Fuel Cell Nanomaterials Center, University of Yamanashi
http://fc-nano.yamanashi.ac.jp/
山梨大学
燃料電池ナノ材料研究センター
山梨大学
UNIVERSITY OF YAMANASHI概 要
我が国の「エネルギー基本計画（第四次）」に謳われる「水素社会」の
実現に向けた取り組みの加速には、燃料電池のコスト低減と同時に、耐
久性や性能のさらなる向上が必要です。その実現のため、燃料電池材料
の革新的なコンセプトの創出が産業界から強く要望されており、そのために
は、サイエンスに立ち戻った研究開発を行うことが必要です。
本センターは、燃料電池の本格普及に資することを目的として、山梨県
および関係省庁の絶大なご支援を得て、2008年4月に設立されました。
経済産業省、国立研究開発法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構
（NEDO）が委託するプロジェクト「劣化機構とナノテクノロジーを融合した
高性能セルのための基礎的材料開発」
（略称HiPer-FCプロジェクト）に
採択され、反応や劣化のメカニズムに関わる知見並びにナノテクノロジー
等の先端技術の融合により触媒・電解質膜・膜電極接合体（MEA）など
の燃料電池の材料研究を実施し、高性能・高信頼性・低コストを同時に実
現可能な基礎技術を確立してまいりました。
現在は、燃料電池の本格・大規模普及を可能にする高耐久・高性能・
低コストの電極触媒、電解質材料（膜／バインダー）について、それらの機
能を極限まで発揮させる触媒層の評価・解析を通してその有用性を検証
し、新規コンセプトの創出を目指し研究開発を進めております。
これらの研究開発の成果を広く産業界の皆様にご活用いただくことによ
り、燃料電池の本格・大規模普及に貢献をしたいと考えております。
このように本センターは、本格的な燃料電池／水素社会に対応できる
よう、多才な研究者陣容と世界トップレベルの先端設備をフル活用し、併
せて産学官の共同研究、大学院教育にも積極的に関わり、先端的研究
成果の創出と当該グリーンエネルギー分野を牽引する研究者・技術者の
育成に取り組んでいます。
皆様方の温かいご支援とご指導をよろしくお願い申し上げます。
1978.4∼1988.3 1989.4∼2001.3 2001.4∼ 2008.4∼ 工学部附属燃料電池実験施設設置 学内特別施設電気化学エネルギー変換研究室設置 クリーンエネルギー研究センター設置 燃料電池ナノ材料研究センター設置Laboratory of Electrocatalysis for Fuel Cells
Outline of the Center
Laboratory of Electrochemical Energy Conversion Clean Energy Research Center
沿 革
金属研究部門 Makoto Uchida内田 誠
セラミック研究部門 Kazutoshi Higashiyama東山 和寿
高分子研究部門 Kenji Miyatake宮武 健治
研究企画部門 Tomio Omata小俣富男
部門長
燃料電池の本格・大規模普及を目指して
【燃料電池ナノ材料研究センター 2008年4月設立】 高出力・高耐久・高効率 燃料電池 高信頼性 FCナノ材料設計・製法確立 教員26人 共同研究 研究成果の実用化 メーカー・ 研究機関 共同研究 人材育成 クリーンエネルギー 研究センター グリーンエネルギー変換工学 特別教育プログラム 協働研究 技術・情報収集発信 金 属 セラミックス 高分子 ナノマテリアル 海外連携機関 イリノイ大学 ミュンヘン工科大学 中国科学院・化学研究所 大邱慶北科学技術院 新 型 固 体 電 解 質 ・ 混 合 導 電 体 可 逆 固 体 酸 化 物 形 セ ル 水 素 製 造 精 製 触 媒 ハ イ ブ リ ッ ド 電 解 質 膜 新 型 電 極 触 媒 高 利 用 率 膜 電 極 接 合 体 新 型 炭 化 水 素 電 解 質 膜Fuel Cell Nanomaterials Center Akihiro Iiyama
山梨大学燃料電池ナノ材料研究センター長
Director, Fuel Cell Nanomaterials Center, University of Yamanashi
山梨大学
燃料電池ナノ材料
研究センター
〒400-0021 甲府市宮前町6-43 TEL 055-254-7092 （甲府駅より徒歩20分、タクシー10分）http://fc-nano.yamanashi.ac.jp/
ホームページFuel Cell Nanomaterials Center
University of Yamanashi
6-43 Miyamae-cho,Kofu 400-0021YAMANASHI
UNIVERSITY
OF
武田神社 北東中 山梨大学附属小 山梨大学附属中 市立北新小 甲府第一高 山の手通り 新紺屋小 武田 宮前 元紺屋 八幡神社 愛宕トンネル 愛宕山 山梨英和中 山梨英和高 山梨県庁 JR甲府駅 Kofu St. 至東京 至松本 JR中央本線 舞鶴城公園 武田通 り 平和通 り山梨大学甲府キャンパス
クリーンエネルギー研究センターClean Energy Research Center Fuel Cell Nanomaterials Center
燃料電池ナノ材料研究センター N 2015.8 教育人間 科学部 本部 工学部 東グラウンド
F
F
ミーティングルーム 兼任教員 研究室 部門長室 部門長室 部門長室 研究室 研究室 センター長室 研究室 事務室 事務室 器材庫1 器材庫2 202 触媒評価室 膜電極評価室204 201 膜電極合成室 触媒合成室203 205 計算機室205 計算機室 207 レーザー室 レベル4 レーザー 対策室 電気室 106 触媒解析室 北側連絡口 入口 206 クリーンルーム クリーンルーム 前室 102 電池評価室 共同研究室1 共同研究室2 共同研究室3 共同研究室1 共同研究室2 共同研究室3 セミナー室 セミナー室 管理室 薬品庫 薬品庫 101 TEM機械室 103 TEM室 105 SEM室 NMR室107 108 X線分析室 104 電池組立室センター配置図
燃料電池ナノ材料研究センター
オフィス棟（299 ㎡） 実験棟（1262 ㎡） オフィス棟（299 ㎡） 実験棟（1291 ㎡） 会議室・研究者居室（683 ㎡）Fuel Cell Nanomaterials Center, University of Yamanashi
http://fc-nano.yamanashi.ac.jp/
山梨大学
燃料電池ナノ材料研究センター
山梨大学
UNIVERSITY OF YAMANASHI概 要
我が国の「エネルギー基本計画（第四次）」に謳われる「水素社会」の
実現に向けた取り組みの加速には、燃料電池のコスト低減と同時に、耐
久性や性能のさらなる向上が必要です。その実現のため、燃料電池材料
の革新的なコンセプトの創出が産業界から強く要望されており、そのために
は、サイエンスに立ち戻った研究開発を行うことが必要です。
本センターは、燃料電池の本格普及に資することを目的として、山梨県
および関係省庁の絶大なご支援を得て、2008年4月に設立されました。
経済産業省、国立研究開発法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構
（NEDO）が委託するプロジェクト「劣化機構とナノテクノロジーを融合した
高性能セルのための基礎的材料開発」
（略称HiPer-FCプロジェクト）に
採択され、反応や劣化のメカニズムに関わる知見並びにナノテクノロジー
等の先端技術の融合により触媒・電解質膜・膜電極接合体（MEA）など
の燃料電池の材料研究を実施し、高性能・高信頼性・低コストを同時に実
現可能な基礎技術を確立してまいりました。
現在は、燃料電池の本格・大規模普及を可能にする高耐久・高性能・
