第1部 「次世代型」燃料電池の基本、従来型との違い、その電解質膜や触媒について
(2025年10月27日 10:45〜12:15)
燃料電池は化学エネルギーを直接に電気に変換する。水電解とともに、再生可能エネルギーをベースとする水素エネルギーシステムの中核をなす。燃料電池の原理と歴史、並びに将来の水素エネルギーシステムの中に展開するために必要な開発課題や現状について解説する。
- 燃料電池とは
〜発電の原理、種類、これまでの実用化の流れ〜
- 「次世代型」燃料電池について
- 従来型の燃料電池との違い
- その要求特性と現行技術の課題
- 水素エネルギーシステムの課題
- 次世代型燃料電池システムのための電解質膜や触媒の動き
- 高温作動を可能にする新電解質材料
- 触媒の白金代替やレアメタルフリー化技術
- 界面解析・制御技術
- その他
- 最近のトピックス、今後の展望
第2部 300°Cで動作する燃料電池の要素材料:ガラス電解質、混合伝導体電極の可能性
(2025年10月27日 13:15〜14:15)
燃料電池の開発は、200〜500°Cのいわゆる中温域での運転に向けて進められている。PEFCの高温化、SOFCの低温化の後にも空白温度域として残りそうな、300°Cを運転温度のターゲットとして開発が進められているのがガラス電解質である。本講座では、300°Cで運転される燃料電池のメリット、その実現に向けたガラス電解質、混合伝導体電極の開発状況と展望について解説する。
- 300°Ｃで作動する燃料電池とは
- 従来型の燃料電池と300°C運転のメリット
- 既存技術の課題
- ガラス電解質ってなんだ?
- ガラスと結晶の違い
- なぜガラス電解質なのか
- 従来のガラス電解質の課題とその解決方法
- ガラス電解質の開発状況
- ガラス中の各種成分の働き
- 組成をどのように設計するのか
- 最新の状況と今後の展望
- 燃料電池の300°C運転に向けた課題
- 電極/触媒材料
- プロトン電子混合伝導体開発の新しいアプローチ
- 今後の展望
第3部 プロトン伝導セラミック燃料電池の開発と電解合成への応用
(2025年10月27日 14:30〜15:30)
次世代型高効率燃料電池として期待されるプロトン伝導セラミック燃料電池(PCFC)について紹介する。電極・電解質材料の開発に加え、イオン・電子輸送特性の立場から高効率化の検討が進められている。特にPCFCでは電解質内部のリーク電流がセルやシステムの性能に影響を及ぼすため、その改善策について解説する。さらに、プロトン伝導セラミック電解セル(PCEC)による水蒸気電解やエネルギーキャリアであるアンモニアの電解合成への応用について解説する。
- はじめに
- プロトン伝導セラミック燃料電池 (PCFC) の作動原理
- PCFCのセルの構成と構成材料
- 電解質材料とイオン伝導機構
- プロトン伝導体の材料開発の現状
- プロトン伝導機構
- 高効率PCFCの設計について
- リーク電流の制御とエネルギー変換効率
- PCFCシステム設計とPCFCシステムの技術経済性分析
- プロトン伝導セラミック電解セル (PCEC) による水素製造・電解合成への応用
- PCECによる水蒸気電解
- PCECによるアンモニア電解合成
- まとめと今後の展望
第4部 可逆型固体酸化物形セルの開発動向と高性能化
(2025年10月27日 15:45〜16:45)
現在、再生可能エネルギーの固体を目的に、水素への高効率変換と平準化が重要となっている。このような目的で、高温電解が注目されるが、装置の稼働率と再生可能エネルギーがないときの温度の維持が課題となる。そこで、可逆動作することで、このような課題を解決できる。
本講習では酸化物セルにおいて可逆動作することの重要性を説明するとともに、可逆動作のメリットについて解説する。
- 再生可能エネルギーと水蒸気電解
- 再生可能エネルギーの課題と蓄エネの重要性
- 酸化物セルの基礎
- 可逆動作の特長
- 中温作動型可逆動作型セル
- 中温作動の意義
- 可逆動作セルの現状
- LaGaO3酸化物薄膜を用いる円筒型セル
- 円筒型セルの意義
- 作動特性と安定性
- 長期安定性
- 現状のまとめと将来展望
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