2017 Fiscal Year Research-status Report
Miniature Fuel Cell with Monolithically Fabricated Si Electrodes - Adapted Shape Electrolyte Membrane and CO Tolerant Catalyst -
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17K05022
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
早瀬 仁則 東京理科大学, 理工学部機械工学科, 教授 (70293058)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 燃料電池 / 電解質膜 / MEMS / 多孔質ポリエチレン / フィリング電解質膜 / プラズマエッチング / 電気化学的原子層堆積 / UPD |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、主として「電極板に密着する異形電解質膜」および「多層構造による高CO 耐性触媒層」の作製を課題としている。
異形電解質膜について：
ポリエチレン多孔質膜に酸素プラズマエッチングを施して異形加工をしたのち、電解質モノマーを充填・重合することで、異形膜作製を試みた。予想したように、プラズマエッチングにより多孔質膜が収縮した。粘着剤を用いてステージへの多孔質膜の密着性を上げ冷却促進したことにより、改善が見られた。しかし、プラズマから多孔質膜を守るはずのメタルマスク下部において、多孔質膜が熱変形を起こす場合がしばしば観察された。そこで、プラズマエッチングを間欠的に行うことにし、収縮のないプラズマエッチング加工を可能とした。ポリエチレン多孔質膜の異形加工に成功したことから、この多孔質に電解質モノマーを充填し加熱することで重合を行った。重合後に、固定に使用していたガラス板からの脱離に困難があり、歩留まりが悪いものの、異形電解質膜を実際に作製することに成功した。
多層構造触媒層について：
多孔質Pd層にPtを析出させることにより、高いCO耐性を得られる可能性が得られたものの、多孔質Pd層が崩壊してしまうため、十分な検討が行えなかった。そこで、Auをコア材として、Pd、PtをAu上に電気化学的原子層堆積により、精密に堆積させることを考案した。この実現性を検討するために、今年度は、多孔質ではなくAu線上にPdおよびPt堆積を試みた。はじめに、Auの電気化学的表面積を計測し、その上で電気化学的原子層堆積によりPdを堆積させた。Pdは堆積時の電荷および酸化剥離の両方から堆積量を見積もり、双方で一致する堆積量が見積もられたことから、精密に原子層堆積出来ていると考えらた。そして、過塩素酸中の測定では、原子層5層程度でPdらしい挙動を示すことが分り、今後、Pdの堆積量は原子5層とすることにした。
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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
予定していた異形電解質膜の形成は、実際に試作することが出来た。また、多層構造による触媒形成はAu線上にPdおよびPtの電気化学的原子層堆積を実現出来た。概ね予定通りに進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
概ね予定通りに進展している。異形電解質を用いた試験的な発電実験では、期待した通り、従来の4倍の反応面積に拡大した場合にも高い出力を得た。100mWの出力へ向けて、試行を進める予定である。
また、多層触媒についても、期待したように原子層堆積が実現できていると考えている。今後は、この手法を多孔質に適用し、実際にAu-Pd-Pt多層触媒の性能を検証したい。
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| Causes of Carryover |
概ね予定通りに支出した。若干の残高は、次年度、適宜消耗品購入に使用したいと考えた。
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