエーテル系電解質(SPE-3)をガス拡散電極へ適用し,その物性を評価した。SPE-3をジメチルアセトアミドに溶解し,市販の白金ナノ粒子高分散担持カーボンブラック(Pt-CB)触媒と混合した。ペースト化した溶液をスプレードライヤーを用いて蒸発乾燥させ,SPE-3を被覆したPt-CBを調製した。電子顕微鏡観察から,SPE-3電解質が触媒上に2-3nm程度の厚さで均一に被覆...
【化学】材料化学：プロトン伝導 ／燃料電池を含む研究件
❏希土類元素含有ガラス中のプロトンキャリアの超安定化；中温域燃料電池の新展開(17H03381)
【研究テーマ】無機材料・物性
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】西井 準治 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (60357697)
【キーワード】酸化物 / ガラス / イオン / イオン伝導 / プロトン (他11件)
【概要】250～500℃の中温域で作動する燃料電池(中温域 FC)に搭載可能な高いプロトン伝導度を示す電解質の開発を目指した。ガラス中のアルカリイオンをプロトンに置換する独自の手法(APS法)を用い、これまで検討してきた希土類元素含有リン酸塩ガラスの組成の絞り込みと、高いプロトン伝導度の長時間維持の2つの課題に取り組んだ。その結果、310℃で0.002S/cmの伝導度を500時間維持できたが、その後は分相...
❏燃料電池用次世代材料：触媒・電解質一体型ナノファイバーの開発(16K18286)
【研究テーマ】反応工学・プロセスシステム
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】黒木 秀記 地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所, 高効率燃料電池開発グループ, サブリーダー (70716597)
【キーワード】固体高分子形燃料電池 / プロトン伝導体 / 白金合金触媒 / ナノネットワーク / 酸素還元反応 (他16件)
【概要】本研究は、固体高分子形燃料電池の触媒層に求められる全ての機能（プロトン伝導性、導電性、触媒活性）を単一の材料に集約化したカーボンフリー触媒・電解質一体型ナノファイバーを提案・実証した。本材料は、プロトン伝導性ナノファイバー表面を白金合金ナノ粒子が融着したナノネットワークで被覆した構造を有するため、効果的な三相界面形成が可能である。本研究では、耐熱性の高いZr系無機プロトン伝導性ナノファイバーを作製...
❏超強酸基を有する高分子プロトン導電体に関する研究(23656427)
【研究テーマ】構造・機能材料
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2011 - 2012
【研究代表者】宮武 健治 山梨大学, クリーンエネルギー研究センター, 教授 (50277761)
【キーワード】燃料電池 / 超強酸 / プロトン伝導 / 電解質膜
【概要】固体高分子形燃料電池(PEFC)の高性能化を目的として、芳香族高分子への超強酸基の導入効果を検討した。ヨウ素あるいは臭素を置換した前駆体ポリアリーレンエーテルを合成し、Ullmann 反応により超強酸基を導入した。超強酸基を導入することにより、ポリアリーレンエーテル電解質膜の相分離構造が発達すること、プロトン導電率が向上することを明らかにした。特に、親水部と疎水部の配列を制御したブロック共重合体で...
【化学】複合化学：機能性高分子 ／燃料電池を含む研究件
❏多機能性高分子イオニクス材料の創製とエネルギーデバイスへの応用(18H02030)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】宮武 健治 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (50277761)
【キーワード】高分子イオニクス / イオン伝導 / エネルギーデバイス / 機能性高分子 / イオニクス (他6件)
【概要】高分子イオニクス材料として、ベンゼン環が5つ連結したキンケフェニレン構造を疎水部に、側鎖アンモニウム基をもつフルオレン構造を親水部に持つ一連の共重合体(QP-QAF)の設計と合成を行った。重合反応、四級化反応は定量的に進行し、組成とイオン交換容量(IEC)が異なるQP-QAF膜を得ることができた。QP-QAF膜は疎水部と親水部の新疎水差により明確な相分離構造を示し、また、80℃で134mS/cmと...
❏フッ素フリー燃料電池の高性能化・高耐久化に関する研究(26289254)
【研究テーマ】構造・機能材料
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】宮武 健治 山梨大学, 総合研究部, 教授 (50277761)
【キーワード】燃料電池 / 機能性高分子 / イオノマー / 膜電極接合体
【概要】フッ素を全く含まない炭化水素系電解質を設計し、主鎖にエーテルなどの極性基を含まない新規な芳香族系高分子電解質膜の開発に成功した。フッ素系電解質膜と同等以上のプロトン導電性、化学安定性を達成した。また、部分フッ素化スルホン酸化高分子電解質膜が電極触媒層との界面の改善に著しく効果的であることを明らかにした。これらの新型電解質により優れた燃料電池発電特性を得ることに成功した。 ...
【総合理工】エネルギー学：固体酸化物 ／燃料電池を含む研究件
❏固体酸化物形燃料電池の燃料極の微細構造制御(24686019)
【研究テーマ】生産工学・加工学
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2012-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】長藤 圭介 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (50546231)
【キーワード】ナノ・マイクロ加工 / 固体酸化物 / 燃料電池 / 燃料極 / 微細構造 (他6件)
【概要】固体酸化物形燃料電池（SOFC）の燃料極は，各物質がランダムに配置されており，物質輸送や界面反応は最適化されていない．本研究では，燃料極内のYSZ，Ni，空隙を厚さ方向に配列して，それぞれ酸化物イオン，電子，ガスが効率よく輸送される構造を目指した．Ni粒子を磁場で配列し，従来に比べて最大パワー密度を1.6倍に向上した．またFIB-SEMを用いて燃料極微細構造を三次元構築，電気化学計算を行い，YSZ...
❏電気自動車搭載を目的とした固体電解質型燃料電池の高効率化と小型化(10558071)
【研究テーマ】エネルギー学一般
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】1998 - 2001
【研究代表者】伊原 学 東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (90270884)
【キーワード】燃料電池自動車 / 炭化水素燃料 / ドライメタン / 固体酸化物 / 燃料電池 (他9件)
【概要】動作温度が800℃以上と高温であるために燃料の多様性が期待できる固体酸化物型燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell SOFC)は燃料のギブス自由エネルギーを直接電力に変換する高効率な発電システムであり、大型発電だけでなく、電気自動車用の電源などの小型発電にも期待が高まっている。現在、燃料に水素を用いたSOFCの研究が数多く報告されているが、燃料供給の利便性やさらなる効率の向上を考える...
【総合理工】環境化学：ガス拡散電極 ／燃料電池を含む研究件
❏燃料電池反応法にるH2O2中性水溶液の直接合成(16655063)
【研究テーマ】環境関連化学
【研究種目】萌芽研究
【研究期間】2004 - 2005
【研究代表者】山中 一郎 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (90240051)
【キーワード】過酸化水素 / 酸素 / 水素 / 燃料電池 / 中性電解質 (他9件)
【概要】水素/酸素燃料電池反応を利用した過酸化水素の一段合成法による中性過酸化水素の合成を実現することを目標にしている。本反応法はカソード,アノード,2枚のガス拡散電極を隔膜としても機能させ,この電極間に電解質溶液を満たす特異的な構造を有している。電解質液側と反対の電極面は,酸素ガス(カソード),水素ガス(アノード)に露出しており,高分圧の酸素ガス,水素ガスが高濃度のまま直接反応サイトに供給できることが特...
❏水素・酸素からの隔膜反応法による高濃度過酸化水素の直接合成(16360400)
【研究テーマ】触媒・資源化学プロセス
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2004 - 2006
【研究代表者】山中 一郎 東京工業大学, 理工学研究科, 助教授 (90240051)
【キーワード】過酸化水素 / 燃料電池 / 電極触媒 / ガス拡散電極 / マンガンポルフィリン (他9件)
【概要】水素/酸素燃料電池反応を利用した隔膜反応法による過酸化水素の一段合成法を開発するために,本反応法を支配する様々な因子を解明し,理論立て,最終的に高活性化することを目標している。本反応法はカソード,アノード,2枚のガス拡散電極を隔膜としても機能させ,この電極間に電解質溶液を満たす特異的な構造を有している。電解質液側と反対の電極面は,酸素ガス(カソード),水素ガス(アノード)に露出しており,高分圧の酸...
【総合理工】環境化学：電極触媒 ／燃料電池を含む研究件
❏ＭＯＦを基盤としたカーボンアロイ触媒および高性能非白金燃料電池の設計・開発(15F15377)
【研究テーマ】反応工学・プロセスシステム
【研究種目】特別研究員奨励費
【研究期間】2015-11-09 - 2018-03-31
【研究代表者】山口 猛央 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (30272363)
【キーワード】Solid Alkaline Fuel Cell / Oxygen Reduction / Metal Organic Framework / Electrocatalyst / ZIF (他8件)
【概要】Development of cost-effective electrocatalyst for oxygen reduction reaction (ORR) for low-temperature fuel cells (Solid proton/alkaline conducting membrane fuel cells) is one of the major priority res...
❏燃料電池反応法にるH2O2中性水溶液の直接合成(16655063)
【研究テーマ】環境関連化学
【研究種目】萌芽研究
【研究期間】2004 - 2005
【研究代表者】山中 一郎 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (90240051)
【キーワード】過酸化水素 / 酸素 / 水素 / 燃料電池 / 中性電解質 (他9件)
【概要】水素/酸素燃料電池反応を利用した過酸化水素の一段合成法による中性過酸化水素の合成を実現することを目標にしている。本反応法はカソード,アノード,2枚のガス拡散電極を隔膜としても機能させ,この電極間に電解質溶液を満たす特異的な構造を有している。電解質液側と反対の電極面は,酸素ガス(カソード),水素ガス(アノード)に露出しており,高分圧の酸素ガス,水素ガスが高濃度のまま直接反応サイトに供給できることが特...
❏水素・酸素からの隔膜反応法による高濃度過酸化水素の直接合成(16360400)
【研究テーマ】触媒・資源化学プロセス
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2004 - 2006
【研究代表者】山中 一郎 東京工業大学, 理工学研究科, 助教授 (90240051)
【キーワード】過酸化水素 / 燃料電池 / 電極触媒 / ガス拡散電極 / マンガンポルフィリン (他9件)
【概要】水素/酸素燃料電池反応を利用した隔膜反応法による過酸化水素の一段合成法を開発するために,本反応法を支配する様々な因子を解明し,理論立て,最終的に高活性化することを目標している。本反応法はカソード,アノード,2枚のガス拡散電極を隔膜としても機能させ,この電極間に電解質溶液を満たす特異的な構造を有している。電解質液側と反対の電極面は,酸素ガス(カソード),水素ガス(アノード)に露出しており,高分圧の酸...
【工学】機械工学：燃料極 ／燃料電池を含む研究件
❏固体酸化物形燃料電池の燃料極の微細構造制御(24686019)
【研究テーマ】生産工学・加工学
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2012-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】長藤 圭介 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (50546231)
【キーワード】ナノ・マイクロ加工 / 固体酸化物 / 燃料電池 / 燃料極 / 微細構造 (他6件)
【概要】固体酸化物形燃料電池（SOFC）の燃料極は，各物質がランダムに配置されており，物質輸送や界面反応は最適化されていない．本研究では，燃料極内のYSZ，Ni，空隙を厚さ方向に配列して，それぞれ酸化物イオン，電子，ガスが効率よく輸送される構造を目指した．Ni粒子を磁場で配列し，従来に比べて最大パワー密度を1.6倍に向上した．またFIB-SEMを用いて燃料極微細構造を三次元構築，電気化学計算を行い，YSZ...
❏固体酸化物形燃料電池燃料極のニッケル焼結挙動の解明(23360093)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】鹿園 直毅 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (30345087)
【キーワード】燃料電池 / 燃料極 / 数値シミュレーション / エネルギー効率化 / セラミックス
【概要】本研究では，炭化水素燃料を用いた究極の発電効率を実現するために不可欠な固体酸化物形燃料電池(SOFC)を対象とし，その経時劣化において大きな課題となる燃料極Niの焼結挙動を解明することを目的とする．そのために，第一原理計算，分子動力学法，レベルセット法を用いて，物性値情報を共有させたナノからミクロンスケールまでの連成数値シミュレーション手法を開発する．実際のSOFC燃料極構造データおよび実験結果を...
【工学】機械工学：水分輸送 ／燃料電池を含む研究件
❏磁気共鳴・レーザ計測の先進化による発電モードでの燃料電池の物質移動・劣化機構解明(18206023)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2006 - 2009
【研究代表者】平井 秀一郎 東京工業大学, 炭素循環エネルギー研究センター, 教授 (10173204)
【キーワード】燃料電池 / 水分輸送 / 磁気共鳴イメージング / レーザ計測 / 物質輸送 (他6件)
【概要】本研究課題では,次世代自動車用動力源として期待される固体高分子形燃料電池の内部における物質移動と劣化機構解明に関する研究を実施した.新たに核ラベリング磁気共鳴イメージング法を開発し,燃料電池内部の水分輸送現象の基礎的解明を行い,電解質膜の乾燥を抑制するために,微細孔層の導入が有用であることを示した.さらに,燃料電池流路内ガス流動計測のために,オゾン光吸収を用いたレーザ計測技術を開発し,サーペンタイ...
❏燃料電池のプロトン・水分輸送のMRI計測を核とする高性能化・高安定化手法の開発(16360103)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2004 - 2005
【研究代表者】平井 秀一郎 東京工業大学, 炭素循環エネルギー研究センター, 教授 (10173204)
【キーワード】燃料電池 / プロトン / 水分輸送 / MRI計測 / 高性能化
【概要】固体高分子形燃料電池は、出力電流密度が高いためコンパクトで、高効率でかつCO_2を排出しない運転が可能であることから、地球環境保全とエネルギー有効利用のための次世代自動車用動力源として期待されている。 供給する水素は、膜の水素極側の触媒でプロトンと電子に分離し、プロトンは固体高分子により構成された膜の中を酸素極側に移動するが、プロトンが膜内を移動するメカニズムがわかれば、プロトンに伴い水分子が膜の...
【工学】機械工学：輸送現象論 ／燃料電池を含む研究件
❏機能性マルチレイヤー型膜・触媒層創成によるPEFC高度化の輸送現象論的展開(22360086)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2010 - 2013
【研究代表者】伏信 一慶 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (50280996)
【キーワード】熱工学 / 固体高分子形燃料電池 / 触媒層 / 電解質膜 / GDL (他8件)
【概要】本研究の目的は、PEFC(固体高分子形燃料電池)電解質膜および触媒層内の電位・輸送・反応連成現象に着目し、マルチレイヤー型の膜・触媒層構造を創成することにより、一段の高耐久化、高効率化等が求められるPEFCの高度化に、輸送現象論的な視点からの展開を図ることにある。 交付申請書記載の通り、今年度はマルチレイヤー型MEA作成方法の確立と基礎実験推進、検討本格化を行った。具体的には、昨年度その作成方法の...
❏MEMSガス拡散層を用いたPEFC内輸送現象基礎研究の新展開(19360095)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2007 - 2009
【研究代表者】伏信 一慶 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (50280996)
【キーワード】固体高分子形燃料電池 / MEMS / ガス拡散層 / 熱工学 / 輸送現象論 (他13件)
【概要】エネファームや燃料電池自動車、携帯用電源として実用化された固体高分子形燃料電池(PEFC)の中では、燃料や酸素のガスの反応と、これらのガスや生成する水などの輸送とが複雑に相互作用しながら進行しているが、両者を理論的に検討するための新たな手法として、ガスなどの輸送を極めて簡単にモデル化できるMEMS技術を用いて作成した新たな電池部材(ガス拡散層)を提案し、その有用性を示すことに成功した。また、この新...
【工学】材料工学：中温 ／燃料電池を含む研究件
❏次世代中温無加湿作動燃料電池システムの高性能化(18H03841)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】松田 厚範 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70295723)
【キーワード】燃料電池 / 無機有機コンポジット / 電極 / 中温 / 界面 (他13件)
【概要】本課題では、150℃以上無加湿条件下で作動する次世代中温無加湿型燃料電池の開発を目指す。これを実現するために、耐熱性の高いポリベンゾイミダゾールに、無機系フィラーを添加した独自のコンポジット電解質膜を開発し、特性評価を行った。検討の結果、湿式ミリング法で作製した硫酸水素塩-ヘテロポリ酸系複合体、液相から熱処理によって合成したピロリン酸チタンなどが有効な無機フィラーとして機能することがわかった。さら...
❏コンポジット電解質膜を用いた中温無加湿作動燃料電池システムの構築と信頼性評価(26249097)
【研究テーマ】無機材料・物性
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】松田 厚範 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70295723)
【キーワード】燃料電池 / 電解質膜 / コンポジット / 無機固体酸 / 中温 (他9件)
【概要】コンポジット電解質膜を設計し、100℃を超える中温領域において無加湿条件でも作動する燃料電池を構築した。特にジメチルアセドアミド（DMAc）を用いて湿式ミリングで微粉砕した硫酸水素セシウム-ケイタングステン酸複合体(CHS-WSiA)を添加することで、PBIコンポジット電解質膜の均質性が大きく向上した。CHS-WSiA/TiO2を添加したPBIコンポジット電解質膜を用いた燃料電池は150℃、無加湿...
❏無機固体酸ナノ複合体と芳香族ポリマーをベースとする中温作動燃料電池電解質膜の創製(23360286)
【研究テーマ】無機材料・物性
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】松田 厚範 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70295723)
【キーワード】燃料電池 / 中温 / メカニカルミリング / プロトン / 無機有機 (他14件)
【概要】本研究では、メカノケミカル法を用いて、中温無加湿で高いプロトン伝導性を示す無機固体酸ナノ複合体粒子を合成し、これに耐久性の優れた芳香族ポリマーを融合させた新しい中温作動燃料電池用電解質膜を開発し、燃料電池の中温無加湿発電試験を行った。 硫酸塩-ヘテロポリ酸系無機固体酸ナノ複合体粒子をポリベンズイミダゾールに添加し、リン酸をドープしたコンポジット電解質膜が、150℃以上の中温領域において、無加湿条件...
