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材料製造プロセス

電極用触媒の低白金化技術により、燃料電池の低価格化を実現!

岩手県

株式会社ジュークス

2020年4月24日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 燃料電池用電極触媒の低白金化の技術開発と量産技術の開発
基盤技術分野 材料製造プロセス
対象となる産業分野 環境・エネルギー、航空・宇宙、自動車、ロボット、産業機械、電池、エレクトロニクス
産業分野でのニーズ対応 高性能化(既存機能の性能向上)、高性能化(耐久性向上)、高性能化(小型化・軽量化)、高性能化(活性性能向上)、環境配慮、低コスト化
キーワード 燃料電池、白金触媒、低白金、高活性触媒
事業化状況 実用化に成功し事業化に向けて取り組み中
事業実施年度 平成28年度~平成30年度

プロジェクトの詳細

事業概要

燃料電池は高効率な発電装置であり、優れた特徴により省エネルギーで環境負荷低減が実現可能であり、燃料電池自動車、家庭用燃料電池、分散型発電システムなど広範な普及が期待されている。しかし、普及には低価格化が不可欠であり、業界全体で強力にコストダウンを推進している。本プロジェクトでは低価格化を実現する電極用白金触媒の低白金化技術の確立を目指し、高活性で高耐久性のある電極用白金ナノ粒子触媒の調製法の開発と触媒の多量合成法の技術開発を実施したものである。

開発した技術のポイント

低白金領域でも高活性の燃料電池白金触媒の調製法を開発した。
・エタノール還元法による高活性白金触媒の新たな調製プロセスの開発とプロセスパラメーターレシピの最適条件を確立した
・調製技術に合わせた炭素担体の最適化と最適Pt担持量によりPtナノ粒子の均一性・高分散化技術を確立した
 Ptの平均粒子径は 1.4 nm、粒子径の標準偏差 0.27 nmと非常に小さい
・均一なPtナノ粒子を持つ品質が均一で高性能なPt/C触媒の20g/バッチの調製技術を確立した

粒子径分布図とTEM像
具体的な成果

市販触媒の2倍の性能を達成。
開発したPt/C触媒は低白金領域でも高活性を発揮し、燃料電池の低白金化を実現した。
・MEAによるORR活性評価は、市販触媒TEC10E50E(リファレンス)との比較で、Ptの電極単位面積当たりの担持量が1/2量でも同等のI-V特性性能 を発揮する。(それぞれの担持量、開発Pt/C触媒担持量:0.05mg/cm2、市販触媒Pt/C担持量:0.1mg/cm2に於いて同等性能)
・物性、性能、品質の再現性の高い20g/バッチの触媒調製法(調製プロセス、プロセスパラメーターレシピ)を確立した

開発Pt/C電極触媒
電流密度-電圧・電力密度特性
研究開発成果の利用シーン
燃料電池搭載製品

開発した低白金化を実現する燃料電池用電極触媒により燃料電池の低コスト化、小型化が図れる。
・自動車用燃料電池及び輸送用車両
・業務用定置型燃料電池及び家庭用燃料電池
・モバイル燃料電池

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細
Pt/C触媒サンプル

・高活性Pt/C電極触媒(低白金化触媒)は客先に触媒紹介プレゼンを実施中。また、サンプル出荷を準備中。
・同様に家庭用燃料電池アノード電極用触媒(Pt-Ru/C触媒)もプレゼンを進め、サンプル出荷を進めている。

提携可能な製品・サービス内容

素材・部品製造

製品・サービスのPRポイント

燃料電池電極用触媒として
・開発Pt/C触媒を採用することで、燃料電池の低白金化が可能となり、コスト低減、また小型化が実現できる

今後の実用化・事業化の見通し

・金属担持を付加し、(Pt+M)/C触媒により更なる高活性化の研究開発を進めている。併せて、高耐久性も継続して進めている。(※M=Metal)
・「Pt/C触媒」に関しては、低白金化の優位性により、定置型燃料電池向けに2020年度にはサンプル出荷を計画し、準備を進めている。メーカー評価を 得て、2021年度には製品出荷を達成し事業化を実現する
・更に継続して高性能・低白金化の開発を進め、2023年度には自動車向けの商品化を実現する
・「Pt-Ru/C触媒」は、市販触媒の1/2量以下の白金使用量で市販触媒と同等以上のCO耐性性能を発揮する。この優位性により家庭用燃料電池 メーカーをターゲットに、早期の事業化を実現する

実用化・事業化にあたっての課題

・触媒の高活性化による触媒使用量の低減による更なる低白金化の研究開発と触媒の調製工程の自動化開発
・営業力強化による販路開拓

事業化に向けた提携や連携の希望

・事業化に向け、マーケティング、販路開拓のための商社との連携

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 株式会社ジュークス 開発本部 技術部
事業管理機関 公益財団法人いわて産業振興センター ものづくり振興部
研究等実施機関 国立大学法人岩手大学 理工学部 教授 竹口 竜弥
アドバイザー 国立大学法人京都大学大学院 人間・環境学研究科 教授 内本 喜晴、岩手県商工労働観光部ものづくり自動車産業振興室 自動車産業振興アドバイザー 山口 学

サポイン事業者 企業情報

企業名 株式会社ジュークス(法人番号:8400001008234)
事業内容 電気・電子機器 組立・検査
社員数 75 名
生産拠点 本社工場(岩手県久慈市長内町32-18-2)
本社所在地 〒028-0041 岩手県久慈市長内町32-18-2
ホームページ http://www.jukes-k.co.jp
連絡先窓口 開発本部 技術顧問 金田 康雄
メールアドレス kaneta@jukes-k.co.jp
電話番号 0194-61-1977