低コストの電極触媒、電解質材料（膜／バインダー）について、それらの機
能を極限まで発揮させる触媒層の評価・解析を通してその有用性を検証
し、新規コンセプトの創出を目指し研究開発を進めております。
これらの研究開発の成果を広く産業界の皆様にご活用いただくことによ
り、燃料電池の本格・大規模普及に貢献をしたいと考えております。
このように本センターは、本格的な燃料電池／水素社会に対応できる
よう、多才な研究者陣容と世界トップレベルの先端設備をフル活用し、併
せて産学官の共同研究、大学院教育にも積極的に関わり、先端的研究
成果の創出と当該グリーンエネルギー分野を牽引する研究者・技術者の
育成に取り組んでいます。
皆様方の温かいご支援とご指導をよろしくお願い申し上げます。
1978.4∼1988.3 1989.4∼2001.3 2001.4∼ 2008.4∼ 工学部附属燃料電池実験施設設置 学内特別施設電気化学エネルギー変換研究室設置 クリーンエネルギー研究センター設置 燃料電池ナノ材料研究センター設置Laboratory of Electrocatalysis for Fuel Cells
Outline of the Center
Laboratory of Electrochemical Energy Conversion Clean Energy Research Center
沿 革
金属研究部門 Makoto Uchida内田 誠
セラミック研究部門 Kazutoshi Higashiyama東山 和寿
高分子研究部門 Kenji Miyatake宮武 健治
研究企画部門 Tomio Omata小俣富男
部門長
燃料電池の本格・大規模普及を目指して
【燃料電池ナノ材料研究センター 2008年4月設立】 高出力・高耐久・高効率 燃料電池 高信頼性 FCナノ材料設計・製法確立 教員26人 共同研究 研究成果の実用化 メーカー・ 研究機関 共同研究 人材育成 クリーンエネルギー 研究センター グリーンエネルギー変換工学 特別教育プログラム 協働研究 技術・情報収集発信 金 属 セラミックス 高分子 ナノマテリアル 海外連携機関 イリノイ大学 ミュンヘン工科大学 中国科学院・化学研究所 大邱慶北科学技術院 新 型 固 体 電 解 質 ・ 混 合 導 電 体 可 逆 固 体 酸 化 物 形 セ ル 水 素 製 造 精 製 触 媒 ハ イ ブ リ ッ ド 電 解 質 膜 新 型 電 極 触 媒 高 利 用 率 膜 電 極 接 合 体 新 型 炭 化 水 素 電 解 質 膜Fuel Cell Nanomaterials Center Akihiro Iiyama
山梨大学燃料電池ナノ材料研究センター長
Director, Fuel Cell Nanomaterials Center, University of Yamanashi
山梨大学
燃料電池ナノ材料
研究センター
〒400-0021 甲府市宮前町6-43 TEL 055-254-7092 （甲府駅より徒歩20分、タクシー10分）http://fc-nano.yamanashi.ac.jp/
ホームページFuel Cell Nanomaterials Center
University of Yamanashi
6-43 Miyamae-cho,Kofu 400-0021YAMANASHI
UNIVERSITY
OF
武田神社 北東中 山梨大学附属小 山梨大学附属中 市立北新小 甲府第一高 山の手通り 新紺屋小 武田 宮前 元紺屋 八幡神社 愛宕トンネル 愛宕山 山梨英和中 山梨英和高 山梨県庁 JR甲府駅 Kofu St. 至東京 至松本 JR中央本線 舞鶴城公園 武田通 り 平和通 り山梨大学甲府キャンパス
クリーンエネルギー研究センターClean Energy Research Center Fuel Cell Nanomaterials Center
燃料電池ナノ材料研究センター N 2015.8 教育人間 科学部 本部 工学部 東グラウンド
F
F
ミーティングルーム 兼任教員 研究室 部門長室 部門長室 部門長室 研究室 研究室 センター長室 研究室 事務室 事務室 器材庫1 器材庫2 202 触媒評価室 膜電極評価室204 201 膜電極合成室 触媒合成室203 205 計算機室205 計算機室 207 レーザー室 レベル4 レーザー 対策室 電気室 106 触媒解析室 北側連絡口 入口 206 クリーンルーム クリーンルーム 前室 102 電池評価室 共同研究室1 共同研究室2 共同研究室3 共同研究室1 共同研究室2 共同研究室3 セミナー室 セミナー室 管理室 薬品庫 薬品庫 101 TEM機械室 103 TEM室 105 SEM室 NMR室107 108 X線分析室 104 電池組立室センター配置図
燃料電池ナノ材料研究センター
オフィス棟（299 ㎡） 実験棟（1262 ㎡） オフィス棟（299 ㎡） 実験棟（1291 ㎡） 会議室・研究者居室（683 ㎡）S
uperlative,
S
table, and Scalable Performance Fuel Cell Project
Per-FC プロジェクト
S
S
S
プロジェクトマネージャーの下に、山梨大学を中心として、田中貴金属（株）、（株）カネカ、パナソニック（株）、（株）日産アーク、 （株）東レリサーチセンター、岩手大学、信州大学、東北大学が共同して研究を進めています。研究開発体制
Organization of the R&D
センター長の下に、金属研究部門、セラミックス研究部門、高分子研究部門、研究企画部門の4つの部門があります。研 究企画部門には、燃料電池研究拠点支援室が附属しています。また、姉妹センターであるクリーンエネルギー研究センター との兼任教員４名を含めて、教員数は27名に上ります。さらに国内外の研究者との緊密な連携で研究を進めています。
組織体制
Target of the Project
研究目標
自動車用燃料電池として2025年度（平成37年度）以降の大量普及期の実用化を見据え、2019年度（平成31年度）末におい て、出力密度×耐久時間／（単位出力あたりの貴金属使用量）として現行の10倍以上を実現するための要素技術を確立する。 田中貴金属山梨大学
高出力・高耐久・高効率燃料電池材料の
コンセプト創出
電極触媒のコンセプト創出 ①電極触媒材料の新規コンセプト創出 ②電解質材料の新規コンセプト創出 ③不純物高耐性次世代アノード触媒の コンセプト創出 パナソニック 実用セルによる 電極触媒・電解質材料 コンセプト検証 日産アーク 最先端計測による電極触媒の キャラクタリゼーション 東北大学 計算科学によるアノード触媒 の被毒・劣化メカニズム カネカ 電解質材料のコンセプト創出 岩手大学 Ptの分布を制御した 合金アノード触媒 信州大学 酸化物-Pt複合アノード触媒 【共同実施】 性能・劣化機構のマルチ解析東レリサーチセンター 外部協力団体 FCCJなど 海外研究機関 プロジェクト等NEDO評価Research Facilities and Activities
研究設備・研究活動
PEFC運転試験
Evaluation of PEFCs 上記MEAを用いて、自動車用・定置用燃料 電池において想定される作動条件に対応し たPEFC耐久試験を行っています。出力特 性や寿命を支配する因子を研究し、電池特 性のさらなる向上に向けた電極触媒や電解 質膜の設計指針にフィードバックしています。触媒・電解質膜設計のための
基礎研究
Fundamental Studies for New Design of Catalysts and Membranes
電極触媒や高分子電解質膜の構造解析をマル チスケールで行い、新材料設計につなげていま す。電気化学的手法、原子スケールの表面観 察、赤外・光電子スペクトル分析、量子化学計算 を複合的に実施し、材料構造から反応・移動現 象を理解し材料設計に生かしています。
Members of the Center
燃料電池セル（Single cell） 単セル評価装置（Evaluation system for single cell performance）