【工学】プロセス・化学工学：部分酸化 ／燃料電池を含む研究件
❏電池法による高難度酸化反応の攻略(09555246)
【研究テーマ】触媒・化学プロセス
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】1997 - 1999
【研究代表者】大塚 潔 東京工業大学, 工学部, 教授 (60016532)
【キーワード】プロパン / アセトン / 活性酸素 / バナジウム / パラジウム (他12件)
【概要】省資源・省エネルギーの立場から、これまであまり化学工業の原料として利用されていなかったベンゼンやプロパンなどの単純炭化水素の利用が注目されている。単純炭化水素は化学的に安定で、これを温和な条件で対応するアルコールやケトンなどに選択的に酸化する事は学術的にも大変興味ある事である。我々の研究グループは、ベンゼンやプロパンを直接部分酸化可能な新規酸化反応システムとして、水素・酸素電池反応を利用して陰極上...
❏天然ガスの化学的変換技術の開発(01470079)
【研究テーマ】工業物理化学・複合材料
【研究種目】一般研究(B)
【研究期間】1989 - 1990
【研究代表者】森川 陽 東京工業大学, 工学部, 教授 (00016396)
【キーワード】天然ガス / アルカン / 酸化カップリング / 含酸素化合物 / メタン (他13件)
【概要】酸素を酸化剤としたプロパンからの含酸素化合物の直接合成に有効な触媒であるホウ素とリンの複合酸化物(BーPーO)について、その速度論的挙動を詳しく検討した。生成物は、プロピオンアルデヒド、アセトン、プロピレンが主であった。BとPがほぼ等量含まれるものが最も活性が高いことがわかった。反応機構として1)触媒表面上の活性酸素によりプロパンから水素が引き抜かれ生じたアルキルラジカルが分子状吸着酸素と結合して...
【工学】プロセス・化学工学：電気化学反応 ／燃料電池を含む研究件
❏触媒膜による高濃度中性H2O2の選択合成(22360337)
【研究テーマ】触媒・資源化学プロセス
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2010 - 2012
【研究代表者】山中 一郎 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (90240051)
【キーワード】触媒反応 / 過酸化水素 / 膜触媒 / 電子プロトン混合伝導 / コバルト電極触媒 (他17件)
【概要】過酸化水素(H2O2)の効率的かつ直接的合成法の誕生が切望されている.我々が開発した水素と酸素から中性過酸化水素水を合成できる燃料電池反応法の活性向上を行った.コバルト-窒素-炭素化合物の新電極触媒を開発し,最大濃度21%,最大選択率95%を達成した.さらに電子プロトン混合伝導体を利用した触媒膜を開発すると共に,過酸化水素合成反応に適用した.充分な反応成績が得られ,実用化への基盤技術を構築できた....
❏電子移動を伴う化学反応を追う:電極/水溶液界面での第一原理シミュレーション(19340077)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2007 - 2009
【研究代表者】大谷 実 独立行政法人産業技術総合研究所, 計算科学研究部門, 研究員 (50334040)
【キーワード】固液界面 / 電気化学反応 / 燃料電池 / 分子動力学 / シミュレーション (他12件)
【概要】第一原理分子動力学シミュレーション手法を用いて,電気化学反応のシミュレーションを行った.固液界面における電子移動反応・界面構造の変化・吸着状態の変化など,電圧を印加した界面に特有な物理が多数明らかになった. ...
【工学】プロセス・化学工学：硫酸水素セシウム ／燃料電池を含む研究件
❏中温度作動燃料電池用の電極開発と電極反応特性(17760618)
【研究テーマ】触媒・資源化学プロセス
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2005 - 2006
【研究代表者】大友 順一郎 工学院大学, 工学部, 助教授 (90322065)
【キーワード】プロトン伝導体 / リン酸二水素セシウム / メソ多孔質シリカ / 直接アルコール形燃料電池 / メタノール (他9件)
【概要】中温域(150-300℃)で作動する新規固体電解質形燃料電池の開発を目指し、酸素酸塩の一種のプロトン伝導性電解質であるリン酸二水素セシウム(CsH2PO4:以下CDPと略記する)による電解質膜の開発と中温域における電極表面反応の特性について検討を行ってきた。今年度の検討では、CDP/シリカ複合体のプロトン伝導特性の検討およびアルコール燃料によるアノード電極特性について検討を行った。 (1)<...
❏無機複合材料を用いた中温度作動型のプロトン伝導性固体電解質膜の開発(14750614)
【研究テーマ】反応・分離工学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2002 - 2003
【研究代表者】大友 順一郎 工学院大学, 工学部, 講師 (90322065)
【キーワード】リン酸二水素セシウム / 硫酸水素セシウム / 多孔質シリカ粒子 / 無機複合プロトン導電体 / 固体電解質膜 (他10件)
【概要】本研究は、中温度領域(200-300℃)で動作可能な固体電解質型燃料電池の実現化を目指し、プロトン導電性無機材料とセラミクスの混合体による複合電解質膜の開発を日的とした。硫酸水素セシウムと多孔質シリカ粒子(CHS/silica)またはリン酸二水素セシウムと多孔質シリカ粒子(CDP/silica)から構成される複合材料を検討し、本年度はプロトン導電率のさらに高い値の実現化のために、合成法の検討を中心...
【工学】プロセス・化学工学：リン酸二水素セシウム ／燃料電池を含む研究件
❏中温度作動燃料電池用の電極開発と電極反応特性(17760618)
【研究テーマ】触媒・資源化学プロセス
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2005 - 2006
【研究代表者】大友 順一郎 工学院大学, 工学部, 助教授 (90322065)
【キーワード】プロトン伝導体 / リン酸二水素セシウム / メソ多孔質シリカ / 直接アルコール形燃料電池 / メタノール (他9件)
【概要】中温域(150-300℃)で作動する新規固体電解質形燃料電池の開発を目指し、酸素酸塩の一種のプロトン伝導性電解質であるリン酸二水素セシウム(CsH2PO4:以下CDPと略記する)による電解質膜の開発と中温域における電極表面反応の特性について検討を行ってきた。今年度の検討では、CDP/シリカ複合体のプロトン伝導特性の検討およびアルコール燃料によるアノード電極特性について検討を行った。 (1)<...
❏無機複合材料を用いた中温度作動型のプロトン伝導性固体電解質膜の開発(14750614)
【研究テーマ】反応・分離工学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2002 - 2003
【研究代表者】大友 順一郎 工学院大学, 工学部, 講師 (90322065)
【キーワード】リン酸二水素セシウム / 硫酸水素セシウム / 多孔質シリカ粒子 / 無機複合プロトン導電体 / 固体電解質膜 (他10件)
【概要】本研究は、中温度領域(200-300℃)で動作可能な固体電解質型燃料電池の実現化を目指し、プロトン導電性無機材料とセラミクスの混合体による複合電解質膜の開発を日的とした。硫酸水素セシウムと多孔質シリカ粒子(CHS/silica)またはリン酸二水素セシウムと多孔質シリカ粒子(CDP/silica)から構成される複合材料を検討し、本年度はプロトン導電率のさらに高い値の実現化のために、合成法の検討を中心...
【工学】プロセス・化学工学：プロトン伝導体 ／燃料電池を含む研究件
❏燃料電池用次世代材料：触媒・電解質一体型ナノファイバーの開発(16K18286)
【研究テーマ】反応工学・プロセスシステム
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】黒木 秀記 地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所, 高効率燃料電池開発グループ, サブリーダー (70716597)
【キーワード】固体高分子形燃料電池 / プロトン伝導体 / 白金合金触媒 / ナノネットワーク / 酸素還元反応 (他16件)
【概要】本研究は、固体高分子形燃料電池の触媒層に求められる全ての機能（プロトン伝導性、導電性、触媒活性）を単一の材料に集約化したカーボンフリー触媒・電解質一体型ナノファイバーを提案・実証した。本材料は、プロトン伝導性ナノファイバー表面を白金合金ナノ粒子が融着したナノネットワークで被覆した構造を有するため、効果的な三相界面形成が可能である。本研究では、耐熱性の高いZr系無機プロトン伝導性ナノファイバーを作製...
❏界面現象を利用した高プロトン伝導体の合成と新規燃料電池システムの創成(20681007)
【研究テーマ】環境技術・環境材料
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2008 - 2011
【研究代表者】大友 順一郎 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 准教授 (90322065)
【キーワード】省エネルギー技術 / 燃料電池 / プロトン伝導体 / 界面イオン伝導 / 電極反応 (他6件)
【概要】リン酸系無機複合ガラス電解質を合成し、プロトン伝導特性について検討を行った。ガラス電解質内で生成した微粒子とガラス界面においてプロトン導電率の上昇効果が観測され、中温域(150-300℃)で作動可能な結晶-アモルファス界面を利用したイオン伝導体の設計指針を提案した。また、250℃近傍で作動する中温作動燃料電池を作製し、アルコール類(エタノール、エチレングリコールおよびグリセリン)の電極反応活性を検...
❏中温度作動燃料電池用の電極開発と電極反応特性(17760618)
【研究テーマ】触媒・資源化学プロセス
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2005 - 2006
【研究代表者】大友 順一郎 工学院大学, 工学部, 助教授 (90322065)
【キーワード】プロトン伝導体 / リン酸二水素セシウム / メソ多孔質シリカ / 直接アルコール形燃料電池 / メタノール (他9件)
【概要】中温域(150-300℃)で作動する新規固体電解質形燃料電池の開発を目指し、酸素酸塩の一種のプロトン伝導性電解質であるリン酸二水素セシウム(CsH2PO4:以下CDPと略記する)による電解質膜の開発と中温域における電極表面反応の特性について検討を行ってきた。今年度の検討では、CDP/シリカ複合体のプロトン伝導特性の検討およびアルコール燃料によるアノード電極特性について検討を行った。 (1)<...
【工学】プロセス・化学工学：酸素還元 ／燃料電池を含む研究件
❏カーボン系燃料電池触媒の機能解明と材料設計(20H00316)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】中村 潤児 筑波大学, 数理物質系, 教授 (40227905)
【キーワード】燃料電池 / カーボン触媒 / 酸素還元 / 窒素ドープカーボン触媒 / 酸素還元反応 (他6件)
【概要】窒素ドープカーボン触媒は白金を使用しない燃料電池カソード触媒として最も期待されている。我々は、2016年にピリジン型窒素が活性点を形成することを世界に先駆けて報告した（Science誌、2016年）。本研究では、ピリジン型窒素の役割を明らかにし、高活性な触媒を開発することを目的としている。2020年度の研究では、ピリジン型窒素含有芳香族系分子をカーボンブラックに担持したモデル触媒を用いてピリジン型...
❏ＭＯＦを基盤としたカーボンアロイ触媒および高性能非白金燃料電池の設計・開発(15F15377)
【研究テーマ】反応工学・プロセスシステム
【研究種目】特別研究員奨励費
【研究期間】2015-11-09 - 2018-03-31
【研究代表者】山口 猛央 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (30272363)
【キーワード】Solid Alkaline Fuel Cell / Oxygen Reduction / Metal Organic Framework / Electrocatalyst / ZIF (他8件)
【概要】Development of cost-effective electrocatalyst for oxygen reduction reaction (ORR) for low-temperature fuel cells (Solid proton/alkaline conducting membrane fuel cells) is one of the major priority res...
❏触媒膜による高濃度中性H2O2の選択合成(22360337)
【研究テーマ】触媒・資源化学プロセス
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2010 - 2012
【研究代表者】山中 一郎 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (90240051)
【キーワード】触媒反応 / 過酸化水素 / 膜触媒 / 電子プロトン混合伝導 / コバルト電極触媒 (他17件)
【概要】過酸化水素(H2O2)の効率的かつ直接的合成法の誕生が切望されている.我々が開発した水素と酸素から中性過酸化水素水を合成できる燃料電池反応法の活性向上を行った.コバルト-窒素-炭素化合物の新電極触媒を開発し,最大濃度21%,最大選択率95%を達成した.さらに電子プロトン混合伝導体を利用した触媒膜を開発すると共に,過酸化水素合成反応に適用した.充分な反応成績が得られ,実用化への基盤技術を構築できた....
【工学】プロセス・化学工学：酸素還元反応 ／燃料電池を含む研究件
❏カーボン系燃料電池触媒の機能解明と材料設計(20H00316)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】中村 潤児 筑波大学, 数理物質系, 教授 (40227905)
【キーワード】燃料電池 / カーボン触媒 / 酸素還元 / 窒素ドープカーボン触媒 / 酸素還元反応 (他6件)
【概要】窒素ドープカーボン触媒は白金を使用しない燃料電池カソード触媒として最も期待されている。我々は、2016年にピリジン型窒素が活性点を形成することを世界に先駆けて報告した（Science誌、2016年）。本研究では、ピリジン型窒素の役割を明らかにし、高活性な触媒を開発することを目的としている。2020年度の研究では、ピリジン型窒素含有芳香族系分子をカーボンブラックに担持したモデル触媒を用いてピリジン型...
❏燃料電池用次世代材料：触媒・電解質一体型ナノファイバーの開発(16K18286)
【研究テーマ】反応工学・プロセスシステム
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】黒木 秀記 地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所, 高効率燃料電池開発グループ, サブリーダー (70716597)
【キーワード】固体高分子形燃料電池 / プロトン伝導体 / 白金合金触媒 / ナノネットワーク / 酸素還元反応 (他16件)
【概要】本研究は、固体高分子形燃料電池の触媒層に求められる全ての機能（プロトン伝導性、導電性、触媒活性）を単一の材料に集約化したカーボンフリー触媒・電解質一体型ナノファイバーを提案・実証した。本材料は、プロトン伝導性ナノファイバー表面を白金合金ナノ粒子が融着したナノネットワークで被覆した構造を有するため、効果的な三相界面形成が可能である。本研究では、耐熱性の高いZr系無機プロトン伝導性ナノファイバーを作製...
【工学】プロセス・化学工学：カーボンフリー ／燃料電池を含む研究件
❏高電流密度運転を指向した燃料電池用カーボンフリー触媒層の構造設計・開発(18K04841)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】黒木 秀記 地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所, 高効率燃料電池開発グループ, サブリーダー (70716597)
【キーワード】燃料電池 / カーボンフリー / 触媒層 / カソード / マイクロポーラス層 (他13件)
【概要】本研究は、高活性・高耐久なカーボンフリーナノ粒子連結触媒を用いて、固体高分子形燃料電池(PEFC)の高出力化に必要な電極構造の設計指針獲得を目的とした。本研究では、カーボンフリー触媒層から水を効率よく移動させるために、マイクロポーラス層の構造制御を行い、高電流密度領域での発電性能に与える影響を明らかにした。さらに、ラテックス粒子をテンプレートに用いる新たな手法によるカーボンフリー触媒層の構造制御を...
❏燃料電池用次世代材料：触媒・電解質一体型ナノファイバーの開発(16K18286)
【研究テーマ】反応工学・プロセスシステム
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】黒木 秀記 地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所, 高効率燃料電池開発グループ, サブリーダー (70716597)
【キーワード】固体高分子形燃料電池 / プロトン伝導体 / 白金合金触媒 / ナノネットワーク / 酸素還元反応 (他16件)
【概要】本研究は、固体高分子形燃料電池の触媒層に求められる全ての機能（プロトン伝導性、導電性、触媒活性）を単一の材料に集約化したカーボンフリー触媒・電解質一体型ナノファイバーを提案・実証した。本材料は、プロトン伝導性ナノファイバー表面を白金合金ナノ粒子が融着したナノネットワークで被覆した構造を有するため、効果的な三相界面形成が可能である。本研究では、耐熱性の高いZr系無機プロトン伝導性ナノファイバーを作製...
【工学】プロセス・化学工学：触媒層 ／燃料電池を含む研究件
❏高電流密度運転を指向した燃料電池用カーボンフリー触媒層の構造設計・開発(18K04841)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】黒木 秀記 地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所, 高効率燃料電池開発グループ, サブリーダー (70716597)
【キーワード】燃料電池 / カーボンフリー / 触媒層 / カソード / マイクロポーラス層 (他13件)
【概要】本研究は、高活性・高耐久なカーボンフリーナノ粒子連結触媒を用いて、固体高分子形燃料電池(PEFC)の高出力化に必要な電極構造の設計指針獲得を目的とした。本研究では、カーボンフリー触媒層から水を効率よく移動させるために、マイクロポーラス層の構造制御を行い、高電流密度領域での発電性能に与える影響を明らかにした。さらに、ラテックス粒子をテンプレートに用いる新たな手法によるカーボンフリー触媒層の構造制御を...
❏燃料電池用次世代材料：触媒・電解質一体型ナノファイバーの開発(16K18286)
【研究テーマ】反応工学・プロセスシステム
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】黒木 秀記 地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所, 高効率燃料電池開発グループ, サブリーダー (70716597)
【キーワード】固体高分子形燃料電池 / プロトン伝導体 / 白金合金触媒 / ナノネットワーク / 酸素還元反応 (他16件)
【概要】本研究は、固体高分子形燃料電池の触媒層に求められる全ての機能（プロトン伝導性、導電性、触媒活性）を単一の材料に集約化したカーボンフリー触媒・電解質一体型ナノファイバーを提案・実証した。本材料は、プロトン伝導性ナノファイバー表面を白金合金ナノ粒子が融着したナノネットワークで被覆した構造を有するため、効果的な三相界面形成が可能である。本研究では、耐熱性の高いZr系無機プロトン伝導性ナノファイバーを作製...
