固体高分子形燃料電池ガス拡散層の 電子輸送抵抗 - 早稲田大学

早 稲 田 大 学 環 境 ・エ ネ ル ギ ー 研 究 科 中 垣 研 究 室
金柱城
固体高分子形燃料電池ガス拡散層の
電子輸送抵抗に関する研究
目 的
燃 料 電 池 内 部 の 電 気 輸 送 抵 抗 低 減 の た め 、構 成 部 材 の 高 精 度 な電 気 抵 抗 計 測 と、
そ れ に よ る 部 材 の バ ル ク 抵 抗 ・接 触 抵 抗 分 離
セ パ レ ー タか ら触 媒 層 に か け て 、電 子 輸 送 の 低 減 を最 小 限 に 抑 えることで、部 材 の 電 子 輸 送 現 象 の
詳 細 な 理 解 な ど , M EA 構 成 部 材 の バ ル ク 抵 抗 ・接 触 抵 抗 分 離 が 必 要
電気抵抗計測装置
部 材 バ ル ク抵 抗 と接 触 抵 抗 分 離
単一部材を用いた接触面積を変えた抵抗分離技術を適用
2950
Test A
Test B
Rod
変位計
MPL
ス リー ブ
256
Rod
電極
(Plane)
ある
変位センサ
A
GDL
V
変位センサ
電極
(Plane)
A
V
GDL
電極
(Plane)
ホルダ
電極
(Plane)
Rod
Rod
AIR
電気抵抗分離結果
電気抵抗計測結果
3.0
25
Test A
Test B
20
Relative resistance %
Relative resistance %
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
二次元効果
接 触 抵 抗 (リ ブ/チ ャ ネ ル )
接 触 抵 抗 ( Plane)
バ ル ク抵 抗
実験値
15
10
5
0
0.0
0.5
1.0
1.5
Compression pressure MPa
2.0
2.5
0.5
1
2
Compression pressure MPa
3
結 論
高 電 流 密 度 運 転 時 の 分 極 の 寄 与 が 大 き い , MEA構
MEA構 成 部 材 の 電 子 輸 送 抵 抗 低 減 を 目 的 と し , そ の 発 現 メ カ ニ ズ
ム の 理 解 に 必 要 な 部 材 の バ ル ク 抵 抗 ・接 触 抵 抗 分 離 に 取 り 組 ん だ 結 果 以 下 の 知 見 を 得 た .
 燃 料 電 池 内 部 の 一 つ の 部 材 で あ るガ ス拡 散 層 の 基 材 の 電 気 抵 抗 計 測 では ,面 圧 の 増 加 に よる電 気 抵 抗
が 減 少 す ることで、燃 料 電 池 内 部 の 面 圧 制 御 が 重 要 で あ り、面 圧 が か か ってい ないチ ャネ ル 部 に も面 圧
を付 与 するの が 必 要 であると判 断 され る.
 電 気 抵 抗 分 離 結 果 、 ガ ス 拡 散 層 の 基 材 に 接 触 抵 抗 の 寄 与 度 が 高 く、 今 後 部 材 開 発 に は 接 触 抵 抗 の 影 響
も含 めた部 材 とセパ レータ材 料 を検 討 すべ きであると判 断
され る.
早稲田大学 永田勝也研究室 http://www.nagata.mech.waseda.ac.jp/