Vol.5 No.1 2012

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シンセシオロジー 研究論文−53−Synthesiology Vol.5 No.1 pp.53-61(Feb. 2012)1 はじめに(研究の背景)水素と酸素を電気化学的に反応させ水の生成に伴い生ずるエネルギーを電気として取り出す燃料電池発電技術は、物質のもつ化学エネルギーを電気エネルギーに直接変換する技術であり、熱機関と異なり熱エネルギーを経由しないためカルノー効率の制約を受けることなく、高いエネルギー変換効率が期待でき実用化を目指して多くの研究が行われてきた。水素と酸素から水が生成する化学反応を利用するため、反応温度が高いほど反応が速く進みやすく効率の向上も可能である。また、燃料電池の生成排出物は水であることから、クリーンで高い地域環境適合性があるという特徴をもっている。燃料電池は、1839年に英国のGrove卿が行ったとされるガス反応実験で始まったと言われている。図1に示すように、希硫酸水溶液の二つの白金電極へそれぞれ水素ガ谷本 一美*、安田 和明、城間 純、秋田 知樹、小林 哲彦クリーンで小型でも高効率発電が可能な固体高分子形燃料電池を利用し、電気と熱を供給できるコージェネレーションシステムは、家庭内での大幅な省エネルギー化が可能で、その市場化が期待されてきた。市場化には燃料電池の40,000時間の耐久性が目標であった。この実現のため燃料電池の耐久性の技術見通しを立て市場化を目指して、燃料電池メーカー、エネルギー供給会社、大学、産総研がコンソーシアムを形成し、劣化加速手法の確立に取組んだ。産総研は仮説であった劣化機構を実験的に確認することを通して、開発した劣化加速手法の合理性を示した。これにより、開発された劣化加速手法を実際の燃料電池の耐久試験へ適用して実用的耐久性を見通すことができ、家庭用燃料電池コージェネレーションの市場化へ繋がった。家庭用固体高分子形燃料電池の実用的耐久性確保のための技術開発− 固体高分子形燃料電池の劣化加速試験法のための劣化要因解明 −Kazumi Tanimoto*, Kazuaki Yasuda, Zyun Siroma, Tomoki Akita and Tetsuhiko KobayashiDurable polymer electrolyte fuel cells (PEFC) for residential co-generation application- Elucidation of degradation mechanism to establish an accelerated aging test method of PEFC -Co-generation system using clean and compact PEFC which makes highly efficient power generation possible, promotes considerable energy savings at home since it provides both heat and electricity together. Therefore, its commercialization has been expected. The goal of 40000-hour-operation has been set as a practical target. In order to realize it, the durability of PEFC has been technologically prospected and the accelerated aging test protocol of PEFC has been developed within the frame of the consortium of PEFC makers, energy companies, academia and AIST. AIST has shown the rationality of the accelerated aging test protocol of PEFC through the experimental verification of hypothetical degradation mechanism. The application of the developed accelerated aging tests to actual fuel cells has made it possible to get a clear view of practical durability, and this has led to the commercialization of residential PEFC co-generation. キーワード:固体高分子形燃料電池、劣化加速試験、劣化機構解明、家庭用コージェネレーションKeywords:Polymer Electrolyte Fuel Cell, accelerated test protocol, degradation mechanism, co-generation system for resident 産業技術総合研究所 ユビキタスエネルギー研究部門 〒563-8577 池田市緑丘1-8-31Research institute for Ubiquitous Energy Devices, AIST 1-8-31 Midorigaoka, Ikeda 563-8577, Japan *E-mail: Original manuscript received November 4, 2011, Revisions received December 8, 2011, Accepted December 14, 2011H HOHOHO2O O 2 222H 22222図1 Grove卿の希硫酸水溶液でのガス電池実験上部が水の電気分解。下部が燃料電池。

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