2020 Fiscal Year Annual Research Report
発電型廃水処理の実現を可能とする低コストで超高性能なエアカソードの創出
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20H04369
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
廣岡 佳弥子 岐阜大学, 流域圏科学研究センター, 准教授 (10555098)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 微生物燃料電池 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
エアカソードの作成においては、触媒層中の触媒粒子同士や助剤が凝集せず、均一に混合されることが重要だと考えられるため、次のような手順を考案した。まず、触媒と結着剤以外の助剤を粉末の状態でよく混合する。次に、アルコールを加え、ボルテックスミキサーや超音波処理によって均一に分散させる。最後に決着剤を添加し、再び超音波処理等による分散を行った後、スラリー化するまで混練する。このようにして作成した触媒層を金属メッシュの基材にプレスし、アカソードを完成させる。カソードの評価は、ポテンショスタットを用いたリニアスイープボルタンメトリー(以下LSV) という手法により、酸素還元能力を測定することで行った。この手順において、触媒に加える助剤の添加量、および分散条件に関して検討を行った。
その結果、結着剤としてPTFEを用いた場合、添加量が多くなると性能が低下した。次に、助剤として炭酸アンモニウムを用いてカソード内に空隙を作成し、酸素の供給性を下げずに、水の供給性と導電性を下げることを試みた。すると、空隙を形成したカソードの方が性能が低かった。空隙により酸素の供給量が上昇しても性能が低下したことから、水の供給性または導電性の低下が性能低下の主要因であると考えられた。そこでさらに、上記のカソードに導電助剤を添加して導電性を高めたが、カソード性能は向上しなかった。従って、PTFE添加量を増加させると性能が低下するのは、主に水の供給性の低下によると考えられた。このことから、カソードの性能向上において、酸素供給性だけでなく水供給性の検討も重要であることが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
PTFE単独の利用ではカソードへの適切な酸素供給性と水供給性を両立できず、他の決着剤の利用の検討が必要になったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
PTFEに代わる、あるいは併用できる結着剤を見出し、カソードに適切な酸素供給性と水供給性を与える条件を見出す。その後、導電助剤の種類と添加量についての検討を行う。さらに、カソード材料の混合方法、混合条件に関する検討を行う。
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