電池内反応分布の
可視化実験
Visualization of Reaction Distribution in Fuel Cells
劣化機構の解析やセル設計のため、燃料電池内の反 応分布を理解することは非常に重要です。新たに開発 した可視化装置を用いて、運転状態における電池内 部のガス分圧や温度などの分布、あるいは電極の腐 食挙動を高時間・空間分解能で可視化することに成 功しています。 可視化装置（Visualization system） 燃料電池内の酸素分圧可視化像
（Visualized oxygen partial pressure in a cell）
中国科学院 教授 Li-Jun Wan 大邱慶北科学技術院 教授 Hasuck Kim 早稲田大学理工学術院 教授 西出 宏之 工学院大学工学部 教授 高羽 洋充 燃料電池研究 拠点支援室 センター長・教授 クリーンエネルギー研究センター兼任教員 その他 国内外から事業参加する研究者（客員教授等） 金属研究部門 セラミック研究部門 高分子研究部門 研究企画部門 顧問 情報交換 定期的情報交換会 ライセンス・技術移転 技術利用業界 材料企業など 情報交換・サンプル提供 連携強化
自動車業界
内田 誠 犬飼 潤治 柿沼 克良 常田 貴夫 脇坂 暢 矢野 啓 原 正則 朴 英哲 シン ラマン クマール 部門長・教授 教 授 教 授 教 授 准 教 授 准 教 授 助 教 助 教 研 究 員 東山 和寿 宮尾 敏広 山下 壽生 西野 華子 部門長・教授 教 授 客 員 教 授 助 教 内田 裕之 宮武 健治 野原 愼士 三宅 純平 センター長・教授 教 授 准 教 授 助 教 宮武 健治 上野 武夫 秋山 良 部門長・教授 客 員 教 授 研 究 員 小俣 富男 ドナルド A.トリック 出来 成人 丹下 昭二 田島 收 橋本 登 大仲 英巳 児玉 美香 部門長・教授 教 授 客 員 教 授 客 員 教 授 客 員 教 授 客 員 教 授 客 員 教 授 研 究 員 渡辺 政廣 原品 光許 木村 美那 室 長 主 任本センターは、2008年4月からNEDO受託研究HiPer-FC（High Performance Fuel Cell）プロジェクトにより、固体高 分子形燃料電池の高性能・高信頼・低コスト化を達成する新材料の研究開発を推進してきました。
この研究活動から、電位変動に対して極めて高い安定性を示す「安定化Ptスキン-合金触媒」や「連珠状導電性セラミッ ク担体」、またフッ素系電解質膜を凌賀する耐久性と同等の膜抵抗を示す「炭化水素系電解質材料」など優れた材料や多 くの学術的知見を創出してきました。
この成果を来たるべき燃料電池自動車の大規模普及に適用するため、NEDO委託事業として2015年5月から本セン ターを中心に新たな“S”Per-FC（Superlative, Stable, and Scalable Performance Fuel Cell）プロジェクトを発足しま した。本プロジェクトでは、関連学理、先端機器を駆使して、電極触媒、電解質材料、及びそれらの機能を極限まで発揮させる 触媒層の評価・解析を通してその有用性を検証し、高出力・高耐久・高効率材料としての新コンセプトを創出します。これら新 コンセプトの産業界展開により、貴金属使用量を一桁低減した低価格乗用車や耐久性を十倍に高めた商用車の実現に貢 献します。
研究内容
Project Objectives
1nm
高活性・高耐久性合金触媒
Highly Active, Highly Durable Alloy Catalysts
高活性・高耐久性を両立した電極触媒の開発・評価を 行っています。粒子サイズ、組成を精密制御したPt合 金ナノ粒子表面にPt原子で均一に被覆した安定化 Ptスキン-Pt合金高分散触媒の合成に成功しており、 量産化・低コスト化に向けて研究を進めています。 安定化PtスキンーPtCo合金ナノ粒子/C触媒の電子顕微鏡写真 （STEM image of stabilized Pt skin-PtCo alloy/C catalysts） d/nm
V
olume fraction,％
高電位安定性担体・
担持触媒
Highly Durable Supports and Supported Catalysts
現在広く用いられている炭素担体に替わり得る高電 位でも安定な担体（高電気伝導性酸化物など）の開 発・評価を行っています。開発した担体に上記の白金 合金ナノ粒子を担持した電極触媒を調製し、活性評 価と耐食試験を行っています。
透過型電子顕微鏡（Transmission electron microscope）
新型高分子電解質膜
New Polymer Electrolyte Membranes
様々な運転環境下でも安定した高いプロトン導電率を 示す高分子電解質膜の開発を行っています。従来の フッ素系電解質膜と比べ、安価で導電率が高く機械 強度の優れた長期運転可能な炭化水素系膜の合成 に成功しています。燃料電池自動車で想定される高温 低加湿および低温に対応するPEFCの実現に向け、 大きな貢献をしています。 電解質膜合成設備
（Facility for synthesis of polymer electrolyte membranes）
X線小角散乱（SAXS）測定装置 （Small angle X-ray scattering （SAXS） system）
電解質膜のSAXSプロファイル
（SAXS profile of polymer electrolyte membrane）
触媒層と膜電極接合体（MEA）
Catalyst Layers and MEAs
電 極 触 媒を有 効に機 能させるため、気 体 （反応分子）、イオン、電子が効率よく反応 できる触媒層構造の設計・開発を行ってい ます。この最適化された電極触媒と新型高 分子電解質膜を接合して、当センターオリ ジナルの膜電極接合体(MEA)を作製して います。 原子間力顕微鏡によるプロトンパスの分布解析 （AFM image of proton-conducting path on
membrane surface）
電子顕微鏡によるPt粒子分布の三次元解析
（Visualization of Pt catalysts by 3D-STEM characterization）
燃料改質・精製触媒
Catalysts for Hydrogen Production and Purification
炭化水素化合物（天然ガスなど）を改質して、効率よく 水素を製造する触媒を開発しています。また、得られた 水素に含まれる微量のCOを選択的に除去する精製 触媒として、現在主流のCO選択酸化触媒、またこれ に替わる高性能のCO選択メタン化触媒を開発してい ます。 水素精製触媒の電子顕微鏡像
（TEM image of hydrogen purification catalyst） 改質触媒評価装置
（Catalytic activity measurement system） 安定化Ptスキン-PtCo合金触媒 連珠状導電性セラミック担体 炭化水素系電解質膜 飯山 明裕
Research Items
研究開発項目
カソード触媒の活性・耐久性を飛躍的に向上するための新たなコンセプトを、安定化Ptスキン-合金触媒、カーボン担体、導電性 セラミック担体、更にはそれらの界面の微細構造や表面電子状態等の解析を通じて明らかにする。得られたコンセプトは、カーボン 担体系／セラミック担体系カソード触媒、MEA構成により検証する。カソード触媒材料の新規コンセプト創出
1
Creation of a new concept for the cathode catalyst material
炭化水素系電解質膜・バインダーの分子構造や高次構造、モルフォルジー、水分子の存在状態／挙動等の評価・解析を通じ て、広温度・湿度範囲の燃料電池作動条件下でも耐久性と高性能化を両立する電解質材料の新規コンセプトを確立する。
電解質材料の新規コンセプト創出