❏機能性マルチレイヤー型膜・触媒層創成によるPEFC高度化の輸送現象論的展開(22360086)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2010 - 2013
【研究代表者】伏信 一慶 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (50280996)
【キーワード】熱工学 / 固体高分子形燃料電池 / 触媒層 / 電解質膜 / GDL (他8件)
【概要】本研究の目的は、PEFC(固体高分子形燃料電池)電解質膜および触媒層内の電位・輸送・反応連成現象に着目し、マルチレイヤー型の膜・触媒層構造を創成することにより、一段の高耐久化、高効率化等が求められるPEFCの高度化に、輸送現象論的な視点からの展開を図ることにある。 交付申請書記載の通り、今年度はマルチレイヤー型MEA作成方法の確立と基礎実験推進、検討本格化を行った。具体的には、昨年度その作成方法の...
【工学】プロセス・化学工学：アゾール ／燃料電池を含む研究件
❏無加湿高プロトン伝導性無機－有機ハイブリッドのソフトメカノケミカル合成(24656383)
【研究テーマ】無機材料・物性
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】松田 厚範 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70295723)
【キーワード】メカノケミカル / 無機有機 / ハイブリッド / プロトン / 混合アルカリ (他8件)
【概要】本研究では、メカノケミカル法を用いて新規なプロトン伝導性無機－有機ハイブリッドを合成し、その特性評価を行った。硫酸水素セシウム-トリアゾール（CHS-Tz）系ハイブリッドでは、40～160℃の幅広い温度範囲において、無加湿条件下で高いプロトン伝導性を維持することを明らかにした。また、リン酸二水素セシウム（CDP）に核酸塩基のグアニンやウラシルを複合化することでCDP 単体よりも3桁高い導電率を得る...
❏三次元水素結合ネットワークに基づくナノプロトニクス材料の創製(21655075)
【研究テーマ】無機工業材料
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2009 - 2011
【研究代表者】松田 厚範 豊橋技術科学大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70295723)
【キーワード】メカノケミカル / プロトン / 固体酸 / 電解質 / 燃料電池 (他16件)
【概要】本研究では、種々の硫酸水素塩とリンタングステン酸(WAP)やケイタングステン酸(WSiA)を遊星型ボールミルを用いて複合化し、複合体の導電率の温度・組成依存性を系統的に調べた。CsHSO_4-WPA系と同様、KHSO_4-WAP系とNH_4HSO_4-WPA系では、硫酸水素塩含量が90mol%付近で導電率の極大が認められた。ミリング処理によって、WPAのプロトンの一部が一価カチオンによって置換され...
【工学】プロセス・化学工学：リチウムイオン電池 ／燃料電池を含む研究件
❏第一原理計算と溶液理論を用いたリチウムイオン電池の電荷移動反応の研究(20K15376)
【研究テーマ】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2020-04-01 - 2024-03-31
【研究代表者】春山 潤 東京大学, 物性研究所, 助教 (80772003)
【キーワード】第一原理計算 / 金属/水界面 / 燃料電池 / リチウムイオン電池 (他11件)
【概要】金属/水溶液界面は様々な電気化学反応の起こる舞台であり, 金属表面上の水分子の振る舞いを理解・予測することは, 電気化学デバイスの性能向上に必要となる. 例えば燃料電池の変換効率は各電極で起こる水素・酸素発生反応における反応中間体の安定性が重要と考えられ, 金属表面における水の基礎的性質を明らかにすることで変換効率上昇への貢献が期待できる. 昨年度は研究開始次年度として, Pt(111)表面の吸着...
❏常温合成フラーレンナノチューブの基礎的性質の解明と電極応用(17201027)
【研究テーマ】ナノ材料・ナノバイオサイエンス
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2005 - 2007
【研究代表者】宮澤 薫一 独立行政法人物質・材料研究機構, ナノ物質ラボ, グループリーダー (60182010)
【キーワード】フラーレンナノウィスカー / フラーレンナノチューブ / フラーレン / カーボン60 / 液-液界面析出法 (他12件)
【概要】フラーレンナノチューブ(FNT)とは、C60やC70などのフラーレン分子からなる中空の単結晶ナノファイバーである。2001年に、本研究代表者は中空でないフラーレン分子から成る多結晶ナノファイバーであるフラーレンナノウィスカー(FNW)を発見した。FNWとFNTは、液-液界面析出法(液-液法)によって常温で合成することができる。FNTの合成は、典型的にはフラーレンのピリジン溶液とイソプロピルアルコー...
【工学】プロセス・化学工学：イオン伝導体 ／燃料電池を含む研究件
❏イオン・電子輸送に基づく動的構造制御とエネルギー貯蔵型燃料電池の開発(17H00801)
【研究テーマ】持続可能システム
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2017-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】大友 順一郎 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 教授 (90322065)
【キーワード】低炭素社会 / 燃料電池 / イオン伝導体 / 酸化還元反応
【概要】本研究では、イオン・電子輸送現象と充放電時の酸化還元サイクルにおける反応・輸送・形態の動的変化を組み合わせた材料設計を行い、高性能燃料電池の技術を基にエネルギーの大量貯蔵と発電機能を有する新規な電気化学システムを提案した。イオン・電子伝導性を有する活物質材料による高速水素生成反応について検討し、高速な酸化還元反応と安定性を実現するキャリア粒子の開発を行った。さらに、極めて高効率なプロトン伝導性セラ...
❏燃料電池材料の電子密度分布と核密度分布の温度変化(15360340)
【研究テーマ】無機材料・物性
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2003 - 2004
【研究代表者】八島 正知 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (00239740)
【キーワード】燃料電池 / イオン伝導体 / 中性子回析 / 放射光 / 結晶構造解析 (他12件)
【概要】燃料電池とは化学エネルギーを電気エネルギーに直接変換する電気化学デバイスである。発電効率が高く,有害な排出ガスも殆ど無いため環境問題やエネルギー問題を解決するキーテクノロジーとして期待されている。燃料電池は電解質に用いる材料により分類されるが,電解質に酸化物を用いる固体酸化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cells,以下SOFCと略す)は高温で動作するため他の燃料電池と比べて電気への...
【工学】プロセス・化学工学：固体酸 ／燃料電池を含む研究件
❏次世代中温無加湿作動燃料電池システムの高性能化(18H03841)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】松田 厚範 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70295723)
【キーワード】燃料電池 / 無機有機コンポジット / 電極 / 中温 / 界面 (他13件)
【概要】本課題では、150℃以上無加湿条件下で作動する次世代中温無加湿型燃料電池の開発を目指す。これを実現するために、耐熱性の高いポリベンゾイミダゾールに、無機系フィラーを添加した独自のコンポジット電解質膜を開発し、特性評価を行った。検討の結果、湿式ミリング法で作製した硫酸水素塩-ヘテロポリ酸系複合体、液相から熱処理によって合成したピロリン酸チタンなどが有効な無機フィラーとして機能することがわかった。さら...
❏無機固体酸ナノ複合体と芳香族ポリマーをベースとする中温作動燃料電池電解質膜の創製(23360286)
【研究テーマ】無機材料・物性
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】松田 厚範 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70295723)
【キーワード】燃料電池 / 中温 / メカニカルミリング / プロトン / 無機有機 (他14件)
【概要】本研究では、メカノケミカル法を用いて、中温無加湿で高いプロトン伝導性を示す無機固体酸ナノ複合体粒子を合成し、これに耐久性の優れた芳香族ポリマーを融合させた新しい中温作動燃料電池用電解質膜を開発し、燃料電池の中温無加湿発電試験を行った。 硫酸塩-ヘテロポリ酸系無機固体酸ナノ複合体粒子をポリベンズイミダゾールに添加し、リン酸をドープしたコンポジット電解質膜が、150℃以上の中温領域において、無加湿条件...
❏三次元水素結合ネットワークに基づくナノプロトニクス材料の創製(21655075)
【研究テーマ】無機工業材料
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2009 - 2011
【研究代表者】松田 厚範 豊橋技術科学大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70295723)
【キーワード】メカノケミカル / プロトン / 固体酸 / 電解質 / 燃料電池 (他16件)
【概要】本研究では、種々の硫酸水素塩とリンタングステン酸(WAP)やケイタングステン酸(WSiA)を遊星型ボールミルを用いて複合化し、複合体の導電率の温度・組成依存性を系統的に調べた。CsHSO_4-WPA系と同様、KHSO_4-WAP系とNH_4HSO_4-WPA系では、硫酸水素塩含量が90mol%付近で導電率の極大が認められた。ミリング処理によって、WPAのプロトンの一部が一価カチオンによって置換され...
【工学】プロセス・化学工学：膜 ／燃料電池を含む研究件
❏燃料電池用ポリエーテル系電解質と膜電極接合体に関する研究(18750167)
【研究テーマ】機能材料・デバイス
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2006 - 2007
【研究代表者】宮武 健治 山梨大学, クリーンエネルギー研究センター, 准教授 (50277761)
【キーワード】燃料電池 / 高分子電解質 / プロトン伝導 / ポリエーテル / 膜 (他6件)
【概要】昨年度分子構造を最適化したポリエーテル系電解質(SPE-3)をガス拡散電極へ適用し,その物性を評価した。SPE-3をジメチルアセトアミドに溶解し,市販の白金ナノ粒子高分散担持カーボンブラック(Pt-CB)触媒と混合した。ペースト化した溶液をスプレードライヤーを用いて蒸発乾燥させ,SPE-3を被覆したPt-CBを調製した。電子顕微鏡観察から,SPE-3電解質が触媒上に2-3nm程度の厚さで均一に被覆...
❏高性能燃料電池のためのポリエーテル系電解質膜に関する研究(16750160)
【研究テーマ】機能材料・デバイス
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2004 - 2005
【研究代表者】宮武 健治 山梨大学, クリーンエネルギー研究センター, 助教授 (50277761)
【キーワード】燃料電池 / 高分子電解質 / 膜 / プロトン伝導 / ポリエーテル
【概要】平成17年度はポリエーテル電解質(SPE-1)の改良と膜電極接合体の作成および燃料電池運転試験を行った。低加湿条件下でのプロトン伝導度の向上を目的として、イオン交換容量(IEC)を増大させ分岐または架橋点を導入して安定化した新型のSPE-1膜を合成した。これら分岐・架橋SPE-1膜のプロトン伝導度は未架橋膜に比べて高い値を示した。特に、高いIEC(2.50meq/g)を有する架橋膜ではその効果が顕...
❏高温安定型プロトン伝導性高分子固体電解質膜の合成(14750664)
【研究テーマ】有機工業化学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2002 - 2003
【研究代表者】宮武 健治 山梨大学, クリーンエネルギー研究センター, 助教授 (50277761)
【キーワード】プロトン伝導 / 高分子電解質 / 膜 / 固体電解質 / 燃料電池 (他7件)
【概要】平成14年度において、嵩高い疎水性(フルオレニル)基を有するポリイミド電解質が、高温で高いプロトン伝導度を示すことを見出した。フルオレニル基が剛直なポリイミド鎖間に水を保持する空間を形成し、"水分子の閉じ込め効果"により100℃以上でのプロトン伝導度の世界最高値(1.67Scm^<-1>)が達成された。本年度は安定性を一層向上させることを目的として、スルホン酸基をフルオ...
【工学】プロセス・化学工学：無機有機 ／燃料電池を含む研究件
❏無加湿高プロトン伝導性無機－有機ハイブリッドのソフトメカノケミカル合成(24656383)
【研究テーマ】無機材料・物性
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】松田 厚範 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70295723)
【キーワード】メカノケミカル / 無機有機 / ハイブリッド / プロトン / 混合アルカリ (他8件)
【概要】本研究では、メカノケミカル法を用いて新規なプロトン伝導性無機－有機ハイブリッドを合成し、その特性評価を行った。硫酸水素セシウム-トリアゾール（CHS-Tz）系ハイブリッドでは、40～160℃の幅広い温度範囲において、無加湿条件下で高いプロトン伝導性を維持することを明らかにした。また、リン酸二水素セシウム（CDP）に核酸塩基のグアニンやウラシルを複合化することでCDP 単体よりも3桁高い導電率を得る...
❏無機固体酸ナノ複合体と芳香族ポリマーをベースとする中温作動燃料電池電解質膜の創製(23360286)
【研究テーマ】無機材料・物性
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】松田 厚範 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70295723)
【キーワード】燃料電池 / 中温 / メカニカルミリング / プロトン / 無機有機 (他14件)
【概要】本研究では、メカノケミカル法を用いて、中温無加湿で高いプロトン伝導性を示す無機固体酸ナノ複合体粒子を合成し、これに耐久性の優れた芳香族ポリマーを融合させた新しい中温作動燃料電池用電解質膜を開発し、燃料電池の中温無加湿発電試験を行った。 硫酸塩-ヘテロポリ酸系無機固体酸ナノ複合体粒子をポリベンズイミダゾールに添加し、リン酸をドープしたコンポジット電解質膜が、150℃以上の中温領域において、無加湿条件...
❏三次元水素結合ネットワークに基づくナノプロトニクス材料の創製(21655075)
【研究テーマ】無機工業材料
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2009 - 2011
【研究代表者】松田 厚範 豊橋技術科学大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70295723)
【キーワード】メカノケミカル / プロトン / 固体酸 / 電解質 / 燃料電池 (他16件)
【概要】本研究では、種々の硫酸水素塩とリンタングステン酸(WAP)やケイタングステン酸(WSiA)を遊星型ボールミルを用いて複合化し、複合体の導電率の温度・組成依存性を系統的に調べた。CsHSO_4-WPA系と同様、KHSO_4-WAP系とNH_4HSO_4-WPA系では、硫酸水素塩含量が90mol%付近で導電率の極大が認められた。ミリング処理によって、WPAのプロトンの一部が一価カチオンによって置換され...
【工学】プロセス・化学工学：メカノケミカル ／燃料電池を含む研究件
❏無加湿高プロトン伝導性無機－有機ハイブリッドのソフトメカノケミカル合成(24656383)
【研究テーマ】無機材料・物性
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】松田 厚範 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70295723)
【キーワード】メカノケミカル / 無機有機 / ハイブリッド / プロトン / 混合アルカリ (他8件)
【概要】本研究では、メカノケミカル法を用いて新規なプロトン伝導性無機－有機ハイブリッドを合成し、その特性評価を行った。硫酸水素セシウム-トリアゾール（CHS-Tz）系ハイブリッドでは、40～160℃の幅広い温度範囲において、無加湿条件下で高いプロトン伝導性を維持することを明らかにした。また、リン酸二水素セシウム（CDP）に核酸塩基のグアニンやウラシルを複合化することでCDP 単体よりも3桁高い導電率を得る...
❏三次元水素結合ネットワークに基づくナノプロトニクス材料の創製(21655075)
【研究テーマ】無機工業材料
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2009 - 2011
【研究代表者】松田 厚範 豊橋技術科学大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70295723)
【キーワード】メカノケミカル / プロトン / 固体酸 / 電解質 / 燃料電池 (他16件)
【概要】本研究では、種々の硫酸水素塩とリンタングステン酸(WAP)やケイタングステン酸(WSiA)を遊星型ボールミルを用いて複合化し、複合体の導電率の温度・組成依存性を系統的に調べた。CsHSO_4-WPA系と同様、KHSO_4-WAP系とNH_4HSO_4-WPA系では、硫酸水素塩含量が90mol%付近で導電率の極大が認められた。ミリング処理によって、WPAのプロトンの一部が一価カチオンによって置換され...
【工学】プロセス・化学工学：コンポジット ／燃料電池を含む研究件
❏コンポジット電解質膜を用いた中温無加湿作動燃料電池システムの構築と信頼性評価(26249097)
【研究テーマ】無機材料・物性
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】松田 厚範 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70295723)
【キーワード】燃料電池 / 電解質膜 / コンポジット / 無機固体酸 / 中温 (他9件)
【概要】コンポジット電解質膜を設計し、100℃を超える中温領域において無加湿条件でも作動する燃料電池を構築した。特にジメチルアセドアミド（DMAc）を用いて湿式ミリングで微粉砕した硫酸水素セシウム-ケイタングステン酸複合体(CHS-WSiA)を添加することで、PBIコンポジット電解質膜の均質性が大きく向上した。CHS-WSiA/TiO2を添加したPBIコンポジット電解質膜を用いた燃料電池は150℃、無加湿...
❏無機固体酸ナノ複合体と芳香族ポリマーをベースとする中温作動燃料電池電解質膜の創製(23360286)
【研究テーマ】無機材料・物性
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】松田 厚範 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70295723)
【キーワード】燃料電池 / 中温 / メカニカルミリング / プロトン / 無機有機 (他14件)
【概要】本研究では、メカノケミカル法を用いて、中温無加湿で高いプロトン伝導性を示す無機固体酸ナノ複合体粒子を合成し、これに耐久性の優れた芳香族ポリマーを融合させた新しい中温作動燃料電池用電解質膜を開発し、燃料電池の中温無加湿発電試験を行った。 硫酸塩-ヘテロポリ酸系無機固体酸ナノ複合体粒子をポリベンズイミダゾールに添加し、リン酸をドープしたコンポジット電解質膜が、150℃以上の中温領域において、無加湿条件...
【工学】電気電子工学：ヒートポンプ ／燃料電池を含む研究件
❏マイクロチャネルスラグ流の薄液膜挙動に関する実験的研究(20560179)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2008 - 2010
【研究代表者】鹿園 直毅 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (30345087)
【キーワード】「エネルギー効率化」 / 「省エネルギー」 / 「燃料電池」 / 「ヒートポンプ」 / 「廃熱利用」 (他18件)
【概要】管径0.3～1.3mmの細径を用いて,液スラグ後方に生じるミクロンオーダーの非定常な薄液膜厚さをレーザー共焦点変位計を用いて測定した.液膜厚さに及ぼす断面形状,寸法,乾き度,慣性力,表面張力,粘性力等の影響を明らかにした.得られたデータを整理し,キャピラリー数Ca,ウェーバー数We,レイノルズ数等の無次元パラメータを用いた無次元液膜厚さの予測式を提案した. ...
