特別講座【電気化学の基礎と燃料電池電極触媒の基礎】

開催日時
2018年6月15日(金)13:00~16:30【申込締切:2018年6月14日(木)】
会場
東京都中央区日本橋本町1-1-1 METLIFE日本橋本町ビル 8階
(株式会社東レリサーチセンター内 第2会議室)
地図はこちら (Google Map)
受講料
45,000円(税込)
アカデミック価格について
講師
敬愛技術士事務所 森田敬愛

申し込み受付を終了しました。

講座概要

本講座ご受講の方には、講座テキストとは別に、
森田講師の最新著書「トコトンやさしい燃料電池の本 第2版」(2018年3月発刊)
を進呈いたします。

2017年の年末に「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、2050年を視野に入れた水素エネルギー社会構築へ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」に今後ますます注目が集まっていきます。ところで燃料電池は「水の電気分解の逆反応」の原理で発電すると理解されている方が多いと思いますが、実際の燃料電池の内部で電気化学的にどの様な反応が起きているのかをきちんと説明することは意外と難しいものです。

本講座の前半では、「電気化学の基礎」として燃料電池を理解するために必要な電気化学の基本事項、特に電子の動く速さ(電荷移動律速)と反応物の動く速さ(物質移動律速)の関連について説明します。加えて基本的な電気化学測定法について、ちょっとした測定のコツや失敗談などにも触れていきます。

後半では、燃料電池の性能を左右する要因は何か、その中でも最も重要な要素の一つである「電極触媒」の働きについて理解を進め、電極触媒の劣化や性能向上に向けた取組みなどを説明していきます。最後に、電極触媒の研究開発動向や今後の課題や展望、そして今後大変重要になる水素製造技術に関して、特に水電解法の基本事項について解説します。

技術系・非技術系にかかわらず燃料電池関連の仕事にこれから初めて関わる方、すでに燃料電池に関わっているが電気化学の基本を今一度振り返りたい方などに受講をお勧めします。

カリキュラム

その1~電気化学の基礎

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
水の電気分解を理解する
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
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
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
電気化学的手法以外の電極触媒評価法
電気化学に関する教科書

その2~燃料電池電極触媒の基礎

燃料電池の概要
  1. 燃料電池の種類
  2. 燃料電池の歴史
  3. 燃料電池の発電原理
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
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
電極触媒のPt比表面積
電極触媒の比活性
  1. 合金触媒
  2. 電極触媒の電子状態
電極触媒の質量活性の向上~コア-シェル型触媒
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. カーボン腐食試験
  6. 電池起動時のカソード腐食
  7. 燃料欠乏時のアノード腐食
  8. 触媒耐久性の評価試験法~高電位保持試験
電解質膜の劣化
  1. 電解質膜の基本構造
  2. 過酸化水素の生成
  3. 過酸化水素生成率の評価~回転リングディスク電極法
  4. 過酸化水素生成率の評価~チャンネルフロー二重電極法
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
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. 水素製造について~水電解法の基礎
  6. 燃料電池自動車の将来

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