2
Creation of a new concept for the electrolyte material
低白金で高ロバスト化・高耐久化を可能にするアノード触媒の設計指針をMEAでの検証を経て確立する。
不純物高耐性次世代アノード触媒のコンセプト創出
3
S
uperlative,
S
table, and Scalable Performance Fuel Cell Project
Per-FC プロジェクト
S
S
S
プロジェクトマネージャーの下に、山梨大学を中心として、田中貴金属（株）、（株）カネカ、パナソニック（株）、（株）日産アーク、 （株）東レリサーチセンター、岩手大学、信州大学、東北大学が共同して研究を進めています。研究開発体制
Organization of the R&D
センター長の下に、金属研究部門、セラミックス研究部門、高分子研究部門、研究企画部門の4つの部門があります。研 究企画部門には、燃料電池研究拠点支援室が附属しています。また、姉妹センターであるクリーンエネルギー研究センター との兼任教員４名を含めて、教員数は27名に上ります。さらに国内外の研究者との緊密な連携で研究を進めています。
組織体制
Target of the Project
研究目標
自動車用燃料電池として2025年度（平成37年度）以降の大量普及期の実用化を見据え、2019年度（平成31年度）末におい て、出力密度×耐久時間／（単位出力あたりの貴金属使用量）として現行の10倍以上を実現するための要素技術を確立する。 田中貴金属山梨大学
高出力・高耐久・高効率燃料電池材料の
コンセプト創出
電極触媒のコンセプト創出 ①電極触媒材料の新規コンセプト創出 ②電解質材料の新規コンセプト創出 ③不純物高耐性次世代アノード触媒の コンセプト創出 パナソニック 実用セルによる 電極触媒・電解質材料 コンセプト検証 日産アーク 最先端計測による電極触媒の キャラクタリゼーション 東北大学 計算科学によるアノード触媒 の被毒・劣化メカニズム カネカ 電解質材料のコンセプト創出 岩手大学 Ptの分布を制御した 合金アノード触媒 信州大学 酸化物-Pt複合アノード触媒 【共同実施】 性能・劣化機構のマルチ解析東レリサーチセンター 外部協力団体 FCCJなど 海外研究機関 プロジェクト等NEDO評価Research Facilities and Activities
研究設備・研究活動
PEFC運転試験
Evaluation of PEFCs 上記MEAを用いて、自動車用・定置用燃料 電池において想定される作動条件に対応し たPEFC耐久試験を行っています。出力特 性や寿命を支配する因子を研究し、電池特 性のさらなる向上に向けた電極触媒や電解 質膜の設計指針にフィードバックしています。触媒・電解質膜設計のための
基礎研究
Fundamental Studies for New Design of Catalysts and Membranes
電極触媒や高分子電解質膜の構造解析をマル チスケールで行い、新材料設計につなげていま す。電気化学的手法、原子スケールの表面観 察、赤外・光電子スペクトル分析、量子化学計算 を複合的に実施し、材料構造から反応・移動現 象を理解し材料設計に生かしています。
Members of the Center
燃料電池セル（Single cell） 単セル評価装置（Evaluation system for single cell performance）
電池内反応分布の
可視化実験
Visualization of Reaction Distribution in Fuel Cells
劣化機構の解析やセル設計のため、燃料電池内の反 応分布を理解することは非常に重要です。新たに開発 した可視化装置を用いて、運転状態における電池内 部のガス分圧や温度などの分布、あるいは電極の腐 食挙動を高時間・空間分解能で可視化することに成 功しています。 可視化装置（Visualization system） 燃料電池内の酸素分圧可視化像
（Visualized oxygen partial pressure in a cell）
中国科学院 教授 Li-Jun Wan 大邱慶北科学技術院 教授 Hasuck Kim 早稲田大学理工学術院 教授 西出 宏之 工学院大学工学部 教授 高羽 洋充 燃料電池研究 拠点支援室 センター長・教授 クリーンエネルギー研究センター兼任教員 その他 国内外から事業参加する研究者（客員教授等） 金属研究部門 セラミック研究部門 高分子研究部門 研究企画部門 顧問 情報交換 定期的情報交換会 ライセンス・技術移転 技術利用業界 材料企業など 情報交換・サンプル提供 連携強化
自動車業界
内田 誠 犬飼 潤治 柿沼 克良 常田 貴夫 脇坂 暢 矢野 啓 原 正則 朴 英哲 シン ラマン クマール 部門長・教授 教 授 教 授 教 授 准 教 授 准 教 授 助 教 助 教 研 究 員 東山 和寿 宮尾 敏広 山下 壽生 西野 華子 部門長・教授 教 授 客 員 教 授 助 教 内田 裕之 宮武 健治 野原 愼士 三宅 純平 センター長・教授 教 授 准 教 授 助 教 宮武 健治 上野 武夫 秋山 良 部門長・教授 客 員 教 授 研 究 員 小俣 富男 ドナルド A.トリック 出来 成人 丹下 昭二 田島 收 橋本 登 大仲 英巳 児玉 美香 部門長・教授 教 授 客 員 教 授 客 員 教 授 客 員 教 授 客 員 教 授 客 員 教 授 研 究 員 渡辺 政廣 原品 光許 木村 美那 室 長 主 任本センターは、2008年4月からNEDO受託研究HiPer-FC（High Performance Fuel Cell）プロジェクトにより、固体高 分子形燃料電池の高性能・高信頼・低コスト化を達成する新材料の研究開発を推進してきました。
この研究活動から、電位変動に対して極めて高い安定性を示す「安定化Ptスキン-合金触媒」や「連珠状導電性セラミッ ク担体」、またフッ素系電解質膜を凌賀する耐久性と同等の膜抵抗を示す「炭化水素系電解質材料」など優れた材料や多 くの学術的知見を創出してきました。
この成果を来たるべき燃料電池自動車の大規模普及に適用するため、NEDO委託事業として2015年5月から本セン ターを中心に新たな“S”Per-FC（Superlative, Stable, and Scalable Performance Fuel Cell）プロジェクトを発足しま した。本プロジェクトでは、関連学理、先端機器を駆使して、電極触媒、電解質材料、及びそれらの機能を極限まで発揮させる 触媒層の評価・解析を通してその有用性を検証し、高出力・高耐久・高効率材料としての新コンセプトを創出します。これら新 コンセプトの産業界展開により、貴金属使用量を一桁低減した低価格乗用車や耐久性を十倍に高めた商用車の実現に貢 献します。
研究内容
Project Objectives
1nm
高活性・高耐久性合金触媒
Highly Active, Highly Durable Alloy Catalysts
高活性・高耐久性を両立した電極触媒の開発・評価を 行っています。粒子サイズ、組成を精密制御したPt合 金ナノ粒子表面にPt原子で均一に被覆した安定化 Ptスキン-Pt合金高分散触媒の合成に成功しており、 量産化・低コスト化に向けて研究を進めています。 安定化PtスキンーPtCo合金ナノ粒子/C触媒の電子顕微鏡写真 （STEM image of stabilized Pt skin-PtCo alloy/C catalysts） d/nm
V
olume fraction,％
高電位安定性担体・
担持触媒
Highly Durable Supports and Supported Catalysts
現在広く用いられている炭素担体に替わり得る高電 位でも安定な担体（高電気伝導性酸化物など）の開 発・評価を行っています。開発した担体に上記の白金 合金ナノ粒子を担持した電極触媒を調製し、活性評 価と耐食試験を行っています。
