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MEAの物理解析技術

  • 燃料電池の心臓部とも言えるMEA(Membrane Electrode Assembly)の各種物理解析メニューを取りそろえています。
    連続運転や耐久試験にともなうPt触媒やアイオノマーの状態変化を評価することにより、お客様の燃料電池開発をサポート致します。

  • 3D-TEMによる担持箇所別 Pt粒径分布評価
    • 触媒のTEM像
      触媒のTEM像
    • 触媒のTEM像
    • Pt担持カーボンの3次元像
      Pt担持カーボンの3次元像
    • Pt粒子の3次元像:カーボンの表面と内部との粒径分布の比較
      Pt粒子の3次元像:カーボンの表面と内部との粒径分布の比較
  • 雰囲気制御XAFSによるPt触媒の状態解析

    MEAを実環境に近い雰囲気(水素還元、空気酸化@80℃)でXAFS測定することで、触媒中の白金粒子の酸化数の変化、酸素の吸着脱離を評価することが出来ます。

    • Pt触媒粉のPt L3端XANESスペクトル
      Pt触媒粉のPt L3端XANES
      スペクトル
    • Pt L3端EXAFS振動スペクトルの解析によって得られる動径分布関数
      Pt L3端EXAFS振動スペクトルの
      解析によって得られる動径分布関数
  • GCIB-XPSによるMEAの触媒層のアイオノマー厚み評価
    • C1s光電子スペクトル
      C1s光電子スペクトル
      アイオノマーと担体におけるCのピーク位置は大きく異なっていることから、ピーク分離を用いてそれらの存在比を算出することができます。
    • 深さ方向組成分析結果
      Cの組成を
      状態別で
      プロット

      深さ方向組成分析結果
      アイオノマーのFと担体のCに着目し、それらのプロット線の交点をアイオノマーと担持体との界面と見なし、表面からその交点までの長さをアイオノマーの厚さとして評価しました。
      事例)I/C=0.7の触媒層を評価し、アイオノマーの厚さを18nmと算出しました。
  • 触媒層特定部位の3D-SEM観察

    連続的にFIBによる微細加工と断面SEM画像取得を繰り返し行うことで、3次元構造が得られます。X線マイクロCTで捉えることが難しい数百nmオーダーの断面構造が確認できます。 

    • 深さ方向組成分析結果
    体積比評価結果
    体積[um3]
    比率[%]
    電極層
    5.75
    38
    空隙
    9.25
    62

    ・最小ピッチは約20nm(本データも約20nmピッチで取得)。
    ・最大構築範囲は約100μm×100μm×100μm(素材によります)。