❏マイクロチャネル気液二相流の大流量化に関する基礎研究(18560192)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2006 - 2007
【研究代表者】鹿園 直毅 東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (30345087)
【キーワード】エネルギー効率化 / 省エネルギー / 燃料電池 / ヒートポンプ / マイクロリアクター
【概要】マイクロチャネルに大流量の気液二相流を流した場合の液滴飛散限界を評価するために,三角断面および台形断面形状のマイクロチャネルを用い,液滴飛散限界の実験測定を行なった.水-空気系の実験に加え,フロリナート(FC-3283)-空気系の実験を用いて,溝形状,流路長さ,流量,乾き度をパラメータとした実験を行った.評価方法は,出口部での可視化を行うとともに,飛散した液滴を下流の気液分離器で捕獲し,その重量を...
【工学】建築学：固体高分子形燃料電池(PEFC) ／燃料電池を含む研究件
❏高電流密度運転を指向した燃料電池用カーボンフリー触媒層の構造設計・開発(18K04841)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】黒木 秀記 地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所, 高効率燃料電池開発グループ, サブリーダー (70716597)
【キーワード】燃料電池 / カーボンフリー / 触媒層 / カソード / マイクロポーラス層 (他13件)
【概要】本研究は、高活性・高耐久なカーボンフリーナノ粒子連結触媒を用いて、固体高分子形燃料電池(PEFC)の高出力化に必要な電極構造の設計指針獲得を目的とした。本研究では、カーボンフリー触媒層から水を効率よく移動させるために、マイクロポーラス層の構造制御を行い、高電流密度領域での発電性能に与える影響を明らかにした。さらに、ラテックス粒子をテンプレートに用いる新たな手法によるカーボンフリー触媒層の構造制御を...
❏動的平均場理論に基づく格子気体モデルを用いた多孔質材料内部の流体挙動解析(16K18009)
【研究テーマ】流体工学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】吉本 勇太 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (90772137)
【キーワード】多孔質材料 / 吸着等温線 / 毛管凝縮 / 平均場格子気体モデル / 気体輸送 (他15件)
【概要】平均場格子気体モデルやモンテカルロ法に基づき，ナノスケールの閉じ込め系における界面の影響を陽に扱いつつ，大規模多孔質材内部における流体の相挙動や輸送過程を解析するための方法論を提示した．格子気体モデルによりナノ細孔における毛管凝縮を捉え，モンテカルロ法により気体拡散を解析するという本手法は，本研究で扱った球充填構造や固体高分子形燃料電池のマイクロポーラス層・触媒層に限らず，より一般的に適用可能な汎...
❏燃料電池用次世代材料：触媒・電解質一体型ナノファイバーの開発(16K18286)
【研究テーマ】反応工学・プロセスシステム
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】黒木 秀記 地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所, 高効率燃料電池開発グループ, サブリーダー (70716597)
【キーワード】固体高分子形燃料電池 / プロトン伝導体 / 白金合金触媒 / ナノネットワーク / 酸素還元反応 (他16件)
【概要】本研究は、固体高分子形燃料電池の触媒層に求められる全ての機能（プロトン伝導性、導電性、触媒活性）を単一の材料に集約化したカーボンフリー触媒・電解質一体型ナノファイバーを提案・実証した。本材料は、プロトン伝導性ナノファイバー表面を白金合金ナノ粒子が融着したナノネットワークで被覆した構造を有するため、効果的な三相界面形成が可能である。本研究では、耐熱性の高いZr系無機プロトン伝導性ナノファイバーを作製...
【工学】土木工学：物質輸送 ／燃料電池を含む研究件
❏非混入型分子トレーサ速度計測と酸素吸収分光を核とした燃料電池の統合的物質移動解明(22246024)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2010-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】平井 秀一郎 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (10173204)
【キーワード】エネルギー利用 / 燃料電池 / 物質輸送 / レーザ応用計測 / 吸収分光 (他7件)
【概要】燃料電池は、拡散層、触媒層、電解質膜などがサンドイッチ状に積層された面状の多孔質体の中で酸素、水素などの不均質な物質輸送と反応が生じていることが現象の解明を困難にしており、物質輸送ならびに反応分布を正確に把握することが重要である。レーザ速度計測は，パルスレーザー光を流路に対して垂直方向に照射することにより、アブレーションを起こし、流路水平方向からパルスレーザー光を一定の時間間隔で照射し、タグ物質か...
❏磁気共鳴・レーザ計測の先進化による発電モードでの燃料電池の物質移動・劣化機構解明(18206023)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2006 - 2009
【研究代表者】平井 秀一郎 東京工業大学, 炭素循環エネルギー研究センター, 教授 (10173204)
【キーワード】燃料電池 / 水分輸送 / 磁気共鳴イメージング / レーザ計測 / 物質輸送 (他6件)
【概要】本研究課題では,次世代自動車用動力源として期待される固体高分子形燃料電池の内部における物質移動と劣化機構解明に関する研究を実施した.新たに核ラベリング磁気共鳴イメージング法を開発し,燃料電池内部の水分輸送現象の基礎的解明を行い,電解質膜の乾燥を抑制するために,微細孔層の導入が有用であることを示した.さらに,燃料電池流路内ガス流動計測のために,オゾン光吸収を用いたレーザ計測技術を開発し,サーペンタイ...
【工学】土木工学：ベンゼン ／燃料電池を含む研究件
❏電池法による高難度酸化反応の攻略(09555246)
【研究テーマ】触媒・化学プロセス
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】1997 - 1999
【研究代表者】大塚 潔 東京工業大学, 工学部, 教授 (60016532)
【キーワード】プロパン / アセトン / 活性酸素 / バナジウム / パラジウム (他12件)
【概要】省資源・省エネルギーの立場から、これまであまり化学工業の原料として利用されていなかったベンゼンやプロパンなどの単純炭化水素の利用が注目されている。単純炭化水素は化学的に安定で、これを温和な条件で対応するアルコールやケトンなどに選択的に酸化する事は学術的にも大変興味ある事である。我々の研究グループは、ベンゼンやプロパンを直接部分酸化可能な新規酸化反応システムとして、水素・酸素電池反応を利用して陰極上...
❏燃料電池反応を応用した有機合成(02650579)
【研究テーマ】工業物理化学・複合材料
【研究種目】一般研究(C)
【研究期間】1990
【研究代表者】大塚 潔 東京工業大学, 工学部, 助教授 (60016532)
【キーワード】燃料電池 / 部分酸化反応 / プロピレン / ベンゼン / ワッカ-反応 (他8件)
【概要】申請者らは、プロトン伝導膜と各種電極を組み合わせた燃料電池システムを応用し、燃料を完全燃焼させずに、選択的に部分酸化反応を進行させ、電力を得ると同時に、付加価値の高い物質を合成するシステムを考案した。本研究では、この燃料電池反応システムを用いて、プロピレンのワッカ-型酸化およびπーアリル酸化、さらにH_2ーO_2燃料電池反応中にカソ-ド上に生じる活性酸素種によるベンゼンからのフェノ-ル一段合成を実...
【工学】土木工学：電極 ／燃料電池を含む研究件
❏中区分26:材料工学およびその関連分野(0)
【研究テーマ】2018
【研究種目】燃料電池
【研究期間】無機有機コンポジット
【研究代表者】電極
【キーワード】中温
【概要】本年度は，まずオペランド観察で得られるレーザー顕微鏡画像の機械学習による超解像の高精度化に向けて，代表的なセマンティックセグメンテーションアルゴリズムであるEncoder-decoderネットワークおよびU-netと，敵対的生成ネットワーク（GAN）との比較を行った．同一箇所のレーザー顕微鏡画像と電子顕微鏡画像を用意し，それを教師データとしてネットワークを教育した．その後，教育に用いないデータセッ...
❏大電流密度・高燃料利用率SOFCのためのナノ異方性ニッケルフリー燃料極の創製(18H01376)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】鹿園 直毅 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (30345087)
【キーワード】燃料電池 / 電極
【概要】固体酸化物形燃料電池（SOFC）の燃料極材料として，Ni-YSZが広く用いられているが，Niへの炭素析出や硫黄被毒，Niの粗大化等の課題が報告されている．長期耐久性を向上させるために，ニッケルを用いないニッケルフリー燃料極が研究されているが，ニッケルの代替材料としてLaxSr1-xCryMn1-yO3-δ（LSCM）に代表されるペロブスカイト化合物が注目されている．炭素析出や硫黄被毒耐性だけでなく...
❏次世代中温無加湿作動燃料電池システムの高性能化(18H03841)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】松田 厚範 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70295723)
【キーワード】燃料電池 / 無機有機コンポジット / 電極 / 中温 / 界面 (他13件)
【概要】本課題では、150℃以上無加湿条件下で作動する次世代中温無加湿型燃料電池の開発を目指す。これを実現するために、耐熱性の高いポリベンゾイミダゾールに、無機系フィラーを添加した独自のコンポジット電解質膜を開発し、特性評価を行った。検討の結果、湿式ミリング法で作製した硫酸水素塩-ヘテロポリ酸系複合体、液相から熱処理によって合成したピロリン酸チタンなどが有効な無機フィラーとして機能することがわかった。さら...
【工学】土木工学：FIB-SEM ／燃料電池を含む研究件
❏高靭性な固体酸化物形燃料電池の電極製造に向けた新しい設計基盤の構築(20H02033)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】原 祥太郎 千葉工業大学, 工学部, 准教授 (10401134)
【キーワード】多孔体 / 破壊 / 焼結 / シミュレーション / 固体酸化物形燃料電池 (他12件)
【概要】2020年度に引き続き，多孔体の破壊プロセスの予測モデルの構築に取り組んだ．2020年度基礎開発した破壊解析シミュレーターを用いて，多孔体の損傷評価と破壊シミュレーションを実施した．まず，キネティックモンテカルロ法による焼結解析コードを用いて，異なる製造条件の多孔体構造を多数生成し，シミュレーターで得られた多孔体構造に対して破壊シミュレーションを行い，多孔体製造条件と破壊特性との関係を明らかにした...
❏固体酸化物形燃料電池の電極電解質一体焼成プロセスの解明と制御(17H03149)
【研究テーマ】機械材料・材料力学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】原 祥太郎 千葉工業大学, 工学部, 准教授 (10401134)
【キーワード】固体酸化物形燃料電池 / 焼結 / トモグラフィー / マルチスケール / 多孔構造 (他14件)
【概要】近年，固体酸化物形燃料電池の低コストな製造プロセスとして，電解質基板と電極とを同時に焼結させる一体焼結法が注目されているが，一体焼結法は収縮速度が異なる材料を同時に焼結させる複雑なプロセスのため，焼結後の電極の微細構造・機械的性質・マクロな変形特性は十分明らかとなっていない．そこで本研究では，集束イオンビーム走査型電子顕微鏡を用いて，一体焼結中の空気極／電解質界面近傍の微細構造変化を定量的に明らか...
【工学】構造・機能材料：イオノマー ／燃料電池を含む研究件
❏次世代中温無加湿作動燃料電池システムの高性能化(18H03841)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】松田 厚範 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70295723)
【キーワード】燃料電池 / 無機有機コンポジット / 電極 / 中温 / 界面 (他13件)
【概要】本課題では、150℃以上無加湿条件下で作動する次世代中温無加湿型燃料電池の開発を目指す。これを実現するために、耐熱性の高いポリベンゾイミダゾールに、無機系フィラーを添加した独自のコンポジット電解質膜を開発し、特性評価を行った。検討の結果、湿式ミリング法で作製した硫酸水素塩-ヘテロポリ酸系複合体、液相から熱処理によって合成したピロリン酸チタンなどが有効な無機フィラーとして機能することがわかった。さら...
❏高アルカリ耐性多孔性アニオン伝導イオノマーによる物質移動制御(17K17721)
【研究テーマ】デバイス関連化学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】宮西 将史 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 特任助教 (00770413)
【キーワード】電解質 / 燃料電池 / 物質移動 / イオノマー / イオン伝導 (他12件)
【概要】本研究では、固体アルカリ燃料電池の化学反応場である膜電極複合体にイオン、燃料ガスを効率よく移動させるイオノマーとして、多孔性アニオン伝導高分子を開発した。全芳香族骨格を持つ高分子を設計することで化学耐久性に優れた材料が得られること、分子内細孔を用いて、少ない水で効率的にイオンを伝導できる事を明らかにし、ギ酸塩を用いた燃料電池に実際に用いることで高い発電性能と耐久性を実証した。 ...
❏コンポジット電解質膜を用いた中温無加湿作動燃料電池システムの構築と信頼性評価(26249097)
【研究テーマ】無機材料・物性
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】松田 厚範 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70295723)
【キーワード】燃料電池 / 電解質膜 / コンポジット / 無機固体酸 / 中温 (他9件)
【概要】コンポジット電解質膜を設計し、100℃を超える中温領域において無加湿条件でも作動する燃料電池を構築した。特にジメチルアセドアミド（DMAc）を用いて湿式ミリングで微粉砕した硫酸水素セシウム-ケイタングステン酸複合体(CHS-WSiA)を添加することで、PBIコンポジット電解質膜の均質性が大きく向上した。CHS-WSiA/TiO2を添加したPBIコンポジット電解質膜を用いた燃料電池は150℃、無加湿...
【工学】構造・機能材料：イオン伝導 ／燃料電池を含む研究件
❏多機能性高分子イオニクス材料の創製とエネルギーデバイスへの応用(18H02030)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】宮武 健治 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (50277761)
【キーワード】高分子イオニクス / イオン伝導 / エネルギーデバイス / 機能性高分子 / イオニクス (他6件)
【概要】高分子イオニクス材料として、ベンゼン環が5つ連結したキンケフェニレン構造を疎水部に、側鎖アンモニウム基をもつフルオレン構造を親水部に持つ一連の共重合体(QP-QAF)の設計と合成を行った。重合反応、四級化反応は定量的に進行し、組成とイオン交換容量(IEC)が異なるQP-QAF膜を得ることができた。QP-QAF膜は疎水部と親水部の新疎水差により明確な相分離構造を示し、また、80℃で134mS/cmと...
❏希土類元素含有ガラス中のプロトンキャリアの超安定化；中温域燃料電池の新展開(17H03381)
【研究テーマ】無機材料・物性
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】西井 準治 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (60357697)
【キーワード】酸化物 / ガラス / イオン / イオン伝導 / プロトン (他11件)
【概要】250～500℃の中温域で作動する燃料電池(中温域 FC)に搭載可能な高いプロトン伝導度を示す電解質の開発を目指した。ガラス中のアルカリイオンをプロトンに置換する独自の手法(APS法)を用い、これまで検討してきた希土類元素含有リン酸塩ガラスの組成の絞り込みと、高いプロトン伝導度の長時間維持の2つの課題に取り組んだ。その結果、310℃で0.002S/cmの伝導度を500時間維持できたが、その後は分相...
❏高アルカリ耐性多孔性アニオン伝導イオノマーによる物質移動制御(17K17721)
【研究テーマ】デバイス関連化学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】宮西 将史 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 特任助教 (00770413)
【キーワード】電解質 / 燃料電池 / 物質移動 / イオノマー / イオン伝導 (他12件)
【概要】本研究では、固体アルカリ燃料電池の化学反応場である膜電極複合体にイオン、燃料ガスを効率よく移動させるイオノマーとして、多孔性アニオン伝導高分子を開発した。全芳香族骨格を持つ高分子を設計することで化学耐久性に優れた材料が得られること、分子内細孔を用いて、少ない水で効率的にイオンを伝導できる事を明らかにし、ギ酸塩を用いた燃料電池に実際に用いることで高い発電性能と耐久性を実証した。 ...
【工学】構造・機能材料：焼結 ／燃料電池を含む研究件
❏高靭性な固体酸化物形燃料電池の電極製造に向けた新しい設計基盤の構築(20H02033)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】原 祥太郎 千葉工業大学, 工学部, 准教授 (10401134)
【キーワード】多孔体 / 破壊 / 焼結 / シミュレーション / 固体酸化物形燃料電池 (他12件)
【概要】2020年度に引き続き，多孔体の破壊プロセスの予測モデルの構築に取り組んだ．2020年度基礎開発した破壊解析シミュレーターを用いて，多孔体の損傷評価と破壊シミュレーションを実施した．まず，キネティックモンテカルロ法による焼結解析コードを用いて，異なる製造条件の多孔体構造を多数生成し，シミュレーターで得られた多孔体構造に対して破壊シミュレーションを行い，多孔体製造条件と破壊特性との関係を明らかにした...
❏固体酸化物形燃料電池の電極電解質一体焼成プロセスの解明と制御(17H03149)
【研究テーマ】機械材料・材料力学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】原 祥太郎 千葉工業大学, 工学部, 准教授 (10401134)
【キーワード】固体酸化物形燃料電池 / 焼結 / トモグラフィー / マルチスケール / 多孔構造 (他14件)
【概要】近年，固体酸化物形燃料電池の低コストな製造プロセスとして，電解質基板と電極とを同時に焼結させる一体焼結法が注目されているが，一体焼結法は収縮速度が異なる材料を同時に焼結させる複雑なプロセスのため，焼結後の電極の微細構造・機械的性質・マクロな変形特性は十分明らかとなっていない．そこで本研究では，集束イオンビーム走査型電子顕微鏡を用いて，一体焼結中の空気極／電解質界面近傍の微細構造変化を定量的に明らか...
【工学】構造・機能材料：三相界面 ／燃料電池を含む研究件
❏燃料電池用次世代材料：触媒・電解質一体型ナノファイバーの開発(16K18286)
【研究テーマ】反応工学・プロセスシステム
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】黒木 秀記 地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所, 高効率燃料電池開発グループ, サブリーダー (70716597)
【キーワード】固体高分子形燃料電池 / プロトン伝導体 / 白金合金触媒 / ナノネットワーク / 酸素還元反応 (他16件)
【概要】本研究は、固体高分子形燃料電池の触媒層に求められる全ての機能（プロトン伝導性、導電性、触媒活性）を単一の材料に集約化したカーボンフリー触媒・電解質一体型ナノファイバーを提案・実証した。本材料は、プロトン伝導性ナノファイバー表面を白金合金ナノ粒子が融着したナノネットワークで被覆した構造を有するため、効果的な三相界面形成が可能である。本研究では、耐熱性の高いZr系無機プロトン伝導性ナノファイバーを作製...
