燃料電池要素技術　触媒・電解質膜・ＭＥＡとその低コスト・高信頼・高機能化

商品説明

■白金代替触媒のトレンドと実力！
白金代替高活性酸素還元電極触媒
コバルトタングステン主原料白金代替触媒
シルク原料活性炭
ヘリカルカーボンナノ材料の合成・評価
含窒素芳香族高分子からのカーボンアロイ触媒
カーボンアロイ触媒、最適活性点形成
・・・などなど

■白金低減化へ向けた取り組み！
高活性・高耐久性白金コアシェル　
グラフェン・ナノサイズ白金電極
広pH域・高安定白金ナノ粒子の合成と分散技術
導電性カーボンブラック
複合化による粒子・材料の微細構造制御と機能化
複合触媒の作製と低白金化の検討
・・・などなど

■電解質・ＭＥＡの高性能,高信頼性！
フッ素系高分子電解質膜
炭化水素系高分子電解質膜
高分子電解質材料
プロトン伝導性ナノファイバー
新規プロトン伝導性電解質膜
セルロース誘導体
無機／有機ナノハイブリッド
MEAの高信頼化・高ロバスト化
燃料電池ガス拡散層の材料・製造方法・高性能化
水管理

発刊にあたって

同志社大学　大門英夫　　
同志社大学　稲葉　稔
東北大学　笘居高明
東北大学　本間　格
東京理科大学　郡司天博
機能性カーボンフィラー研究会　前野聖ニ
千葉大学　星　永宏
大阪大学　内藤牧男
ソニー株式会社　後藤習志
金沢大学　山口孝浩
東京農工大学　永井正敏
信州大学　福長　博
豊橋技術科学大学　須田善行
帝人株式会社／東京工業大学　畳開真之
東京工業大学　難波江裕太 東京工業大学　柿本雅明
東京工業大学　宮田清藏
筑波大学　近藤剛弘
筑波大学　中村潤児
昭和電工株式会社　佐藤孝志
名古屋大学　日比野高士
首都大学東京　川上浩良
東京工業大学　東原知哉
東京工業大学　上田　充
青森県産業技術センター　葛西　裕
ニッポン高度紙工業株式会社　澤　春夫
上智大学　陸川政弘
旭化成イーマテリアルズ株式会社　三宅直人
ＢＡＳＦジャパン株式会社　山本　修
株式会社ＥＮＥＯＳセルテック　福永明彦
九州大学　北原辰巳
有限会社ＭＦＣテクノロジー　村田　誠

内容紹介

１章．触媒の白金低減化

1-1「高活性・高耐久性白金コアシェル触媒の開発」
　1 .Cu-UPD法によるコアシェル触媒合成とその活性、耐久性
　　1.1 白金コアシェル触媒の酸素還元活性
　　1.2 白金コアシェル触媒の耐久性
　2. 新規白金単原子層形成法によるコアシェル触媒合成
　　2.2 白金コアシェル触媒の新規合成法
　　2.3 新規合成法による白金コアシェル触媒の酸素還元活性および耐久性

1-2「グラフェンを用いたナノサイズ白金電極の合成と燃料電池への応用」
　1. サブナノクラスター白金担持グラフェンの作製とその構造
　2. 燃料電池電極特性
　3. 白金触媒の微小化による更なる特性向上

1-3「広いpH域で安定な白金ナノ粒子の合成と分散技術」
　1. 実験方法
　　1.1 配位子の合成
　　1.2 白金ナノ粒子の調製
　　1.3 白　金ナノ粒子の分散性の評価
　2. 結果と考察
　　2.1 LPEIで保護した白金ナノ粒子の合成結果
　　2.2 LPEI/BPEIで保護した白金ナノ粒子の合成結果
　　2.3 LP(EI-co-NMEI)で保護した白金ナノ粒子の合成結果

1-4「導電性カーボンブラックおよび　その燃料電池への応用」
　1. 導電性カーボンブラックの構造と特徴
　　1.1 導電性カーボンブラックの構造
　　1.2 導電性発現機構
　　1.3 ケッチェンブラックの構造と特徴
　2. 燃料電池分野およびその他のパワーソース分野への応用
　　2.1 燃料電池分野
　　2.2 二次電池分野
　　2.3 電気二重層キャパシター分野