透過型電子顕微鏡（Transmission electron microscope）
新型高分子電解質膜
New Polymer Electrolyte Membranes
様々な運転環境下でも安定した高いプロトン導電率を 示す高分子電解質膜の開発を行っています。従来の フッ素系電解質膜と比べ、安価で導電率が高く機械 強度の優れた長期運転可能な炭化水素系膜の合成 に成功しています。燃料電池自動車で想定される高温 低加湿および低温に対応するPEFCの実現に向け、 大きな貢献をしています。 電解質膜合成設備
（Facility for synthesis of polymer electrolyte membranes）
X線小角散乱（SAXS）測定装置 （Small angle X-ray scattering （SAXS） system）
電解質膜のSAXSプロファイル
（SAXS profile of polymer electrolyte membrane）
触媒層と膜電極接合体（MEA）
Catalyst Layers and MEAs
電 極 触 媒を有 効に機 能させるため、気 体 （反応分子）、イオン、電子が効率よく反応 できる触媒層構造の設計・開発を行ってい ます。この最適化された電極触媒と新型高 分子電解質膜を接合して、当センターオリ ジナルの膜電極接合体(MEA)を作製して います。 原子間力顕微鏡によるプロトンパスの分布解析 （AFM image of proton-conducting path on
membrane surface）
電子顕微鏡によるPt粒子分布の三次元解析
（Visualization of Pt catalysts by 3D-STEM characterization）
燃料改質・精製触媒
Catalysts for Hydrogen Production and Purification
炭化水素化合物（天然ガスなど）を改質して、効率よく 水素を製造する触媒を開発しています。また、得られた 水素に含まれる微量のCOを選択的に除去する精製 触媒として、現在主流のCO選択酸化触媒、またこれ に替わる高性能のCO選択メタン化触媒を開発してい ます。 水素精製触媒の電子顕微鏡像
（TEM image of hydrogen purification catalyst） 改質触媒評価装置
（Catalytic activity measurement system） 安定化Ptスキン-PtCo合金触媒 連珠状導電性セラミック担体 炭化水素系電解質膜 飯山 明裕
Research Items
研究開発項目
カソード触媒の活性・耐久性を飛躍的に向上するための新たなコンセプトを、安定化Ptスキン-合金触媒、カーボン担体、導電性 セラミック担体、更にはそれらの界面の微細構造や表面電子状態等の解析を通じて明らかにする。得られたコンセプトは、カーボン 担体系／セラミック担体系カソード触媒、MEA構成により検証する。カソード触媒材料の新規コンセプト創出
1
Creation of a new concept for the cathode catalyst material
炭化水素系電解質膜・バインダーの分子構造や高次構造、モルフォルジー、水分子の存在状態／挙動等の評価・解析を通じ て、広温度・湿度範囲の燃料電池作動条件下でも耐久性と高性能化を両立する電解質材料の新規コンセプトを確立する。
電解質材料の新規コンセプト創出
2
Creation of a new concept for the electrolyte material
低白金で高ロバスト化・高耐久化を可能にするアノード触媒の設計指針をMEAでの検証を経て確立する。
不純物高耐性次世代アノード触媒のコンセプト創出
3
S
uperlative,
S
table, and Scalable Performance Fuel Cell Project
Per-FC プロジェクト
S
S
S
プロジェクトマネージャーの下に、山梨大学を中心として、田中貴金属（株）、（株）カネカ、パナソニック（株）、（株）日産アーク、 （株）東レリサーチセンター、岩手大学、信州大学、東北大学が共同して研究を進めています。研究開発体制
Organization of the R&D
センター長の下に、金属研究部門、セラミックス研究部門、高分子研究部門、研究企画部門の4つの部門があります。研 究企画部門には、燃料電池研究拠点支援室が附属しています。また、姉妹センターであるクリーンエネルギー研究センター との兼任教員４名を含めて、教員数は27名に上ります。さらに国内外の研究者との緊密な連携で研究を進めています。
組織体制
Target of the Project
研究目標
自動車用燃料電池として2025年度（平成37年度）以降の大量普及期の実用化を見据え、2019年度（平成31年度）末におい て、出力密度×耐久時間／（単位出力あたりの貴金属使用量）として現行の10倍以上を実現するための要素技術を確立する。 田中貴金属山梨大学
高出力・高耐久・高効率燃料電池材料の
コンセプト創出
電極触媒のコンセプト創出 ①電極触媒材料の新規コンセプト創出 ②電解質材料の新規コンセプト創出 ③不純物高耐性次世代アノード触媒の コンセプト創出 パナソニック 実用セルによる 電極触媒・電解質材料 コンセプト検証 日産アーク 最先端計測による電極触媒の キャラクタリゼーション 東北大学 計算科学によるアノード触媒 の被毒・劣化メカニズム カネカ 電解質材料のコンセプト創出 岩手大学 Ptの分布を制御した 合金アノード触媒 信州大学 酸化物-Pt複合アノード触媒 【共同実施】 性能・劣化機構のマルチ解析東レリサーチセンター 外部協力団体 FCCJなど 海外研究機関 プロジェクト等NEDO評価Research Facilities and Activities
研究設備・研究活動
PEFC運転試験
Evaluation of PEFCs 上記MEAを用いて、自動車用・定置用燃料 電池において想定される作動条件に対応し たPEFC耐久試験を行っています。出力特 性や寿命を支配する因子を研究し、電池特 性のさらなる向上に向けた電極触媒や電解 質膜の設計指針にフィードバックしています。触媒・電解質膜設計のための
基礎研究
Fundamental Studies for New Design of Catalysts and Membranes
電極触媒や高分子電解質膜の構造解析をマル チスケールで行い、新材料設計につなげていま す。電気化学的手法、原子スケールの表面観 察、赤外・光電子スペクトル分析、量子化学計算 を複合的に実施し、材料構造から反応・移動現 象を理解し材料設計に生かしています。
Members of the Center
燃料電池セル（Single cell） 単セル評価装置（Evaluation system for single cell performance）
電池内反応分布の
可視化実験
Visualization of Reaction Distribution in Fuel Cells
劣化機構の解析やセル設計のため、燃料電池内の反 応分布を理解することは非常に重要です。新たに開発 した可視化装置を用いて、運転状態における電池内 部のガス分圧や温度などの分布、あるいは電極の腐 食挙動を高時間・空間分解能で可視化することに成 功しています。 可視化装置（Visualization system） 燃料電池内の酸素分圧可視化像
（Visualized oxygen partial pressure in a cell）
中国科学院 教授 Li-Jun Wan 大邱慶北科学技術院 教授 Hasuck Kim 早稲田大学理工学術院 教授 西出 宏之 工学院大学工学部 教授 高羽 洋充 燃料電池研究 拠点支援室 センター長・教授 クリーンエネルギー研究センター兼任教員 その他 国内外から事業参加する研究者（客員教授等） 金属研究部門 セラミック研究部門 高分子研究部門 研究企画部門 顧問 情報交換 定期的情報交換会 ライセンス・技術移転 技術利用業界 材料企業など 情報交換・サンプル提供 連携強化
