威廉亚洲（JTEKT）成功开发甲酸新燃料电池
来源： 发布日期：2021-11-17 16:11
威廉亚洲（JTEKT）基于循环性优异的甲酸，开展了新燃料电池的研发，并以实用化为目标成功开发了日本国内50W级功能实证机。
自2018年起，我们一直与精通燃料电池领域的金泽大学 辻口副教授合作开展直接甲酸燃料电池的研发项目，并取得了本项研究成果。威廉亚洲将把这种直接甲酸燃料电池“J-DFAFC (JTEKT-Direct Formic Acid Fuel Cell)”作为碳中和的要素之一，为实现脱碳社会和可持续发展目标SDGs做出贡献。
研发的背景
威廉亚洲针对「环境挑战2050」，制定了“构建低碳社会”、“构建循环型社会”等五项环境方针。作为该方针的一环，我们突破了“汽车零部件”、“轴承”、“机床”等现有业务框架，从“制造”、“应用”和“回馈”的角度开展新能源的研究以对应脱碳社会。
一般来说，“新能源”中包括氢气，氨和酒精等。但威廉亚洲此次将目光着眼于环境循环性优异且能量密度高的甲酸。
因此，我们于2018年便与熟悉燃料电池领域的金泽大学辻口副教授合作开展直接甲酸燃料电池的研究，同时通过产学合作加速研究，取得了今日的成果。
关于甲酸
甲酸在工业领域作为制造树脂和乙酸时的副产品进行生产和流通，主要用于畜牧业和农业领域，但因其使用领域有限，还未能作为能源使用。甲酸的分子结构为HCOOH, 其水溶液无燃烧、爆炸的可能性，安全性好、环境循环性高，因此与其他发电用燃料相比，在可用性、环境性方面占有优势。未来，我们还可以期待以人工光合作用为代表的，二氧化碳与水反应合成的甲酸。威廉亚洲对于这种有良好环境循环特性的甲酸能否作为燃料用于发电，又或是能否将其作为新的能源来使用这一想法为开端进行了项目研发。
发电原理
直接甲酸燃料电池 (J-DFAFC) 是固体高分子燃料电池（PEFC：Polymer Electrolyte Fuel Cell）的一种，它并非是以氢气或酒精水溶液作为燃料，而是一种利用甲酸水溶液（HCOOH）和空气中的氧气（O2）代替作为燃料发电的燃料电池。
供给到负极(Anode) 的甲酸水溶液在催化剂的作用下被分解为二氧化碳 (CO2) ，此时产生氢离子 (H+) 和电子 (e-) ，产生的电子通过外部电路，氢离子通过电解质膜到达正极 (Cathode) ，与氧气反应生成水(H2O)。通过以上这些化学反应产生了电力。
特性
本次开发的功能实证机上，运用了金泽大学自主开发的钯催化剂 (Pd/C) 技术，通过威廉亚洲在现有业务中长年积累的材料·表面处理技术、解析技术、制造技术等提高了发电效率。电池尺寸为9平方厘米，采用多节电池堆叠结构，实现了比甲醇燃料电池更高的290mW/cm2的较大输出密度。同时，它能以低噪音和低振动运行，并且可以利用液体型燃料电池的特性长时间进行发电。
未来的展望
目前，我们正在开发数百W级的燃料电池，并计划在公司内部使用。此外，我们还将推动1kW级燃料电池的开发和商业化。未来，我们将着眼于从照明和通信电子设备开始，到应急电源，远程供电，住宅或设施中的小型分布式电源等用途，推动提高输出密度和稳定电力的技术开发。
联合国可持续发展目标SDGs
7.1 到2030年，确保人人都能获得负担得起的、可靠的现代能源服务。
7.2 到2030年，到2030年，大幅增加可再生能源在全球能源结构中的比例。
9.1 发展优质、可靠、可持续和有抵御灾害能力的基础设施，包括区域和跨境基础设施，
以支持经济发展和提升人类福祉，重点是人人可负担得起并公平利用上述基础设施。
12.5 到2030年，通过预防、减排、回收和再利用，大幅减少废物的产生。
