2021 Fiscal Year Research-status Report
真に水素社会に貢献する燃料電池自動車用の革新的な超耐久空気極触媒の創製
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18K05291
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
松澤 幸一 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (80500743)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石原 顕光 横浜国立大学, 先端科学高等研究院, 特任教員(教授) (30754006)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 燃料電池 / 固体高分子形燃料電池 / 空気極 / 酸化物系触媒 / 脱白金 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究はタイトルである「真に水素社会に貢献する燃料電池自動車用の革新的な超耐久空気極触媒の創製」とある様に、高耐久ではなく、それよりも更に耐久性があると考えられる「超(高)耐久空気極触媒の創製」が目的である。本研究でのターゲットなる固体高分子形燃料電池(PEFC)は家庭用定置電源や燃料電池自動車に用いられているが、現行材料の空気極担体のカーボンは今後の自動車用の作動条件(高温、高電圧化)を見据えた場合、耐久面で問題があり使用ができないため、脱炭素で高耐久な担体の開発を3年間に行ってきた。本年度は去年度までの内容をベースにチタン及びジルコニウム酸化物系電極触媒の開発について検討した。
1) ジルコニウム酸化物系については出発物質に窒素を多く含有するピラジンカルボン酸にをベースに鉄系前駆体を混合することでジルコニウム酸化物系の酸素還元能に及ぼす効果について検討した。その結果、鉄系前駆体の添加により、酸素発生反応の質的な向上が確認された。材料解析によりジルコニア(ZrO2)の単斜晶の割合と活性との間で相関性が見られる可能性が示唆された。
2)チタン酸化物系においても1)と同様に出発物質に窒素を多く含有するピラジンカルボン酸にをベースに鉄系前駆体を混合することでジルコニウム酸化物系の酸素還元能に及ぼす効果について検討した。その結果、鉄系前駆体の添加により、酸素発生反応の質的な向上が確認された。更に他の元素系を添加することでより向上する効果もあることがわかった。
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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
4年目はこれまでの実績を基に脱白金(酸化物系ナノ粒子)系の空気極創製にむけては重要なに結果が得られた。
即ち、概要でも述べた1)ジルコニウム酸化物系触媒の開発については、出発物質の変更と添加剤の効果によりジルコニウム酸化物系において非常に高い活性を有する触媒開発が可能になり、それを構造解析の側面からも認証することが可能となった。
2)チタン酸化物系触媒の開発についても、1)と同様に、出発物質の変更と添加剤の効果によりこの系において高い活性を有する触媒開発が可能になり、添加剤を複数加えることで、その効果が更に高まることがわかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
コロナ禍により研究中断で、当初の計画通りの執行が出来なかった。
特に触媒材料の研究に十分な費用と時間に費やすことが出来なかったことから解析に必要な消耗品などの購入するなどにして次年度に使用する予定である。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍により研究の進捗状況に問題が生じ、それに伴い、予算も執行されなくなったため、使用額が予定に到達しなかった。
今年度の研究状況、特に触媒材料研究について残額及び残りの期間で進めていく予定である。
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