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豊田中央研究所は、固体高分子形燃料電池の触媒層を構成するアイオノマーの含水率を、短時間で正確かつ定量的に測定する手法を開発した。中性子小角散乱法を用いて、乾燥状態と加湿状態の試料を比較分析することで、含水率を算出した。

 豊田中央研究所は2025年4月17日、固体高分子形燃料電池(PEFC)の触媒層を構成するアイオノマーの含水率を、短時間で正確かつ定量的に測定する手法を開発したと発表した。総合科学研究機構、日本原子力研究開発機構との共同研究による成果だ。

新評価方法で定量化した燃料電池触媒層内の水分布の様子[クリックで拡大] 出所:豊田中央研究所

 PEFCの触媒層は、白金触媒付きカーボン粒子とイオン(電気)を通す高分子材料のアイオノマーで構成される。PEFCは水素を燃料とするが、水素と酸素が反応する際に触媒層内の水量が多過ぎると燃料供給に影響するため、アイオノマーの水分量の制御が重要となる。

 今回の研究では、触媒層のアイオノマー内にある水を評価するため、中性子小角散乱(SANS)法を用いた。量子ビームの1種となる中性子線を用いて、波数Qがゼロ付近(極めて小さな散乱角度領域)における散乱強度を精密に測定。乾燥状態と加湿状態の試料を比較分析することで、アイオノマーの含水率を算出した。従来手法のように白金と炭素粒子、アイオノマー、水の4成分による構造モデルを必要としないため、1日~1週間程度で解析できる。

触媒層をコートした電解質膜の中性子小角散乱測定結果。(上)加湿と発電時の触媒層内の水分布の考察。(下)中性子小角散乱実験結果[クリックで拡大] 出所:豊田中央研究所

 同手法を80℃で発電中の燃料電池に適用すると、相対湿度40%以下ではアイオノマーはほぼ水を含まず、相対湿度80%で水が飽和した。アイオノマー内の水分子は、同一分子構造を持つ高分子電解質膜内の水分子よりも強い結合特性を示した。また、相対湿度が増加すると、水を強く保持することが分かった。

触媒層内のアイオノマーの体積に対する水の体積量の湿度依存性[クリックで拡大] 出所:豊田中央研究所

 既存の測定データに同手法を適用したところ、触媒層の水分量と発電性能の低下に相関性が認められた。

 PEFCは、発電時の排出物が水のみのため、燃料電池自動車への応用が期待されている。燃料電池内部の水量変化と発電性能への影響が明らかになることで、性能向上のための触媒層の材料開発や運転条件の最適化への応用が期待される。

 

燃料電池触媒層内の水量変化を定量的に測定する手法 1日~1週間で解析:研究開発の最前線 - MONOist

 

https://monoist.itmedia.co.jp/mn/articles/2505/09/news078.html

 

monoist.itmedia.co.jp

 

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Sungrow Hydrogen has launched China’s first green hydrogen project utilizing both PEM and alkaline electrolysers in joint operation, marking a milestone in the nation’s green hydrogen production capabilities. Located in Hubei province, the Daye Green Power project combines renewable energy storage in underground caverns with advanced electrolyser technology to optimize efficiency and energy consumption, positioning itself as a global benchmark.

Sungrow Hydrogen has announced the commencement of operations for China’s first green hydrogen project utilizing both PEM (Proton Exchange Membrane) and alkaline electrolysers in joint operation. Located in Daye city, Hubei province, the 27 MW facility is a collaboration with Daye Green Power and represents a significant leap forward in China’s hydrogen energy landscape.

The facility is equipped with five 5MW alkaline electrolysers and one 2MW PEM electrolyser, all provided by Sungrow. This hybrid system, combining the cost efficiency and stability of alkaline electrolysers with the dynamic response and flexible power adaptation of PEM technology, aims to optimize hydrogen production efficiency while reducing energy consumption. Sungrow’s spokesperson highlighted that the combined operation of these systems would enhance overall dynamic performance, broaden the load regulation range, and serve as a technical validation of their approach.

The $476.2 million (CNY 3.44 billion) project is situated on an abandoned mine site and features 300 MW of co-located solar panels. It also incorporates an AI-powered smart management system that helps optimize renewable power matching and ensures real-time safety control.

