K2‑SPRING Q-ENERGY Innovator Unit グリーンイノベーションユニット
Shogo Nakamura Photo
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2024 Cohort 2024年度
K2-SPRING · Q-ENERGY Innovator Unit · Admission 2024 K2-SPRING · グリーンイノベーションユニット · 2024年度入学

Shogo Nakamura

中村 省吾

Affiliation
所属
Graduate School of Engineering
工学府
Major / Department
専攻
Department of Hydrogen Energy Systems
水素エネルギーシステム専攻
Supervisor
指導教員
Prof. Kazunari SASAKI佐々木 一成 教授
§ 01

K2-SPRING research

K2-SPRING 研究

K2-SPRING Project · Primary focus K2-SPRINGプロジェクト · 主題

Design and Evaluation of PtW-Based Catalysts for Enhancing Fuel Starvation Tolerance in PEFCs

水素欠乏耐性向上に向けたPtW系触媒の設計と評価

Polymer electrolyte fuel cells (PEFCs) have attracted attention as a core technology for utilising renewable energy and achieving a zero-emission society. This study focuses on fuel starvation at the anode, one of the major degradation factors in PEFCs. When hydrogen supply is temporarily interrupted, the anode potential rises sharply, leading to irreversible degradation such as carbon support corrosion and platinum catalyst dissolution. These phenomena significantly reduce cell performance and hinder long-term operation. The research aims to design and evaluate PtW-based catalysts with enhanced tolerance to fuel starvation conditions.

固体高分子形燃料電池(PEFC)は、再生可能エネルギーの活用やゼロエミッション社会の実現に向けた中核技術として注目されている。本研究では、PEFCの劣化要因の一つである「アノード側の水素欠乏」に着目する。水素供給が一時的に断たれた際、アノード電位が急激に上昇し、炭素担体の腐食や白金触媒の溶解などの不可逆的な劣化が生じる。これによりセル性能が著しく低下し、長期運転に深刻な影響を及ぼす。この課題に対して本研究では、水素欠乏時でもアノード構造を安定化できる新規白金系触媒の開発に取り組む。

§ 02

Doctoral research — context for the K2-SPRING project

博士 研究 — K2-SPRINGプロジェクトの背景

Main PhD work 博士課程主研究

Study on the chemical durability of polymer electrolyte fuel cells

固体高分子形燃料電池の化学的耐久性に関する研究

As international momentum towards carbon neutrality grows, hydrogen energy is attracting increasing attention. Polymer electrolyte fuel cells (PEFCs), which convert the chemical energy of hydrogen directly into electrical energy, are already being deployed in the transport sector — notably in fuel-cell electric vehicles (FCEVs) — and are expected to extend to heavy-duty and commercial mobility such as trucks and buses. These applications demand higher power output and longer driving range than passenger cars, so raising both the power density and the durability of PEFCs is indispensable.

This research aims to develop methods that suppress degradation of the electrolyte membrane — one of the constituent materials of a PEFC — and thereby achieve greater PEFC durability.

カーボンニュートラルに向け国際的な機運が高まる中、水素エネルギーが注目されている。水素の化学エネルギーを電気エネルギーに直接変換する固体高分子形燃料電池(PEFC)は、特に燃料電池自動車(FCEV)などの運輸分野での応用が進んでおり、今後はトラックやバス等の大型・商用モビリティへの適用が期待されている。これには、乗用車以上の出力・航続距離が要求され、PEFCの高出力化・高耐久化が欠かせない。

