燃料電池

1.固体高分子形燃料電池(PEFC:Polymer Electrolyte Fuel Cell) の分析メニュー

材料探索&作製技術の評価

PEFCについて、触媒微粒子の微視的評価や、電解質膜探索からMEA製膜条件検証、触媒層設計に至るまで、多様な分析評価が必要となります。

MEA作製条件検証 各層厚み、均一性、触媒層構造 SEM、EPMA
触媒の分散状態&形状・粒径分布 3D-TEM、TEM、粒度解析
触媒層設計 触媒・電解質の分散状態 特殊試料作製TEM、EDX
空隙の定量 水銀圧入法
電解質膜探索 濡れ性 水蒸気吸着
電解質膜中のクラスター解析 DSC、SAXS、TEM
耐熱性試験 TPD-MS
水蒸気、酸素のガス透過性 ガス透過率
低温領域運転 電解質膜中の水の拡散係数 磁場勾配H-NMR
不凍水の定量 DSC
濡れ性・撥水性(GDL、触媒層) 濡れ性 接触角
水蒸気・水の透過性、透水圧 パームポロメトリー
触媒の評価 Ptの結晶子サイズ・PtRuの固溶化度 XRD
触媒の担持状態 TEM、EDX、3D-TEM
CO被毒・酸化状態 XAFS、XPS

耐久性・安定性に関する要素試験

PEFCについて、動作に関連する種々の模擬試験を用いることで、触媒や電解質膜、MEAの構造変化を調べたり、力学特性を評価する事が可能となります。

過酸化水素曝露試験(気相) 電解質膜、触媒層等の化学安定性を評価する。試験後の分析より、劣化機構解明も可能 温度:30~100℃、湿度:10~95%RH
電解質膜の力学試験 引張強度、膜厚方向の膨張率、圧縮疲労試験 温度:30~80℃、湿度:30~95%RH
各材料の溶出試験 セパレータ等の材料からの溶出物質を特定 溶出試験&ICP-MS等

劣化解析

PEFCについて、動作に関連する種々の模擬試験を用いることで、触媒や電解質膜、MEAの構造変化を調べたり、力学特性を評価する事が可能となります。

MEAの状態観察 触媒層の厚み、触媒層の構造 SEM
元素マッピング(Pt、Ru、S、O、C、F等) EPMA、TEM-EELS、LA-ICP-MS
触媒凝集・溶出再析出 TEM、EDX、粒度解析
触媒層の組成変化 触媒/カーボン/電解質の比率を算出 ICP-AES、元素分析、F-NMR
カーボンの劣化状態 結晶性の変化、酸化、官能基の増加 XRD、Raman、XPS、TEM-EELS、水蒸気吸着
電解質膜のミクロ構造変化 μmオーダーでの劣化を観測 断面の顕微Raman、EPMA、顕微FT-IR、TEM
電解質の劣化分析 フッ素系電解質の構造解析 F-NMR、顕微ラマン(Raman)
官能基の化学状態 FT-IR
イオン交換容量 原子吸光
分子量分布 溶液化&GPC
電解質の分解物解析 分解物を詳細に構造解析し、電解質の劣化機構を解明する LC-MS、FAB-MS、GPC、F-NMR、H-NMR等
排出水中の電解質分解物 Fイオン(F-)、SO4イオン(SO42-)等の低分子量劣化物や、側鎖分解物等の比較的大きな分子量の電解質分解物を定性、定量分析する。 イオンクロマト、LC/MS、IC-MS

2.固体酸化物形燃料電池 (SOFC:Solid Oxide Fuel Cell) の分析メニュー

セルの断面形態解析 ハニカム形状評価 SEM
組成解析 SEM-XMA、EPMA
固体酸化物(電解質)の構造解析 結晶構造解析 XRD(高温測定を含む)、TEM-ED
表面/界面の元素分析 TEM、TEM-EDX
価数変化の評価 XAFS、XPS、TEM-EELS

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