❏非平衡第一原理計算を基盤とした電流密度計算による燃料電池メゾスケールモデリング(22760534)
【研究テーマ】構造・機能材料
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2010 - 2012
【研究代表者】多田 朋史 東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (40376512)
【キーワード】燃料電池 / 第一原理計算 / 局所反応場 / イオン輸送 / 非平衡グリーン関数 (他11件)
【概要】固体酸化物形燃料電池の酸化物/燃料/電極の三相界面設計を理論的に行うべく、三相界面を含むメソスケール動的モンテカルロプログラムを開発し、電流密度計算を大規模長時間スケールで実行可能となるシミュレーション体制の基盤を構築した。合わせて、第一原理計算による反応解析を同モデル界面で実行し、メソスケール動的モンテカルロプログラムの実行に必要な速度論的データの取得に成功した。 ...
❏水素・酸素からの隔膜反応法による高濃度過酸化水素の直接合成(16360400)
【研究テーマ】触媒・資源化学プロセス
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2004 - 2006
【研究代表者】山中 一郎 東京工業大学, 理工学研究科, 助教授 (90240051)
【キーワード】過酸化水素 / 燃料電池 / 電極触媒 / ガス拡散電極 / マンガンポルフィリン (他9件)
【概要】水素/酸素燃料電池反応を利用した隔膜反応法による過酸化水素の一段合成法を開発するために,本反応法を支配する様々な因子を解明し,理論立て,最終的に高活性化することを目標している。本反応法はカソード,アノード,2枚のガス拡散電極を隔膜としても機能させ,この電極間に電解質溶液を満たす特異的な構造を有している。電解質液側と反対の電極面は,酸素ガス(カソード),水素ガス(アノード)に露出しており,高分圧の酸...
【工学】構造・機能材料：固体酸化物形燃料電池 ／燃料電池を含む研究件
❏高靭性な固体酸化物形燃料電池の電極製造に向けた新しい設計基盤の構築(20H02033)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】原 祥太郎 千葉工業大学, 工学部, 准教授 (10401134)
【キーワード】多孔体 / 破壊 / 焼結 / シミュレーション / 固体酸化物形燃料電池 (他12件)
【概要】2020年度に引き続き，多孔体の破壊プロセスの予測モデルの構築に取り組んだ．2020年度基礎開発した破壊解析シミュレーターを用いて，多孔体の損傷評価と破壊シミュレーションを実施した．まず，キネティックモンテカルロ法による焼結解析コードを用いて，異なる製造条件の多孔体構造を多数生成し，シミュレーターで得られた多孔体構造に対して破壊シミュレーションを行い，多孔体製造条件と破壊特性との関係を明らかにした...
❏固体酸化物形燃料電池の電極電解質一体焼成プロセスの解明と制御(17H03149)
【研究テーマ】機械材料・材料力学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】原 祥太郎 千葉工業大学, 工学部, 准教授 (10401134)
【キーワード】固体酸化物形燃料電池 / 焼結 / トモグラフィー / マルチスケール / 多孔構造 (他14件)
【概要】近年，固体酸化物形燃料電池の低コストな製造プロセスとして，電解質基板と電極とを同時に焼結させる一体焼結法が注目されているが，一体焼結法は収縮速度が異なる材料を同時に焼結させる複雑なプロセスのため，焼結後の電極の微細構造・機械的性質・マクロな変形特性は十分明らかとなっていない．そこで本研究では，集束イオンビーム走査型電子顕微鏡を用いて，一体焼結中の空気極／電解質界面近傍の微細構造変化を定量的に明らか...
【工学】構造・機能材料：固体電解質 ／燃料電池を含む研究件
❏無機固体酸ナノ複合体と芳香族ポリマーをベースとする中温作動燃料電池電解質膜の創製(23360286)
【研究テーマ】無機材料・物性
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】松田 厚範 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70295723)
【キーワード】燃料電池 / 中温 / メカニカルミリング / プロトン / 無機有機 (他14件)
【概要】本研究では、メカノケミカル法を用いて、中温無加湿で高いプロトン伝導性を示す無機固体酸ナノ複合体粒子を合成し、これに耐久性の優れた芳香族ポリマーを融合させた新しい中温作動燃料電池用電解質膜を開発し、燃料電池の中温無加湿発電試験を行った。 硫酸塩-ヘテロポリ酸系無機固体酸ナノ複合体粒子をポリベンズイミダゾールに添加し、リン酸をドープしたコンポジット電解質膜が、150℃以上の中温領域において、無加湿条件...
❏高温安定型プロトン伝導性高分子固体電解質膜の合成(14750664)
【研究テーマ】有機工業化学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2002 - 2003
【研究代表者】宮武 健治 山梨大学, クリーンエネルギー研究センター, 助教授 (50277761)
【キーワード】プロトン伝導 / 高分子電解質 / 膜 / 固体電解質 / 燃料電池 (他7件)
【概要】平成14年度において、嵩高い疎水性(フルオレニル)基を有するポリイミド電解質が、高温で高いプロトン伝導度を示すことを見出した。フルオレニル基が剛直なポリイミド鎖間に水を保持する空間を形成し、"水分子の閉じ込め効果"により100℃以上でのプロトン伝導度の世界最高値(1.67Scm^<-1>)が達成された。本年度は安定性を一層向上させることを目的として、スルホン酸基をフルオ...
❏スパッタリング法による薄膜電解質燃料電池の作製(01470115)
【研究テーマ】化学工学
【研究種目】一般研究(B)
【研究期間】1989 - 1990
【研究代表者】石田 愈 東京工業大学, 資源化学研究所, 教授 (10016735)
【キーワード】固体電解質 / 燃料電池 / YSZ / スパッタリング / 走査型トンネル顕微鏡(STM) (他10件)
【概要】新しい代替エネルギ-として注目されている固体電解質燃料電池の作製には種々の方法が検討されているが、大出力を達成するために電解質の厚さをできるだけ薄くする必要があり、スパッタリング法の利用が有望視された。我々は同方法を用いて厚さ10μm程度のイットリア安定化ジルコニア(YSZ)の電解質膜からなる燃料電池を作製し、その起電力特性について検討を行った。 電池の特性は電極反応に大きく依存しており、電極表面...
【工学】構造・機能材料：電解質膜 ／燃料電池を含む研究件
❏次世代中温無加湿作動燃料電池システムの高性能化(18H03841)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】松田 厚範 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70295723)
【キーワード】燃料電池 / 無機有機コンポジット / 電極 / 中温 / 界面 (他13件)
【概要】本課題では、150℃以上無加湿条件下で作動する次世代中温無加湿型燃料電池の開発を目指す。これを実現するために、耐熱性の高いポリベンゾイミダゾールに、無機系フィラーを添加した独自のコンポジット電解質膜を開発し、特性評価を行った。検討の結果、湿式ミリング法で作製した硫酸水素塩-ヘテロポリ酸系複合体、液相から熱処理によって合成したピロリン酸チタンなどが有効な無機フィラーとして機能することがわかった。さら...
❏高アルカリ耐性多孔性アニオン伝導イオノマーによる物質移動制御(17K17721)
【研究テーマ】デバイス関連化学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】宮西 将史 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 特任助教 (00770413)
【キーワード】電解質 / 燃料電池 / 物質移動 / イオノマー / イオン伝導 (他12件)
【概要】本研究では、固体アルカリ燃料電池の化学反応場である膜電極複合体にイオン、燃料ガスを効率よく移動させるイオノマーとして、多孔性アニオン伝導高分子を開発した。全芳香族骨格を持つ高分子を設計することで化学耐久性に優れた材料が得られること、分子内細孔を用いて、少ない水で効率的にイオンを伝導できる事を明らかにし、ギ酸塩を用いた燃料電池に実際に用いることで高い発電性能と耐久性を実証した。 ...
❏コンポジット電解質膜を用いた中温無加湿作動燃料電池システムの構築と信頼性評価(26249097)
【研究テーマ】無機材料・物性
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】松田 厚範 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70295723)
【キーワード】燃料電池 / 電解質膜 / コンポジット / 無機固体酸 / 中温 (他9件)
【概要】コンポジット電解質膜を設計し、100℃を超える中温領域において無加湿条件でも作動する燃料電池を構築した。特にジメチルアセドアミド（DMAc）を用いて湿式ミリングで微粉砕した硫酸水素セシウム-ケイタングステン酸複合体(CHS-WSiA)を添加することで、PBIコンポジット電解質膜の均質性が大きく向上した。CHS-WSiA/TiO2を添加したPBIコンポジット電解質膜を用いた燃料電池は150℃、無加湿...
【工学】総合工学：水素製造 ／燃料電池を含む研究件
❏電気化学的手法を用いた廃棄物系有機物からの高純度水素の製造技術の開発(25340098)
【研究テーマ】環境材料・リサイクル
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】加茂 徹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 環境管理研究部門, 上級主任研究員 (10186017)
【キーワード】水蒸気ガス化 / 水素製造 / 燃料電池 / リサイクル
【概要】フェノール樹脂を窒素と水蒸気との混合気流中で加熱すると900℃以上で水蒸気ガス化反応が観測されたが、ニッケル微粒子を添加すると触媒効果によって550℃以上で開始された。混合炭酸塩に微粒化ニッケルを添加した場合、水蒸気ガス化に対する触媒効果は675℃では混合炭酸塩が優勢であるが、温度の低い550℃では同程度で、ニッケル微粒子は低温での水蒸気ガス化反応の促進に効果的であることが分かった。 固体電解質の...
❏高効率選択酸化及び燃料電池酸化触媒の開発とリアルタイム構造情報に関する研究(18106013)
【研究テーマ】触媒・資源化学プロセス
【研究種目】基盤研究(S)
【研究期間】2006 - 2011
【研究代表者】岩澤 康裕 電気通信大学, 大学院・情報理工学研究科, 教授 (40018015)
【キーワード】燃料電池触媒 / 選択酸化反応 / ベンゼン酸化 / PROX反応 / 触媒設計 (他25件)
【概要】時間分解X線吸収微細構造(XAFS)法を用いて、触媒反応中の活性構造自身の構造速度論/ダイナミクス論の新たな研究分野を開拓し、環境・エネルギー及びグリーンケミストリーに関連した選択触媒反応の動的解析を行った。その結果、ベンゼンからの直接フェノール合成触媒を発見及び燃料電池用PROX新規触媒を開発し、それらの活性構造を提案した。また、燃料電池カソード白金系触媒の構造・電子状態のヒステリシス挙動や新た...
【工学】総合工学：第一原理計算 ／燃料電池を含む研究件
❏第一原理計算と溶液理論を用いたリチウムイオン電池の電荷移動反応の研究(20K15376)
【研究テーマ】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2020-04-01 - 2024-03-31
【研究代表者】春山 潤 東京大学, 物性研究所, 助教 (80772003)
【キーワード】第一原理計算 / 金属/水界面 / 燃料電池 / リチウムイオン電池 (他11件)
【概要】金属/水溶液界面は様々な電気化学反応の起こる舞台であり, 金属表面上の水分子の振る舞いを理解・予測することは, 電気化学デバイスの性能向上に必要となる. 例えば燃料電池の変換効率は各電極で起こる水素・酸素発生反応における反応中間体の安定性が重要と考えられ, 金属表面における水の基礎的性質を明らかにすることで変換効率上昇への貢献が期待できる. 昨年度は研究開始次年度として, Pt(111)表面の吸着...
❏非平衡第一原理計算を基盤とした電流密度計算による燃料電池メゾスケールモデリング(22760534)
【研究テーマ】構造・機能材料
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2010 - 2012
【研究代表者】多田 朋史 東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (40376512)
【キーワード】燃料電池 / 第一原理計算 / 局所反応場 / イオン輸送 / 非平衡グリーン関数 (他11件)
【概要】固体酸化物形燃料電池の酸化物/燃料/電極の三相界面設計を理論的に行うべく、三相界面を含むメソスケール動的モンテカルロプログラムを開発し、電流密度計算を大規模長時間スケールで実行可能となるシミュレーション体制の基盤を構築した。合わせて、第一原理計算による反応解析を同モデル界面で実行し、メソスケール動的モンテカルロプログラムの実行に必要な速度論的データの取得に成功した。 ...
❏電子移動を伴う化学反応を追う:電極/水溶液界面での第一原理シミュレーション(19340077)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2007 - 2009
【研究代表者】大谷 実 独立行政法人産業技術総合研究所, 計算科学研究部門, 研究員 (50334040)
【キーワード】固液界面 / 電気化学反応 / 燃料電池 / 分子動力学 / シミュレーション (他12件)
【概要】第一原理分子動力学シミュレーション手法を用いて,電気化学反応のシミュレーションを行った.固液界面における電子移動反応・界面構造の変化・吸着状態の変化など,電圧を印加した界面に特有な物理が多数明らかになった. ...
【工学】総合工学：界面 ／燃料電池を含む研究件
❏次世代中温無加湿作動燃料電池システムの高性能化(18H03841)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】松田 厚範 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70295723)
【キーワード】燃料電池 / 無機有機コンポジット / 電極 / 中温 / 界面 (他13件)
【概要】本課題では、150℃以上無加湿条件下で作動する次世代中温無加湿型燃料電池の開発を目指す。これを実現するために、耐熱性の高いポリベンゾイミダゾールに、無機系フィラーを添加した独自のコンポジット電解質膜を開発し、特性評価を行った。検討の結果、湿式ミリング法で作製した硫酸水素塩-ヘテロポリ酸系複合体、液相から熱処理によって合成したピロリン酸チタンなどが有効な無機フィラーとして機能することがわかった。さら...
❏固体酸化物形燃料電池の電極電解質一体焼成プロセスの解明と制御(17H03149)
【研究テーマ】機械材料・材料力学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】原 祥太郎 千葉工業大学, 工学部, 准教授 (10401134)
【キーワード】固体酸化物形燃料電池 / 焼結 / トモグラフィー / マルチスケール / 多孔構造 (他14件)
【概要】近年，固体酸化物形燃料電池の低コストな製造プロセスとして，電解質基板と電極とを同時に焼結させる一体焼結法が注目されているが，一体焼結法は収縮速度が異なる材料を同時に焼結させる複雑なプロセスのため，焼結後の電極の微細構造・機械的性質・マクロな変形特性は十分明らかとなっていない．そこで本研究では，集束イオンビーム走査型電子顕微鏡を用いて，一体焼結中の空気極／電解質界面近傍の微細構造変化を定量的に明らか...
❏無機複合材料を用いた中温度作動型のプロトン伝導性固体電解質膜の開発(14750614)
【研究テーマ】反応・分離工学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2002 - 2003
【研究代表者】大友 順一郎 工学院大学, 工学部, 講師 (90322065)
【キーワード】リン酸二水素セシウム / 硫酸水素セシウム / 多孔質シリカ粒子 / 無機複合プロトン導電体 / 固体電解質膜 (他10件)
【概要】本研究は、中温度領域(200-300℃)で動作可能な固体電解質型燃料電池の実現化を目指し、プロトン導電性無機材料とセラミクスの混合体による複合電解質膜の開発を日的とした。硫酸水素セシウムと多孔質シリカ粒子(CHS/silica)またはリン酸二水素セシウムと多孔質シリカ粒子(CDP/silica)から構成される複合材料を検討し、本年度はプロトン導電率のさらに高い値の実現化のために、合成法の検討を中心...
【工学】総合工学：クラスター ／燃料電池を含む研究件
❏機能性メタロマクロサイクルクラスターの創製(16H04115)
【研究テーマ】無機化学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31
【研究代表者】今岡 享稔 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (80398635)
【キーワード】白金 / クラスター / 触媒 / 金属クラスター / 銀 (他12件)
【概要】[PtL2]5から[PtL2]12までの多核錯体がすべて生成し、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)にて単離可能であることを見出した。これら構成原子数の明確な白金チオラート[PtL2]xを原料として、Pt-S結合の解離によるチオール脱保護を行うことによって構成原子数が明確な超微小白金クラスター(Pt5-Pt12)を合成した。 ...
❏高効率選択酸化及び燃料電池酸化触媒の開発とリアルタイム構造情報に関する研究(18106013)
【研究テーマ】触媒・資源化学プロセス
【研究種目】基盤研究(S)
【研究期間】2006 - 2011
【研究代表者】岩澤 康裕 電気通信大学, 大学院・情報理工学研究科, 教授 (40018015)
【キーワード】燃料電池触媒 / 選択酸化反応 / ベンゼン酸化 / PROX反応 / 触媒設計 (他25件)
【概要】時間分解X線吸収微細構造(XAFS)法を用いて、触媒反応中の活性構造自身の構造速度論/ダイナミクス論の新たな研究分野を開拓し、環境・エネルギー及びグリーンケミストリーに関連した選択触媒反応の動的解析を行った。その結果、ベンゼンからの直接フェノール合成触媒を発見及び燃料電池用PROX新規触媒を開発し、それらの活性構造を提案した。また、燃料電池カソード白金系触媒の構造・電子状態のヒステリシス挙動や新た...
【工学】総合工学：電解質 ／燃料電池を含む研究件
❏高アルカリ耐性多孔性アニオン伝導イオノマーによる物質移動制御(17K17721)
【研究テーマ】デバイス関連化学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】宮西 将史 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 特任助教 (00770413)
【キーワード】電解質 / 燃料電池 / 物質移動 / イオノマー / イオン伝導 (他12件)
【概要】本研究では、固体アルカリ燃料電池の化学反応場である膜電極複合体にイオン、燃料ガスを効率よく移動させるイオノマーとして、多孔性アニオン伝導高分子を開発した。全芳香族骨格を持つ高分子を設計することで化学耐久性に優れた材料が得られること、分子内細孔を用いて、少ない水で効率的にイオンを伝導できる事を明らかにし、ギ酸塩を用いた燃料電池に実際に用いることで高い発電性能と耐久性を実証した。 ...
