次世代燃料電池ITFCの高性能空気極の開発：酸素へのスピン注入によるORRブースト

• Project/Area Number: 24K17762
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 36020:Energy-related chemistry
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 山崎 智之 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (20981690)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2024: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
• Keywords: プロトン電子混合伝導体 / 強磁性半導体 / 燃料電池 / 電極反応

Outline of Research at the Start

次世代燃料電池として期待されている中温作動型燃料電池(ITFC)の実現には、高いプロトン伝導度を有する電解質材料だけでなく、300℃付近で酸素の4電子還元反応(ORR)を促進する空気極触媒材料が必要となる。これまで、ITFCの電極材料に求められる特性として、プロトンと電子の混合伝導性が提案されてきた。本研究では、これに加えて、常磁性を有する酸素分子へのスピン注入による、酸素吸着解離のブースト効果を検証する。具体的にはプロトン電子混合伝導体であるTiO2へのCoドープにより、強磁性を付与し、その表面における酸素交換速度を評価する。