ジェイテクト ギ酸(蟻酸)を使用する新燃料電池を開発

ジェイテクトは2021年11月9日、環境循環性に優れるギ酸を有効活用した、新燃料電池の研究開発に取り組んでおり、その実用化を目指した国内初の50W級機能実証機を開発したと発表した。

50W級の直接ギ酸形燃料電池(J-DFAFC)

ジェイテクトの研究部門は新エネルギーを研究している。一般に新エネルギー資源としては、水素、アンモニア、アルコールなどであるが、ジェイテクトは環境循環性に優れ、エネルギー密度が高いギ酸に着目してきた。そして2018年から燃料電池分野に精通している金沢大学の辻口准教授と直接ギ酸形燃料電池の共同研究を進めており、今回の成果に繋がったという。

ジェイテクトは、この直接ギ酸形燃料電池「J-DFAFC(JTEKT-Direct Formic Acid Fuel Cell)」をカーボンニュートラルの要素の一つとして脱炭素社会の実現、SDGsの目標達成を目指すとしている。

ギ酸は、工業分野では樹脂や酢酸製造時の副産物としても生産/流通しており、主に畜産/農業分野で使用されている。だがその使用分野は限定的で、エネルギー資源としては未利用となっている。

ギ酸の分子構造はHCOOHで、水溶液は燃焼や爆発の可能性がなく安全性に優れ、環境循環性が高いことから、他の発電用燃料と比べ、入手性、環境性の点でも優位と考えられている。また将来的には、人工光合成に代表される二酸化炭素と水の反応で合成されるギ酸の活用も期待できる。

ジェイテクトは、このように環境循環性に優れるギ酸を燃料として発電に利用できないか、すなわち新エネルギー資源として活用できないかと考えて研究開発を進めてきた。

ギ酸形燃料電池(J-DFAFC)は、固体高分子形燃料電池(PEFC:Polymer Electrolyte Fuel Cell)の一種で、燃料として水素ガスやアルコール水溶液ではなく、ギ酸水溶液(HCOOH)と空気中の酸素(O2)を用いて発電する燃料電池だ。

負極(アノード)に供給されたギ酸水溶液が、触媒により二酸化炭素(CO2)に分解され、その際に水素イオン(H+)と電子(e-)を生成。生成された電子は外部回路を通り、水素イオンは電解質膜を通りカソード(正極)に達し、酸素と反応し水(H2O)を生成する。これらの化学反応により電力が発生する仕組みだ。

今回開発した機能実証機は、金沢大学の独自パラジウム触媒(Pd/C)技術、ジェイテクトの既存事業で長年培ってきた材料、表面処理技術、解析技術、モノづくり技術などを駆使し、発電効率を向上。電池サイズを9cm角で、セルを複数枚積層した構造だ。メタノールを利用した燃料電池よりも高い最大出力密度290mW/cm2を達成した。低騒音/低振動で稼働させることが可能で、液体型燃料電池の特長を活かした長時間の発電が可能となっている。

現在は、数100W級の燃料電池の開発を進めており、社内での利用を計画している。さらには1kW級の開発を進め商品化を目指すとしている。

この直接ギ酸形燃料電池で、照明、通信用電子機器などの電源をはじめ、非常用電源、遠隔地電源、さらには住宅や施設での小型分散電源などの用途を狙い、今後は出力密度の向上、電力安定化の技術開発を推進して行く計画だ。

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