Development of electrodeposition technique of iridium oxide having both high activity and durability for oxygen evolution reaction
| Project/Area Number |
20K05157
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 26050:Material processing and microstructure control-related
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| Research Institution | Shibaura Institute of Technology |
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Principal Investigator |
今林 慎一郎 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (50251757)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | 水和型酸化イリジウム / 電析法 / 電析速度 / OER活性 / OER耐性 / 酸化イリジウム / 電析技術 / 酸素発生反応活性 / 酸素発生反応耐性 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は現在主に使用される焼成法より優れた酸素発生反応（OER）活性と匹敵するOER耐性を兼備するIrOxを形成可能な電析方法の開発を目標とする。これまでの研究から得られた新規な電析方法について、電析液の組成および電析膜の熱処理条件を液安定性、電析の速度とファラデー効率、OER活性と耐性の点から最適化すると同時に、電析の活性種や反応、水和型IrOxのOER耐性を支配する因子などについて学術的、基礎的な理解を深化させる。さらに、確立した電析方法で形成した水和型IrOxのOER活性および耐性を焼成法で形成した非水和型IrO2と比較することで、本研究の方法の優位性を明確にする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
酸化イリジウムは酸素発生反応（OER）の良い触媒であるため、電解用陽極、水電解による水素製造などへの利用が期待される。本研究は優れたOER活性と耐性を兼備する水和型酸化イリジウム（IrOx）膜を厚膜形成にも十分な速度で形成できる電析方法の開発を目標としている。
〔課題１〕 電析液組成と電析膜の熱処理条件を液安定性、電析特性、OER活性と耐性などの実用性の点から最適化している。液安定性と電析特性の両立のためにシュウ酸を添加しても、電析の電位と電流効率の関係は変化しないが、電析の電流効率の最大値が若干低下した。シュウ酸が電析反応を阻害することを示唆するが、電析速度低下は小さいことがわかった。
〔課題２〕 電析の活性種や反応、IrOxのOER耐性の支配因子など電析法の学術的、基礎的な理解を進めている。OER耐性試験におけるIrOx膜の主な劣化現象である膜厚および膜面積の減少とOER電位上昇の相関を検討した。電位上昇に対して膜面積減少の影響は小さいが、高電流密度（> 0.6 A/cm2）で観られる膜厚減少は正の相関を示した。耐性の低い試料は高電流密度において膜厚減少も電位上昇も大きい傾向が見られた。
〔課題３〕 電極の多孔化による実効表面積増大と電解液フローによる発生酸素気泡の除去を組合せることで、平板電極よりOER過電圧を低減できる（活性を上げられる）ことがわかった。空孔率（平均空孔径）が異なる多孔Ti表面に本方法によってIrOxを電析した多孔IrOx電極のOER特性を電解液フロー条件で測定した結果、空孔率が小さく（実効表面積が大きく）、空孔径が小さい（気泡除去に不利な）電極の過電圧が低い結果が得られた。検討した多孔電極では気泡除去よりも実効表面積増大がOER活性向上により重要であることを示す。
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Report
(4 results)
Research Products
(4 results)
