次世代車用技術

燃料電池用電極触媒

Electrode catalyst for fuel cell

燃料電池用電極触媒

Exhibition 2018 / 2017 / 2016

燃料電池用電極触媒

自動車の
未来が変わる
“チカラの素”

世界初の量産型燃料電池車(MIRAI / トヨタ)の性能向上に貢献した見えないチカラ。燃料電池車のさらなる普及には、電極触媒の化学反応が大きく貢献します。

燃料電池車(FCV)とは?

燃料電池とは、乾電池などの一次電池や、充電してくり返し使用する二次電池のように、蓄えられた電気を取り出す『電池』とは異なり、水素と酸素の電気化学反応により発生した電気を継続的に取り出すことができる『発電装置』のことをいいます。
燃料電池は、水素を燃料として供給することで、酸素との電気化学反応により取り出される電気エネルギーを電力として利用します。
つまり、燃料電池車とは、水素と酸素を化学反応させて電気をつくる「燃料電池(=スタック)」を搭載し、モーターで走行するクルマです。ガソリンに代わる燃料である水素は、環境にやさしく、さまざまな原料からつくることができるエネルギーです。

燃料電池車(FCV)の “走る” しくみ

ガソリンを燃やして動力とするガソリン自動車と違い、水素と酸素の化学反応でつくった電気によりモーターを動かして走行する自動車です。
特長は、ガソリン(化石燃料)を燃やさないため、走行時に地球温暖化の原因となるCO2(二酸化炭素)を排出しない究極のエコカーであることです。
加えて、エンジンが無いため、騒音もほとんどなく、生活環境にもやさしい車です。

燃料電池車のチカラの素 “電極触媒” とは

電極触媒は、固体高分子型燃料電池の電極(※)に使われます。水を電気で分解すると、水素と酸素が発生しますが、燃料電池はその逆で、水素と酸素を反応させ水と電気を作り出します。電極触媒は、燃料電池の水素と酸素の反応を助けるために使われています。

※電極とは、電流を通す時の、電気が流れ出る方(=陽極 / アノード)と流れ込む方(=陰極 / カソード)との両端につけた導体であり、
その対象物を働かせる、あるいは電気信号を測定するなどの目的で、電気的に接続する部分のことをいいます。

燃料電池本体のしくみ

燃料電池が発電をおこなう部分は『スタック』と呼ばれ、このスタックはセパレーター(※)にはさみ込まれた MEA(※)の集合体で構成されています。
個々のセパレーターには、燃料となる水素(燃料)や、酸素(空気)を流すための流路が形成され、MEA の燃料極(陽極 / アノード)に水素、空気極(陰極 / カソード)に酸素が供給されるようになっており、この MEA における電気化学反応により発電をおこなっています。

  • セパレーターとは、燃料ガスや空気を遮断する役割を果たす板状の部品です。
    各セルをシールする機能のほかに、ガスが流れる流路を作りこんで、水素が通過する層と、酸素が通過する層を分離する役割を果たします。
  • MEA(Membrane Electrode Assembly)とは、固体高分子型の燃料電池に使われる、イオン交換膜と電極からなる触媒層と電解質膜とガス拡散層、場合によってはシーリングも備えた燃料電池用膜電極接合体です。

キャタラーの貴金属(PtCo)カーボン担体の特長

電極触媒は、燃料電池車の出力向上・H2の燃費向上を決定する重要材料です。
当社は、排ガス触媒と活性炭の技術を生かし、最先端の電極触媒をトヨタ自動車と共同で開発し、世界初の量産型燃料電池車に採用されました。

開発技術例[ Pt 均一担持技術 ]

開発技術例[ Pt 均一担持技術 ]

世界初の燃料電池車 (MIRAI) に採用された
電極触媒のヒミツ

当社が開発した “燃料電池用電極触媒(MIRAI に搭載された触媒)” は、燃料電池車の車両課題として挙げられていた『燃料電池の出力向上』『H2の燃費向上』『登坂走行時の高温出力向上』を克服し MIRAI の性能向上に寄与したことに加え、高価な白金 (Pt) の使用量の大幅な削減によるコスト低減も実現し、量産型燃料電池車(FCV)の信頼性向上に貢献しました。

世界初の燃料電池車 (MIRAI) に採用された電極触媒のヒミツ

世界初の燃料電池車 (MIRAI) に採用された電極触媒のヒミツ

「燃料電池車における、電極触媒の革新技術」

燃料電池車の普及はまだ “開始期”
2020年東京オリンピック以降から
“拡大期” がはじまる

燃料電池車の普及はまだ “開始期”2020年東京オリンピック以降から“拡大期” がはじまる

我が国における燃料電池の実用化と普及に向けた課題解決のための政策提言を目的とする協議会である“燃料電池実用化推進協議会(FCCJ)”は、2015年をマイルストーンとしてFCVの一般ユーザー普及開始時期と位置づけ、主要な国内外自動車メーカ、国内エネルギー企業の同意として「2015年から一般ユーザーへの燃料電池自動車の普及開始を目指すと共に、以後ユーザーの利便性確保のための水素供給インフラをFCV普及に先立って構築する」シナリオを発表しました。
2016年以降、2030年に向けた短期的なFCV普及・水素ST 整備については、経済産業省の水素・燃料電池戦略協議会でロードマップの検討が進められています。

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