Application of Ultra-High-Resolution Real-Time Measurement system for Dissolved Ions to Fuel Cell Catalyst Development
| Project/Area Number |
22K14506
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 26050:Material processing and microstructure control-related
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
大井 梓 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (00803876)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 固体高分子形燃料電池 / 白金合金触媒 / 誘導結合プラズマ質量分析 / 溶解 / 耐久性 |
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| Outline of Research at the Start |
カーボンニュートラルの実現には，固体高分子形燃料電池（PEFC）の大型普及が必要不可欠である．本研究では，PEFC正極材料としての利用が期待される，白金合金触媒の高耐久化に取り組む．耐久性の評価には，触媒からの溶解量を高精度に評価する手法の構築が必須である．そこで，新奇な超高感度リアルタイム溶解量測定システムを開発し，触媒の耐久性におよぼす材料因子の影響を調査することで，白金使用量を低減した触媒開発指針の提案を目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
カーボンニュートラルの早期実現には，稼働中に二酸化炭素を排出しない固体高分子形燃料電池（PEFC）の普及が必要不可欠である．PEFC普及に向けた課題は，高コストの要因である白金触媒の使用量低減である．したがって，白金の一部を安価な元素で代替した白金合金触媒の開発が喫緊の課題である．また，コストの低減とともに，PEFC稼働環境下における触媒の耐久性が強く求められている．本研究では，白金合金触媒の利用において問題となる耐久性の低下，すなわち触媒の溶解を評価する測定法を確立し，触媒の高耐久化に寄与する材料設計指針の提案を目指している．
昨年度は，超高感度な溶液分析法である誘導結合質量プラズマ分析と溶液フローセルを組み合わせた測定系の構築に取り組んだ．本測定系を白金合金触媒に適用し，PEFC稼働環境下におけるナノレベルの溶解検出を実現することで，触媒の耐久性予測および触媒を高耐久化する材料因子の抽出に着手する準備をしてきた．
本年度は，昨年度課題に挙がった「測定におけるノイズ」を解消することを目的に，測定系の改良を実施した結果，これまで見られたノイズは現れなくなった．また，ノイズが消えたことで極めて安定したバックグラウンド信号を得られるようになり，溶解量の検出定量性も向上した．改良した測定系を，純白金触媒に適用して評価した結果，既往研究よりも低い電位から白金が溶解することを明らかにした．また，純白金の溶解挙動におよぼす粒径・粒子間距離の影響を明らかにした．次年度は，改良した測定系を白金合金触媒に適用し，その溶解量の評価に着手する予定である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
「測定におけるノイズ」の解消により，極めて安定に測定データの取得が可能になった．また，測定系の定量検出性も向上したため，白金合金触媒の溶解量測定・評価にスムースに移行できる目処がついた．以上の理由により，研究はおおむね順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
測定系の最適化を引き続き実施し，現状よりもさらに定量検出性を向上することで，精確なIn-situによる溶解量の評価を達成する．また，構築した測定系を白金合金触媒に適用し，PEFC稼働環境における触媒溶解量のデータを収集することで，触媒の高耐久化に寄与する材料設計指針の提案を目指す．
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Report
(2 results)
Research Products
(9 results)