1-5「白金低減へ向けた電極触媒の高活性化」
　1. 実験方法
　2. 結果と考察
　　2.1 Pt高指数面上の水素酸化反応(HOR)
　　2.2 Pd高指数面上の酸素還元反応(ORR)
　　2.3 Pt修飾Pd単結晶面上の酸素還元反応(ORR)

1-6「ナノ粒子複合化による固体高分子形燃料電池の低白金化へのアプローチ」
　1. ナノ粒子複合化技術の概要
　2. 複合化による粒子、材料の微細構造制御と機能化
　3. 複合触媒の作製と低白金化の検討

1-7「小型ダイレクトメタノール燃料電池の高性能化－ハイブリッドシステム開発と新規触媒材料開発」
　1. ハイブリッドシステム開発
　　1.1 超小型ハイブリッドシステムの概要
　　1.2 超小型ハイブリッドシステムの動作
　2. 新規触媒材料開発

２章．白金代替触媒

2-1「白金代替高活性酸素還元電極触媒の開発および今後の展望について」
　1. ポルフィリンによる酸素還元
　2. カチオン架橋熱処理鉄ポルフィリンによる酸素還元応答
　3. コバルトポリピロール複合体による酸素還元応答

2-2「コバルトタングステンを主原料とした白金代替触媒の開発とその理論的考察」
　1. 貴金属代替カソード触媒の開発
　2. コバルトタングステン窒化触媒
　3. コバルトポルフィリンとポリオキソタングステートを前駆体に用いたカソード触媒
　4. 理論計算による触媒活性・活性点構造の予測
　　4.1 計算方法およびモデル
　　4.2 触媒活性および活性点構造

2-3「シルクを原料とする活性炭の開発と燃料電池への応用」
　1. 白金代替カソード触媒
　2. シルク活性炭の作製
　3. シルク活性炭の物性
　　3.1シルク活性炭の比表面積と細孔容積
　4. シルク活性炭の酸素還元活性
　5. シルク活性炭をカソードに用いた燃料電池

2-4「ヘリカルカーボンナノ材料の合成・評価およびデバイス応用」
　1. カーボンナノコイル
　2. 触媒作製手順
　　2.1 CNCの合成
　　2.2 実験で使用したカーボンナノ材料
　3. 三電極セルによる触媒活性の測定
　4. MEA発電特性
　5. MEA断面観察 

2-5「含窒素芳香族高分子からのカーボンアロイ触媒の作製」
　1. 白金代替触媒としてのカーボンアロイ触媒
　2. 金属を含まない含窒素芳香族高分子からのカーボンアロイ触媒の作製
　　2.1 含窒素芳香族高分子の合成 
　　2.2 含窒素高分子化合物の炭素化
　　2.3 カーボンアロイ触媒のORR活性
　　2.4 カーボンアロイ触媒のXPS測定による窒素の状態観察
　3. カーボンアロイ触媒作製時の熱処理条件の検討
　　3.1 PA2およびPA2鉄組成物の作製
　　3.2 PA2鉄組成物の多段階での炭素化
　　3.3 カーボンアロイ触媒およびPt触媒の電気化学的考察

2-6「カーボンアロイ触媒、最適活性点形成の解明について」
　1. 提案されているカーボンアロイ触媒の活性点構造
　2. 窒素含有カーボン材料の分光解析の現状
　3. 走査トンネル分光を用いた最適活性点構造の探索
　　3.1 グラファイト系炭素材料のフェルミエネルギーと化学反応性
　　3.2 グラファイトエッジに存在する非結合準位
　　3.3 グラファイト点欠陥部に存在する非結合準位
　　3.4 窒素ドープしたグラファイトに存在する非結合準位
　4. 今後のカーボンアロイ触媒活性点構造の実験的解析

2-7「白金代替触媒およびそのPEFCへの適用について」
　1. ニオブ系触媒
　　1.1 ニオブ系触媒の合成および評価結果
　　1.2 触媒耐久性
　　1.3 ニオブ系触媒の構造
　2. チタン系触媒
　　2.1 チタン系触媒の酸素還元活性
　　2.2 ビルドアップ法によるＴｉＣＮＯの合成
　　2.3 ＴｉＣＮＯを用いたダイレクトメタノール燃料電池への応用

３章．電解質膜・ＭＥＡ

3-1「固体リン酸型燃料電池用電解質膜の合成とその評価について」
　1. SnP2O7のプロトン伝導性4,5)
　2. SnP2O7への低原子価カチオンのドーピング
　3. アクセプタードープSnP2O7粒子と有機系バインダーの複合化によるコンポジット電解質膜の合成 
　4. 固体リン酸型燃料電池の発電特性
　　4.1 中温・無加湿作動特性
　　4.2 その他のアドバンテージ

