2016 Fiscal Year Research-status Report
高速走査プローブ顕微鏡を駆使した燃料電池触媒の創成
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16K14429
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
松島 永佳 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (30578026)
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2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 燃料電池 / 電極反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、本年度に固体高分子形燃料電池を模擬した雰囲気制御セルにて、白金電極表面のその場観察を目的とした基礎実験を行った。平成２９年度は、前年度の知見をもとに、実際に電極電位を変化させガス電極反応中のその場観察や、それに伴う水素吸蔵・放出現象の解明を主眼とした応用実験を行う計画である。
今年度は、その場観察用の実験装置開発を主に行った。現状の装置は大気開放下であるゆえ、燃料電池反応を観察する場合、空気中の不純物ガスの影響があり、電極表面上での酸素および水素ガスの酸化還元反応のその場観察が困難であった。そこで、ガス雰囲気制御が可能な環境装置を作製した。環境装置チャンバー内に酸素および水素ガスを充填可能にさせた。また、防水加工した観察用ホルダーを新たに作製した。その観察用ホルダーを環境装置内にセットし、ガス種・温度・湿度を制御しながら測定した。白金基板を使い、湿度を変数とした、その場観察の試験的計測を行った。露点温度が規定できるので、基板上の水滴発生現象を観察することで、雰囲気制御装置の精度を確認できた。
次に、実際に平滑な白金電極表面を観察した。一定温度(25℃)、酸素ガスおよび水素ガス雰囲気下での電極表面の様子を観察し、ガス種の影響による表面構造変化を考察した。なお、電極表面の電位は開回路電位（自然電位）とし、翌年度計画している電位変化による表面構造への影響を考察するための基礎的知見を得ることができた。
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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
プローブ装置の改良や電極表面の簡単な観察などは、当初の予定通りに行うことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度に開発した環境制御装置を用いて、白金電極表面の酸素ガスおよび水素ガスの酸化還元反応を高速走査プローブ顕微鏡にてその場観察する。最近報告した燃料電池研究を参考に、種々のガスにおける電極電位の走査範囲を決定する。原子分子レベルでダイナミックな表面構造変化を観察し、電極電位との関係を明らかにする。また、酸素・水素ガスの異なるガス種で得られた結果を比較検討することで、その構造変化と吸着ガス分子との因果関係を調べ触媒活性な燃料電池触媒構造の知見を得る。
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| Causes of Carryover |
研究が概ね順調に進んだだめ、試薬品等の消耗品使用量が当初予定よりも少なく抑えることができたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成２９年度に薬品やガラス器具等の購入に充てる予定である。
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