2008 Fiscal Year Annual Research Report
ナノカーボン混合ドット触媒層によるPEFCの触媒量大幅低減等に関する研究
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20350089
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| Research Institution | Nagasaki Institute of Applied Science |
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Principal Investigator |
山邊 時雄 Nagasaki Institute of Applied Science, 新技術創成研究所, 教授 (80025965)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
奥村 典男 長崎総合科学大学, 新技術創成研究所, 客員教授 (80086412)
吉野 勝美 長崎総合科学大学, 工学研究科, 教授 (70029205)
小林 久芳 京都工芸繊維大学, 工学研究科, 教授 (40128690)
藤井 光廣 長崎総合科学大学, 新技術創成研究所, 客員教授 (90086455)
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| Keywords | 燃料電池 / 水素吸蔵 / ハイドログラフェン / 白金触媒 / 電解質膜 |
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| Research Abstract |
固体高分子型燃料電池(PEFC)の実用化が急がれているが、限られた高価な資源である白金を用いる「白金触媒」の使用量をいかに低減させるかということは、実用化に向けた緊急の課題である。本研究の目的は、従来広く用いられている拡散層の上に全面かつ一様に触媒層を形成させたものではなく、我々の独自の発見である「ドット状(水玉模様)」に触媒層を形成させたものを使用することによって、全面触媒層の時とほぼ同じ特性を維持しながら白金の使用量を大幅に低減させることにある。さらにリチウムイオン電池電極用に我々が開発した「新規ナノカーボン(PPhS)」を従来の触媒層に混合して触媒層の白金量を減らしたり、これをドット状にすることにより一層の触媒量の低減化を図る。
本年度は、まず新規に購入した燃料電池評価装置の調整をはかりながら、従来の手動法では必ずしも保持されなかったドット状電極の均一性を確かめるために研殊なドット形成用金型を作製し、一定圧力でプレスすることによってドットの均一性を確認し、これを用いた「I-V」特性も前遂的な従来の成果と変わらない特性を示すことを確認した。さらに電極反応のH_2側、O_2側の詳細を理解するために量子化学的計算を行った。種々の原子を付加してイオン化ポテンシャルを調節したPtクラスターを用いて、PEFCで代表的な水素発生反応(HER)と酸素還元反応(ORR)のシミュレーションを行い、各素反応の反応エネルギーとクラスターのイオン化ポテンシャル、すなわち電極電位との関係を調べた。HERでは、第1段還元素反応がより正電位で進行するが、この傾向はUPDから証明される。ORRの5種類の還元素反応のうちOOHからO+H_2Oへの還元分解、OからOHへの還元が最も正の電位側で進行すること等を明らかにした。
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