❏三次元水素結合ネットワークに基づくナノプロトニクス材料の創製(21655075)
【研究テーマ】無機工業材料
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2009 - 2011
【研究代表者】松田 厚範 豊橋技術科学大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70295723)
【キーワード】メカノケミカル / プロトン / 固体酸 / 電解質 / 燃料電池 (他16件)
【概要】本研究では、種々の硫酸水素塩とリンタングステン酸(WAP)やケイタングステン酸(WSiA)を遊星型ボールミルを用いて複合化し、複合体の導電率の温度・組成依存性を系統的に調べた。CsHSO_4-WPA系と同様、KHSO_4-WAP系とNH_4HSO_4-WPA系では、硫酸水素塩含量が90mol%付近で導電率の極大が認められた。ミリング処理によって、WPAのプロトンの一部が一価カチオンによって置換され...
【工学】総合工学：微細構造 ／燃料電池を含む研究件
❏高靭性な固体酸化物形燃料電池の電極製造に向けた新しい設計基盤の構築(20H02033)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】原 祥太郎 千葉工業大学, 工学部, 准教授 (10401134)
【キーワード】多孔体 / 破壊 / 焼結 / シミュレーション / 固体酸化物形燃料電池 (他12件)
【概要】2020年度に引き続き，多孔体の破壊プロセスの予測モデルの構築に取り組んだ．2020年度基礎開発した破壊解析シミュレーターを用いて，多孔体の損傷評価と破壊シミュレーションを実施した．まず，キネティックモンテカルロ法による焼結解析コードを用いて，異なる製造条件の多孔体構造を多数生成し，シミュレーターで得られた多孔体構造に対して破壊シミュレーションを行い，多孔体製造条件と破壊特性との関係を明らかにした...
❏固体酸化物形燃料電池の電極電解質一体焼成プロセスの解明と制御(17H03149)
【研究テーマ】機械材料・材料力学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】原 祥太郎 千葉工業大学, 工学部, 准教授 (10401134)
【キーワード】固体酸化物形燃料電池 / 焼結 / トモグラフィー / マルチスケール / 多孔構造 (他14件)
【概要】近年，固体酸化物形燃料電池の低コストな製造プロセスとして，電解質基板と電極とを同時に焼結させる一体焼結法が注目されているが，一体焼結法は収縮速度が異なる材料を同時に焼結させる複雑なプロセスのため，焼結後の電極の微細構造・機械的性質・マクロな変形特性は十分明らかとなっていない．そこで本研究では，集束イオンビーム走査型電子顕微鏡を用いて，一体焼結中の空気極／電解質界面近傍の微細構造変化を定量的に明らか...
❏固体酸化物形燃料電池の燃料極の微細構造制御(24686019)
【研究テーマ】生産工学・加工学
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2012-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】長藤 圭介 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (50546231)
【キーワード】ナノ・マイクロ加工 / 固体酸化物 / 燃料電池 / 燃料極 / 微細構造 (他6件)
【概要】固体酸化物形燃料電池（SOFC）の燃料極は，各物質がランダムに配置されており，物質輸送や界面反応は最適化されていない．本研究では，燃料極内のYSZ，Ni，空隙を厚さ方向に配列して，それぞれ酸化物イオン，電子，ガスが効率よく輸送される構造を目指した．Ni粒子を磁場で配列し，従来に比べて最大パワー密度を1.6倍に向上した．またFIB-SEMを用いて燃料極微細構造を三次元構築，電気化学計算を行い，YSZ...
【工学】総合工学：電気自動車 ／燃料電池を含む研究件
❏デュアルユース水素ビジネスエコシステムの構築(15K13030)
【研究テーマ】経営学
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2015-04-01 - 2019-03-31
【研究代表者】西條 美紀 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 教授 (90334549)
【キーワード】グリーンイノベーション / 電気自動車 / 水素・燃料電池技術 / 社会受容性 / イノベーション知覚属性 (他9件)
【概要】EV(電気自動車)の価値に対する受け止め方と購入者特性についての大規模質問紙調査の結果より、EVの知覚属性（相対優位性、両立可能性、複雑性、試用可能性、観察可能性など）を評価する人は購入意欲が高いことがわかった。EV保有者は、環境には興味がなく、他の自動車に比べてEVが経済的に得であり、EVの運転性能に魅力を感じているために購入している一方、潜在採用者は保有者よりも環境性を重視しているが、EV購入...
❏分散プロトコルと並列プロセッサによる高度エネルギー制御ネットワークの研究(22240004)
【研究テーマ】計算機システム・ネットワーク
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2010-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】山中 直明 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (80383983)
【キーワード】ネットワークアーキテクチャ / スマートグリッド / EVNO / M2M / 電力スケジューリング (他24件)
【概要】スマートネットワークをキーワードに、分散処理のICT技術を活用した仮想電力会社（EVNO：Virtual Network Operator）を提案し、電力の需給調整と平滑化手法、自然エネルギー発電量の予測、電力削減要請時の公平な電力削減手法について研究した。 具体的には、電力価格は需要が多い時は高価格となる価格変動制へ移行する事を考慮して、電力需給マッチング方式、電力需要のピーク低減手法、太陽光発...
❏電気自動車搭載を目的とした固体電解質型燃料電池の高効率化と小型化(10558071)
【研究テーマ】エネルギー学一般
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】1998 - 2001
【研究代表者】伊原 学 東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (90270884)
【キーワード】燃料電池自動車 / 炭化水素燃料 / ドライメタン / 固体酸化物 / 燃料電池 (他9件)
【概要】動作温度が800℃以上と高温であるために燃料の多様性が期待できる固体酸化物型燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell SOFC)は燃料のギブス自由エネルギーを直接電力に変換する高効率な発電システムであり、大型発電だけでなく、電気自動車用の電源などの小型発電にも期待が高まっている。現在、燃料に水素を用いたSOFCの研究が数多く報告されているが、燃料供給の利便性やさらなる効率の向上を考える...
【工学】総合工学：ナノ粒子 ／燃料電池を含む研究件
❏機能性メタロマクロサイクルクラスターの創製(16H04115)
【研究テーマ】無機化学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31
【研究代表者】今岡 享稔 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (80398635)
【キーワード】白金 / クラスター / 触媒 / 金属クラスター / 銀 (他12件)
【概要】[PtL2]5から[PtL2]12までの多核錯体がすべて生成し、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)にて単離可能であることを見出した。これら構成原子数の明確な白金チオラート[PtL2]xを原料として、Pt-S結合の解離によるチオール脱保護を行うことによって構成原子数が明確な超微小白金クラスター(Pt5-Pt12)を合成した。 ...
❏高効率選択酸化及び燃料電池酸化触媒の開発とリアルタイム構造情報に関する研究(18106013)
【研究テーマ】触媒・資源化学プロセス
【研究種目】基盤研究(S)
【研究期間】2006 - 2011
【研究代表者】岩澤 康裕 電気通信大学, 大学院・情報理工学研究科, 教授 (40018015)
【キーワード】燃料電池触媒 / 選択酸化反応 / ベンゼン酸化 / PROX反応 / 触媒設計 (他25件)
【概要】時間分解X線吸収微細構造(XAFS)法を用いて、触媒反応中の活性構造自身の構造速度論/ダイナミクス論の新たな研究分野を開拓し、環境・エネルギー及びグリーンケミストリーに関連した選択触媒反応の動的解析を行った。その結果、ベンゼンからの直接フェノール合成触媒を発見及び燃料電池用PROX新規触媒を開発し、それらの活性構造を提案した。また、燃料電池カソード白金系触媒の構造・電子状態のヒステリシス挙動や新た...
【工学】総合工学：レーザー計測 ／燃料電池を含む研究件
❏非混入型分子トレーサ速度計測と酸素吸収分光を核とした燃料電池の統合的物質移動解明(22246024)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2010-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】平井 秀一郎 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (10173204)
【キーワード】エネルギー利用 / 燃料電池 / 物質輸送 / レーザ応用計測 / 吸収分光 (他7件)
【概要】燃料電池は、拡散層、触媒層、電解質膜などがサンドイッチ状に積層された面状の多孔質体の中で酸素、水素などの不均質な物質輸送と反応が生じていることが現象の解明を困難にしており、物質輸送ならびに反応分布を正確に把握することが重要である。レーザ速度計測は，パルスレーザー光を流路に対して垂直方向に照射することにより、アブレーションを起こし、流路水平方向からパルスレーザー光を一定の時間間隔で照射し、タグ物質か...
❏磁気共鳴・レーザ計測の先進化による発電モードでの燃料電池の物質移動・劣化機構解明(18206023)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2006 - 2009
【研究代表者】平井 秀一郎 東京工業大学, 炭素循環エネルギー研究センター, 教授 (10173204)
【キーワード】燃料電池 / 水分輸送 / 磁気共鳴イメージング / レーザ計測 / 物質輸送 (他6件)
【概要】本研究課題では,次世代自動車用動力源として期待される固体高分子形燃料電池の内部における物質移動と劣化機構解明に関する研究を実施した.新たに核ラベリング磁気共鳴イメージング法を開発し,燃料電池内部の水分輸送現象の基礎的解明を行い,電解質膜の乾燥を抑制するために,微細孔層の導入が有用であることを示した.さらに,燃料電池流路内ガス流動計測のために,オゾン光吸収を用いたレーザ計測技術を開発し,サーペンタイ...
【工学】総合工学：セラミクス ／燃料電池を含む研究件
❏超塑性ダイレス引抜きによる燃料電池用セラミックスマイクロチューブの創製法の開発(24560888)
【研究テーマ】材料加工・処理
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】古島 剛 首都大学東京, 理工学研究科, 助教 (30444938)
【キーワード】ダイレス引抜き / 超塑性 / セラミック / 塑性変形 / 燃料電池 (他6件)
【概要】本研究は超小型固体酸化物型燃料電池内に用いられるセラミックスチューブの細管化を超塑性ダイレス引抜きによって実現するものである．ジルコニアセラミックスを1700℃の温度までアセチレンバーナーで加熱し，ダイレス引抜きを行った．その結果，供給速度と引抜き速度を変化させることで，所望の断面減少率を得られることがわかった．1回のダイレス引抜きでは84%の限界断面減少率を示すことがわかった．また供給速度の低下...
❏固体酸化物形燃料電池燃料極のニッケル焼結挙動の解明(23360093)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】鹿園 直毅 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (30345087)
【キーワード】燃料電池 / 燃料極 / 数値シミュレーション / エネルギー効率化 / セラミックス
【概要】本研究では，炭化水素燃料を用いた究極の発電効率を実現するために不可欠な固体酸化物形燃料電池(SOFC)を対象とし，その経時劣化において大きな課題となる燃料極Niの焼結挙動を解明することを目的とする．そのために，第一原理計算，分子動力学法，レベルセット法を用いて，物性値情報を共有させたナノからミクロンスケールまでの連成数値シミュレーション手法を開発する．実際のSOFC燃料極構造データおよび実験結果を...
【工学】総合工学：熱工学 ／燃料電池を含む研究件
❏動的平均場理論に基づく格子気体モデルを用いた多孔質材料内部の流体挙動解析(16K18009)
【研究テーマ】流体工学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】吉本 勇太 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (90772137)
【キーワード】多孔質材料 / 吸着等温線 / 毛管凝縮 / 平均場格子気体モデル / 気体輸送 (他15件)
【概要】平均場格子気体モデルやモンテカルロ法に基づき，ナノスケールの閉じ込め系における界面の影響を陽に扱いつつ，大規模多孔質材内部における流体の相挙動や輸送過程を解析するための方法論を提示した．格子気体モデルによりナノ細孔における毛管凝縮を捉え，モンテカルロ法により気体拡散を解析するという本手法は，本研究で扱った球充填構造や固体高分子形燃料電池のマイクロポーラス層・触媒層に限らず，より一般的に適用可能な汎...
❏機能性マルチレイヤー型膜・触媒層創成によるPEFC高度化の輸送現象論的展開(22360086)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2010 - 2013
【研究代表者】伏信 一慶 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (50280996)
【キーワード】熱工学 / 固体高分子形燃料電池 / 触媒層 / 電解質膜 / GDL (他8件)
【概要】本研究の目的は、PEFC(固体高分子形燃料電池)電解質膜および触媒層内の電位・輸送・反応連成現象に着目し、マルチレイヤー型の膜・触媒層構造を創成することにより、一段の高耐久化、高効率化等が求められるPEFCの高度化に、輸送現象論的な視点からの展開を図ることにある。 交付申請書記載の通り、今年度はマルチレイヤー型MEA作成方法の確立と基礎実験推進、検討本格化を行った。具体的には、昨年度その作成方法の...
❏MEMSガス拡散層を用いたPEFC内輸送現象基礎研究の新展開(19360095)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2007 - 2009
【研究代表者】伏信 一慶 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (50280996)
【キーワード】固体高分子形燃料電池 / MEMS / ガス拡散層 / 熱工学 / 輸送現象論 (他13件)
【概要】エネファームや燃料電池自動車、携帯用電源として実用化された固体高分子形燃料電池(PEFC)の中では、燃料や酸素のガスの反応と、これらのガスや生成する水などの輸送とが複雑に相互作用しながら進行しているが、両者を理論的に検討するための新たな手法として、ガスなどの輸送を極めて簡単にモデル化できるMEMS技術を用いて作成した新たな電池部材(ガス拡散層)を提案し、その有用性を示すことに成功した。また、この新...
【工学】総合工学：省エネルギー ／燃料電池を含む研究件
❏マイクロチャネルスラグ流の薄液膜挙動に関する実験的研究(20560179)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2008 - 2010
【研究代表者】鹿園 直毅 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (30345087)
【キーワード】「エネルギー効率化」 / 「省エネルギー」 / 「燃料電池」 / 「ヒートポンプ」 / 「廃熱利用」 (他18件)
【概要】管径0.3～1.3mmの細径を用いて,液スラグ後方に生じるミクロンオーダーの非定常な薄液膜厚さをレーザー共焦点変位計を用いて測定した.液膜厚さに及ぼす断面形状,寸法,乾き度,慣性力,表面張力,粘性力等の影響を明らかにした.得られたデータを整理し,キャピラリー数Ca,ウェーバー数We,レイノルズ数等の無次元パラメータを用いた無次元液膜厚さの予測式を提案した. ...
❏界面現象を利用した高プロトン伝導体の合成と新規燃料電池システムの創成(20681007)
【研究テーマ】環境技術・環境材料
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2008 - 2011
【研究代表者】大友 順一郎 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 准教授 (90322065)
【キーワード】省エネルギー技術 / 燃料電池 / プロトン伝導体 / 界面イオン伝導 / 電極反応 (他6件)
【概要】リン酸系無機複合ガラス電解質を合成し、プロトン伝導特性について検討を行った。ガラス電解質内で生成した微粒子とガラス界面においてプロトン導電率の上昇効果が観測され、中温域(150-300℃)で作動可能な結晶-アモルファス界面を利用したイオン伝導体の設計指針を提案した。また、250℃近傍で作動する中温作動燃料電池を作製し、アルコール類(エタノール、エチレングリコールおよびグリセリン)の電極反応活性を検...
❏マイクロチャネル気液二相流の大流量化に関する基礎研究(18560192)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2006 - 2007
【研究代表者】鹿園 直毅 東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (30345087)
【キーワード】エネルギー効率化 / 省エネルギー / 燃料電池 / ヒートポンプ / マイクロリアクター
【概要】マイクロチャネルに大流量の気液二相流を流した場合の液滴飛散限界を評価するために,三角断面および台形断面形状のマイクロチャネルを用い,液滴飛散限界の実験測定を行なった.水-空気系の実験に加え,フロリナート(FC-3283)-空気系の実験を用いて,溝形状,流路長さ,流量,乾き度をパラメータとした実験を行った.評価方法は,出口部での可視化を行うとともに,飛散した液滴を下流の気液分離器で捕獲し,その重量を...
【工学】総合工学：エネルギー効率化 ／燃料電池を含む研究件
❏リソグラフィを用いずにナノ構造を作るための金型製造技術の開発(24246027)
【研究テーマ】生産工学・加工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】中尾 政之 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90242007)
【キーワード】マイクロ・ナノデバイス / 機械工作・生産工学 / 結晶成長 / エネルギー効率化 / 燃料電池
【概要】本研究では、リソグラフィ技術を用いずに、数10nmから数μmのピッチや高さを有するナノ構造を形成する金型製造技術を開発する。ナノ構造を形成する技術とは、具体的に、(a)金型全面に直径が可視光波長以下の針状組織を形成するためのナノワイヤの結晶成長技術、(b)上記針状組織を円錐組織に変形する成膜・エッチング技術、(c)金型全面に直径が可視光波長以下の円柱穴組織を形成するための通電孔生成を伴う陽極酸化技...
❏固体酸化物形燃料電池燃料極のニッケル焼結挙動の解明(23360093)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】鹿園 直毅 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (30345087)
【キーワード】燃料電池 / 燃料極 / 数値シミュレーション / エネルギー効率化 / セラミックス
【概要】本研究では，炭化水素燃料を用いた究極の発電効率を実現するために不可欠な固体酸化物形燃料電池(SOFC)を対象とし，その経時劣化において大きな課題となる燃料極Niの焼結挙動を解明することを目的とする．そのために，第一原理計算，分子動力学法，レベルセット法を用いて，物性値情報を共有させたナノからミクロンスケールまでの連成数値シミュレーション手法を開発する．実際のSOFC燃料極構造データおよび実験結果を...
