| 【第1編 環境エネルギー問題と燃料電池】 |
| 第1章 自動車を取り巻く環境問題とエネルギー動向(佐藤 登) |
| 1 地球環境と自動車技術 3 |
| 2 リサイクルと材料技術 6 |
| 2.1 リサイクルの具現化事例と規制動向 6 |
| 2.2 ガラスのリサイクル 7 |
| 3 有害物質削減への取組み 8 |
| 3.1 法規動向 8 |
| 3.2 鉛フリー対応 8 |
| 3.3 ポストPVCの動き 8 |
| 3.4 フロン対策 9 |
| 3.5 エアバグガス発生剤の転換 10 |
| 4 内燃機関自動車の進化 10 |
| 5 エネルギー動向とCO2低減 12 |
| 6 新エネルギー自動車の動向 14 |
| 6.1 新エネルギーシステムと自動車 14 |
| 6.2 電気自動車の開発経緯 15 |
| 6.3 ハイプリッド電気自動車の開発経緯 18 |
| 6.4 FCVの開発動向 20 |
| 7 おわりに 22 |
| 第2章 燃料電池の電気化学(太田健一郎,坂本良悟) |
| 1 はじめに 24 |
| 2 燃料電池の基礎化学 24 |
| 2.1 電気化学システム 24 |
| 2.2 電極反応 27 |
| 2.3 電解質とイオン伝導度 31 |
| 3 燃料電池とは 33 |
| 3.1 燃料電池の原理 33 |
| 3.2 燃料電池の特徴 35 |
| 3.3 燃料電池の種類 36 |
| 4 燃料電池の効率 41 |
| 4.1 燃料電池の効率の考え方 41 |
| 4.2 電圧効率 41 |
| 4.3 電流効率 42 |
| 4.4 エネルギー変換効率 43 |
| 5 おわりに 44 |
| 第3章 燃料電池用燃料研究の動向(野崎 健) |
| 1 はじめに 46 |
| 2 燃料電池システムの原理と改質反応 46 |
| 3 燃料電池自動車に利用可能な燃料 50 |
| 4 燃料電池自動車用燃料の未来 52 |
| 5 燃料電池自動車用新燃料の供給・分配システム 55 |
| 6 おわりに 58 |
| 第4章 水素エネルギーシステム(柏木孝夫) |
| 1 都市のエネルギー需要 60 |
| 2 最適都市エネルギーシステム 61 |
| 3 水素ネットワークを有する都市システムのイメージ 63 |
| 【第2編 燃料電池自動車と水素自動車の開発】 |
| 第1章 燃料電池自動車の開発動向(高木靖雄) |
| 1 まえがき 69 |
| 2 各種燃料方式FCEVの性能比較 69 |
| 2.1 各システムの構成 69 |
| 2.2 FCEVの熱効率とCO2排出量 70 |
| 2.3 航続走行距離 73 |
| 3 各種燃料方式FCEVシステム開発の現状 74 |
| 3.1 直接水素式システム 74 |
| 3.2 ガソリン改質システム 74 |
| 3.2.1 DOEでの開発の現状 74 |
| 3.2.2 コストの予測 75 |
| 3.2.3 エミッションレベルの予測 77 |
| 4 まとめ 78 |
| 第2章 燃料電池自動車市場の将来展望(風間智英) |
| 1 燃料電池自動車の競合技術と優位性 81 |
| 1.1 燃料電池自動車の開発状況 81 |
| 1.2 燃料電池自動車の競合技術 82 |
| 1.3 燃料電池自動車の競合技術に対する コスト優位性 83 |
| 2 燃料電池自動車の購入者 85 |
| 2.1 EV市場の現状 85 |
| 2.2 燃料電池自動車の購入者 87 |
| 3 燃料電池自動車の市場展望 88 |
| 4 自動車以外の燃料電池の用途 89 |
| 4.1 携帯機器用 89 |
| 4.2 住宅用 91 |
| 第3章 水素自動車の開発(山根 健) |
| 1 BMWにおける25年におたる水素自動車の開発 92 |
| 2 液体水素タンク 92 |
| 3 水素エンジン 93 |
| 4 水素での運転のための構成部品 95 |
| 4.1 基本エンジン 95 |
| 4.2 水素噴射と混合気生成 95 |
| 4.3 点火系 97 |
| 4.4 逆火 97 |
| 4.5 希薄混合気運転 99 |
| 4.6 水素とガソリン両方の運転のための制御装置 99 |
| 4.6.1 制御ユニット 99 |
| 4.6.1 安全コンセプトダイアグノーシス 100 |
| 4.7 水素モード運転 100 |
| 4.7.1 燃料計量 100 |
| 4.7.2 シフト制御 101 |