自動車業界
内田 誠 犬飼 潤治 柿沼 克良 常田 貴夫 脇坂 暢 矢野 啓 原 正則 朴 英哲 シン ラマン クマール 部門長・教授 教 授 教 授 教 授 准 教 授 准 教 授 助 教 助 教 研 究 員 東山 和寿 宮尾 敏広 山下 壽生 西野 華子 部門長・教授 教 授 客 員 教 授 助 教 内田 裕之 宮武 健治 野原 愼士 三宅 純平 センター長・教授 教 授 准 教 授 助 教 宮武 健治 上野 武夫 秋山 良 部門長・教授 客 員 教 授 研 究 員 小俣 富男 ドナルド A.トリック 出来 成人 丹下 昭二 田島 收 橋本 登 大仲 英巳 児玉 美香 部門長・教授 教 授 客 員 教 授 客 員 教 授 客 員 教 授 客 員 教 授 客 員 教 授 研 究 員 渡辺 政廣 原品 光許 木村 美那 室 長 主 任本センターは、2008年4月からNEDO受託研究HiPer-FC（High Performance Fuel Cell）プロジェクトにより、固体高 分子形燃料電池の高性能・高信頼・低コスト化を達成する新材料の研究開発を推進してきました。
この研究活動から、電位変動に対して極めて高い安定性を示す「安定化Ptスキン-合金触媒」や「連珠状導電性セラミッ ク担体」、またフッ素系電解質膜を凌賀する耐久性と同等の膜抵抗を示す「炭化水素系電解質材料」など優れた材料や多 くの学術的知見を創出してきました。
この成果を来たるべき燃料電池自動車の大規模普及に適用するため、NEDO委託事業として2015年5月から本セン ターを中心に新たな“S”Per-FC（Superlative, Stable, and Scalable Performance Fuel Cell）プロジェクトを発足しま した。本プロジェクトでは、関連学理、先端機器を駆使して、電極触媒、電解質材料、及びそれらの機能を極限まで発揮させる 触媒層の評価・解析を通してその有用性を検証し、高出力・高耐久・高効率材料としての新コンセプトを創出します。これら新 コンセプトの産業界展開により、貴金属使用量を一桁低減した低価格乗用車や耐久性を十倍に高めた商用車の実現に貢 献します。
研究内容
Project Objectives
1nm
高活性・高耐久性合金触媒
Highly Active, Highly Durable Alloy Catalysts
高活性・高耐久性を両立した電極触媒の開発・評価を 行っています。粒子サイズ、組成を精密制御したPt合 金ナノ粒子表面にPt原子で均一に被覆した安定化 Ptスキン-Pt合金高分散触媒の合成に成功しており、 量産化・低コスト化に向けて研究を進めています。 安定化PtスキンーPtCo合金ナノ粒子/C触媒の電子顕微鏡写真 （STEM image of stabilized Pt skin-PtCo alloy/C catalysts） d/nm
V
olume fraction,％
高電位安定性担体・
担持触媒
Highly Durable Supports and Supported Catalysts
現在広く用いられている炭素担体に替わり得る高電 位でも安定な担体（高電気伝導性酸化物など）の開 発・評価を行っています。開発した担体に上記の白金 合金ナノ粒子を担持した電極触媒を調製し、活性評 価と耐食試験を行っています。
透過型電子顕微鏡（Transmission electron microscope）
新型高分子電解質膜
New Polymer Electrolyte Membranes
様々な運転環境下でも安定した高いプロトン導電率を 示す高分子電解質膜の開発を行っています。従来の フッ素系電解質膜と比べ、安価で導電率が高く機械 強度の優れた長期運転可能な炭化水素系膜の合成 に成功しています。燃料電池自動車で想定される高温 低加湿および低温に対応するPEFCの実現に向け、 大きな貢献をしています。 電解質膜合成設備
（Facility for synthesis of polymer electrolyte membranes）
X線小角散乱（SAXS）測定装置 （Small angle X-ray scattering （SAXS） system）
電解質膜のSAXSプロファイル
（SAXS profile of polymer electrolyte membrane）
触媒層と膜電極接合体（MEA）
Catalyst Layers and MEAs
電 極 触 媒を有 効に機 能させるため、気 体 （反応分子）、イオン、電子が効率よく反応 できる触媒層構造の設計・開発を行ってい ます。この最適化された電極触媒と新型高 分子電解質膜を接合して、当センターオリ ジナルの膜電極接合体(MEA)を作製して います。 原子間力顕微鏡によるプロトンパスの分布解析 （AFM image of proton-conducting path on
membrane surface）
電子顕微鏡によるPt粒子分布の三次元解析
（Visualization of Pt catalysts by 3D-STEM characterization）
燃料改質・精製触媒
Catalysts for Hydrogen Production and Purification
炭化水素化合物（天然ガスなど）を改質して、効率よく 水素を製造する触媒を開発しています。また、得られた 水素に含まれる微量のCOを選択的に除去する精製 触媒として、現在主流のCO選択酸化触媒、またこれ に替わる高性能のCO選択メタン化触媒を開発してい ます。 水素精製触媒の電子顕微鏡像
（TEM image of hydrogen purification catalyst） 改質触媒評価装置
（Catalytic activity measurement system） 安定化Ptスキン-PtCo合金触媒 連珠状導電性セラミック担体 炭化水素系電解質膜 飯山 明裕
Research Items
研究開発項目
カソード触媒の活性・耐久性を飛躍的に向上するための新たなコンセプトを、安定化Ptスキン-合金触媒、カーボン担体、導電性 セラミック担体、更にはそれらの界面の微細構造や表面電子状態等の解析を通じて明らかにする。得られたコンセプトは、カーボン 担体系／セラミック担体系カソード触媒、MEA構成により検証する。カソード触媒材料の新規コンセプト創出
1
Creation of a new concept for the cathode catalyst material
炭化水素系電解質膜・バインダーの分子構造や高次構造、モルフォルジー、水分子の存在状態／挙動等の評価・解析を通じ て、広温度・湿度範囲の燃料電池作動条件下でも耐久性と高性能化を両立する電解質材料の新規コンセプトを確立する。
電解質材料の新規コンセプト創出
2
Creation of a new concept for the electrolyte material
低白金で高ロバスト化・高耐久化を可能にするアノード触媒の設計指針をMEAでの検証を経て確立する。
不純物高耐性次世代アノード触媒のコンセプト創出
3
S
uperlative,
S
table, and Scalable Performance Fuel Cell Project
Per-FC プロジェクト
S
S
S
プロジェクトマネージャーの下に、山梨大学を中心として、田中貴金属（株）、（株）カネカ、パナソニック（株）、（株）日産アーク、 （株）東レリサーチセンター、岩手大学、信州大学、東北大学が共同して研究を進めています。研究開発体制
Organization of the R&D
センター長の下に、金属研究部門、セラミックス研究部門、高分子研究部門、研究企画部門の4つの部門があります。研 究企画部門には、燃料電池研究拠点支援室が附属しています。また、姉妹センターであるクリーンエネルギー研究センター との兼任教員４名を含めて、教員数は27名に上ります。さらに国内外の研究者との緊密な連携で研究を進めています。
