2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of metal phosphides as a novel anode material and application to intermediate-temperature fuel cells
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16H04563
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
菊地 隆司 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (40325486)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 燃料電池 / 電極触媒 / 金属リン化物 / リン酸塩電解質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
金属リン化物は、水素化脱硫や水素化脱窒素、水素化脱酸素触媒として活発に研究されている。これらの反応において金属リン化物は、水素を解離する触媒能が高いことと選択性が高いことが報告されている。このような触媒能を持ち、かつ、リン化物が電子伝導性に優れ、熱伝導性も高く、また融点が高く熱的にも安定なことから、本研究では中温作動型の燃料電池用の燃料極としての可能性を検討している。
これまでの検討結果に基づき、本年度はリン化物調製条件の再検討と、電極多孔性の向上によるガス拡散抵抗の低減を目指した。調製条件を再検討し、カーボンに担持したMoやWのリン化物のCV測定の結果、新規調製触媒ではプロトンの吸着量の増加がみられ、電気化学的に活性な電極表面積が増大したことが示唆された。電流電圧特性を測定したところ、MoPやWPのみの電極触媒と比較して、MoP/CやWP/Cのカーボン担持電極触媒は、より高い電流が得られ性能が向上したことが分かった。
燃料極の多孔化については、カーボン材料を燃料極に添加することによりガス拡散抵抗の低減を検討した。電極触媒としては活性の高いPt/Cを用いることで電極反応律速の状況となることを回避した。また、カーボン材料としては、カーボンブラックとカーボンナノファイバを検討した。この結果、カーボン材料添加量の増加によって発電特性が最大となる条件があることを見出した。交流インピーダンス測定の結果、性能が最大となるカーボン添加量では、拡散抵抗が低減する効果が確認された。これに加えて、燃料極における反応抵抗の低下も観測された。この結果は、カーボンの添加は、電極触媒の分散性の向上につながり、活性な反応サイト数が増加したことを示唆するものと考える。このようにサイト数が増加したと考えられることから、本年度開発したセルは、発電装置のみならず逆動作モードの水電解などへの展開も期待できる。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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