❏マイクロチャネルスラグ流の薄液膜挙動に関する実験的研究(20560179)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2008 - 2010
【研究代表者】鹿園 直毅 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (30345087)
【キーワード】「エネルギー効率化」 / 「省エネルギー」 / 「燃料電池」 / 「ヒートポンプ」 / 「廃熱利用」 (他18件)
【概要】管径0.3～1.3mmの細径を用いて,液スラグ後方に生じるミクロンオーダーの非定常な薄液膜厚さをレーザー共焦点変位計を用いて測定した.液膜厚さに及ぼす断面形状,寸法,乾き度,慣性力,表面張力,粘性力等の影響を明らかにした.得られたデータを整理し,キャピラリー数Ca,ウェーバー数We,レイノルズ数等の無次元パラメータを用いた無次元液膜厚さの予測式を提案した. ...
【工学】総合工学：機械材料・材料力学 ／燃料電池を含む研究件
❏高靭性な固体酸化物形燃料電池の電極製造に向けた新しい設計基盤の構築(20H02033)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】原 祥太郎 千葉工業大学, 工学部, 准教授 (10401134)
【キーワード】多孔体 / 破壊 / 焼結 / シミュレーション / 固体酸化物形燃料電池 (他12件)
【概要】2020年度に引き続き，多孔体の破壊プロセスの予測モデルの構築に取り組んだ．2020年度基礎開発した破壊解析シミュレーターを用いて，多孔体の損傷評価と破壊シミュレーションを実施した．まず，キネティックモンテカルロ法による焼結解析コードを用いて，異なる製造条件の多孔体構造を多数生成し，シミュレーターで得られた多孔体構造に対して破壊シミュレーションを行い，多孔体製造条件と破壊特性との関係を明らかにした...
❏固体酸化物形燃料電池の電極電解質一体焼成プロセスの解明と制御(17H03149)
【研究テーマ】機械材料・材料力学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】原 祥太郎 千葉工業大学, 工学部, 准教授 (10401134)
【キーワード】固体酸化物形燃料電池 / 焼結 / トモグラフィー / マルチスケール / 多孔構造 (他14件)
【概要】近年，固体酸化物形燃料電池の低コストな製造プロセスとして，電解質基板と電極とを同時に焼結させる一体焼結法が注目されているが，一体焼結法は収縮速度が異なる材料を同時に焼結させる複雑なプロセスのため，焼結後の電極の微細構造・機械的性質・マクロな変形特性は十分明らかとなっていない．そこで本研究では，集束イオンビーム走査型電子顕微鏡を用いて，一体焼結中の空気極／電解質界面近傍の微細構造変化を定量的に明らか...
【工学】総合工学：多孔質 ／燃料電池を含む研究件
❏高靭性な固体酸化物形燃料電池の電極製造に向けた新しい設計基盤の構築(20H02033)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】原 祥太郎 千葉工業大学, 工学部, 准教授 (10401134)
【キーワード】多孔体 / 破壊 / 焼結 / シミュレーション / 固体酸化物形燃料電池 (他12件)
【概要】2020年度に引き続き，多孔体の破壊プロセスの予測モデルの構築に取り組んだ．2020年度基礎開発した破壊解析シミュレーターを用いて，多孔体の損傷評価と破壊シミュレーションを実施した．まず，キネティックモンテカルロ法による焼結解析コードを用いて，異なる製造条件の多孔体構造を多数生成し，シミュレーターで得られた多孔体構造に対して破壊シミュレーションを行い，多孔体製造条件と破壊特性との関係を明らかにした...
❏固体酸化物形燃料電池の電極電解質一体焼成プロセスの解明と制御(17H03149)
【研究テーマ】機械材料・材料力学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】原 祥太郎 千葉工業大学, 工学部, 准教授 (10401134)
【キーワード】固体酸化物形燃料電池 / 焼結 / トモグラフィー / マルチスケール / 多孔構造 (他14件)
【概要】近年，固体酸化物形燃料電池の低コストな製造プロセスとして，電解質基板と電極とを同時に焼結させる一体焼結法が注目されているが，一体焼結法は収縮速度が異なる材料を同時に焼結させる複雑なプロセスのため，焼結後の電極の微細構造・機械的性質・マクロな変形特性は十分明らかとなっていない．そこで本研究では，集束イオンビーム走査型電子顕微鏡を用いて，一体焼結中の空気極／電解質界面近傍の微細構造変化を定量的に明らか...
【工学】総合工学：ナノ材料 ／燃料電池を含む研究件
❏機能性メタロマクロサイクルクラスターの創製(16H04115)
【研究テーマ】無機化学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31
【研究代表者】今岡 享稔 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (80398635)
【キーワード】白金 / クラスター / 触媒 / 金属クラスター / 銀 (他12件)
【概要】[PtL2]5から[PtL2]12までの多核錯体がすべて生成し、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)にて単離可能であることを見出した。これら構成原子数の明確な白金チオラート[PtL2]xを原料として、Pt-S結合の解離によるチオール脱保護を行うことによって構成原子数が明確な超微小白金クラスター(Pt5-Pt12)を合成した。 ...
❏長寿命固体酸化物燃料電池作製のためのケイ素フリー耐熱性ガスシール技術開発(22360284)
【研究テーマ】構造・機能材料
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2010 - 2012
【研究代表者】明石 孝也 法政大学, 生命科学部, 教授 (20312647)
【キーワード】長寿命化 / 燃料電池 / 接合 / 材料加工・処理 / ナノ材料
【概要】酸化ジルコニウムを分散させたアルミニウム中間層を用いた液相酸化接合によって、固体酸化物燃料電池構成部材のイットリア安定化ジルコニアとステンレス合金の間に酸化アルミニウムと酸化ジルコニウムの複合層を生成させることで,高い酸素ガスシール性と優れた耐熱サイクル性を有するシールを形成することに成功した。また、酸化ニッケルを分散させたアルミニウム中間層を用いた液相酸化接合によっても接合部の耐熱サイクル性を向...
【工学】総合工学：メタン ／燃料電池を含む研究件
❏炭化水素類による直接酸化型燃料電池の電極開発と電極反応の分光学的追跡(12650763)
【研究テーマ】反応・分離工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2000 - 2001
【研究代表者】高橋 宏 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (30313000)
【キーワード】燃料電池 / メタン / メタノール / 改質反応 / 炭素析出 (他11件)
【概要】・メタン直接利用型燃料電池の電極触媒活性の検討 炭化水素が直接利用可能な固体酸化物型燃料電池の開発を目指し、イットリア安定化ジルコニア(Zr_<0.84>Y_<0.16>O_<1.92>、以下YSZと記す)およびスカンジア安定化ジルコニア(S_<CO.84>Y_<0.16>O_<1.92>、以下S_<G>SZと記す...
❏天然ガスの化学的変換技術の開発(01470079)
【研究テーマ】工業物理化学・複合材料
【研究種目】一般研究(B)
【研究期間】1989 - 1990
【研究代表者】森川 陽 東京工業大学, 工学部, 教授 (00016396)
【キーワード】天然ガス / アルカン / 酸化カップリング / 含酸素化合物 / メタン (他13件)
【概要】酸素を酸化剤としたプロパンからの含酸素化合物の直接合成に有効な触媒であるホウ素とリンの複合酸化物(BーPーO)について、その速度論的挙動を詳しく検討した。生成物は、プロピオンアルデヒド、アセトン、プロピレンが主であった。BとPがほぼ等量含まれるものが最も活性が高いことがわかった。反応機構として1)触媒表面上の活性酸素によりプロパンから水素が引き抜かれ生じたアルキルラジカルが分子状吸着酸素と結合して...
【工学】総合工学：水素 ／燃料電池を含む研究件
❏消費者行動変容を考慮した水素エネルギー社会の環境・経済効果分析(16K12663)
【研究テーマ】環境政策・環境社会システム
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】鷲津 明由 早稲田大学, 社会科学総合学術院, 教授 (60222874)
【キーワード】産業連関分析 / 水素エネルギー / 次世代エネルギーシステム / ソーシャルキャピタル / スマートエネルギーシステム (他15件)
【概要】この研究には3つの成果がある。第1に，経済産業省のロードマップが示す水素利用システムの経済・環境影響を産業連関分析した。分析には，われわれの開発した2005年次世代エネルギーシステム分析用産業連関表(IONGES)に水素部門を追加した表を用いた。第2に， IONGESを2011年の総務省産業連関表にあわせてアップデートした。特に近年，農村のバイオマスエネルギーを活用した水素エネルギーシステムの構築...
❏燃料電池反応法にるH2O2中性水溶液の直接合成(16655063)
【研究テーマ】環境関連化学
【研究種目】萌芽研究
【研究期間】2004 - 2005
【研究代表者】山中 一郎 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (90240051)
【キーワード】過酸化水素 / 酸素 / 水素 / 燃料電池 / 中性電解質 (他9件)
【概要】水素/酸素燃料電池反応を利用した過酸化水素の一段合成法による中性過酸化水素の合成を実現することを目標にしている。本反応法はカソード,アノード,2枚のガス拡散電極を隔膜としても機能させ,この電極間に電解質溶液を満たす特異的な構造を有している。電解質液側と反対の電極面は,酸素ガス(カソード),水素ガス(アノード)に露出しており,高分圧の酸素ガス,水素ガスが高濃度のまま直接反応サイトに供給できることが特...
❏水素・酸素からの隔膜反応法による高濃度過酸化水素の直接合成(16360400)
【研究テーマ】触媒・資源化学プロセス
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2004 - 2006
【研究代表者】山中 一郎 東京工業大学, 理工学研究科, 助教授 (90240051)
【キーワード】過酸化水素 / 燃料電池 / 電極触媒 / ガス拡散電極 / マンガンポルフィリン (他9件)
【概要】水素/酸素燃料電池反応を利用した隔膜反応法による過酸化水素の一段合成法を開発するために,本反応法を支配する様々な因子を解明し,理論立て,最終的に高活性化することを目標している。本反応法はカソード,アノード,2枚のガス拡散電極を隔膜としても機能させ,この電極間に電解質溶液を満たす特異的な構造を有している。電解質液側と反対の電極面は,酸素ガス(カソード),水素ガス(アノード)に露出しており,高分圧の酸...
【工学】総合工学：シミュレーション ／燃料電池を含む研究件
❏高靭性な固体酸化物形燃料電池の電極製造に向けた新しい設計基盤の構築(20H02033)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】原 祥太郎 千葉工業大学, 工学部, 准教授 (10401134)
【キーワード】多孔体 / 破壊 / 焼結 / シミュレーション / 固体酸化物形燃料電池 (他12件)
【概要】2020年度に引き続き，多孔体の破壊プロセスの予測モデルの構築に取り組んだ．2020年度基礎開発した破壊解析シミュレーターを用いて，多孔体の損傷評価と破壊シミュレーションを実施した．まず，キネティックモンテカルロ法による焼結解析コードを用いて，異なる製造条件の多孔体構造を多数生成し，シミュレーターで得られた多孔体構造に対して破壊シミュレーションを行い，多孔体製造条件と破壊特性との関係を明らかにした...
❏電子移動を伴う化学反応を追う:電極/水溶液界面での第一原理シミュレーション(19340077)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2007 - 2009
【研究代表者】大谷 実 独立行政法人産業技術総合研究所, 計算科学研究部門, 研究員 (50334040)
【キーワード】固液界面 / 電気化学反応 / 燃料電池 / 分子動力学 / シミュレーション (他12件)
【概要】第一原理分子動力学シミュレーション手法を用いて,電気化学反応のシミュレーションを行った.固液界面における電子移動反応・界面構造の変化・吸着状態の変化など,電圧を印加した界面に特有な物理が多数明らかになった. ...
❏吸収式冷凍機の動特性解明に関する研究(05650245)
【研究テーマ】機械力学・制御
【研究種目】一般研究(C)
【研究期間】1993 - 1995
【研究代表者】河合 素直 早稲田大学, 理工学部, 教授 (10063710)
【キーワード】吸収式冷凍機 / 制御工学 / 動特性 / 熱交換器 / シミュレーション (他8件)
【概要】脱フロンをはじめとする地球環境保護の視点から、吸収式冷凍機の高性能化がますます大きな課題となってきている.本研究は,これから実用化が期待されている燃料電池の排熱を熱源とする,呼吸式冷凍機の動特性を解明することを目的として展開中のものである.この研究期間において,従来ほとんど研究が行われていない吸収式冷凍機の動特性を,筆者が今までに進めてきた熱交換器の動特性に関する研究成果をベースに動特性モデルを提...
【工学】総合工学：物質移動 ／燃料電池を含む研究件
❏高電流密度運転を指向した燃料電池用カーボンフリー触媒層の構造設計・開発(18K04841)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】黒木 秀記 地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所, 高効率燃料電池開発グループ, サブリーダー (70716597)
【キーワード】燃料電池 / カーボンフリー / 触媒層 / カソード / マイクロポーラス層 (他13件)
【概要】本研究は、高活性・高耐久なカーボンフリーナノ粒子連結触媒を用いて、固体高分子形燃料電池(PEFC)の高出力化に必要な電極構造の設計指針獲得を目的とした。本研究では、カーボンフリー触媒層から水を効率よく移動させるために、マイクロポーラス層の構造制御を行い、高電流密度領域での発電性能に与える影響を明らかにした。さらに、ラテックス粒子をテンプレートに用いる新たな手法によるカーボンフリー触媒層の構造制御を...
❏高アルカリ耐性多孔性アニオン伝導イオノマーによる物質移動制御(17K17721)
【研究テーマ】デバイス関連化学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】宮西 将史 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 特任助教 (00770413)
【キーワード】電解質 / 燃料電池 / 物質移動 / イオノマー / イオン伝導 (他12件)
【概要】本研究では、固体アルカリ燃料電池の化学反応場である膜電極複合体にイオン、燃料ガスを効率よく移動させるイオノマーとして、多孔性アニオン伝導高分子を開発した。全芳香族骨格を持つ高分子を設計することで化学耐久性に優れた材料が得られること、分子内細孔を用いて、少ない水で効率的にイオンを伝導できる事を明らかにし、ギ酸塩を用いた燃料電池に実際に用いることで高い発電性能と耐久性を実証した。 ...
【工学】総合工学：可視化 ／燃料電池を含む研究件
❏非混入型分子トレーサ速度計測と酸素吸収分光を核とした燃料電池の統合的物質移動解明(22246024)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2010-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】平井 秀一郎 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (10173204)
【キーワード】エネルギー利用 / 燃料電池 / 物質輸送 / レーザ応用計測 / 吸収分光 (他7件)
【概要】燃料電池は、拡散層、触媒層、電解質膜などがサンドイッチ状に積層された面状の多孔質体の中で酸素、水素などの不均質な物質輸送と反応が生じていることが現象の解明を困難にしており、物質輸送ならびに反応分布を正確に把握することが重要である。レーザ速度計測は，パルスレーザー光を流路に対して垂直方向に照射することにより、アブレーションを起こし、流路水平方向からパルスレーザー光を一定の時間間隔で照射し、タグ物質か...
❏MEMSガス拡散層を用いたPEFC内輸送現象基礎研究の新展開(19360095)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2007 - 2009
【研究代表者】伏信 一慶 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (50280996)
【キーワード】固体高分子形燃料電池 / MEMS / ガス拡散層 / 熱工学 / 輸送現象論 (他13件)
【概要】エネファームや燃料電池自動車、携帯用電源として実用化された固体高分子形燃料電池(PEFC)の中では、燃料や酸素のガスの反応と、これらのガスや生成する水などの輸送とが複雑に相互作用しながら進行しているが、両者を理論的に検討するための新たな手法として、ガスなどの輸送を極めて簡単にモデル化できるMEMS技術を用いて作成した新たな電池部材(ガス拡散層)を提案し、その有用性を示すことに成功した。また、この新...
【農学】農芸化学：メタノール ／燃料電池を含む研究件
❏中温度作動燃料電池用の電極開発と電極反応特性(17760618)
【研究テーマ】触媒・資源化学プロセス
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2005 - 2006
【研究代表者】大友 順一郎 工学院大学, 工学部, 助教授 (90322065)
【キーワード】プロトン伝導体 / リン酸二水素セシウム / メソ多孔質シリカ / 直接アルコール形燃料電池 / メタノール (他9件)
【概要】中温域(150-300℃)で作動する新規固体電解質形燃料電池の開発を目指し、酸素酸塩の一種のプロトン伝導性電解質であるリン酸二水素セシウム(CsH2PO4:以下CDPと略記する)による電解質膜の開発と中温域における電極表面反応の特性について検討を行ってきた。今年度の検討では、CDP/シリカ複合体のプロトン伝導特性の検討およびアルコール燃料によるアノード電極特性について検討を行った。 (1)<...
❏炭化水素類による直接酸化型燃料電池の電極開発と電極反応の分光学的追跡(12650763)
【研究テーマ】反応・分離工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2000 - 2001
【研究代表者】高橋 宏 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (30313000)
【キーワード】燃料電池 / メタン / メタノール / 改質反応 / 炭素析出 (他11件)
【概要】・メタン直接利用型燃料電池の電極触媒活性の検討 炭化水素が直接利用可能な固体酸化物型燃料電池の開発を目指し、イットリア安定化ジルコニア(Zr_<0.84>Y_<0.16>O_<1.92>、以下YSZと記す)およびスカンジア安定化ジルコニア(S_<CO.84>Y_<0.16>O_<1.92>、以下S_<G>SZと記す...
❏新規高分子電解質を用いた電気自動車用メタノール直接型燃料電池システムの開発(10450292)
【研究テーマ】反応・分離工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】1998 - 1999
【研究代表者】中尾 真一 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (00155665)
【キーワード】プラズマグラフト重合 / 電解質膜 / 燃料電池 / メタノール / DMFC (他6件)
【概要】最も移動用電源として期待されているメタノール直接型固体高分子燃料電池では、燃料が液体である、改質器が不要なため頻雑な起動・停止にも耐えうる、負荷変動応答性も大幅に改善できる、触媒被毒が問題とならないなどの利点がある。しかし、以下の問題点も指摘されている。メタノール自身が固体高分子膜を透過し直接酸化されてしまう点、メタノールのアノードでの酸化反応活性が低い点である。酸化活性については作動温度を150...
