次世代燃料電池自動車への貢献を目指した電解質膜の研究開発: NEDO HiPer FCプロジェクトにおける新規炭化水素系電解質膜に関する取組み

摘要

Novel hydrocarbon ionomer membranes have been developed for contributing to the high-performance, durable, and low cost fuel cell vehicles (FCVs). The original molecular concept of the ionomers enabled high proton conductivity at high temperature and low humidity. The membranes achieved comparable performance and durability to perfluorinated ionomer membranes in fuel cells under the conditions simulating practicalFCV operation.%電解質膜は固体高分子形燃料電池(PEFC)の性能，耐久性，コストを左右する重要な構成材料の一つである.PEFC用の電解質膜には，高いプロトン導電率(＞0.01S/cm以上)，化学•熱•機械安定性(分解や破断が起こらないこと)，燃料分子不透過性(水素や酸素の透過が少ないこと)，およびこれらの特性が温度(-30〜120℃)や湿度(相対湿度20〜100%RH)に大きな依存性を示さないこと，が求められる.さらに実用化の観点からは，リサイクル性(または環境適合性)，低コスト(3000円/m~2以下)も重要な要求項目となるであろう.現在実用化されている燃料電池自動車や家庭用燃料電池エネファームには，フッ素系の高分子電解質膜(高分子の主鎖骨格がパーフルオロカーボンで側鎖に超強酸のパーフルォロスルホン酸基をもつ)が用いられている.燃料電池の市場導入が進められていくしばらくの間はフッ素系高分子電解質膜が使われていくことになるが,広範な普及と用途拡大のためには，低コスト化や燃料電池不透過性の観点から次世代燃料電池用として非フッ素系電解質膜材料も必要になってくると考えられる.