2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of highly active electrocatalysts for glycerol oxidation reaction and their application to direct glycerol fuel cell
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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 / 電極触媒 / グリセリン酸化 / 赤外反射吸収分光法 / パラジウム / 白金 / ロジウム |
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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電極について、アルカリ水溶液中でのグリセリン酸化生成物の酸化活性を調べた結果、Dihydroxyacetone (DHA)、Hydroxypyruvate (HP)では2組の水素吸脱着ピークが消失し、Glycelaldehyde (GA)、Glycerate (Gly)では水素吸着ピークのみ消失した。Tartronate (Tart)、Mesoxalate (Meso)では水素吸脱着ピークは消失しなかった。酸化開始電位および酸化電流密度より、HPが最も酸化されやすく、Tartはほとんど酸化されなかった。
２．MesoとGlyのPt上での酸化生成物を赤外反射吸収分光法で調べた結果、Mesoでは、-0.1 V付近からC-C結合開裂が起こり、Oxalate やformateなどのC1およびC2化合物の吸収バンドが観察され、吸光度も電位の増加とともに増大した。Glyでは、-0.5 V付近から酸化反応が開始してMesoの生成量が増大し、-0.2 Vより正電位側では、Mesoが消費され、C1およびC2化合物が生成した。
３． 表面が(100)面からなる立方体あるいは直方体構造をもつPdナノ粒子の作製に成功した。これらのPdナノ粒子を0.1 M HClO4水溶液中、1.2 V vs. RHEで電位保持すると、頂点や稜からPdが酸化溶解し、(110)面が出現した。このとき、GOR酸化電流はより負電位側から流れ始め、GOR活性が向上した。
４．Pd電極表面にAgを修飾（被覆率0.66）したとき、GOR開始電位は負電位側にシフトし、ピーク電流密度も増大した。-0.1 V vs. Hg/HgOでの定電位電解において、Pd電極ではGlyが主生成物であったが、Ag修飾Pd電極ではglycolateが主生成物であり、C-C結合開裂は促進された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度の研究実施計画の１～４に記載した項目のうち、Pt電極についてはほぼ実行し、上記のような結果が得られたが、酸化中間体の構造が非常に似ていることもあり、高速液体クロマトグラフィーによる生成物の定性・定量に非常に手間取ったため、Rh電極についての実験が次年度送りになってしまった。
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| Strategy for Future Research Activity |
Rh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開始電位や酸化電流密度を測定する。また、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。
Rh、Pt電極表面に、例えばAg、Ni、Rh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。
Rh、PtのGOR活性に及ぼす結晶面の影響を調べるため、(111)面からなるoctahedral構造や(100)面からなるcubic構造をもつPdナノ粒子を作製し、GOR活性や反応機構を調べる。
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Research Products
(15 results)
