更新日:2020年3月6日(初回投稿) 著者:敬愛(けいあい)技術士事務所 所長 森田 敬愛(もりた たかなり) 前回 は、主な燃料電池の種類と発電原理について解説しました。今回は、その中でも特に一般家庭や自動車用途に導入が進む固体高分子形燃料電池(PEFC)のセル構造と、そこに使われる材料について解説します。 今すぐ、技術資料をダウンロードする! 固体高分子形燃料電池 メリット. (ログイン) 1. セルの構造 図1 にPEFCのセル構造の概要を示します。電池を英語でセル(cell)と呼び、負極・正極を含めさまざまな材料を組み合わせて構成された最小単位を単セルと呼びます。この単セルを数多く積層したものがスタック(stack)であり、家庭用燃料電池や燃料電池自動車に組み込まれ、発電を行っています。 図1:PEFCのセル構造の概要 単セルの構成材料は、まず中心に電解質となる固体高分子膜(厚さ数10μm程度)があり、その両面に負極層と正極層(それぞれ厚さ数10μm程度)が形成されます。ここには、各極の電気化学反応を進めるための触媒(基本的にはPt触媒)が含まれています。その外側には、炭素繊維で作られたカーボンペーパーなどの多孔質体層(厚さ数10μm~百数10μm程度)が、ガス拡散層として配置されます。そして、これらを一体化したものが膜ー電極接合体(MEA:Membrane Electrode Assembly)です。このMEAを積層してスタックを作るために、ガス流路が形成されたセパレータ(厚さ約0. 5~数mm程度)が各MEAの間に配置されます。 燃料電池自動車では、限られた空間にスタックを収めるため、単セルの厚さをできるだけ薄くし、スタックの寸法をコンパクトにすることが求められます。そのため各部材の厚さを薄くする必要がありますが、それによって例えばセパレータでは機械的強度が低下してしまいます。また固体高分子膜では、薄くすることでセルの内部抵抗を低減できますが、一方で機械的強度の低下はもちろん、水素と酸素が膜を通り抜ける現象(ガスクロスオーバー)が起こり、化学的劣化が進みやすくなります。電池性能や耐久性などのさまざまな要求特性を満たすために、各材料の開発とそれらの組み合わせの検討が長年続けられ、現在の家庭用燃料電池や燃料電池自動車の一般販売に至りました。もちろん、現在も各材料のさらなる改良が続いています。 2.
固体高分子形燃料電池(PEFC、PEMFC)の特徴 固体高分子形燃料電池の特徴には以下のことが挙げられます。 固体高分子形燃料電池の長所(メリット) ①反応による生成物が水と発熱エネルギーのみであるため、低環境負荷であること。 ②化学エネルギーを直接、電気エネルギーに変換するため、高い 理論変換効率 を有すること。固体高分子形燃料電池の理論変換効率の値はおよそ83%程度です。 また、発熱エネルギーも別の工程で有効利用することで、電気と熱エネルギーを合わせた総合効率(コージェネレーション効率)が非常に高いです。 ③電解質膜に固体高分子を使用するため、小型化が可能であり、常温付近から低温まで作動することが可能であること。 固体高分子形燃料電池(PEFC)の課題(デメリット) 固体高分子形燃料電池(PEFC)の課題としては、以下のようなことが挙げられます。 ①カソード・アノード両方の電極触媒に白金(Pt)といった貴金属を使用するため高コストであり、白金の埋蔵量の低さから別の元素を使用した触媒の開発(白金代替触媒)が求められていること。 ②電極や電解質膜の耐久性が目安値の10年間に達していないこと。 ③カソードでの酸素還元活性反応(ORR)性が特に低く、活性化過電圧や濃度過電圧が大きいことから理論起電力の1. 23V付近に到達していないこと。 などが挙げられます。 詳細な課題や対応策などは別ページで随時追加していきます。 燃料電池におけるエネルギー変換効率は?理論効率の算出方法は?
4) 続きは、保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。 3. 固体高分子膜 保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。 4. 膜ー電極接合体(MEA) 5. セパレータ 保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。
内村航平選手=久保玲撮影 新型コロナウイルスの感染拡大を受けて、3月18日に群馬県高崎市で開催予定だった体操男子で五輪個人総合2連覇の内村航平選手(リンガーハット)が主催する初の体操競技会「KOHEI UCHIMURA CUP」の中止が決まった。26日、マネジメント会社が発表した。内村選手やリオデジャネイロ五輪の団体金メダ…
ストーリー / 体操 2018-05-17 午前 09:00 国内外の試合で9年間負けなし、40連覇という偉業を達成している内村航平選手。長い体操の歴史上、最高の選手とも称されます。 しかし、内村選手は体操を始めた当初から才能があり、この結果を手にしたわけではありません。血のにじむような努力を重ねたからこそ、この結果をつかみ取ることができたのです。 そんな体操王者、内村選手が言うからこそ響く「王者の言葉」をご紹介します!
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体操の 内村航平 が3歳まで過ごした生まれ故郷で来秋開催される世界選手権への意欲を示した。 8日に東京・国立代々木競技場で行われた国際大会後、2021年秋に体操、新体操の世界選手権が北九州市で開催されることが発表された。日本での開催は内村が個人総合で金メダルを獲得した11年の東京大会以来、10年ぶり。「もし僕が出ることができれば、人生で2回目の日本で行う世界選手権になります。自分が生まれた国で五輪ができるだけでもすごく幸せなことなんですけど、その後に生まれ故郷で世界選手権ができるのはこの上ない幸せが来年あるなと思っています」と語った。東京五輪から約1カ月後、キングの"凱旋(がいせん)"に注目が集まる。
体操男子個人総合で五輪2連覇中の 内村航平 (リンガーハット)=長崎県諫早市出身=が22日の全日本シニア選手権で約1年ぶりの公式戦に挑む。21日は本番会場で最終調整と記者会見を行い、意気込みを語った。 種目別鉄棒に絞ってからは初めての大会で、これまで6種目で戦う個人総合で戦ってきた内村にとって1種目での勝負は人生初の経験。「ほんの2、3分ないくらいで終わってしまう。演技自体でいうと1分くらい。その1分に凝縮して演技として出せればいいかなと思う」と力を込めた。 ペース配分など未知の部分も多く、「実験ですね。これから試合があるはずなので、来年あるであろう五輪に向けて実験のデータを1個にまとめてやれれば」と語った。 この日の練習ではH難度の大技「ブレトシュナイダー」に成功。試合で初めて披露する予定で、これまで他選手の 動画 を「1万回くらいは見た」という。「まだ自分が理想としている表現まではできていない。五輪までにはその表現をしたい」。"スペシャリスト内村"の完成へ、今大会から第一歩を刻む。(伊藤瀬里加)