3-2「プロトン伝導性ナノファイバーの合成と電解質膜への応用」
　1. 配列ナノファイバー膜の作製法
　2. プロトン伝導性ナノファイバー含有複合膜の電解質膜特性

3-3「新規プロトン伝導性電解質膜の開発とその評価について」
　1. 炭化水素系高分子電解質膜の高効率化に向けた分子設計指針
　2. ビナフチル構造を有する含スルホン酸炭化水素系高分子電解質膜の開発

3-4「セルロース誘導体を用いた電解質膜の作製と特徴、ＤＭＦＣへの適用について」
　1. 架橋スルホエチルセルロース電解質膜の作製
　2. 架橋スルホエチルセルロース電解質膜の特性
　　2.1 プロトン伝導性
　　2.2 メタノール透過性
　　2.3 化学的安定性
　3. 架橋スルホエチルセルロース/ポリビニルアルコール電解質膜の作製
　4. 架橋スルホエチルセルロース/ポリビニルアルコール電解質膜の特性
　5. 架橋スルホエチルセルロース/ポリビニルアルコール電解質膜の発電特性

3-5「無機／有機ナノハイブリッド電解質膜」
　1. 革新的電解質膜に求められる条件
　　1.1 価格
　　1.2 環境に対する影響
　　1.3 薄膜化
　2. 革新的電解質膜としての無機／有機ナノハイブリッド膜
　　2.1 電解質膜はなぜ高いのか
　　2.2 なぜ無機／有機ハイブリッド膜なのか
　　2.3 ニッポン高度紙の無機／有機ナノハイブリッド膜
　　2.4 環境に優しい無機／有機ナノハイブリッド膜
　　2.5 薄膜化が可能な無機／有機ナノハイブリッド膜

3-6「高分子固体電解質膜の合成とその評価について」
　1. フッ素系高分子電解質膜の合成
　2. 炭化水素系高分子電解質膜の合成
　3. 高分子電解質材料合成の課題

3-7「フッ素系電解質膜の開発状況」
　1. 固体高分子形燃料電池について
　2. フッ素系電解質膜について 
　3. フッ素系電解質膜の課題
　4. 旭化成イーマテリアルズにおける取り組み

3-8「高温動作型ＰＥＦＣのＭＥＡの特徴と開発について」
　1. 高温動作形ＰＥＦＣの概要
　2. ＢＡＳＦ製高温動作形固体高分子形燃料電池CeltecRMEAについて
　　2.1 リン酸ドープPBI電解質膜
　　2.2 電極接合体（MEA）
　　2.3 発電特性
　　2.4 発電装置システムの簡素化
　　2.5 CeltecRMEAの適用例

3-9「電解質膜及びMEAの高信頼化・高ロバスト化について」
　1. 電解質膜の必要性能
　2. MEAの高信頼化について
　　2.1 システム低コスト化時の温度ゆらぎ
　　2.2 電解質膜に対する温度ゆらぎの影響
　3. MEAの高ロバスト化
　　3.1 高温低加湿運転における課題
　　3.2 MEA内部の水バランスの最適化

４章．水管理

4-1「燃料電池ガス拡散層の材料・製造方法・高性能化について」
　1. GDLの構成
　2. GDL基材
　3. GDL基材に求められる性能
　4. GDL基材の撥水性制御法
　　4.1 GDL基材の撥水化処理
　　4.2 MPLコーティング

4-2「マイクロポーラス層付きガス拡散層による耐フラッディング性および耐ドライアップ性の向上」
　1.　MPL付き拡散層の細孔径、厚さ、空隙率、透気度、並びに接触角の評価
　　1.1　MPL付き拡散層の作製
　　1.2　MPLの細孔径、厚さ、空隙率、並びに透気度の測定
　　1.3　接触角の測定
　2.　MPL付き拡散層による耐フラッディング性と耐ドライアップ性の向上
　　2.1　高湿度および低湿度条件における発電試験方法
　　2.2　MPL付き拡散層が耐フラッディング性に及ぼす影響
　　2.3　MPL付き拡散層が耐ドライアップ性に及ぼす影響
　　2.4　親水・撥水複合MPL付き拡散層による耐ドライアップ性の向上