堀場製作所が開発する燃料電池用触媒インクプロセス最適化システムの全貌

燃料電池の未来を支える新技術

燃料電池は、持続可能なエネルギー源の一つとして注目を集めています。その心臓部である触媒層の製造プロセスは、燃料電池の性能向上の鍵を握っています。株式会社堀場製作所は、東京大学および金沢大学との協力を得て、触媒インクの混合分散プロセスを最適化するための自動実験・自律探索システムの開発を開始しました。

プロジェクトの目的と背景

このプロジェクトは、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の委託事業の一環であり、2025年から2030年まで進められる予定です。燃料電池触媒層の製造は、調合や塗布、乾燥と多くの工程が含まれますが、その中でも材料の混合比、混合方法、乾燥条件などが燃料電池の性能に大きく影響します。これまで、触媒層の製造は大型生産ラインで行われ、多くの材料を用いて試行錯誤が繰り返されてきました。このプロセスは時間とコストがかかるため、効率化が求められていました。

新たなシステム「混合分散ROPES」

堀場製作所は、「混合分散ROPES」という新しい自律探索システムの開発に取り組んでいます。これは、自動で最適条件を探索することを目的としており、触媒インクの混合分散プロセスを高度化します。システムの開発にあたっては、東京大学がシステムの構想やプロセス技術を、金沢大学が混合メカニズムに関する専門知識を提供し、堀場製作所は複数の装置やソフトウェアを統合したインテグレーション技術を駆使します。

具体的なアプローチ

このシステムは、小型の生産ラインを用い、大型生産ラインで発生する現象を再現することを目指します。さらに、粒子径分布測定装置などの分析機器を活用して、触媒インクの混合状態を評価し、その結果をもとに条件を自動的に最適化します。この方法により、従来の手法に比べて効率を100倍以上高めることを期待しています。

触媒層製造プロセスの進化

「塗布乾燥ROPES」と「混合分散ROPES」の2つのシステムを組み合わせて、燃料電池の触媒層製造に必要な一連のプロセスを最適化していく計画です。この技術の活用により、燃料電池の生産性が向上し、より広範な普及が見込まれています。堀場製作所によるこのプロジェクトの詳細は、2026年3月に東京ビッグサイトで開催される「スマートエネルギー WEEK」で初公開される予定です。