2022 Fiscal Year Annual Research Report
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20K15088
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
朝倉 博行 近畿大学, 理工学部, 講師 (40631974)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 酸素還元反応 / 電極触媒 / 燃料電池 / Operando |
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| Outline of Annual Research Achievements |
固体高分子型燃料電池用 Pt 触媒における炭素担体の腐食などの問題を解決すべく，高活性かつ高耐久性の酸素還元反応電極反応用の担体開発に取り組んだ．
初年度は導電性金属酸化物に担体材料の探索を行い，酸化インジウムを担体とすること (Pt/In2O3) で従来の炭素担持触媒 (Pt/C) に比べて高い比表面積活性及び耐久性を見出した．しかし，Pt 量当たりの質量活性は Pt/C と同程度であった．次年度は，In2O3 に異種元素ドープを行うことで導電性などの特性向上を試みたが，活性向上はわずかであった．そこで，新規な担体による触媒特性向上という目標に立ち戻り，これまでほとんど報告の無い金属窒化物担体の可能性を検討した．その結果，酸化インジウムの窒化処理によって得られた窒化インジウムを担体とすること (Pt/InN) で，高い比表面積活性が得られることを見出すとともに，カーボンナノチューブを添加することで Pt/C を上回る質量活性を示すことを見出した．コロナ禍のなか一定程度の進展はみられたが，当初実施予定であったその場計測による分析ができていなかった．また，窒化インジウムの比表面積は低く，高比表面積の窒化インジウムが合成できれば触媒活性が飛躍的に向上すると期待して，助成期間を延長した．最終年度においては，高比表面積窒化インジウムの合成及び電気化学条件下における Pt/InN 中の Pt の電子状態の変化を in situ XAS により検討した．その結果，標準的な Pt/C 触媒を比較して高電位側まで Pt の酸化が抑制されていることが判明し，金属窒化物が固体高分子型燃料電池用 Pt 触媒の担体として有望であることを見出した．
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