2022 Fiscal Year Annual Research Report
新奇二元機能電極触媒の性能向上と革新型一体化再生型燃料電池の実現
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19K05674
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| Research Institution | Oita University |
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Principal Investigator |
衣本 太郎 大分大学, 理工学部, 准教授 (90464429)
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2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 一体化再生型燃料電池 / 水素発生反応 / 酸素還元反応 / 二元機能電極触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当初の研究計画にしたがい、チタン酸窒化物担持活性炭の組成や性状と水素発生反応および酸素還元反応への触媒活性との相関を明らかにし、革新型一体化再生型燃料電池の動作が可能となる触媒活性をもつチタン酸窒化物担持活性炭の開発を進めてきた。
チタン酸窒化物担持活性炭を、メーカーから提供を受けた粉末状活性炭に、フッ化チタン酸アンモニウム水溶液とホウ酸水溶液を用いて酸化チタン粒子を担持させ、アンモニア気流中で加熱処理する熱窒化処理により作製した。作製後のキャラクタリゼーションとして、X線回折測定、X線光電子分光測定などを実施して、チタン酸窒化物の組成を明らかにすることに取り組んだ。そして、熱窒化温度と水素発生反応および酸素還元反応への触媒活性の関係について調べた。
水素発生反応への触媒活性は、硫酸水溶液を電解質とする水の電気分解で行った。電気分解で生成する水素をキャリアガスと共にガスクロマトグラフに導入、ガス貯蔵ループに一定体積を捕集して、その中に含まれる水素量を測定し、それを用いたチタン酸窒化物担持活性炭の重量と時間で除することで、重量当りの水素発生速度として算出して、熱窒化温度との関係を調べた。その結果、800℃での窒化処理品の水素発生反応速度が最大となることを明らかにした。
酸素還元反応への触媒活性も熱窒化温度による窒素導入割合とその反応開始電位に相関があることがわかってきた。
本研究に取り組んだ結果、チタン酸窒化物担持活性炭ではチタン酸窒化物粒子の最表面の窒素量と導電率が水素発生反応と酸素還元反応への触媒活性の決定因子であろうことが明らかにできた。
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| Remarks |
新聞掲載：大分合同新聞GXビジネス，「大分の未来を切り拓く 研究・開発 水素製造 安価な素材を使った手法発見」， 2021年1月2日
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