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記事詳細:Detailed Article

JARI Research Journal (2012~)環境・エネルギー/Environment & Energy

資料名 / Title

JRJ20131204 研究速報
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自動車用燃料電池における水素中のアンモニアの影響 -アノード/カソード白金担持量およびアノード露点の影響-
Influence of ammonia in hydrogen on fuel cell performance for automobile application -Effect of anode / cathode platinum loadings and anode dew point-

松田 佳之,吉村 昇,今村 大地,橋正 好行
Yoshiyuki MATSUDA,Noboru YOSHIMURA,Daichi IMAMURA,Yoshiyuki HASHIMASA

2015年からの市販化が予定される燃料電池自動車(FCV)の普及に向け,燃料コストを上昇させず,かつ燃料電池の発電性能に影響を与えない水素品質規格が必要である.FCV用の水素品質規格は弊所からのデータを中心に議論が進められ,2012年に水素中不純物の許容濃度が規定されているISO14687-2として発行された1).これはFCV普及初期のための規格であり,FCV大量普及を見据えた規格の改訂準備が進められている.
 アンモニア(NH3)は水素中に含まれる可能性がある不純物のうち,低濃度であっても燃料電池の発電性能に対する影響が大きいことが報告されている2-5).UribeらはNH4+がアノード触媒層においてH+と置換され,プロトン伝導度を下げたことが性能低下の主な要因であると報告した2).HalseidらはNH4+が水素酸化反応および酸素還元反応への影響が大きいことを報告した3-4).Zhangらは非発電条件下で,NH3が電解質膜と触媒層の両方に影響することを報告した.このうち触媒層におけるNH3被毒は回復可能であるのに対し,電解質膜における被毒回復速度は非常に遅い5).同時に,低加湿条件ではNH3被毒によるECA低下率が大きいことも述べている5).幣所でもアノードに供給されたNH3が単セルの発電性能に及ぼす影響を報告している6-7).発電中の単セルから排出された水を分析した結果,アノードとカソードの両方からNH4+が検出された.また,カソードガスからはNH3由来と考えられるN2やNO,N2Oが検出された6).そのためアノードに供給されたNH3は電解質中を移動し,カソードにおいて反応したと考えられる.
 これらの結果からNH3はアノード,カソード,および電解質膜へ影響を及ぼす恐れがあり,その影響は加湿条件によっても異なる可能性がある.今後FCVが大量普及する際には白金担持量が低減されることや,加湿システムが簡素化されることが考えられるため,NH3による影響を受けやすくなる可能性がある.
 本研究では,アノードおよびカソードの白金担持量を変化させたときの水素中NH3のPEFC発電性能への影響を調査した.また,水分によるNH3被毒の影響度の違いも調査し、NH3の許容濃度の議論に必要とされるデータを取得した.
The influence of ammonia on polymer electrolyte fuel cell (PEFC) performance was investigated to determine the effect of the anode / cathode catalyst loading and anode dew point. In single cell tests, significant voltage drops were observed due to ammonia in hydrogen fuel. Changing anode or cathode catalyst loading made no difference in PEFC performance. This indicates that there is little influence of poisoning by ammonia or compounds derived from ammonia on the platinum catalyst. The cell voltage drop and membrane resistance were greater when the anode dew point was low. Ammonia may accumulate in the electrolyte membrane under low humidity conditions.

種別 / Article Type

JARI Research Journal (2012~)

資料名 / Title

JRJ20131204 研究速報

発行年月 / Date of Issue

2013/12

分野 / Field

環境・エネルギー/Environment & Energy
ID:6713
 

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