韓国原子力研究所は3Dプリント技術を使用して、より安価なクロムアルミニウムコーティング燃料電池セパレーターを開発しています。

南極熊紹介：電気化学的水分解は有望な技術であり、新エネルギー車の分野では、水を分解して水素燃料を生成する装置です。しかし、機器のコストが高いため、広範囲での使用が制限されています。通常、燃料電池内の液体試薬と気体生成物を分配するフロープレートは、グラファイト、チタン、またはステンレス鋼で作られています。それぞれ、耐腐食性が劣る、コストが高いなどの欠点があります。

2022年4月11日、アンタークティックベアは、韓国原子力研究所（KAERI）が水素自動車燃料電池を削減できる3Dプリント技術を開発し、その技術を韓国原子力研究所傘下のセンテック社に移転したと発表したことを知りました。

△韓国原子力研究所の3Dプリント燃料電池セパレーター。研究所からの画像研究チームは、3Dプリント技術により、水素燃料電池車のバッテリーセパレーターのコストを大幅に削減できると主張している。電気自動車のコストを40％削減できると期待されています。

韓国原子力研究院は、売上高の２％を研究開発費として負担することを条件に、「耐腐食性材料積層３Ｄプリント技術」の技術移転を完了したと１１日発表した。

燃料電池は、水素と酸素の化学反応によって電気と水を生成する装置です。周囲の隔壁は耐腐食性でなければなりません。この目的のために、金やプラチナがコア材料として使用され、主にアルミニウム、ステンレス鋼、チタン合金の表面にメッキされます。化学的に安定しており、他の物質とほとんど反応しません。

△英国は2014年にすでに、コーティングなし（左）と異なるコーティング（右）の写真と走査型電子顕微鏡画像を含む、バッテリーセパレーターの製造に3Dプリントを使用する研究を行っていた。画像提供：王立化学協会韓国原子力研究所の核燃料安全研究部門のキム・ヒョンギル部長は、安価で耐腐食性のある材料を開発した。 3Dプリント技術を用いて、ステンレス鋼合金の表面に耐食性の高いクロムアルミニウム（CrAl）合金をコーティングしました。コーティングは剥がれにくく、金などの希少金属の代替品として使用できます。同時に、クロムアルミニウムのコストは金の1/2000安く、価格面での優位性が非常に高くなります。

この研究で使用された3Dプリント技術は、高出力レーザーを使用して金属材料を層ごとに積み重ねる高エネルギー堆積（DED）方式です。金属材料が溶けると結合し、コーティングされた部分が剥がれなくなります。

この技術は単なるコーティングにとどまらず、3Dプリンターを使用して水素燃料電池用の金属セパレーターのプロトタイプを製造することに成功しました。また、セパレータプレートの表面に突起した電解流路を3Dプリントすることで、燃料電池内の水素と酸素の反応効率が向上します。

△3Dプリント技術を用いて製造したクロムアルミニウムコーティングパーティションの試作品。画像はkurdoより
同研究科長のキム・ヒョンギル氏は「今回の成果は、韓国原子力研究所が保有する３Ｄプリント技術が原子力分野以外にも応用できることを示している」と語った。

一方、The Sentechは2021年11月に設立された3Dプリントのスタートアップ企業で、極限環境産業向けの素材を開発している。同社はこれまでの技術を活用し、水素燃料自動車だけでなく防衛・航空宇宙産業にも利用を拡大する計画だ。

3D プリント方式により、軽量で低コストの電解装置を構築できます。開発コストが安くなれば、これらのデバイスをより幅広いユーザーが利用できるようになる可能性があります。

韓国原子力研究所は3Dプリント技術を使用して、より安価なクロムアルミニウムコーティング燃料電池セパレーターを開発しています。

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