水素エネルギーとグラファイトバイポーラプレート

現在、多くの国々で新型水素に関するあらゆる分野の研究が盛んに行われていますが、技術的な困難を克服するために歩みを進めています。水素エネルギーの生産・貯蔵・輸送インフラの規模の継続的な拡大に伴い、水素エネルギーのコストにも大きな低下余地があります。研究によると、水素エネルギー産業チェーン全体のコストは2030年までに半減すると予想されています。国際水素エネルギー委員会とマッキンゼーが共同で発表した報告書によると、30以上の国と地域が水素エネルギー開発ロードマップを発表しており、2030年までに世界の水素エネルギープロジェクトへの投資は3,000億ドルに達すると予想されています。

水素燃料電池スタックは、複数の燃料電池セルを直列に積み重ねて構成されます。バイポーラプレートと膜電極MEAを交互に重ね合わせ、各モノマー間にシール材を埋め込み、前後のプレートで加圧した後、ネジで締め付けて水素燃料電池スタックを形成します。

バイポーラプレートと膜電極MEAを交互に重ね合わせ、各モノマー間にシール材を埋め込み、前後のプレートで加圧した後、ネジで締め付けて水素燃料電池スタックを形成する。現在、実際の応用は人造黒鉛製のバイポーラプレート。この材料で作られたバイポーラプレートは、優れた導電性と耐腐食性を備えています。しかし、バイポーラプレートの気密性が求められるため、製造工程には樹脂含浸、炭化、黒鉛化、そしてその後の流動場処理など、多くの製造工程が必要であり、製造手順が複雑でコストが非常に高く、燃料電池の応用を制限する重要な要因となっています。

プロトン交換膜燃料電池（PEMFC）は、等温かつ電気化学的に化学エネルギーを電気エネルギーに直接変換します。カルノーサイクルの制約を受けず、高いエネルギー変換率（40%～60%）を有し、クリーンで無公害（生成物は主に水）です。21世紀初の高効率かつクリーンな電源システムと考えられています。PEMFCスタックにおける単セル接続部品として、バイポーラプレートは主にセル間のガスの混入を遮断し、燃料と酸化剤を分配し、膜電極を支持し、単セルを直列に接続して電子回路を形成する役割を果たします。