エネルギ-変換における含酸素化合物の電気化学的酸化

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01470075
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 喜多 英明 北海道大学, 理学部, 教授 (30001712)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 嶋津 克明 北海道大学, 理学部, 助教授 (30109417) ; 中島 弘司 北海道大学, 理学部, 助教授 (00000852)
• Keywords: メタノ-ル電解酸の反応機構 / 時間依存を示す速度式の解析 / メタノ-ル燃料電池 / 白金単結晶電極上の吸着水素 / 吸着水素と水素電極反応 / 吸着COの電極反応に及ぼす影響 / 固体高分子膜電極 / プラズマ処理による触媒活性の向上

Research Abstract

<1.単結晶電極の作成と電極反応の観測>___ー 平成元年度において単結晶電極の作成法を確立したので本年度は種々の白金単結晶面の電気化学的挙動を明らかにすることを試みた。手はじめに高指数面を含む9種の単結晶面について吸着水素の挙動を調べた結果、近距離秩序および遠距離秩序の吸着点に吸着する2種類の吸着水素が存在し、面構造と密接に関係することがわかった。さらに興味あることは、これらの吸着水素は水素電極反応の反応中間体とはなりえず、これらとは別に反応時に生成するonーtopの吸着水素が反応中間体となることが判明した。
電気化学的メタノ-ル酸化において、その中間生成物であるCOが阻害作用を示すと考えられていることから、電極表面にCOを吸着させその電極反応に及ばす影響を調べた。調べた電極反応は水素電極反応、酸素電極反応およびNO_2^-電解酸化・環元反応である。それぞれ有用な知見が得られると同時に吸着COは真空系と異なってimmobileであることがわかった。単結晶を用いたメタノ-ル酸化反応は現在進行中である。
<2.SPE膜電極によるメタノ-ル酸化>___ー 固体高分子電解質(SPE)膜電極によるメタノ-ル酸化は燃料電池の観点から興味がある。本研究ではさらにモリブデンを修飾することにより、白金の触媒活性を高めることを試みた。修飾電極における電流ー電位曲線(Tafel plot)は<0.1V(領域I)、0.2〜0.25V(領域II)、>0.4V(領域III)の3つの領域からなりたっている。領域Iは電流の小さな領域であり安定性に乏しいことから詳細な検討は行なわなかった。領域IIは未修飾電極に比較して0.15Vも酸化電位が低くなり、速度に換算すると2桁以上大きくなることからモリブデンの大きな賦活効果が確かめられた。触媒賦活種はMo^<3+>である。領域IIIでは末修飾電極と同じ結果を与えたが、これはMo^<6+>となるためである。生成物分布から完全燃焼の条件が検討された。

Research Products

• [Publications] K.Shimazu: "Enhancement of the catalytic acativity of Pt microparticles dispersed in Nafionーcoated electrodes for the oxidation of methanol by RFーplasma treatment" J.Electroanal.Chem.284. 523-529 (1990)
• [Publications] H.Kita: "Adsorption of hydrogen on platinum single crystal electrodes in acid and alkali solutions" J.Electroanal.Chem.295. 317-331 (1990)
• [Publications] H.Kita: "Effects of adsorbed CO on the electrode reacations at a platinum electrode" J.Electroanal.Chem.297. 283-296 (1991)
• [Publications] S.Ye: "Structure insensitive hydrogen electrode reaction and structure sensitive adsorbed hydrogen on Pt single crystal in acid solution" J.Electroanal.Chem.