2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of new electrocatalyst using a three dimensional ordered structure as the catalyst support
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15K17918
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
才田 隆広 名城大学, 理工学部, 助教 (90710905)
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2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 規則構造体 / 触媒担体 / 燃料電池 / ナノシート |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現在，固体高分子形燃料電池(PEFC)用電極触媒には，触媒粒子であるPtの利用率と耐久性の向上が検討課題として挙げられている。そこで本研究では，Pt利用率の向上を実現するために物質拡散に優れた規則構造体に注目し，触媒耐久性を向上させるために官能基の少ない還元性酸化黒鉛ナノシートを利用した。具体的には，球体により構成されるオパール構造に着目し，還元性酸化黒鉛ナノシートで表面が構成されている球形構造体を触媒担体とする燃料電池用電極触媒の合成を目指した。また，PEFC触媒層においてオパール構造を構築することで，球体粒子の間隙により形成されたマクロ孔と，球体表面に酸化物ナノシートを積層させることで形成したメソ孔により，物質拡散に優れたマクロ－メソ多孔体となることが期待される。
球状構造体は，コア材に粒子径が数μmのPMMAからなる高分子球体を用い，Layer by Layer法により酸化黒鉛ナノシートをPMMAコア上に積層することで得た。酸化黒鉛ナノシートを所定の回数積層することで，表面に凹凸を有する球状構造体が形成されていることをSEMにより観察した。Ptナノ粒子の規則構造体への担持は，Pｔ錯体を用いて液相中にて行い，その後に還元処理を行った。また，Pt錯体からPt0に還元する際に，担体表面に存在する酸化黒鉛ナノシートも同時に還元されることもXPSにより確認している。電気化学測定の結果からも合成した新規触媒の導電性が必要十分であることを確認した。しかしながら，担持後のPt粒子のサイズは，12～15 nmと粗大な粒径となってしまった。
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