燃料電池および電解用新電極材料表面のin situキャラクタリゼ-ション

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03403012
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 橋本 功二 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (70005859)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 幅崎 浩樹 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (50208568) ; 川嶋 朝日 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (50005964) ; 浅見 勝彦 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (20005929)
• Keywords: X線光電子分光法 / in situ表面キャラクタリゼ-ション / 燃料電池用電極 / 電解用電極 / アモルファス合金電極

Research Abstract

本補助金により購入したX線光電子分光装置、島津ESCAー850Sを用い、in situ表面キャラクタリエ-ションを行うために、ステンレス鋼製グロ-ブボックスおよび電解セルからグロ-ブボックスへ試料を大気に触れさせずに導入するためのガラス製試料容器を作製するとともに、微量の白金族元素を含むアモルファスニッケル-バルブメタル合金の燃料電池電極材料としての特性を調べた。エチレン燃料電池用電極材料としては、白金を含むアモルファスニッケル-バルブメタル合金が高い活性を示すことをこれまでに明らかにしてきた。この合金に新たな元素を添加したときのエチレン酸化の電極触媒活性に及ぼす元素の種類と量の関係を調べ、スズやルテニウムの他に、モリブデンやマンガンなども活性向上に有効であり、また、活性向上に最適な添加量があることを明らかにした。
in situ表面キャラクタリゼ-ションは以下の様に行うこととした。試料容器を電解槽に取り付け、電解実験後、大気に曝さず試料を試料容器に移す。この試料容器をX線光電子分光装置付属のトランスファ-ベッセルを取り付けたグロ-ブボックスに収納し、真空に排気した後、高純度アルゴンガスで置換する。アルゴン雰囲気中で試料容器を開き、試料を試料ホルダ-にセットし、トランスファ-ベッセルに収納する。このトランスファ-ベッセルを取りはずし、X線光電子分光装置に取り付け、真空に排気し、その後、試料を分析室に導入することにより、X線光電子スペクトルを測定できる。このようにして、電解した試料の光電子スペクトルを大気に曝さずに測定することにより、試料表面の大気酸化や水和水酸化物の脱プロトン化等による試料表面の変質を抑え、電解状態に近い表面の解析ができることを確認し、in situ表面キャラクタリゼ-ション法を確立した。

Research Products

• [Publications] BoーPing Zhang: "Corrosion behavior of amorphous NiーCrーP alloys in concentrated hydrochloric acid" Corrosion Science.
• [Publications] JinーHan Kim: "Phases in sputterーdeposited copperーtantalun alloys" Materials Science and Engineering.
• [Publications] JinーHan Kim: "The corrosion behavior of amorphous copperーtantalum alloys in 12M HCI" Corrosion Science.