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Studies on ORR Activity and Durability on Ptshell/Aucore/Mcore Multi core-shell catalyst for PEFCs

Research Project

Project/Area Number 16K21577
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Structural/Functional materials
Nanomaterials chemistry
Research InstitutionNara National College of Technology

Principal Investigator

Yamada Hirohisa  奈良工業高等専門学校, 物質化学工学科, 准教授 (90469073)

Research Collaborator Inaba Minoru  
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2018: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2017: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2016: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Keywords燃料電池 / PEFC / コアシェル触媒 / 酸素還元反応 / catalyst / Pt / ORR / core-shell / ナノ粒子 / 表面エネルギー / nano particle / core shell catalyst / cathode
Outline of Final Research Achievements

Polymer electrolyte fuel cell (PEFC) is beginning to be put into practical use for its high efficiency and cleanliness. However, the cost reduction is one of the important problem for the further commercialization of PEFC. In particular, a lot of Pt catalyst are used at cathode in PEFCs for its high activity on oxygen reduction reaction (ORR). Unfortunately, Pt is noble metal, and very expensive in the earth as you know, so it is necessary to reduce the Pt usage. However, ORR activity and Pt durability in catalyst layer are in trade-off relation. Pt monolayer modified Au @ Metal catalysts are promising cathode materials for the commercialization of PEFCs. Pt mono-layer modified metal catalyst make the most of its catalytic mass activity, while Aushell covered core metal structure reduced dissolution of core metal.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

PEFCの本格普及には、Pt触媒の使用量の低減に加えて、触媒の耐久性の向上が不可欠である。昨今の国内外での研究成果より、PEFCの劣化部位とそれぞれの構成部材についての劣化メカニズムは明らかになってきた。特に電解質膜については、劣化要因である水素ガスのクロスリークを抑えることで一応の目処がたったといえる。したがって、PEFCの本格普及へ向けては、カソード触媒の高い質量活性と耐久性というトレードオフな関係にある性能をともに引き上げる必要がある。一方で、上述の様なコアシェル触媒の化学的な合成法についても未だ確立されていないのが現状であり、燃料電池の商用化に向けて意義高い研究である。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2018 2017 2016 Other

All Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Presentation] 連通孔を有する炭素材料を担体としたPEFC用Ptナノ粒子触媒の合成と酸素還元活性の評価2018

    • Author(s)
      邉見 光紀、山田 裕久、酒井 智香子、片倉 勝己
    • Organizer
      電気化学会第86回大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 固体高分子型燃料電池用高活性Ptshell / Aushell / Mcore (M = Pt, Pd) / Cマルチシェルコアナノ粒子カソード触媒の合成2018

    • Author(s)
      井之上 華、森下 華寿美、山田 裕久、酒井 智香子、片倉 勝己
    • Organizer
      電気化学会第86回大会 2019年3月27日
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] FE-SEM およびEDSを用いた電池材料解析2018

    • Author(s)
      山田 裕久
    • Organizer
      分析化学会2018年度「ぶんせき講習会」(実践編)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Pt/C触媒上での酸素還元反応およびH2O2生成に対するPt粒径とpHの影響2017

    • Author(s)
      川上 望美,山田 裕久,片倉 勝己,城間 純,稲葉 稔
    • Organizer
      電気化学会第84回大会
    • Place of Presentation
      首都大学東京(南大沢キャンパス)
    • Year and Date
      2017-03-29
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] Pt/C触媒上での酸素還元反応およびH2O2生成に対する考察2017

    • Author(s)
      川上 望美,山田 裕久,片倉 勝己,城間 純,稲葉 稔
    • Organizer
      電気化学会第84回大会
    • Place of Presentation
      首都大学東京(南大沢キャンパス)
    • Year and Date
      2017-03-29
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] Fundamental Studies on Oxygen and Hydrogen peroxide reduction reaction with different Pt/C catalyst loadings using RRDE technique2016

    • Author(s)
      N. Kawakami, Hirohisa Yamada, Zyun Siroma, Katsumi Katakura, Minoru Inaba
    • Organizer
      電気化学秋季大会(PRiME2016:第7回日米合同大会)
    • Place of Presentation
      Convention Center & Hilton Hawaiian Village, The U. S. A.
    • Year and Date
      2016-10-02
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 奈良工業高等専門学校物質化学工学科ホームページ

    • URL

      http://chemhp.chem.nara-k.ac.jp/staff/denshiouyoukagaku/yamada.html

    • Related Report
      2016 Research-status Report

URL: 

Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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