| 4.7.3 高度補正 101 |
| 4.7.4 ブレーキブースター 101 |
| 4.8 水素モードからガソリンモードへの運転切り替え 101 |
| 5 まとめ 102 |
| 【第3編 燃料電池と材料技術】 |
| 第1章 固体高分子型燃料電池の開発動向と技術課題(竹中啓恭,安田和明) |
| 1 開発動向 105 |
| 1.1 歴史的経緯 105 |
| 1.2 PEFCの最近の開発動向 107 |
| 2 PEFC用途における課題 108 |
| 2.1 燃料に関わる課題 108 |
| 2.2 経済性に関わる課題 110 |
| 3 構成材料と技術課題 111 |
| 3.1 スタックの構造 111 |
| 3.2 高分子電解質膜 112 |
| 3.3 触媒電極と膜電極製造法 115 |
| 3.4 セパレータ 118 |
| 4 おわりに 120 |
| 第2章 固体高分子型燃料電池用改質触媒(岡田治) |
| 1 燃料電池における燃料改質技術 122 |
| 1.1 燃料電池の種類と使用可能燃料 122 |
| 1.2 燃料と改質システム 123 |
| 1.3 燃料電池用天然ガス改質システム 125 |
| 2 改質触媒 129 |
| 2.1 改質方式 129 |
| 2.2 水蒸気改質法 129 |
| 2.3 部分酸化法およびオートサーマル法 131 |
| 3 CO変成触媒 132 |
| 4 CO除去触媒 133 |
| 5 おわりに 135 |
| 第3章 固体高分子型燃料電池用セパレータ(坂口知三) |
| 1 はじめに 137 |
| 1.1 燃料電池の構成 137 |
| 1.2 セパレータの役割,種類 138 |
| 1.3 セパレータの要求性能,課題 138 |
| 2 アモルファスカーボン 139 |
| 3 アモルファスカーボン製セパレータ 140 |
| 3.1 製造方法概略 140 |
| 3.2 原料工程 140 |
| 3.3 成形工程 141 |
| 3.4 焼成工程 142 |
| 4 今後の展望 144 |
| 第4章 固体高分子型燃料電池用電解質膜(小谷貴彦) |
| 1 はじめに 146 |
| 2 固体高分子電解質膜の役割と要求特性 146 |
| 2.1 固体高分子電解質膜の基本的な役割 146 |
| 2.2 実用上の要求特性 148 |
| 3 パーフルオロカーボンするホン酸電解質膜 149 |
| 3.1 開発の歴史 149 |
| 3.2 構造と基本物性 149 |
| 3.3 性能向上の開発動向 155 |
| 3.4 実用的な環境での性能 157 |
| 4 その他の電解質膜の開発動向 160 |
| 5 おわりに 161 |
| 第5章 直接メタノール形燃料電池(山崎陽太郎) |
| 1 はじめに 162 |
| 2 改質形FCEVの問題点 163 |
| 2.1 燃料極触媒のCO被毒 163 |
| 2.2 改質温度の問題 164 |
| 3 直接メタノール形燃料電池 164 |
| 3.1 DMFCの利点 164 |
| 3.2 DMFCの電極反応 165 |
| 3.3 空気極の反応 166 |
| 3.4 DMFCの高温作動化 167 |
| 3.5 DMFCの問題点 167 |
| 4 メタノール・クロスオーバー 167 |
| 5 ナフィオン膜の微細構造とメタノールクロスオーバー 169 |
| 6 メタノール不透過性膜の開発 170 |
| 7 各種プロトン伝導膜 171 |
| 7.1 ポリベンズイミダゾール 171 |
| 7.2 芳香族ポリエーテル膜 171 |
| 7.3 有機・無機複合高分子膜 172 |
| 8 ガス拡散電極と三相界面172 |
| 9 液体燃料供給およびセパレータに関する問題 174 |
| 9.1 流路設計 174 |
| 9.2 CO2の排出 174 |
| 9.3 水管理 174 |
| 10 メタノールの安全性 175 |
| 11 おわりに 175 |
| 第6章 固体高分子形燃料電池用材料の解析事例(片桐元) |
| 1 はじめに 177 |
| 2 高分子電解質膜 177 |
| 2.1 電解質膜の構造解析・劣化解析 177 |
| 2.2 高分子電解質における水クラスターの評価 181 |
| 2.2.1 DSCによるクラスターサイズ分布の評価 181 |
| 2.2.2 透過型電子顕微鏡によるクラスター構造の観察 184 |
