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水素自動車を動かす燃料電池の核心技術を国産化

韓国化学研、電解質技術の開発に成功


大徳所在の韓国化学研究院(キム・ソンス院長)は同研究院のパク・インジュン博士、ソ・ウォンウク博士、ソン・ウンホ博士チームが祥明大学校のパク・チンス教授チーム、檀国大学校のイ・チャンヒョン教授チームと共同で電解質物質を開発したと9月17日に発表した。

環境親和的な水素自動車は環境汚染物質を排出しないため自動車が最終的に指向すべきモデルとして注目されている。だが水素自動車の駆動の核心となる水素の貯蔵と運搬技術、燃料電池技術などはまだ充分ではないのが実情。

水素自動車は燃料電池で水素と酸素の化学的反応により水が排出されて電気が生成される原理で動く。したがって燃料電池内の水素を通過させて酸素と反応を起こさせる分離膜と電解質物質が重要となる。多様な分離膜と電解質の種類があるが、現在性能のよいものは孔の多い分離膜素材の隙間に「パーフルオロスルホン酸イオノマー(Perfluorinated Sulfuric Acid Ionomer、PFSA)」電解質を注入して作るタイプのものが唯一。この物質を作る技術は工程が複雑で難しく世界でも数社の企業だけが保有している。

物質の製造は基礎原料から9段階の工程を経る必要があるが、これらの工程は少量の水分も許されない無水分工程。また工程の最初の段階で基礎原料のTFE(テトラフルオロエチレン)は爆発性が強く移送が困難。工程に使われるフッ素系の開始剤も極低温で作りただちに使用せねばならない。こうした理由で関連技術は韓国で開発できず、韓国市場の大部分はグローバル企業のデュポン社の製品が占有していた。

こうした中、韓国化学研のパク・インジュン博士チームは30年以上蓄積したフッ素系化合物の製造技術をもとに基礎原料物質製造技術、原料物質からPFSAの前段階物質である単量体を合成する工程、フッ素高分子を重合する工程、最終結果物に変える工程など9段階の工程全体を開発した。

本技術は商業工程への利用が可能な一日5kgの生産規模の工程を建設運用して得たもので、最終的な結果物は現在もっとも高い市場占有率をもつデュポン社の製品に比肩する性能を示した。原料から単量体が生まれる比率すなわち単量体収率は57%で、単位面積当たりのイオンが通過する量であるイオン伝導度と1kgでイオンが交換される数値であるイオン交換能が高い。

韓国化学研は今後試製品の長期安定性評価、製造工程の最適稼動条件の検証などを経て関連企業への技術移転と商用化を推進する計画という。研究責任者のパク・インジュン博士は「PFSAの製造工程は米国、日本、ドイツなど数か国の先進国のみが保有している技術。技術輸入も不可能で製品だけを輸入していた技術を自力で開発できた。韓国が環境親和的な水素自動車とフッ素産業の分野をリードするきっかけにればと思う」と話している。





[2018-09-20]

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