組織体制
Target of the Project
研究目標
自動車用燃料電池として2025年度（平成37年度）以降の大量普及期の実用化を見据え、2019年度（平成31年度）末におい て、出力密度×耐久時間／（単位出力あたりの貴金属使用量）として現行の10倍以上を実現するための要素技術を確立する。 田中貴金属山梨大学
高出力・高耐久・高効率燃料電池材料の
コンセプト創出
電極触媒のコンセプト創出 ①電極触媒材料の新規コンセプト創出 ②電解質材料の新規コンセプト創出 ③不純物高耐性次世代アノード触媒の コンセプト創出 パナソニック 実用セルによる 電極触媒・電解質材料 コンセプト検証 日産アーク 最先端計測による電極触媒の キャラクタリゼーション 東北大学 計算科学によるアノード触媒 の被毒・劣化メカニズム カネカ 電解質材料のコンセプト創出 岩手大学 Ptの分布を制御した 合金アノード触媒 信州大学 酸化物-Pt複合アノード触媒 【共同実施】 性能・劣化機構のマルチ解析東レリサーチセンター 外部協力団体 FCCJなど 海外研究機関 プロジェクト等NEDO評価Research Facilities and Activities
研究設備・研究活動
PEFC運転試験
Evaluation of PEFCs 上記MEAを用いて、自動車用・定置用燃料 電池において想定される作動条件に対応し たPEFC耐久試験を行っています。出力特 性や寿命を支配する因子を研究し、電池特 性のさらなる向上に向けた電極触媒や電解 質膜の設計指針にフィードバックしています。触媒・電解質膜設計のための
基礎研究
Fundamental Studies for New Design of Catalysts and Membranes
電極触媒や高分子電解質膜の構造解析をマル チスケールで行い、新材料設計につなげていま す。電気化学的手法、原子スケールの表面観 察、赤外・光電子スペクトル分析、量子化学計算 を複合的に実施し、材料構造から反応・移動現 象を理解し材料設計に生かしています。
Members of the Center
燃料電池セル（Single cell） 単セル評価装置（Evaluation system for single cell performance）
電池内反応分布の
可視化実験
Visualization of Reaction Distribution in Fuel Cells
劣化機構の解析やセル設計のため、燃料電池内の反 応分布を理解することは非常に重要です。新たに開発 した可視化装置を用いて、運転状態における電池内 部のガス分圧や温度などの分布、あるいは電極の腐 食挙動を高時間・空間分解能で可視化することに成 功しています。 可視化装置（Visualization system） 燃料電池内の酸素分圧可視化像
（Visualized oxygen partial pressure in a cell）
中国科学院 教授 Li-Jun Wan 大邱慶北科学技術院 教授 Hasuck Kim 早稲田大学理工学術院 教授 西出 宏之 工学院大学工学部 教授 高羽 洋充 燃料電池研究 拠点支援室 センター長・教授 クリーンエネルギー研究センター兼任教員 その他 国内外から事業参加する研究者（客員教授等） 金属研究部門 セラミック研究部門 高分子研究部門 研究企画部門 顧問 情報交換 定期的情報交換会 ライセンス・技術移転 技術利用業界 材料企業など 情報交換・サンプル提供 連携強化
自動車業界
内田 誠 犬飼 潤治 柿沼 克良 常田 貴夫 脇坂 暢 矢野 啓 原 正則 朴 英哲 シン ラマン クマール 部門長・教授 教 授 教 授 教 授 准 教 授 准 教 授 助 教 助 教 研 究 員 東山 和寿 宮尾 敏広 山下 壽生 西野 華子 部門長・教授 教 授 客 員 教 授 助 教 内田 裕之 宮武 健治 野原 愼士 三宅 純平 センター長・教授 教 授 准 教 授 助 教 宮武 健治 上野 武夫 秋山 良 部門長・教授 客 員 教 授 研 究 員 小俣 富男 ドナルド A.トリック 出来 成人 丹下 昭二 田島 收 橋本 登 大仲 英巳 児玉 美香 部門長・教授 教 授 客 員 教 授 客 員 教 授 客 員 教 授 客 員 教 授 客 員 教 授 研 究 員 渡辺 政廣 原品 光許 木村 美那 室 長 主 任本センターは、2008年4月からNEDO受託研究HiPer-FC（High Performance Fuel Cell）プロジェクトにより、固体高 分子形燃料電池の高性能・高信頼・低コスト化を達成する新材料の研究開発を推進してきました。
この研究活動から、電位変動に対して極めて高い安定性を示す「安定化Ptスキン-合金触媒」や「連珠状導電性セラミッ ク担体」、またフッ素系電解質膜を凌賀する耐久性と同等の膜抵抗を示す「炭化水素系電解質材料」など優れた材料や多 くの学術的知見を創出してきました。
この成果を来たるべき燃料電池自動車の大規模普及に適用するため、NEDO委託事業として2015年5月から本セン ターを中心に新たな“S”Per-FC（Superlative, Stable, and Scalable Performance Fuel Cell）プロジェクトを発足しま した。本プロジェクトでは、関連学理、先端機器を駆使して、電極触媒、電解質材料、及びそれらの機能を極限まで発揮させる 触媒層の評価・解析を通してその有用性を検証し、高出力・高耐久・高効率材料としての新コンセプトを創出します。これら新 コンセプトの産業界展開により、貴金属使用量を一桁低減した低価格乗用車や耐久性を十倍に高めた商用車の実現に貢 献します。
研究内容
Project Objectives
1nm
高活性・高耐久性合金触媒
Highly Active, Highly Durable Alloy Catalysts
高活性・高耐久性を両立した電極触媒の開発・評価を 行っています。粒子サイズ、組成を精密制御したPt合 金ナノ粒子表面にPt原子で均一に被覆した安定化 Ptスキン-Pt合金高分散触媒の合成に成功しており、 量産化・低コスト化に向けて研究を進めています。 安定化PtスキンーPtCo合金ナノ粒子/C触媒の電子顕微鏡写真 （STEM image of stabilized Pt skin-PtCo alloy/C catalysts） d/nm
V
olume fraction,％
高電位安定性担体・
担持触媒
Highly Durable Supports and Supported Catalysts
現在広く用いられている炭素担体に替わり得る高電 位でも安定な担体（高電気伝導性酸化物など）の開 発・評価を行っています。開発した担体に上記の白金 合金ナノ粒子を担持した電極触媒を調製し、活性評 価と耐食試験を行っています。
透過型電子顕微鏡（Transmission electron microscope）
新型高分子電解質膜
New Polymer Electrolyte Membranes
様々な運転環境下でも安定した高いプロトン導電率を 示す高分子電解質膜の開発を行っています。従来の フッ素系電解質膜と比べ、安価で導電率が高く機械 強度の優れた長期運転可能な炭化水素系膜の合成 に成功しています。燃料電池自動車で想定される高温 低加湿および低温に対応するPEFCの実現に向け、 大きな貢献をしています。 電解質膜合成設備
（Facility for synthesis of polymer electrolyte membranes）
X線小角散乱（SAXS）測定装置 （Small angle X-ray scattering （SAXS） system）
電解質膜のSAXSプロファイル
（SAXS profile of polymer electrolyte membrane）
触媒層と膜電極接合体（MEA）
Catalyst Layers and MEAs
