PEMFC触媒層におけるイオンマー含有量の二重の役割の理解:性能と耐久性のトレードオフ

• PEM燃料電池単セル試験で、制御されたMEA圧縮により約19.5%の性能向上が確認された
• CFDシミュレーションにより、ニッケルフォーム空隙率を0.9から0.6に減らすと電流密度が1.4660 A/cm2から1.7420 A/cm2(約18.8%増)、電力密度が0.733 W/cm2から0.871 W/cm2に向上すると予測された
• 保護されていないニッケルフォームの直接接触は膜損傷とクロスオーバーのリスクを引き起こすことが確認された

• 商用Pt/Cに超薄型の窒素ドープ炭素コーティングを施したNCS-Pt/Cにより、30% RHにおけるPEMFCのピーク出力密度が0.35から0.50 W cm−2へと向上した。

• SPAEKをベースとしたエポキシ架橋およびシラン架橋ポリマー電解質ネットワークの2シリーズを構築。
• 得られた膜は100°Cで0.18 S cm−1超のプロトン伝導率、28.80 MPa超の引張強度を示した。
• 架橋マルチコンポーネント設計により伝導性と安定性のトレードオフを打破した。

プロトン交換膜燃料電池(PEMFC)の普及には、低コストで高活性なPt系陰極電極触媒の開発が不可欠である。従来のPtの固有構造最適化に加え、最近の設計戦略では、活性サイト組成、触媒-支持体相互作用、界面微小環境の連動制御が重視されている。本稿では、Pt系電極触媒の構造活性相関と触媒機構に関する包括的なレビューを行う。代表的な戦略として、ひずみ/配位子制御、規則格子金属間化合物、コアシェル構造、単原子触媒/合金、高エントロピー合金、軽元素ドーピング、支持体エンジニアリング、表面微小環境制御などを体系的に議論する。従来の形態学的特徴のカタログ化とは異なり、触媒効率を支配する物理化学的起源に深く踏…

• PEMFCスタックの熱管理向けに、酸化物ベース・炭素ベース・ハイブリッド・バイオ由来のナノ流体冷却材の開発動向をレビューし、コロイド安定性、熱伝導率、粘度、電気伝導率、腐食挙動、スタック性能の関係を整理している。
• ナノ粒子の凝集・沈降、表面改質、冷却材の経年劣化が長期性能に与える影響や、ナノ粒子放出・材料適合性・回収・廃棄といったライフサイクル環境課題を評価している。
• 冷却チャネル構成、マルチゾーン熱調節、相変化支援システム、適応型冷却材制御といった実用化を補完する戦略の進展を評価している。