燃料電池の部材分析
セパレータ / ガス拡散層 / 撥水層 / 電極 (触媒層) / 電解質膜

概要


高分子固体型燃料電池 (PFEC) の主要部材として、セパレータ、ガス拡散層 / 撥水層、電極（触媒層）、電解質膜が挙げられる。
それぞれの部材に求められる役割、性能を踏まえた分析を実施することが大事である。



燃料電池の分析概要


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分析箇所と主な分析手法


部材 キーワード 分析項目
セパレータ 安定性 親水基耐久性評価（昇温脱離法）、耐酸試験
導電性 走査拡がり抵抗顕微鏡 (SSRM)
親水性・撥水性 湿度可変DFM、化学力顕微鏡 (CFM)、接触角、滑落角
強度 各種機械物性評価
ガス拡散層
撥水層		 炭素繊維 SEM 観察
親水性・撥水性 化学力顕微鏡 (CFM)、ダイナミックフォース顕微鏡 (DFM)
汚れ SEM-EDS、TOF-SIMS、ナノIR
拡散層のガス透過、
熱伝導性		 水蒸気透過試験 (カップ法)、熱伝導率
電極 (触媒) 触媒活性 サイクリックボルタンメトリー (CV)、対流ボルタンメトリー (HDV)、電位サイクル試験
形状、分散、表面積 TEM、3D-TEM
触媒インクの分析 パルスNMR
電解質膜 構造・形態
（膜厚、接合界面）		 XRD、SAXS、固体NMR (主鎖、側鎖の比率)、DSC、SEM 観察、TEM 観察
異物や付着物の分析 IR、TOF-SIMS
ガス透過性 水蒸気透過試験 (カップ法)
物性評価 粘弾性、SPM
微量金属定量 ICP-MS
MEA 形態観察
(構造、膜厚、接合界面)		 SEM 観察、表面形状観察、TEM-EDS、3D-TEM
抽出水中のイオン成分、
微量金属定量		 IC 分析 (特にアニオン類)、ICP-MS
抽出水中の有機成分定性 LC-MS 分析、LC-MS/MS 分析
接着剤の物性 硬化挙動 (パルスNMR)、接着強度、粘弾性
水素タンク 樹脂硬化度 パルスNMR、FT-IR
樹脂中の微量成分 水分量 (TG-DTA)、低分子量成分 (GC/MS、HS-GC/MS)
耐圧性 製品中の炭素繊維、ガラス繊維含有率
樹脂全般 物性評価 熱物性 (熱伝導率、熱収縮、線膨張係数)、機械物性 (引張、引張せん断曲げ、3 点曲げ、各種疲労、 TMA、DMA、粘弾性、動的ねじり粘弾性)、体積変化率、気体透過率
破損 破面解析


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