Development and optimization by machine learning of 3D-nanocomposite array oxygen reduction electrocatalysts

• Project/Area Number: 25K01612
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 28030:Nanomaterials-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 八木 一三 北海道大学, 地球環境科学研究院, 教授 (40292776)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000); Fiscal Year 2027: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2026: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2025: ¥12,090,000 (Direct Cost: ¥9,300,000、Indirect Cost: ¥2,790,000)
• Keywords: 3Dナノコンポジットアレイ / イオン液体 / メソポーラスカーボン / 酸素還元反応 / 白金系合金ナノワイヤ

Outline of Research at the Start

固体高分子形燃料電池のカソードでは、強酸性条件・貴電位下で酸素還元反応(ORR)が起こるが、ORRでは基質である酸素以外に電子、プロトンが輸送され、生成した水が排出される複雑な物質輸送が絡むため、いずれかの物質輸送に最適化しても、他の輸送に支障をきたす。プロトン伝導性を高めるためにアイオノマーを増やすと、触媒表面の被毒が起こる。本研究では、メソポーラスカーボン担体とイオン液体についてアイオノマーを増やしてもORR活性が向上する組合せを探索し、多元合金ナノワイヤ触媒に最適化し、それらを担体のメソ孔内に充填することで、更なる高活性化と高耐久化を実現する3Dナノコンポジットアレイ触媒を目指す。