本研究では、PEFCの構成材料の一つである「電解質膜」の劣化を抑制し、PEFCの高耐久化を実現する手法の開発を目指す。

Translated by Claude

§ 03

Research achievements

研究 成果

Research Papers論文
  1. Shogo Nakamura, Kojiro Sanami, Norihiro Fukaya, Zulfi Gautama, Zhiyun Noda, Masahiro Yasutake, Stephen M Lyth, Masamichi Nishihara and Kazunari Sasaki. “Impact of catalyst support impurities on chemical degradation in polymer electrolyte membranes” International Journal of Hydrogen Energy, 2026, Vol. 204, 153188 (2026) doi:10.1016/j.ijhydene.2025.153188
  2. S. Nakamura, T. Ogawa, Z. Gautama, Z. Noda, M. Yasutake, S. M. Lyth, J. Matsuda, A. Hayashi, M. Nishihara and K. Sasaki. “Suppression of PEFC Membrane Degradation By Using SnO2 As Electrocatalyst Support” 244th ECS Meeting, I01C-1924, Gothenburg, Sweden (2023) [proceedings]
  3. T. Ogawa, S. Nakamura, R. Miyamoto, M. Yasutake, Z. Noda, J. Matsuda, M. Nishihara, A. Hayashi and K. Sasaki. “Power Generation Characteristics of Polymer Electrolyte Fuel Cells with Electrocatalysts Supported on SnO2 in High Current Density Range” 244th ECS Meeting, I01B-1831, Gothenburg, Sweden (2023) [proceedings]
  4. Shogo Nakamura, Kojiro Sanami, Zulfi Gautama, Zhiyun Noda, Masahiro Yasutake, Stephen M Lyth, Masamichi Nishihara and Kazunari Sasaki. “Effect of Contamination in the Carbon Catalyst Support on Chemical Degradation of Polymer Electrolyte Membranes in Fuel Cells” ECS PRiME 2024, Honolulu, USA (45574) [proceedings]
Conference Presentations学会発表
  1. 中村省吾, 野田志云, 安武昌浩, 西原正通, 松田潤子, 林灯, 佐々木一成 「SnO2担体を用いた固体高分子形燃料電池における電解質膜の化学劣化に関する研究」 電気化学会 第90回大会, 1K22, 宮城 (2023/03) [oral]
  2. S. Nakamura, T. Ogawa, Z. Gautama, Z. Noda, M. Yasutake, S. M. Lyth, J. Matsuda, A. Hayashi, M. Nishihara and K. Sasaki. “Suppression of PEFC Membrane Degradation By Using SnO2 As Electrocatalyst Support” 244th ECS Meeting, I01C-1924, Gothenburg, Sweden (2023/10) [international, oral]
  3. T. Ogawa, S. Nakamura, R. Miyamoto, M. Yasutake, Z. Noda, J. Matsuda, M. Nishihara, A. Hayashi and K. Sasaki. “Power Generation Characteristics of Polymer Electrolyte Fuel Cells with Electrocatalysts Supported on SnO2 in High Current Density Range” 244th ECS Meeting, I01B-1831, Gothenburg, Sweden (2023/10) [international, poster]
  4. 中村省吾, 池田遼介, 孫昊男, 大宅諒, 片山一成 「プラズマを用いた水蒸気分解における反応器の検討」 日本原子力学会 九州支部 第40回研究発表講演会, P-03, オンライン (2023/10) [poster]
  5. 中村省吾, 小川泰知, 鈴木千賀 「内湾部における栄養塩の適正範囲の分析と調整方法の提案」 第23回環境技術学会年次大会, P1-7, 滋賀 (2023/10)
  6. 小川泰知, 中村省吾, 鈴木千賀 「東京湾における栄養塩の適正範囲の分析」 第23回環境技術学会年次大会, P1-8, 滋賀 (2023/10)
  7. Shogo Nakamura, Kojiro Sanami, Zulfi Gautama, Zhiyun Noda, Masahiro Yasutake, Stephen M Lyth, Masamichi Nishihara and Kazunari Sasaki. “Effect of Contamination in the Carbon Catalyst Support on Chemical Degradation of Polymer Electrolyte Membranes in Fuel Cells” ECS PRiME 2024, Honolulu, USA (2024/10) [international, oral]
  8. 中村省吾, 佐波呼治朗, Zulfi Gautama, 野田志云, 安武昌浩,Stephen M Lyth, 西原正通, 佐々木一成. “固体高分子形燃料電池のカソード触媒担体中の不純物による電解質の化学劣化への影響” 第15回新電極触媒シンポジウム, 東レ総合研修センター、静岡県三島市 (2024/10) [poster]
  9. Shogo Nakamura, Kojiro Sanami, Norihiro Fukaya, Zulfi Gautama, Zhiyun Noda, Masahiro Yasutake, Stephen M Lyth, Masamichi Nishihara and Kazunari Sasaki. “Suppressing Chemical Degradation of Polymer Electrolyte Membranes By Removing Impurities on Carbon Support Surface in Polymer Electrolyte Fuel Cells” 248th ECS Meeting, Chicago, USA (2025/10) [international, oral]
Other Achievementsその他の業績
  1. Outstanding Student Presentation Award (優秀学生講演賞) The Electrochemical Society of Japan, 90th Annual Meeting (2023/03)
  2. Junichi Miyamoto Hydrogen Research Award (宮本淳弌水素研究奨励賞) (2023/09)
  3. Silver Prize (銀賞), FY2023 Support Programme for Young Researchers and Doctoral Students (若手研究者・博士課程学生支援プログラム) Q-PIT, Kyushu University (2023/10)
  4. Registration and Travel Award 244th ECS Meeting, The Electrochemical Society (2023/10)
  5. Miura Award (三浦賞), FY2023 The Japan Society of Mechanical Engineers (2024/03)
  6. Full Repayment Exemption for Outstanding Achievement (特に優れた業績による返還免除・全額免除) JASSO Type-1 Graduate Scholarship (日本学生支援機構 大学院第一種奨学金) (2024/07)
  7. ECS Travel Award ECS PRiME 2024, The Electrochemical Society (2024/10) — “Effect of Contamination in the Carbon Catalyst Support on Chemical Degradation of Polymer Electrolyte Membranes in Fuel Cells”
Programme & institutional affiliation プログラム・機関情報
K2-SPRING JST SPRING programmeJSTスプリングプログラム
Q-PIT Unit coordinatorユニットコーディネーター
Q-Energy Innovator Unit Q-Energy Innovator Unitグリーンイノベーションユニット
Kyushu University Host universityホスト大学