2009 Fiscal Year Annual Research Report
固体高分子形燃料電池ナノネットワーク構造電極触媒の材料設計指針の確立
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20246104
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
佐々木 一成 Kyushu University, 大学院・工学研究院, 教授 (80322296)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 衡平 九州大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (10283491)
白鳥 祐介 九州大学, 大学院・工学研究院, 助教 (00420597)
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| Keywords | 燃料電池 / 水素 / 触媒・化学プロセス / セラミックス / 無機工業化学 / 酸化スズ / 電極触媒 |
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| Research Abstract |
革新的な高性能高耐久性の固体高分子形燃料電池の開発を目指して、当研究室オリジナルの研究成果である酸化物半導体や炭素ナノ繊維に担持した電極触媒を出発材料として、電気化学的安定性および形状安定性を付与した理想的なナノネットワーク構造を有する電極触媒材料を開発するとともに、その電子・イオン・ガス輸送パス設計と高耐久化に向けた材料設計指針を確立することを目指している。近年、カソード電極側においては、カーボンブラック担体の酸化による腐食の克服が、耐久性向上のために重要になってきている。そのため、特に、耐酸化性を有する酸化物そのものを担体として用いる研究を行い、導電性酸化物を用いた「カーボンフリー電極触媒」の開発と高性能化を目指している。具体的には、(1)電子・イオン・ガス輸送パスの最適材料設計、(2)高耐久性材料群の探索、(3)高耐久性担体材料の研究、(4)高耐久性触媒材料の研究、(5)材料設計指針の確立と体系化に取り組むことを目的としている。特に、酸化スズを担体として用いた電極触媒が、燃料電池自動車用として期待されるなど、大きなブレークスルー技術となる可能性が出てきた。
平成21年度は、酸化物半導体として知られるSnO2を担体材料とした電極触媒の高性能化に成功し、ドナーとしてNbやSbを添加することによって、触媒の性能向上が既存のカーボン担持白金触媒と同等になることを示すことができた。触媒の調製条件も最適化し、多孔構造を制御した電極触媒の作製ができるようになった。本研究の成果は、世界最高峰の国際学術誌であるElectrochemical & Solid-State Lettersの2009年9月号に掲載された。また、当研究室の成果を引用した形で、三菱電機が酸化スズ担持触媒を用いて燃料電池スタックの作動実証に成功し、学会でも高く評価されている。
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