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| 2005年12月20日 |
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実用レベルのDMFC用電解質膜
―プロトン伝導度を損なわずメタノール透過性を大幅に低下
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東レは、ダイレクトメタノール型燃料電池(DMFC)の発電性能と耐久性を実用レベルにまで引き上げた炭化水素系電解質膜と膜電極複合体(MEA)を開発した。この電解質膜は、プロトン伝導度を損なうことなく、メタノール透過性(MCO*1)を抑え、従来のフッ素系電解質膜の1/10以下とした。電解質膜と電極の界面接合性を工夫したことで、MEAとしての高温、高メタノール濃度における発電性能を大幅に改善した。
DMFCでフッ素系電解質膜を用いるとMCO現象*1)により性能が低下するために、実用化が難しかった。MCOの低い電解質膜が開発されてはいたが、発電に重要なプロトン伝導度も同時に低下してしまう。そこで、低MCOと高プロトン伝導度を両立する電解質膜の開発が望まれていた。
同社は従来の電解質膜を詳細に解析し、プロトン伝導とMCOによるトレードオフの原因が、電解質膜内のポリマーに存在する水のクラスタ構造であると解明した。この成果をもとに、水クラスタを持たない構造という独自の設計コンセプトを適用し、ポリマー中の水がメタノール透過に影響せずプロトン伝導のみに寄与する電解質膜の開発を成功させた。さらに、低MCO電解質膜と電極との接触面積を増やす界面接合法も開発し、発電性能、耐久性、MCOの改善を実現したもの。
この技術について、同社は｢ノートパソコンや携帯電話機などのモバイル電子機器の小型化、長時間使用に大きく貢献する｣と述べる。今後、同分野への本格展開を推進するとともに、自動車用燃料電池の電解質膜開発にも取り組むとしている。
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注 釈 ：
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*1)【メタノール透過性】
(メタノールクロスオーバー：Methanol Cross-Over),MCO現象
DMFCの電解質膜における、メタノール燃料の透過現象のことをMCOという。特にPEFCなどに用いられている従来のフッ素系電解質膜では、プロトン(水素イオン)が透過する際にメタノールも同時に透過しやすいという課題があった。MCO現象に伴い、発電に使用されないメタノールが燃料ロスとなってムダに捨てられるだけでなく、透過したメタノールが空気極でメタノール酸化反応を起こし、発熱や発電性能低下の原因になっていた。
これまでも、MCOを抑制した電解質膜は開発されてきたが、プロトン伝導度も同時に低下するトレードオフ現象があり、低MCOと高プロトン伝導の両立というトレードオフの解消は困難な課題だった。従来のフッ素系電解質膜に対して、プロトン伝導度比を1.0に維持し、MCOのみを1/10以下に低減した電解質膜は、これまでの公開情報では見当たらない。(注釈部分：東レのWebサイトより)
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連絡先 ： |
東レ 広報室 東京：03-3245-5178 大阪：06-7688-3085
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参 考 ： |
東レ(プレスリリース)
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