電 極 触 媒を有 効に機 能させるため、気 体 （反応分子）、イオン、電子が効率よく反応 できる触媒層構造の設計・開発を行ってい ます。この最適化された電極触媒と新型高 分子電解質膜を接合して、当センターオリ ジナルの膜電極接合体(MEA)を作製して います。 原子間力顕微鏡によるプロトンパスの分布解析 （AFM image of proton-conducting path on
membrane surface）
電子顕微鏡によるPt粒子分布の三次元解析
（Visualization of Pt catalysts by 3D-STEM characterization）
燃料改質・精製触媒
Catalysts for Hydrogen Production and Purification
炭化水素化合物（天然ガスなど）を改質して、効率よく 水素を製造する触媒を開発しています。また、得られた 水素に含まれる微量のCOを選択的に除去する精製 触媒として、現在主流のCO選択酸化触媒、またこれ に替わる高性能のCO選択メタン化触媒を開発してい ます。 水素精製触媒の電子顕微鏡像
（TEM image of hydrogen purification catalyst） 改質触媒評価装置
（Catalytic activity measurement system） 安定化Ptスキン-PtCo合金触媒 連珠状導電性セラミック担体 炭化水素系電解質膜 飯山 明裕
Research Items
研究開発項目
カソード触媒の活性・耐久性を飛躍的に向上するための新たなコンセプトを、安定化Ptスキン-合金触媒、カーボン担体、導電性 セラミック担体、更にはそれらの界面の微細構造や表面電子状態等の解析を通じて明らかにする。得られたコンセプトは、カーボン 担体系／セラミック担体系カソード触媒、MEA構成により検証する。カソード触媒材料の新規コンセプト創出
1
Creation of a new concept for the cathode catalyst material
炭化水素系電解質膜・バインダーの分子構造や高次構造、モルフォルジー、水分子の存在状態／挙動等の評価・解析を通じ て、広温度・湿度範囲の燃料電池作動条件下でも耐久性と高性能化を両立する電解質材料の新規コンセプトを確立する。
電解質材料の新規コンセプト創出
2
Creation of a new concept for the electrolyte material
低白金で高ロバスト化・高耐久化を可能にするアノード触媒の設計指針をMEAでの検証を経て確立する。
不純物高耐性次世代アノード触媒のコンセプト創出
3
Fuel Cell Nanomaterials Center, University of Yamanashi
http://fc-nano.yamanashi.ac.jp/
山梨大学
燃料電池ナノ材料研究センター
山梨大学
UNIVERSITY OF YAMANASHI概 要
我が国の「エネルギー基本計画（第四次）」に謳われる「水素社会」の
実現に向けた取り組みの加速には、燃料電池のコスト低減と同時に、耐
久性や性能のさらなる向上が必要です。その実現のため、燃料電池材料
の革新的なコンセプトの創出が産業界から強く要望されており、そのために
は、サイエンスに立ち戻った研究開発を行うことが必要です。
本センターは、燃料電池の本格普及に資することを目的として、山梨県
および関係省庁の絶大なご支援を得て、2008年4月に設立されました。
経済産業省、国立研究開発法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構
（NEDO）が委託するプロジェクト「劣化機構とナノテクノロジーを融合した
高性能セルのための基礎的材料開発」
（略称HiPer-FCプロジェクト）に
採択され、反応や劣化のメカニズムに関わる知見並びにナノテクノロジー
等の先端技術の融合により触媒・電解質膜・膜電極接合体（MEA）など
の燃料電池の材料研究を実施し、高性能・高信頼性・低コストを同時に実
現可能な基礎技術を確立してまいりました。
現在は、燃料電池の本格・大規模普及を可能にする高耐久・高性能・
低コストの電極触媒、電解質材料（膜／バインダー）について、それらの機
能を極限まで発揮させる触媒層の評価・解析を通してその有用性を検証
し、新規コンセプトの創出を目指し研究開発を進めております。
これらの研究開発の成果を広く産業界の皆様にご活用いただくことによ
り、燃料電池の本格・大規模普及に貢献をしたいと考えております。
このように本センターは、本格的な燃料電池／水素社会に対応できる
よう、多才な研究者陣容と世界トップレベルの先端設備をフル活用し、併
せて産学官の共同研究、大学院教育にも積極的に関わり、先端的研究
成果の創出と当該グリーンエネルギー分野を牽引する研究者・技術者の
育成に取り組んでいます。
皆様方の温かいご支援とご指導をよろしくお願い申し上げます。
1978.4∼1988.3 1989.4∼2001.3 2001.4∼ 2008.4∼ 工学部附属燃料電池実験施設設置 学内特別施設電気化学エネルギー変換研究室設置 クリーンエネルギー研究センター設置 燃料電池ナノ材料研究センター設置Laboratory of Electrocatalysis for Fuel Cells
Outline of the Center
Laboratory of Electrochemical Energy Conversion Clean Energy Research Center
沿 革
金属研究部門 Makoto Uchida内田 誠
セラミック研究部門 Kazutoshi Higashiyama東山 和寿
高分子研究部門 Kenji Miyatake宮武 健治
研究企画部門 Tomio Omata小俣富男
部門長
燃料電池の本格・大規模普及を目指して
【燃料電池ナノ材料研究センター 2008年4月設立】 高出力・高耐久・高効率 燃料電池 高信頼性 FCナノ材料設計・製法確立 教員26人 共同研究 研究成果の実用化 メーカー・ 研究機関 共同研究 人材育成 クリーンエネルギー 研究センター グリーンエネルギー変換工学 特別教育プログラム 協働研究 技術・情報収集発信 金 属 セラミックス 高分子 ナノマテリアル 海外連携機関 イリノイ大学 ミュンヘン工科大学 中国科学院・化学研究所 大邱慶北科学技術院 新 型 固 体 電 解 質 ・ 混 合 導 電 体 可 逆 固 体 酸 化 物 形 セ ル 水 素 製 造 精 製 触 媒 ハ イ ブ リ ッ ド 電 解 質 膜 新 型 電 極 触 媒 高 利 用 率 膜 電 極 接 合 体 新 型 炭 化 水 素 電 解 質 膜Fuel Cell Nanomaterials Center Akihiro Iiyama
山梨大学燃料電池ナノ材料研究センター長
Director, Fuel Cell Nanomaterials Center, University of Yamanashi
山梨大学
燃料電池ナノ材料
研究センター
〒400-0021 甲府市宮前町6-43 TEL 055-254-7092 （甲府駅より徒歩20分、タクシー10分）http://fc-nano.yamanashi.ac.jp/
ホームページFuel Cell Nanomaterials Center
University of Yamanashi
6-43 Miyamae-cho,Kofu 400-0021YAMANASHI
UNIVERSITY
OF
武田神社 北東中 山梨大学附属小 山梨大学附属中 市立北新小 甲府第一高 山の手通り 新紺屋小 武田 宮前 元紺屋 八幡神社 愛宕トンネル 愛宕山 山梨英和中 山梨英和高 山梨県庁 JR甲府駅 Kofu St. 至東京 至松本 JR中央本線 舞鶴城公園 武田通 り 平和通 り山梨大学甲府キャンパス
クリーンエネルギー研究センターClean Energy Research Center Fuel Cell Nanomaterials Center
燃料電池ナノ材料研究センター N 2015.8 教育人間 科学部 本部 工学部 東グラウンド
