2010 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 長崎総合科学大学, 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, 新技術創成研究所, 客員教授 (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電極拡散層の上に、全面かつ一様に触媒層を形成させたものではなく、「ドット状(水玉模様)」に触媒層を形成させたり、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、さらには含窒素PPhSを用いることにより、全く白金を用いない酸素極を使用することによって一層の触媒量の低減化を図ること等にある。
(1)PPhS混合による触媒量低減効果に関する実験:市販の白金担持カーボンにナノカーボン(PPhS)を混合した場合、白金の使用量が半減するように調整したにもかかわらず、「V-1特性」がほとんど低下しないことを見出した。これをドット化することによりさらなる低減化を試みた。
(2)含窒素炭素電極の酸素還元反応に関する理論的研究:窒素原子を数パーセント含んだナノカーボンは、自金を用いないO_2側電極触媒として最近大きな注目を集めている。炭素数100余りのグラフェンをモデルとして使用し、その計算結果から、窒素に隣接したグラフェン中の炭素には比較的大きなスピン密度があり、強くO_2が吸着することを明らかにした。これにより、窒素置換グラフェンは燃料電池における酸素還元反応に一種の触媒作用を有することを明らかにした。
(3)含窒素炭素電極作用に関する実験:このことを実証するために、950℃で焼成した窒素を数パーセント含んだPPhSを作製し、自金も全く加えずにこれを酸素極として使用したにもかかわらず、かなりよい「V-1特性」を見いだした。
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