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最新!燃料電池部材 その最先端技術と信頼性評価〜
The forefront of technology and reliability evaluation about fuel cell materials
■ 執筆者(敬称略)
京都大学名誉教授
(株)本田技術研究所
宇部興産(株)
静岡大学
豊橋技術科学大学
大阪府立大学
大阪府立大
旭化成(株)
山口大学
日本原子力研究所
日本原子力研究所
SGLカーボンジャパン(株)
SGL TECHNOLOGIES GmbH
竹原 善一郎
佐藤 登
大矢 修生
須藤 雅夫
松田 厚範
忠永 清治
辰巳砂 昌弘
小谷 貴彦
岡本 健一
吉田 勝
八巻 徹也
村田 誠
Dr.Oswin Oettinger
三菱電機(株)
(株)スリーボンド
(株)スリーボンド
東京都立大学
エヌイーケムキャット(株)
栗田工業(株)
東京電機大学
(株)エヌエフ回路設計ブロック
東海大学
(株)東レリサーチセンター
ベスト測器(株)
九州大学
九州大学
光田 憲朗
堀川 史博
足立 守
金村 聖志
楫 博幸
佐藤 重明
西川 尚男
縣 敏行
津久井 勤
片桐 元
山本 重裕
峯元 雅樹
井上 元
■ 目  次

第1章  燃料電池および材料の開発現状・課題
  


第1節 燃料電池およびその材料の開発現状
 
 [1]燃料電池のしくみと構成
 

 [2]種々の形式の燃料電池
  1.アルカリ電改質形燃料電池
  2.リン酸電改質形燃料電池
  3.溶融炭酸塩電改質形燃料電池
  4.固体酸化物電改質形燃料電池
  5.固体高分子電解質型燃料電池

 [3]省エネルギー型発電装置としての燃料電池
  

 [4]環境に調和した自動車の動力源としての燃料電池


第2節 新エネルギー自動車と要素技術


 [1]電気自動車の開発経緯と動向


 [2]ハイブリッド電気自動車開発動向


 [3]燃料電池自動車の開発動向と要素技術


 [4]新エネルギーシステムと二次電池技術
  1.二次電池の開発動向
  2.二次電池の発熱機構の解析
  3.Liイオン電池の劣化機構解析

第2章 燃料電池用イオン交換膜/電解質膜の
高耐熱化と耐久性・信頼性評価

 
第1節 高耐熱性ポリイミド多孔質膜

 [1]高耐熱性ポリイミド多孔質膜
  1.相分離現象を利用したポリイミド多孔質膜の作成技術
  2.燃料電池用プロトン伝導膜への応用展開

 [2]多孔質炭素膜
  1.ポリイミドを前駆体とした多孔質炭素膜の作成技術
  2.燃料電池用ガス拡散電極への応用展開

第2節 フルオロカーボン系イオン交換膜の
             膨潤抑制と補強効果


  [1]膜の化学構造

  [2]クラスター・チャンネルモデル

  [3]微多孔フィルター含浸膜の輸送特性

  [4]フッ素樹脂繊維シート補強膜の評価
   1.材料と製膜法   
   2.膜強度測定   
   3.複合膜の特性評価


第3節 ゾル-ゲル法により作製したプロトン伝導性
           無機-有機複合体電解質シート


  [1]ホスホシリケートゲル-ポリイミド系コンポジットシート
   1.コンポジットシートの耐熱性
   2.コンポジットシートのプロトン伝導性
   3.コンポジット系シートの機械的特性と化学的耐久性
   4.コンポジット系シートの化学的耐久性
   5.コンポジット系シートを電解質に用いた試作燃料電池の発電特性

  [2]GPTMS-TMOS-H3PO4
   1.ハイブリッドシートの耐熱性
   2.ハイブリッドシートのプロトン伝導性
   3.ハイブリッドシートの機械的特性
   4.コンポジット系シートの化学的耐久性
   5.ハイブリッドシートを電解質に用いた試作燃料電池の発電特性


