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【この講座で学べること】
・燃料電池・水電解セル／材料の観察用試料調製方法と構造解析の進め方
・燃料電池・水電解セル／材料の性能と構造の関係
【講座概要】
近年、脱炭素化社会の実現に向けた様々な取り組みが行われている中、クリーンなエネルギー媒体として水素が注目されている。燃料電池・水電解は水素の製造・循環に関わるデバイスであり、脱炭素社会を実現するシステムのひとつとして、より高い性能を持ち、より耐久性に優れたセル・材料の開発が重要になっている。
燃料電池や水電解セルは、長時間試験後の構造を観察すると様々な変化が見られ、それがセル性能低下と関係する。その劣化メカニズムを解明するには、試験前後のセルの構造を観察して比較するのが一般的である。また、セルの作動環境を模擬した条件で電極触媒の構造・組成変化をその場観察する方法もある。
一方、セルの構造と性能の関係がわかると、高性能・高耐久化セルの構造設計に関する知見が得られる。本セミナーでは、主に固体高分子形および固体酸化物形の燃料電池・水電解について、セルや電極触媒等材料の構造と特性の関係や、電気化学反応に伴う構造変化について言及した後、様々な状況や目的に応じた構造解析・観察用試料調製方法について述べる。
１．燃料電池・水電解とエネルギーシステム
1.1 世界と日本の水素政策
1.2 燃料電池・水電解の種類と特徴
２．燃料電池・水電解セルの構造と特性
2.1 固体高分子形燃料電池・水電解セルの構造と特性
2.1.1 セル各部位の構造と特性の関係
2.1.2 電気化学反応に伴う構造変化と特性劣化
2.2 固体酸化物形燃料電池・水蒸気電解セルの構造と特性
2.2.1 セル各部位の構造と特性の関係
2.2.2 電気化学反応に伴う構造変化と特性劣化
３．燃料電池・水電解の電極触媒およびセルの構造観察・分析法
〜測定原理・方法、測定例〜
3.1 X線回折（XRD）
3.2 走査型電子顕微鏡（SEM）
3.3 集束イオンビーム加工観察（FIB-SEM）
3.4 透過電子顕微鏡／走査透過電子顕微鏡（TEM/STEM）
3.5 高エネルギー放射光X線を用いた分析（X線吸収分光（XAFS））
3.6 その他：X線光電子分光法（XPS）など
４．燃料電池・水電解の電極触媒およびセルの観察用試料調製法
4.1 粉砕法
4.2 機械研磨
4.3 ミクロトーム
4.4 イオンミリング
4.5 集束イオンビーム加工法（FIB）
５．燃料電池・水電解材料のオペランド観察・測定
5.1 固体高分子形燃料電池材料のその場観察・オペランド測定
5.2 固体酸化物形燃料電池・水蒸気電解材料のその場観察・オペランド測定
【質疑応答】
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