Hydrogen produced at the facility will be stored both in above-ground spherical tanks and in an underground cavern, which is a first for China. This underground hydrogen storage solution, designed to store surplus hydrogen, is a 30-meter-long cavern with a diameter of five meters. Sungrow claims that this innovative storage method sets a new benchmark for future green hydrogen developments globally.

The plant is expected to produce 1,800 tons of green hydrogen annually, which will be used to fuel hydrogen buses and industrial vehicles, such as dump trucks and excavators, in the local mining industry. The city of Daye is well known for its coal, iron, and copper mines, and the hydrogen project is set to integrate seamlessly with the region’s long-standing smelting industry. As part of the project’s broader goals, Sungrow Hydrogen has also worked on initiatives like the Shanxi Yulin Coal Chemical Industry Base and remains a key player in advancing China’s hydrogen economy through its innovative technologies and strategic projects.

 

Sungrow Hydrogen Launches Green Hydrogen Production

 

Sungrow Hydrogen Launches Green Hydrogen Production - Fuelcellsworks

Sungrow Hydrogen has launched China's first green hydrogen project utilizing both PEM and alkaline electrolysers, marking a milestone in the nation's green hydrogen production capabilities.

fuelcellsworks.com

 

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【新華社北京5月10日】中国の水素エネルギー関連企業が技術革新や生産規模を頼りに、海外市場で存在感を強めている。北京市大興区を中心に展開する企業群は、世界の脱炭素需要を取り込み、輸出網を拡大している。

 中国各地はここ数年、水素エネルギーの産業発展や応用促進に向けた関連政策を相次いで打ち出してきた。大興区には関連企業200社以上が集まり、長距離の貨物輸送やコールドチェーン物流、旅客輸送などへの水素エネルギーの活用も進む。

 大興国際水素エネルギーモデル区に拠点を置く北京中電豊業技術開発は、水素製造の核心装置であるアルカリ水電解装置の輸出を増やしている。同社の王子豪(おう・しごう)総経理補佐によると、ここ数年で輸出先は米国やドイツ、スペインなど30カ国近くに広がり、今年3月には南米チリで電解セルの現地生産拠点建設の財政支援を得た。

 同じく同モデル区にある高圧流体装置メーカー、北京海徳利森科技も海外展開が目覚ましい。2023年にはアラブ首長国連邦(UAE)のドバイで行われた国連気候変動枠組み条約第28回締約国会議(COP28)に合わせ、現地に水素ステーションを建設。英国やドイツ、フランスにも輸出し、今年の海外受注は前年比倍増の見込みだという。

 「実証プロジェクトの奨励から産業ロードマップの策定まで、中国には将来を見据えたはっきりとしたビジョンがある」と同社の鞏寧峰(きょう・ねいほう)代表は指摘する。「一部の技術の応用は世界的な競争力を備えている。中国は産業の裾野が広く、サプライチェーンも整っており、中国の水素エネルギー企業には海外進出する力がある」

 中国は世界最大の水素生産国(年間約3300万トン)であるとともに、再生可能エネルギーの設備容量も世界で最も大きい。使用時だけでなく製造時も炭素を排出しない「グリーン水素」の供給で、中国は大きな可能性を秘めている。

 専門家によると、グリーン水素は、炭素排出の削減が難しい運輸業や化学工業、鉄鋼業などにとって、脱炭素化のための有力な解決策となる。世界各国はすでに、大規模な水素エネルギーの実証プロジェクトを急いでいる。中国の水素産業の海外進出は、地域経済の発展だけでなく、世界的な水素エネルギー利用とクリーンエネルギー転換にもつながる。

 今年3月に行われた中関村フォーラム年次総会では、メタノールから水素を生成して利用する燃料電池システムが展示され、来場者の注目を集めた。出展した北京海得利茲新技術はすでに、ドイツの総合電気大手シーメンスをはじめとする国内外の顧客と、自立的なエネルギー供給が可能な水素製造・発電設備サービスについて商談を進めているという。(記者/羅鑫)

 

中国の水素産業、グローバル展開加速 世界の脱炭素に貢献(新華社通信) - goo ニュース

 

中国の水素産業、グローバル展開加速 世界の脱炭素に貢献

【新華社北京5月10日】中国の水素エネルギー関連企業が技術革新や生産規模を頼りに、海外市場で存在感を強めている。北京市大興区を中心に展開する企業群は、世界の脱炭素...

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