燃料電池向け金属製バイポーラープレート
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化石燃料から燃料電池へ
CO₂を排出しないエネルギーとして期待されている、次世代の新エネルギーが水素です。水素が広く活用される「水素社会」を構築する鍵のひとつとなるのが、水素を使って電気をつくるシステムである「燃料電池」です。国連では持続可能な開発目標(SDGs)達成に向けて長期的な政策調整が行われています。炭素排出量の多い化石燃料に支配されている現在のエネルギーシステムを見直し、クリーンで持続可能なエネルギーへの転換に世界が動き始めています。その燃料電池の部品として必要な重要コンポーネントの一つがバイポーラープレートです。
バイポーラープレートの構造
燃料電池の燃料スタックは、セルを積み重ねて作られます。バイポーラープレートは、各セルの間に挟み、燃料ガスや空気を遮断する役割を果たす板状の部品です。セル同士をシールするとともに、内部に流路を形成し、水素や空気を送り込む役割を持ちます。バイポーラープレートにはカーボン製と金属製があり、カーボンは耐腐食性が強く電気抵抗も低いという特長を持ちますが、機械的強度が弱いという欠点を持ちます。一方で金属製は、機械的強度も強く電気抵抗が低いのですが、耐腐食性には工夫が必要です。
金属製バイポーラープレートの課題
金属製バイポーラープレートを使用する目的としては、スタックサイズが約70%まで小型化ができ、－20°Cの環境化においても始動が可能且つ、横長扁平の大面積セパレータの製作が可能という点で有利とされています。
課題は腐食に対する対応であることとその製作方法にあります。腐食に対しては金属に何かしらの工夫をすることと、流路設計に関しては、流路本数が長く、流路の長さが長く、折り返しが多いほど電気化学反応に有利ということから、微細な流路を狭ピッチで配置することが高性能セパレータを作るうえで重要なポイントです。
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