| 2.3 ダイレクトメタノール型燃料電池用電解質膜の評価 184 |
| 3 電極触媒 185 |
| 4 炭素材料 190 |
| 5 おわりに 190 |
| 第7章 燃料電池の特許動向(山口義和) |
| 1 燃料電池の種類と特許動向 193 |
| 2 固体高分子型燃料電池と企業動向 196 |
| 3 固体高分子型燃料電池と技術展開 198 |
| (1)電解質材料 198 |
| (2)電解質膜 200 |
| (3)電極(ガス拡散層) 201 |
| (4)電極(触媒層) 201 |
| (5)電解質膜と電極の接合体 201 |
| (6)中間層 202 |
| (7)電解質膜の補強材 202 |
| (8)集電板 202 |
| (9)セパレータ 202 |
| (10)ガス流路板 203 |
| (11)シール 203 |
| (12)電解質膜の加湿方法 203 |
| 【第4編 水素製造と貯蔵材料】 |
| 第1章 水素製造技術(荒川裕則) |
| 1 はじめに 207 |
| 2 水素エネルギーの特微と製造法の分類 207 |
| 2.1 水素エネルギーの特徴 207 |
| 2.2 水素製造法の分類 208 |
| 3 化石資源からの水素製造 210 |
| 3.1 天然ガス,石油,石炭からの水素製造 210 |
| 3.2 バイオマスからの水素製造法 211 |
| 4 水からの水素製造法 211 |
| 4.1 水の電気分解による水素製造 211 |
| 4.2 熱化学法による水からの水素製造 213 |
| 5 太陽光を利用する水からの水素製造法 214 |
| 5.1 太陽電池を利用する水の電気分解 214 |
| 5.2 光電気化学的水素製造法 215 |
| 5.3 酸化物半導体光触媒による水の直接分解水素製造法 215 |
| 5.3.1 紫外光応答性光触媒による水の分解による水素製造 215 |
| 5.3.2 可視光応答性分解光触媒の開発 217 |
| 5.3.3 光合成を模倣した二段階光触媒水分解システムの開発 220 |
| 5.3.4 光触媒による水分解水素製造プロセスの実用化への課題 223 |
| 6 おわりに 224 |
| 第2章 水素吸蔵合金(栗山信宏) |
| 1 はじめに 225 |
| 2 水素吸蔵合金の組成・構造と特性 227 |
| 3 水素吸蔵合金の種類と特徴 231 |
| 3.1 AB5型水素吸蔵合金 231 |
| 3.2 ラーベス相水素吸蔵合金 232 |
| 3.3 Ti-Fe系水素吸蔵合金 234 |
| 3.4 体心立方(bcc)構造固溶体型水素吸蔵合金 235 |
| 3.5 Mg系水素吸蔵合金 237 |
| 3.6 錯体系水素吸蔵材料 237 |
| 3.7 炭素系水素吸蔵材料 238 |
| 4 種々の水素貯蔵技術と水素吸蔵合金 239 |
| 5 おわりに 242 |
| 第3章 高圧ガス容器(平忠明) |
| 1 はじめに 245 |
| 2 圧縮水素方式のFCV 245 |
| 2.1 FCVの事例 245 |
| 2.2 燃料電池自動車(FCV)と圧縮天然ガス自動車(CNGV)の比較 247 |
| 2.3 CNGV燃料装置用容器の構造 248 |
| 2.4 C-FRP容器の製造プロセス 248 |
| 2.5 CNGV用容器をFCVに適用するための課題 248 |
| 3 FCV用高圧水素容器の要求性能 250 |
| 4 おわりに 255 |
| 第4章 ケミカルはイドライド(市川勝) |
| 1 燃料電池と水素の貯蔵・供給技術 256 |
| 2 燃料電池自動車用水素燃料の選択 256 |
| 3 有機ハイドライドの物性と水素貯蔵・供給性能 258 |
| 4 燃料電池自動車用の水素供給システムのLCA総合エネルギー効率 262 |
| 5 有機ハイドライドを利用する水素供給技術の経済評価とCO2排出原単位 263 |
| 6 有機ハイドライドを利用する高速水素発生装置と技術開発 265 |
| 7 有機ハイドライドを利用する水素ステーション 270 |
| 8 燃料電池社会向けの水素供給ネットワーク 273 |
| 9 まとめと将来展望 274 |
| 【第1編 環境エネルギー問題と燃料電池】 |
| 第1章 自動車を取り巻く環境問題とエネルギー動向(佐藤 登) |
| 1 地球環境と自動車技術 3 |
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