電気化学の基礎から学ぶ燃料電池電極触媒の基本速習セミナー

2017年末に「水素基本戦略」が再生可能エネルギー・水素等関係閣僚会議から発表され、水素エネルギー社会を構築していくための方向性が示されました。直近では2020年の東京オリンピックに向けて水素利用技術の施策が着実に進んでいます。その様な状況下で、水素を利用する技術である「燃料電池」にますます注目が集まっていきます。今後の燃料電池関連ビジネスの展開を見据えて、燃料電池の基本を学んでおきたい方のために本セミナーを開催します。 　本講座の前半では、燃料電池を理解するために必要な電気化学の基本事項について解説します。後半では、燃料電池の心臓部として働いている「電極触媒」について、触媒活性や耐久性などの基本事項を解説していきます。最後に、電極触媒の研究開発動向や今後の課題・展望について解説します。

1. その1～電気化学の基礎
   1. エネルギーの変換
      1. 化学エネルギーから電気エネルギーへの変換
      2. 水素+酸素の反応でのエネルギーの出入り
      3. 化学反応が進む方向～エンタルピーとエントロピーの関係
      4. 電位と電子エネルギー
   2. 水の電気分解を理解する
   3. 電気化学測定の準備
      1. 電極の電位を知るにはどうする?
      2. 三電極式電解セル
      3. 水電解時の電位と電子の動き
      4. 基準電極について
      5. ネルンストの式
      6. 水素標準電極
      7. 水の電位窓
      8. 標準電極電位
      9. 電気化学測定装置の構成と注意点
      10. 水電解の酸素発生反応における電子移動
      11. 酸素還元反応における電子移動
   4. 電気化学反応を支配する因子
      1. 活性化エネルギーと触媒の働き
      2. 触媒活性と分極曲線
      3. 電流は反応速度
      4. 触媒活性と分極曲線
      5. 電荷移動律速と物質移動律速
      6. Butler – Volmerの式とTafelの式
   5. 基本的な電気化学測定法
      1. サイクリックボルタンメトリー
      2. 回転ディスク電極法
   6. 電気化学に関する教科書
2. その2～燃料電池電極触媒の基礎
   1. 燃料電池の概要
   2. 燃料電池の性能を支配する因子
      1. 各部材に求められる性能
      2. 起電力・過電圧・発電効率
      3. 電極層の構造 (MEA)
      4. 三相界面
   3. 電極触媒の活性
      1. 電極触媒の性能向上に求められること
      2. 電極触媒の活性支配因子
   4. 電極触媒のPt比表面積
   5. 電極触媒の比活性
      1. 合金触媒
      2. 電極触媒の電子状態
   6. 電極触媒の質量活性の向上～コア – シェル型触媒
   7. 触媒の耐久性
      1. Pt粒子の耐久性
      2. 電位サイクル時のPt比表面積変化
      3. アノード触媒の耐CO被毒性
      4. カーボン担体の腐食
      5. 電池起動時のカソード腐食
      6. 燃料欠乏時のアノード腐食
      7. 触媒耐久性の評価試験法～高電位保持試験
   8. 電解質膜の劣化
   9. 電極触媒の最近の研究開発動向
      1. コア – シェル型触媒
      2. 電極触媒の非貴金属化
      3. 担体の高耐久化
   10. 燃料電池普及への課題
       1. Ptの資源量
       2. Ptの価格
       3. 電極触媒の今後の展望
       4. 2020年東京オリンピックに向けての動き
       5. 燃料電池自動車の将来