(PEFC)における電解質膜の役割は?種類は?公開noteのまとめ↑公開しているnote(電子書籍)の内容のまとめています。(PEFC)の構成材料の一つに「電解質膜」とよばれる部材があります。電解質膜には種類は?ナフィオン(Nafion)とは?・Nafion(ナフィオン)膜の特徴は?メリット・デメリットは?というテーマで解説していきます。有機溶媒などを混ぜ、分散させることでスラリ-を作製します。できたスラリー(ペースト)をカーボンぺーパーなどの支持体に塗布することで電極を作成します。カソードでもアノードでも、使用する触媒の種類や量・組成などはことなるものの似たような構成です。カソードで起こる酸素還元反応(ORR反応)の方が反応が起こりにくいため、触媒の白金担持量であったり、触媒中の白金を合金化させた活性の高い触媒(交換電流密度が高い)を使用する場合があります。できたカソード、アノード電極の間に電解質を配置し、はさみこみ、ホットプレスすると、燃料電池の基礎構成である膜ー電極接合体(MEA)ができます。以下がMEA(燃料電池:PEFC)のイメージ図です。ここで、アノード、カソード電極の役割は以下の反応式からもわかるように、供給ガスとの反応を触媒の力で促進させるための役割があります。電解質膜の役割はアノードで生成されたプロトン(H+)を伝導させて、カソードでの反応に利用するという役割があります。電解質のプロトン伝導性が低いと、カソードでの反応が起こしにくくなり、内部抵抗(活性化過電圧や濃度過電圧)が上がり、結果として作動電圧が低下します。燃料電池の電解質膜の役割としては、他にもアノードガスとカソードガスが直接反応してしまう「ガスクロスオーバー」を防ぐ役割なども挙げられます。先にも述べたような燃料電池(PEFC)における電解質膜の役割があり、この電解質膜に求められる特性としては「プロトン伝導性がいいこと」「ガスクロスオーバーを抑制すること」などといえます。(PEFC)の電解質膜の種類はいくつかあり、有名なものにNafion(ナフィオン)膜とよばれるものがあります。Nafionの化学構造は以下の通りであり、ミクロ相分離構造をとっています。ナフィオンはパーフルオロカーボン材料(C-Fからなる疎水性のテフロン骨格とパーフルオロ側鎖(スルホン基)ともいわれており、非常に複雑な構造であるため、その特性も複雑といえます。ナフィオンは単純にフッ素系の電解質ポリマーなどともいわれることもあります。以下のようなクラスターチャネル構造を作ることで、プロトン(H+)を伝導させます。ここで、プロトンは単純に反応を起こすのではなく、移動することで伝わる機構(メカニズム)を持ちます。いったら十分ではありません。ナフィオンを使用するメリット・デメリットは以下の通りです。ナフィオンの特長(メリット)フッ素系の材料であるために化学的に非常に安定であることが挙げられます。従来から検討されている燃料電池用の膜と比較すると、プロトン伝導性が高いといえます。ナフィオンの課題(デメリット)ただ、プロトン伝導、耐久性などが使用環境に大きく影響され、かつ不十分といえます。高温低湿の環境下では性能の低下が顕著です。フッ素系の材料であるため、コストが高く、かつ環境負荷も高い材料といえます。(PEFC)における活性化過電圧や濃度過電圧とは?交換電流密度とは?電池関連用語はこちらでまとめています(あいうえお順で分類)。計算問題を解いてみようTwitter始めました!サイトの記事や更新情報等つぶやいていきます。よろしければフォローのほどよろしくお願いいたします。Reserved.サイト内検索:。