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KAIST、5分間のコーティングで燃料電池の寿命と性能を1000倍向上させる技術を開発

既存の白金薄膜電極を代替する可能性を提示


KAIST(シン・ソンチョル総長)は新素材工学科のチョン・ウチョル教授研究チームが5分以内の酸化物コーティングだけで燃料電池の寿命と性能を向上させられる電極コーティング技術を開発したと7月9日に発表した。

燃料電池は大気汚染物質を排出しない環境親和的な発電装置。特に固体酸化物燃料電池は他の燃料電池に比べて発電効率が高く高価な水素以外に多様な燃料を使用できるのが長所。

だが、この電池を駆動するためには700℃以上の高い作動温度が必要。これは素材とシステム費用の増加、長時間駆動時の性能低下などの問題を誘発して燃料電池の商用化のさまたげとなっている。

最近では膜工程を導入して電解質の厚さを数百ナノメートルに減らし、作動温度を600℃以下に下げて価格競争力の確保が可能な薄膜型固体酸化物燃料電池がこうした問題の解決策として提示されている。だが低い作動温度で低下する電極性能の限界を克服することができなかった。

研究チームは空気極に使用される白金薄膜の酸素還元反応活性点を極大化し、白金電極が高温で凝集する現象を防ぐための酸化物コーティング技術を開発した。

研究チームは電子と酸素イオンのいずれにも高い伝導性と酸素還元反応に対する優れた触媒特性をもつ「プラセオジムがドーピングされたセリア((Pr,Ce)O2-δ)」という新たなコーティング素材を電気化学めっきにより白金の表面にコーティングするのに成功した。これを通じて既存の白金薄膜電極に比べて1000倍以上性能を向上させた。

研究チームは次いで白金を全く使用せずに(Pr,Ce)O2-δのナノ構造化を制御するだけで高性能の薄膜型の固体酸化物燃料電池空気極を製造することに成功した。

研究に当ったチョン・ウチョル教授は「本研究で使用した電極コーティング技術は容易で大量生産が可能な電気化学めっきを活用するもの。今後、薄膜型の固体酸化物燃料電池の白金電極を代替し得ると思う。価格を抑えることで市場での競争力も確保できるだろう」と話している。

研究結果は国際学術誌『Advanced Energy Materials』に7月5日付で掲載された。





[2018-07-12]

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