セミナーのポイント

本セミナーでは、固体高分子形・固体酸化物形の燃料電池および水電解セルにおいて、電極触媒やセル構造に起こる変化を的確に捉えるための観察・分析手法、オペランド計測技術、および試料調製の工夫について、最新の知見を交えて解説します。

SEM、TEM、FIB、XRD、XAFS、XPSによる観察・分析手法に加え、実際の測定例を通じて、セル劣化メカニズムの理解や構造最適化に役立つ情報が得られます。

• 「燃料電池・水電解セル」各部位の構造と特性の関係と、電気化学反応に伴う構造変化
• SEM、TEM、FIB、XAFS、XPSによる燃料電池・水電解セルの構造観察・分析手法、実際の分析事例
• 状況や目的に応じた構造解析・観察用試料調製方法やオペランド観察の実践例

セミナー趣旨

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。本セミナーでは、水素の製造・循環に関わる水電解・燃料電池材料の開発に必要な構造解析手法および方法について解説する。

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、セル各部位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。

セミナー講演内容

1. 燃料電池・水電解とエネルギーシステム

• 世界と日本の水素政策
• 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

(1) 固体高分子形燃料電池・水電解セルの構造と特性

• セル各部位と特性の関係
• 電気化学反応に伴う構造変化

(2) 固体酸化物形燃料電池・水蒸気電解セルの構造と特性

• セル各部位と特性の関係
• 電気化学反応に伴う構造変化

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～

• X線回折（XRD）
• 走査型電子顕微鏡（SEM）
• 集束イオンビーム加工観察（FIB-SEM）
• 透過電子顕微鏡／走査透過電子顕微鏡（TEM/STEM）
• 高エネルギー放射光X線を用いた分析（X線吸収分光（XAFS））
• 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

• 粉砕法
• 機械研磨
• ミクロトーム
• イオンミリング
• 集束イオンビーム加工法（FIB）

5. 燃料電池・水電解の電極触媒およびセルのオペランド観察・測定

• 固体高分子形燃料電池を対象としたその場観察・オペランド測定
• 固体酸化物形燃料電池・水蒸気電解セルのその場観察・オペランド測定

質疑応答