2015 Fiscal Year Annual Research Report
グリセリン酸化用高性能電極触媒の開発と直接型グリセリン燃料電池への応用
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15H04162
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
井上 博史 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00213174)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 直接型グリセリン燃料電池 / 直接型アルコール燃料電池 / グリセリン酸化 / パラジウム / 白金 / ロジウム / 赤外反射吸収分光法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度得られた成果をまとめると以下のとおりである。
１．Pt、Pd、Au、Ag電極のグリセリン含有KOH水溶液中でのグリセリン酸化（GOR）活性をサイクリックボルタンメトリーにより調べた結果、GOR電流の立ち上がり電位（E）はPt < Pd < Au < Ag、GOR電流密度（j）はAu > Pt > Pd >> Agの順になった。また、貴金属以外の金属電極としてFe、Ti、Cu電極のGOR活性を調べた結果、Fe電極では、E値はPd電極とほぼ一致したが、j値は非常に小さかった。Ti電極はGOR活性をほとんど示さず、Cu電極では、CuOへの酸化電位付近でGOR電流が観測された。
２．グリセリン酸化中間体含有KOH水溶液中でPd電極のサイクリックボルタモグラムを測定した結果、glycerate、mesoxalateの酸化電流密度が最も大きかったが、tartronateの酸化電流密度は非常に小さかった。これに対して、dihydoxyacetoneとhydroxypyruvateの酸化電流密度は高過電圧になるほど大きくなった。
３．赤外反射吸収分光分析より、Pd電極での低過電圧における主生成物はdihydroxyacetone、Ag修飾Pd電極ではglyceraldehyde、glycerateであると示唆された。また、高過電圧では、Pd電極、Ag/Pd電極ともに第2級炭素に結合したOH基の酸化が進行した。さらに、Pd電極を用いて-0.1 V vs. Hg/HgOで定電位電解を行い、今年度購入した液体クロマトグラフを用いてGOR生成物を定性分析したところ、複数の生成物が検出され、glycerateが最も多く生成していることがわかった。
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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
本年度の研究実施計画の１～３に記載した項目は概ね実行し、上記のような成果が得られたから
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| Strategy for Future Research Activity |
Pd電極より小さなGORの過電圧を示すことが明らかになったRh、Pt電極について、グリセリン酸化中間体含有アルカリ水溶液中での酸化電流密度を測定する。また、これらの電極を用いて、グリセリンや酸化中間体の定電位電解を行い、高速液体クロマトグラフィー（HPLC）や赤外反射吸収分光法（IRAS）による定性・定量分析から、GORの反応機構を明らかにする。
今年度の実験結果を解釈するうえで、Pdの基本指数面のうちどの面にGORは吸着し、反応しやすいかを知ることは非常に重要であり、反応機構の推定にも大きな意味をもつと考えられる。したがって、来年度は、(100)面からなるcubic構造と(111)面からなるoctahedral構造を持つPdナノ粒子を新たに作製することを試み、GOR活性や反応機構を調べることを加える。
Pd電極表面に、例えばAg、Auなどのような助触媒となる第二元素を修飾したときのGOR活性や反応機構の変化について調べる。
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Research Products
(6 results)
