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2008 Fiscal Year Annual Research Report

燃料電池カソード極の高性能化のための逆ミセル法による合金系触媒担持カーボンの合成

Research Project

Project/Area Number 20350067
Research InstitutionUniversity of Miyazaki

Principal Investigator

酒井 剛  University of Miyazaki, 工学部, 准教授 (40284567)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 木島 剛  宮崎大学, 工学部, 教授 (90040451)
Keywords固体高分子型燃料電池 / 合金系触媒 / 逆ミセル法 / 電極触媒 / 触媒担持カーボン
Research Abstract

固体高分子型燃料電池(PEFC)は、アノード極の水素の酸化反応およびカソード(空気極)で起こる酸素の4電子還元反応を利用している。このうち、酸素の4電子還元反応に対する活性化過電圧が大きいため、燃料電池の発電特性が大きく低下する。すなわち、民生用として広く燃料電池が普及するには、カソードに用いられる白金量を大幅に低減できる高性能な触媒の開発が必要である。ただし、強酸性条件下で高い酸素還元活性を維持できる元素は白金以外には見出されていない。本研究では、逆ミセル法を用いて、Pt-Fe系およびPt-Cu系触媒担持カーボンを合成し、その構造や酸素還元活性を明らかにすることともに、MEAを作製して燃料電池の発電特性を評価する。
本年度は、逆ミセル法による、Pt-Fe系およびPt-Cu系触媒担持カーボンの合成条件を確立した。すなわち、有機相としてはデカンとシクロヘキサンが適していること、界面活性剤としては最も一般的なAOTが利用できることを明らかにした。さらに、調製温度や最適Rw値を決定した。XRD測定の結果、逆ミセル法で調製した試料はいずれも合金化しており、比較的高分散に担持されていることがわかった。一般的な電気化学特性評価および回転ディスク電極による酸素還元活性について評価を行ったところ、市販の電極触媒よりも高い酸素還元活性を示すことがわかった。そこで、パルススプレー式触媒塗布装置を用いて膜電極接合体(MEA)を作製し、燃料電池特性を評価したところ、白金触媒量を大幅に低減しても比較的高い出力特性が得られることがわかった。ただし、Fe系およびCu系触媒いずれの場合にも、強酸性条件下で触媒が安定作動するかを評価する必要がある。

  • Research Products

    (7 results)

All 2009 2008

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] Synthesis of Nanohole-Structured Single-Crystalline Platinum Nanosheets Using Surfactant-Liquid-Crystals and Their Electrochemical Characterization2009

    • Author(s)
      Tsuyoshi Kijima, Yu Nagatomo, Hirokatsu Takemoto, Masafumi Uota, Daisuke Fujikawa, Yuzo Sekiya, Teppei Kishishita, Keisuke Shimoda, Takumi Yoshimura, Hideya Kawasaki, Go Sakai
    • Journal Title

      Advanced Functional Materials 19

      Pages: 545-553

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] PEFCカソード用Pt-FeおよびPt-Cu系合金担持カーボンの合成と評価2008

    • Author(s)
      塚崎孝規, 藤谷美里, 酒井 剛, 木島 剛
    • Organizer
      2008日本化学会西日本大会
    • Place of Presentation
      長崎大学文教キャンパス
    • Year and Date
      20081100
  • [Presentation] 逆ミセル法によるPt-Cu系合金担持カーボンの合成とカソード特性2008

    • Author(s)
      藤谷美里, 塚崎孝規, 酒井 剛, 木島 剛
    • Organizer
      第45回化学関連支部合同九州大会
    • Place of Presentation
      北九州国際会議場
    • Year and Date
      20080700
  • [Presentation] 逆ミセル法によるPt-Fe合金担持カーボンの合成と電気化学的酸素還元活性2008

    • Author(s)
      塚崎孝規, 酒井 剛, 木島 剛
    • Organizer
      第45回化学関連支部合同九州大会
    • Place of Presentation
      北九州国際会議場
    • Year and Date
      20080700
  • [Presentation] 酸化スズマイクロ構造体を用いたPt-SnO_2/Cの合成とメタノール酸化活性2008

    • Author(s)
      田井惇也, 酒井 剛, 木島 剛
    • Organizer
      第45回化学関連支部合同九州大会
    • Place of Presentation
      北九州国際会議場
    • Year and Date
      20080700
  • [Presentation] 白金担持カーボンの電気化学特性に対する担体効果の検討2008

    • Author(s)
      井出慎一, 魚田将史, 林 祐一, 竹本博賢, 酒井 剛, 木島 剛
    • Organizer
      第45回化学関連支部合同九州大会
    • Place of Presentation
      北九州国際会議場
    • Year and Date
      20080700
  • [Presentation] ナノホールを有する白金ナノシートの合成と構造・電気化学特性の評価2008

    • Author(s)
      竹本博賢, 魚田将史, 藤川大輔, 岸下哲平, 下田真実, 川崎英也, 酒井 剛, 木島 剛
    • Organizer
      ナノ学会第6回大会
    • Place of Presentation
      九州大学医学部百年講堂
    • Year and Date
      20080500

URL: 

Published: 2010-06-11   Modified: 2016-04-21  

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