【農学】生産環境農学：ポリエーテル ／燃料電池を含む研究件
❏燃料電池用ポリエーテル系電解質と膜電極接合体に関する研究(18750167)
【研究テーマ】機能材料・デバイス
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2006 - 2007
【研究代表者】宮武 健治 山梨大学, クリーンエネルギー研究センター, 准教授 (50277761)
【キーワード】燃料電池 / 高分子電解質 / プロトン伝導 / ポリエーテル / 膜 (他6件)
【概要】昨年度分子構造を最適化したポリエーテル系電解質(SPE-3)をガス拡散電極へ適用し,その物性を評価した。SPE-3をジメチルアセトアミドに溶解し,市販の白金ナノ粒子高分散担持カーボンブラック(Pt-CB)触媒と混合した。ペースト化した溶液をスプレードライヤーを用いて蒸発乾燥させ,SPE-3を被覆したPt-CBを調製した。電子顕微鏡観察から,SPE-3電解質が触媒上に2-3nm程度の厚さで均一に被覆...
❏高性能燃料電池のためのポリエーテル系電解質膜に関する研究(16750160)
【研究テーマ】機能材料・デバイス
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2004 - 2005
【研究代表者】宮武 健治 山梨大学, クリーンエネルギー研究センター, 助教授 (50277761)
【キーワード】燃料電池 / 高分子電解質 / 膜 / プロトン伝導 / ポリエーテル
【概要】平成17年度はポリエーテル電解質(SPE-1)の改良と膜電極接合体の作成および燃料電池運転試験を行った。低加湿条件下でのプロトン伝導度の向上を目的として、イオン交換容量(IEC)を増大させ分岐または架橋点を導入して安定化した新型のSPE-1膜を合成した。これら分岐・架橋SPE-1膜のプロトン伝導度は未架橋膜に比べて高い値を示した。特に、高いIEC(2.50meq/g)を有する架橋膜ではその効果が顕...
【農学】森林圏科学：フェノール ／燃料電池を含む研究件
❏電池法による高難度酸化反応の攻略(09555246)
【研究テーマ】触媒・化学プロセス
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】1997 - 1999
【研究代表者】大塚 潔 東京工業大学, 工学部, 教授 (60016532)
【キーワード】プロパン / アセトン / 活性酸素 / バナジウム / パラジウム (他12件)
【概要】省資源・省エネルギーの立場から、これまであまり化学工業の原料として利用されていなかったベンゼンやプロパンなどの単純炭化水素の利用が注目されている。単純炭化水素は化学的に安定で、これを温和な条件で対応するアルコールやケトンなどに選択的に酸化する事は学術的にも大変興味ある事である。我々の研究グループは、ベンゼンやプロパンを直接部分酸化可能な新規酸化反応システムとして、水素・酸素電池反応を利用して陰極上...
❏燃料電池反応を応用した有機合成(02650579)
【研究テーマ】工業物理化学・複合材料
【研究種目】一般研究(C)
【研究期間】1990
【研究代表者】大塚 潔 東京工業大学, 工学部, 助教授 (60016532)
【キーワード】燃料電池 / 部分酸化反応 / プロピレン / ベンゼン / ワッカ-反応 (他8件)
【概要】申請者らは、プロトン伝導膜と各種電極を組み合わせた燃料電池システムを応用し、燃料を完全燃焼させずに、選択的に部分酸化反応を進行させ、電力を得ると同時に、付加価値の高い物質を合成するシステムを考案した。本研究では、この燃料電池反応システムを用いて、プロピレンのワッカ-型酸化およびπーアリル酸化、さらにH_2ーO_2燃料電池反応中にカソ-ド上に生じる活性酸素種によるベンゼンからのフェノ-ル一段合成を実...
【医歯薬学】基礎医学：プロトン ／燃料電池を含む研究件
❏希土類元素含有ガラス中のプロトンキャリアの超安定化；中温域燃料電池の新展開(17H03381)
【研究テーマ】無機材料・物性
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】西井 準治 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (60357697)
【キーワード】酸化物 / ガラス / イオン / イオン伝導 / プロトン (他11件)
【概要】250～500℃の中温域で作動する燃料電池(中温域 FC)に搭載可能な高いプロトン伝導度を示す電解質の開発を目指した。ガラス中のアルカリイオンをプロトンに置換する独自の手法(APS法)を用い、これまで検討してきた希土類元素含有リン酸塩ガラスの組成の絞り込みと、高いプロトン伝導度の長時間維持の2つの課題に取り組んだ。その結果、310℃で0.002S/cmの伝導度を500時間維持できたが、その後は分相...
❏無加湿高プロトン伝導性無機－有機ハイブリッドのソフトメカノケミカル合成(24656383)
【研究テーマ】無機材料・物性
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】松田 厚範 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70295723)
【キーワード】メカノケミカル / 無機有機 / ハイブリッド / プロトン / 混合アルカリ (他8件)
【概要】本研究では、メカノケミカル法を用いて新規なプロトン伝導性無機－有機ハイブリッドを合成し、その特性評価を行った。硫酸水素セシウム-トリアゾール（CHS-Tz）系ハイブリッドでは、40～160℃の幅広い温度範囲において、無加湿条件下で高いプロトン伝導性を維持することを明らかにした。また、リン酸二水素セシウム（CDP）に核酸塩基のグアニンやウラシルを複合化することでCDP 単体よりも3桁高い導電率を得る...
❏無機固体酸ナノ複合体と芳香族ポリマーをベースとする中温作動燃料電池電解質膜の創製(23360286)
【研究テーマ】無機材料・物性
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】松田 厚範 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70295723)
【キーワード】燃料電池 / 中温 / メカニカルミリング / プロトン / 無機有機 (他14件)
【概要】本研究では、メカノケミカル法を用いて、中温無加湿で高いプロトン伝導性を示す無機固体酸ナノ複合体粒子を合成し、これに耐久性の優れた芳香族ポリマーを融合させた新しい中温作動燃料電池用電解質膜を開発し、燃料電池の中温無加湿発電試験を行った。 硫酸塩-ヘテロポリ酸系無機固体酸ナノ複合体粒子をポリベンズイミダゾールに添加し、リン酸をドープしたコンポジット電解質膜が、150℃以上の中温領域において、無加湿条件...
【医歯薬学】内科系臨床医学：酸素 ／燃料電池を含む研究件
❏燃料電池反応法にるH2O2中性水溶液の直接合成(16655063)
【研究テーマ】環境関連化学
【研究種目】萌芽研究
【研究期間】2004 - 2005
【研究代表者】山中 一郎 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (90240051)
【キーワード】過酸化水素 / 酸素 / 水素 / 燃料電池 / 中性電解質 (他9件)
【概要】水素/酸素燃料電池反応を利用した過酸化水素の一段合成法による中性過酸化水素の合成を実現することを目標にしている。本反応法はカソード,アノード,2枚のガス拡散電極を隔膜としても機能させ,この電極間に電解質溶液を満たす特異的な構造を有している。電解質液側と反対の電極面は,酸素ガス(カソード),水素ガス(アノード)に露出しており,高分圧の酸素ガス,水素ガスが高濃度のまま直接反応サイトに供給できることが特...
❏水素・酸素からの隔膜反応法による高濃度過酸化水素の直接合成(16360400)
【研究テーマ】触媒・資源化学プロセス
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2004 - 2006
【研究代表者】山中 一郎 東京工業大学, 理工学研究科, 助教授 (90240051)
【キーワード】過酸化水素 / 燃料電池 / 電極触媒 / ガス拡散電極 / マンガンポルフィリン (他9件)
【概要】水素/酸素燃料電池反応を利用した隔膜反応法による過酸化水素の一段合成法を開発するために,本反応法を支配する様々な因子を解明し,理論立て,最終的に高活性化することを目標している。本反応法はカソード,アノード,2枚のガス拡散電極を隔膜としても機能させ,この電極間に電解質溶液を満たす特異的な構造を有している。電解質液側と反対の電極面は,酸素ガス(カソード),水素ガス(アノード)に露出しており,高分圧の酸...
❏炭化水素類による直接酸化型燃料電池の電極開発と電極反応の分光学的追跡(12650763)
【研究テーマ】反応・分離工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2000 - 2001
【研究代表者】高橋 宏 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (30313000)
【キーワード】燃料電池 / メタン / メタノール / 改質反応 / 炭素析出 (他11件)
【概要】・メタン直接利用型燃料電池の電極触媒活性の検討 炭化水素が直接利用可能な固体酸化物型燃料電池の開発を目指し、イットリア安定化ジルコニア(Zr_<0.84>Y_<0.16>O_<1.92>、以下YSZと記す)およびスカンジア安定化ジルコニア(S_<CO.84>Y_<0.16>O_<1.92>、以下S_<G>SZと記す...
【医歯薬学】薬学：酸素酸化 ／燃料電池を含む研究件
❏電池法による高難度酸化反応の攻略(09555246)
【研究テーマ】触媒・化学プロセス
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】1997 - 1999
【研究代表者】大塚 潔 東京工業大学, 工学部, 教授 (60016532)
【キーワード】プロパン / アセトン / 活性酸素 / バナジウム / パラジウム (他12件)
【概要】省資源・省エネルギーの立場から、これまであまり化学工業の原料として利用されていなかったベンゼンやプロパンなどの単純炭化水素の利用が注目されている。単純炭化水素は化学的に安定で、これを温和な条件で対応するアルコールやケトンなどに選択的に酸化する事は学術的にも大変興味ある事である。我々の研究グループは、ベンゼンやプロパンを直接部分酸化可能な新規酸化反応システムとして、水素・酸素電池反応を利用して陰極上...
❏酸素・水素電池反応で活性化した酸素による芳香族炭化水素の部分酸化(04453078)
【研究テーマ】工業物理化学・複合材料
【研究種目】一般研究(B)
【研究期間】1992 - 1993
【研究代表者】大塚 潔 東京工業大学, 工学部, 助教授 (60016532)
【キーワード】ベンゼン水酸化 / フェノール一段合成 / トルエン部分酸化 / クレゾール / ベンズアルデヒド (他11件)
【概要】酸素・水素電池反応を利用し、酸素分子を還元的に活性化して活性酸素を発生させ、ベンゼンを酸化して一段でフェノールに変換することに成功した。本反応システムは、酸素分子を効率よく活性化できるカソードの開発が重要である。フェノール合成に有効な電極の探索を行った結果、熱硝酸で酸化処理を施した各種炭素電極が有効であることを見いだした。反応活性の序列は、カーボンウィスカー≧カーボンブラック>>活性炭...
【医歯薬学】薬学：核磁気共鳴(NMR) ／燃料電池を含む研究件
❏三次元水素結合ネットワークに基づくナノプロトニクス材料の創製(21655075)
【研究テーマ】無機工業材料
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2009 - 2011
【研究代表者】松田 厚範 豊橋技術科学大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70295723)
【キーワード】メカノケミカル / プロトン / 固体酸 / 電解質 / 燃料電池 (他16件)
【概要】本研究では、種々の硫酸水素塩とリンタングステン酸(WAP)やケイタングステン酸(WSiA)を遊星型ボールミルを用いて複合化し、複合体の導電率の温度・組成依存性を系統的に調べた。CsHSO_4-WPA系と同様、KHSO_4-WAP系とNH_4HSO_4-WPA系では、硫酸水素塩含量が90mol%付近で導電率の極大が認められた。ミリング処理によって、WPAのプロトンの一部が一価カチオンによって置換され...
❏NMRの周波数シフト量から固体高分子形燃料電池の発電電流分布を計測する手法の開発(19560212)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2007 - 2008
【研究代表者】小川 邦康 慶應義塾大学, 理工学部, 准教授 (50272703)
【キーワード】熱・物質移動 / 燃料電池 / 核磁気共鳴法 / 電流密度計測 / センサー (他8件)
【概要】固体高分子形燃料電池(PEFC)の小型化や高出力密度化のためには, 高分子電解質膜(PEM)全体で発電電流密度を高く維持することが求められる. 本研究では, 小型表面コイルをPEFC内のPEM とGDL の間に挿入して、取得したNMR 信号から電流値を計測できる手法を開発した. 発電時の等価回路をモデル化して磁場解析を行い, 計測値と比較をすることで一次元電流分布が推測できることが分かった. ...
❏マイクロNMRセンサによる燃料電池用固体高分子膜内の電極近傍水分量計測と湿潤制御(16760162)
【研究テーマ】熱工学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2004 - 2006
【研究代表者】小川 邦康 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (50272703)
【キーワード】核磁気共鳴(NMR) / 燃料電池 / 固体高分子電解質膜 / 水分量計測 / モニタリングシステム (他6件)
【概要】燃料電池用固体高分子膜内の水素極・酸素極での水分濃度にイオン伝導度は強く依存し、発電性能が影響を受ける。この高分子膜内の水分量計測を高空間・時間分解で計測するためにマイクロRFコイルを用いて局所計測を行えば、膜内水分濃度が短時間で計測できる。PEM内含水量のリアルタイムモニタリングを開発目標として、小型表面コイルにより核磁気共鳴(NMR)信号を受信し、PEM内の局所含水量を短時間で計測できる手法を...
【医歯薬学】薬学：触媒 ／燃料電池を含む研究件
❏次世代中温無加湿作動燃料電池システムの高性能化(18H03841)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】松田 厚範 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70295723)
【キーワード】燃料電池 / 無機有機コンポジット / 電極 / 中温 / 界面 (他13件)
【概要】本課題では、150℃以上無加湿条件下で作動する次世代中温無加湿型燃料電池の開発を目指す。これを実現するために、耐熱性の高いポリベンゾイミダゾールに、無機系フィラーを添加した独自のコンポジット電解質膜を開発し、特性評価を行った。検討の結果、湿式ミリング法で作製した硫酸水素塩-ヘテロポリ酸系複合体、液相から熱処理によって合成したピロリン酸チタンなどが有効な無機フィラーとして機能することがわかった。さら...
❏燃料電池用次世代材料：触媒・電解質一体型ナノファイバーの開発(16K18286)
【研究テーマ】反応工学・プロセスシステム
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】黒木 秀記 地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所, 高効率燃料電池開発グループ, サブリーダー (70716597)
【キーワード】固体高分子形燃料電池 / プロトン伝導体 / 白金合金触媒 / ナノネットワーク / 酸素還元反応 (他16件)
【概要】本研究は、固体高分子形燃料電池の触媒層に求められる全ての機能（プロトン伝導性、導電性、触媒活性）を単一の材料に集約化したカーボンフリー触媒・電解質一体型ナノファイバーを提案・実証した。本材料は、プロトン伝導性ナノファイバー表面を白金合金ナノ粒子が融着したナノネットワークで被覆した構造を有するため、効果的な三相界面形成が可能である。本研究では、耐熱性の高いZr系無機プロトン伝導性ナノファイバーを作製...
❏機能性メタロマクロサイクルクラスターの創製(16H04115)
【研究テーマ】無機化学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31
【研究代表者】今岡 享稔 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (80398635)
【キーワード】白金 / クラスター / 触媒 / 金属クラスター / 銀 (他12件)
【概要】[PtL2]5から[PtL2]12までの多核錯体がすべて生成し、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)にて単離可能であることを見出した。これら構成原子数の明確な白金チオラート[PtL2]xを原料として、Pt-S結合の解離によるチオール脱保護を行うことによって構成原子数が明確な超微小白金クラスター(Pt5-Pt12)を合成した。 ...
【医歯薬学】看護学：過酸化水素 ／燃料電池を含む研究件
❏触媒膜による高濃度中性H2O2の選択合成(22360337)
【研究テーマ】触媒・資源化学プロセス
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2010 - 2012
【研究代表者】山中 一郎 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (90240051)
【キーワード】触媒反応 / 過酸化水素 / 膜触媒 / 電子プロトン混合伝導 / コバルト電極触媒 (他17件)
【概要】過酸化水素(H2O2)の効率的かつ直接的合成法の誕生が切望されている.我々が開発した水素と酸素から中性過酸化水素水を合成できる燃料電池反応法の活性向上を行った.コバルト-窒素-炭素化合物の新電極触媒を開発し,最大濃度21%,最大選択率95%を達成した.さらに電子プロトン混合伝導体を利用した触媒膜を開発すると共に,過酸化水素合成反応に適用した.充分な反応成績が得られ,実用化への基盤技術を構築できた....
❏燃料電池反応法にるH2O2中性水溶液の直接合成(16655063)
【研究テーマ】環境関連化学
【研究種目】萌芽研究
【研究期間】2004 - 2005
【研究代表者】山中 一郎 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (90240051)
【キーワード】過酸化水素 / 酸素 / 水素 / 燃料電池 / 中性電解質 (他9件)
【概要】水素/酸素燃料電池反応を利用した過酸化水素の一段合成法による中性過酸化水素の合成を実現することを目標にしている。本反応法はカソード,アノード,2枚のガス拡散電極を隔膜としても機能させ,この電極間に電解質溶液を満たす特異的な構造を有している。電解質液側と反対の電極面は,酸素ガス(カソード),水素ガス(アノード)に露出しており,高分圧の酸素ガス,水素ガスが高濃度のまま直接反応サイトに供給できることが特...
❏水素・酸素からの隔膜反応法による高濃度過酸化水素の直接合成(16360400)
【研究テーマ】触媒・資源化学プロセス
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2004 - 2006
【研究代表者】山中 一郎 東京工業大学, 理工学研究科, 助教授 (90240051)
【キーワード】過酸化水素 / 燃料電池 / 電極触媒 / ガス拡散電極 / マンガンポルフィリン (他9件)
【概要】水素/酸素燃料電池反応を利用した隔膜反応法による過酸化水素の一段合成法を開発するために,本反応法を支配する様々な因子を解明し,理論立て,最終的に高活性化することを目標している。本反応法はカソード,アノード,2枚のガス拡散電極を隔膜としても機能させ,この電極間に電解質溶液を満たす特異的な構造を有している。電解質液側と反対の電極面は,酸素ガス(カソード),水素ガス(アノード)に露出しており,高分圧の酸...
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