第4節 高耐熱性フッ素系電解質膜

  [1]電解質膜の役割と実用上の要求特性
   1.基本的な役割
   2.実用上の要求特性

  [2]パーフルオロカーボンスルホン酸ポリマー膜
   1.構造と特性
   2.機械特性の改善

  [3]高耐熱性フッ素系電解質膜の開発状況


第5節 新規なスルホン化ポリイミド系固体高分子電解質膜

  [1]SPIの合成とキャラクタリゼ―ション

  [2]水蒸気収着

  [3]耐水性

  [4]水収着に伴うサイズ変化

  [5]プロトン伝導性

  [6]メタノール透過性

  [7]SPIを用いる固体高分子型燃料電池の性能
  

第6節 放射線架橋技術を利用した
          フッ素系高分子電解質膜の開発


  [1]高分子の放射線架橋技術
   1.高分子に対する放射線の作用
   2.高分子材料の架橋による改質

  [2]放射線架橋PTFEの研究開発
   1.架橋PTFEの特性
   ・機械的特性の改善
   ・耐放射線の向上、分子運動性の変化
   ・その他の特徴変化

  [3]架橋フッ素高分子電解質膜
   1放射線グラフト反応による合成
   2.燃料電池用イオン伝導膜の特性と検討課題

  [4]イオンビームによる微細加工技術の応用

第3章 燃料電池用セパレータにおける特性と
      製造手法および低コスト化・高機能化

 
第1節 PEFC用セパレータの製造方法および
                低コスト・高機能化


 [1]PEFC用セパレータの機

 [2]PEFC用セパレータの構造

 [3]PEFC用セパレータの材料と製造方法

 [4]カーボン樹脂モールドセパレータの開発

 [5]セパレータの更なる高機能化にいついて


第2節 SGLカーボングループにおける
           膨張黒鉛シートセパレータの開発


 [1]膨張黒鉛シート

 [2]膨張黒鉛の圧縮挙動とガス不透過性

 [3]膨張黒鉛シートの接触抵抗
 
 [4]膨張黒鉛シートの成形加工
  1.圧縮加工
  2.マイクロストラクチャリング

第4章  燃料電池用シール材における
         特性・形態・適用と開発状況


 [1]燃料電池の種類とガスケット材

 [2]PEFC用ガスケットの要求性能

 [3]シール理論(漏れの機構)

 [4]固形ガスケットの種類

 [5]液状ガスケットの種類
  1.分類方法
  2.主鎖骨格による分類
  3.硬化形態による分類
  4.液状ガスケットの適性

第5章  燃料電池用電極触媒の調製と問題点
                  およびその対応策


第1節 電極触媒の観察・設計と作成


 [1]電極触媒層の作成方法

 [2]燃料電池用電極触媒層の観察

 [3]触媒層の設計
 
 [4]新規MEA作成法法に関する検討
 
 
第2節 電極触媒のコスト低減と改良点


 [1]アノード触媒

 [2]カソード触媒

 [3]電極触媒のコスト低減
 
 [4]電極触媒の改良と問題点

第6章  燃料電池における改質技術と
          触媒の作製およびその評価


 [1]ペロブスカイト系化合物からの触媒調製と
                      その水素製造への応用

 [2]ハイドロタルサイト系化合物からの触媒調製と
   その水素製造への応用

 [3]オンサイト改質による水素製造のための触媒
  

第7章は著作権の都合上、掲載しておりません


第8章  燃料電池における
          セル劣化特性と寿命特性


 [1]リン酸形燃料電池の寿命特性

 [2]固体高分子形燃料電池の長時間運転の現状

 [3]固体高分子形燃料電池載セル劣化促進要因
  1.低加湿/過剰加湿運転
  2.高温運転 ・高電圧運転
  3.高電流運転

第9章  燃料電池および各種部材の
              測定・解析と信頼性評価


第1節 交流インピーダンス測定法による
             燃料電池の測定・解析とその評価


 [1]内部抵抗測定
  1.電流遮断法 (電流遮断とサージ電圧)
  2.ステップ法
  3.交流インピーダンス法
   ・電圧検出による影響
   ・交流電流の振幅による影響
   ・測定系の周波数特性による影響

 [2]等価回路による評価と等価回路推定
  1.等価回路の評価
  2.測定結果と等価回路による評価
   ・測定条件
   ・交流インピーダンス測定結果
   ・等価回路推定結果


第2節 各部材の劣化要因と電気化学的測定による解析

 [1]各部材の劣化要因
  1.電極の劣化要因
  2.電解質の劣化要因
  3.電極触媒と電解質層間の劣化要因
  4.その他部材の劣化要因

 [2]電気化学的測定方法

 [3]劣化要因の電気化学的測定による解析
  1.イオン移動抵抗と濃度分極の低減例
  2.単極性能まで含めた電気化学的等価回路定数の把握
  3.R2の変化が示す燃料電池性能との関係把握
  4.部材の劣化と電気化学的等価回路定数からの情報による劣化の防止策


第3節 燃料電池における構成材料の分析・評価
   〜イオン交換膜・水・電極触媒・カーボン・金属〜
  
 [1]高分子電解質膜
  1.パーフルオロスルフォン酸系電解質膜の劣化解析

 [2]クラスター構造の解析
  1.DSCによるクラスターサイズ評価
  2.透過型電子顕微鏡によるクラスター構造の観察
  3.新規電解質膜の評価

 [3]電極触媒
 
 [4]炭素材料

 [5]金属材料



第4節 ガス分析システムによる解析とその評価

 [1]燃焼排ガス分析計と改質ガス分析計の相違

 [2]メタノール改質燃料電池ガス分析システム

 [3]改質ガス中のCO、CO2計測
 
 [4]改質ガス中のH2計測
  1.熱伝導度型検出器
  2.質量分析計

 [5]改質ガス中のH2O計測
  1.鏡面式冷却露点計、電子式湿度計
  2.加熱型非分散赤外線方式(H・NDIR)

 [6]改質ガス中のメタノールの計測
  1.加熱型水素炎イオン化方式
  2.加熱型非分散赤外線方式(H・NDIR)

 [7]改質ガス中のO2計測
  1.磁気式検出器
  2.電気化学式検出器
 
 [8]改質ガス中のNOx計測
 
 [9]フーリエ変換赤外分光光度計

 [10]クロスリーク分析計

 [11]安全について


第5節 燃料電池における性能解析とその信頼性評価

 [1]数値解析
  1.対象モデルの概要および仮定
  2.基礎式
   ・連続の式、
   ・運動方程式、
   ・各ガス成分の物質収支式、
   ・水分の収支式、
   ・気相のエネルギー収支式、
   ・固体相のエネルギー収支式、
   ・各成分の 変化量表示式、
   ・電流密度の表示式、
   ・水移動係数の表示式
  3.数値シミュレーション

 
[2]計算結果および考察
  1.並行流の場合
  2.対向流の場合