13.1 加强各国抵御和适应气候相关的灾害和自然灾害的能力。
*此产品暂未在中国地区发售
返回
自2018年起，我们一直与精通燃料电池领域的金泽大学 辻口副教授合作开展直接甲酸燃料电池的研发项目，并取得了本项研究成果。威廉亚洲将把这种直接甲酸燃料电池“J-DFAFC (JTEKT-Direct Formic Acid Fuel Cell)”作为碳中和的要素之一，为实现脱碳社会和可持续发展目标SDGs做出贡献。
<直接甲酸燃料电池的功能实证机 (50 W级) >
研发的背景
威廉亚洲针对「环境挑战2050」，制定了“构建低碳社会”、“构建循环型社会”等五项环境方针。作为该方针的一环，我们突破了“汽车零部件”、“轴承”、“机床”等现有业务框架，从“制造”、“应用”和“回馈”的角度开展新能源的研究以对应脱碳社会。
一般来说，“新能源”中包括氢气，氨和酒精等。但威廉亚洲此次将目光着眼于环境循环性优异且能量密度高的甲酸。
因此，我们于2018年便与熟悉燃料电池领域的金泽大学辻口副教授合作开展直接甲酸燃料电池的研究，同时通过产学合作加速研究，取得了今日的成果。
关于甲酸
甲酸在工业领域作为制造树脂和乙酸时的副产品进行生产和流通，主要用于畜牧业和农业领域，但因其使用领域有限，还未能作为能源使用。甲酸的分子结构为HCOOH, 其水溶液无燃烧、爆炸的可能性，安全性好、环境循环性高，因此与其他发电用燃料相比，在可用性、环境性方面占有优势。未来，我们还可以期待以人工光合作用为代表的，二氧化碳与水反应合成的甲酸。威廉亚洲对于这种有良好环境循环特性的甲酸能否作为燃料用于发电，又或是能否将其作为新的能源来使用这一想法为开端进行了项目研发。
发电原理
直接甲酸燃料电池 (J-DFAFC) 是固体高分子燃料电池（PEFC：Polymer Electrolyte Fuel Cell）的一种，它并非是以氢气或酒精水溶液作为燃料，而是一种利用甲酸水溶液（HCOOH）和空气中的氧气（O2）代替作为燃料发电的燃料电池。
供给到负极(Anode) 的甲酸水溶液在催化剂的作用下被分解为二氧化碳 (CO2) ，此时产生氢离子 (H+) 和电子 (e-) ，产生的电子通过外部电路，氢离子通过电解质膜到达正极 (Cathode) ，与氧气反应生成水(H2O)。通过以上这些化学反应产生了电力。
<发电原理>
特性
本次开发的功能实证机上，运用了金泽大学自主开发的钯催化剂 (Pd/C) 技术，通过威廉亚洲在现有业务中长年积累的材料·表面处理技术、解析技术、制造技术等提高了发电效率。电池尺寸为9平方厘米，采用多节电池堆叠结构，实现了比甲醇燃料电池更高的290mW/cm2的较大输出密度。同时，它能以低噪音和低振动运行，并且可以利用液体型燃料电池的特性长时间进行发电。
<发电电池外观>
未来的展望
目前，我们正在开发数百W级的燃料电池，并计划在公司内部使用。此外，我们还将推动1kW级燃料电池的开发和商业化。未来，我们将着眼于从照明和通信电子设备开始，到应急电源，远程供电，住宅或设施中的小型分布式电源等用途，推动提高输出密度和稳定电力的技术开发。
联合国可持续发展目标SDGs
7.1 到2030年，确保人人都能获得负担得起的、可靠的现代能源服务。
7.2 到2030年，到2030年，大幅增加可再生能源在全球能源结构中的比例。
9.1 发展优质、可靠、可持续和有抵御灾害能力的基础设施，包括区域和跨境基础设施，
以支持经济发展和提升人类福祉，重点是人人可负担得起并公平利用上述基础设施。
12.5 到2030年，通过预防、减排、回收和再利用，大幅减少废物的产生。
13.1 加强各国抵御和适应气候相关的灾害和自然灾害的能力。
*此产品暂未在中国地区发售
