2015～2019年度NEDO「燃料電池等利用の飛躍的拡大に向けた共通課題解決型産学官連携研究開発事業／共通課題解決型基盤技術開発／高温低加湿作動を目指した革新的低白金化技術開発」プロジェクトで、メソポーラスカーボン(MPC)担体を用いた白金および白金合金触媒の開発、およびメラミンに代表される有機化合物の白金触媒表面の修飾による高活性化、高耐久化技術の開発を進め、図1に示すような特性を有する高活性触媒の開発に成功しましたが、2035年目標のIV特性と比較して、低電流密度から高電流密度にわたり、発電性能に大きな解離があります。
本研究開発では、同図に示すさまざまな革新的低白金化技術を開発し、上記の2035年目標を達成します。具体的には、１）これまでのMPC担体を用いた白金、合金（ハイエントロピー合金を含む）およびコアシェル触媒技術をベースにしたさらなる高活性化の実現、２）これまでの有機物修飾技術をベースに、さらに高活性、高耐久性を与える有機物探索やメカニズムの解明。MEAでの使いこなし技術の確立、３）MPC担体を用いた触媒を有効に使いこなす触媒層構造の最適化により、さらなる高活性化、高電流密度化、高耐久化の実現を目指します。また、最大120℃の高温作動の課題においては触媒層の親水性／疎水性制御に加えて、120℃作動対応イオノマーおよびイオン液体の利用により、120℃高温作動化を目指します。

本研究では、山梨大学のガス拡散電極に関する学術的知見・材料設計技術・先端計測技術や日本化学産業株式会社、関東化学株式会社および東レリサーチセンターの特有技術と当社の量産技術を融合することで高性能・高耐久・低コストであるプロトン交換膜型水電解装置用革新的低貴金属担持アノード触媒・MEA の実現を推進します。

本研究では、山梨大学のガス拡散電極に関する学理・材料設計技術・先端計測技術と、共同提案企業である日本化学産業と当社の量産技術を融合して、上記課題を解決するためのプロトン交換膜型水電解用の革新的な低貴金属担持酸素発生極触媒の開発を目指し、以下のテーマを実施します。

本共同研究では、これまで担体として汎用的に利用されてきたカーボンブラックではなく、高電位耐性が期待できるボロンドープナノダイヤモンド（boron-doped nanodiamond, BDND）を担体とした触媒を新規に開発することで、FCVの長寿命化を達成し、汎用カーボンブラック担体触媒の10倍以上の高電位耐性を持つ触媒の開発を目指します。当社は東京理科大学で開発した担体を使用した触媒開発および燃料電池セルでの性能評価、解析を担当し、研究開発成果の実用化を目指します。

2030年以降に求められる高温・低加湿環境下での性能を確保しつつ、「水素・燃料電池戦略技術開発戦略」や「燃料電池・水素技術開発ロードマップ」上の技術開発課題「貴金属使用量大幅低減」を達成するため、コアシェル触媒や合金触媒の「触媒内部」、「触媒表面」の改良に加えて、下図に示すように「触媒担体」や「担体細孔内部」まで範囲を広げた革新的低白金化技術を開発します。