世界初、パルス中性子ビームで車載用燃料電池セル内部の水の可視化に成功 ―燃料電池のさらなる高性能化で、温室効果ガス排出量削減に貢献―

NEDO(国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構)
大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
J-PARC センター
株式会社日産アーク
技術研究組合 FC-Cubic

 

概要

燃料電池は発電効率が高く、水素と酸素の化学反応を利用するため、発電時に水しか排出しないクリーンなエネルギーデバイスです。このため、カーボンニュートラル実現に向けたキーテクノロジーとして期待されています。日本では、燃料電池自動車(FCV)や家庭用燃料電池を世界に先駆けて実用化するなど本分野での取り組みをリードしてきましたが、さらなる普及拡大には燃料電池の高性能化や低コスト化が不可欠です。また燃料電池は、発電時に生成された水が燃料電池セル内部に滞留すると、水素や酸素の供給経路をふさぎ、発電性能の低下につながることから、セル外に水を効率的に排出できるセパレーターの流路や電極構造の開発が課題となっています。

 

このような背景の下、NEDO(国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構)は「燃料電池等利用の飛躍的拡大に向けた共通課題解決型産学官連携研究開発事業」(以下、本事業)で燃料電池の解析技術の高度化に取り組んでいます。その一環として、大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構、国立研究開発法人日本原子力研究開発機構、J-PARCセンター、株式会社日産アーク、技術研究組合FC-Cubicは、株式会社豊田中央研究所、株式会社本田技術研究所、トヨタ自動車株式会社の協力の下、FCVに搭載された燃料電池セル内部の水挙動を可視化することを目的に、大強度陽子加速器施設(J-PARC)の大強度パルス中性子ビームによる非破壊観察技術(イメージング)のための撮像機器開発と環境整備を進めてきました。

 

そして今般、中性子イメージング用撮像機器の高度化と撮像条件の最適化、発電評価装置の構築が完了し、パルス中性子ビームを用いた実験系としては世界初となる、実機サイズ(約300cm2)の燃料電池セル内部の水の挙動をほぼリアルタイムで可視化することに成功しました。今回の検証は、トヨタ自動車(株)のFCV「MIRAI」の実機セルを使用し、発電時のセル内部の水の生成・排出の挙動を直接観察しました。


詳しくは  プレスリリース  をご参照ください。

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