2022 Fiscal Year Research-status Report

ナノ混相組織の微視的な偏りを利用したアノード酸化による複合型多孔質電極材料の創製

Research Project

Project/Area Number	22K14520
Research Institution	Kyoto Municipal Institute of Industrial Technology and Culture
Principal Investigator	紺野祥岐地方独立行政法人京都市産業技術研究所, 京都市産業技術研究所, 次席研究員 (60774643)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Keywords	アノード酸化 / めっき / 多孔質 / 鉄系合金 / 酸素発生反応 / 電極材料
Outline of Annual Research Achievements	本研究はめっき膜のアノード酸化およびポスト熱処理により生成する特有のナノ粒子複合多孔質膜の生成メカニズムを解明し、この知見を元に設計した複合型多孔質膜を高機能な酸素電極材料として応用可能かを検証する事を目的としている。本年度はFe-Niめっき膜上のアノード酸化皮膜がポスト熱処理によりNi濃縮ナノ粒子/多孔質複合構造へ変換される理由について調べた。当初、複合構造への変換はめっき膜の微細な金属組織に起因すると想定されたが、結晶粒径の大きなめっき膜上に生成した皮膜を熱処理した場合にもNi濃縮ナノ粒子の生成が確認され、金属組織の微細さは複合構造への変換の主因ではないものと推察された。一方、熱処理雰囲気を変えることで、Niの局所的な濃縮すなわちナノ粒子の生成が抑制されることが判明した。この結果はポスト熱処理時における多孔質膜内部の軽元素の脱離や酸素への置換が、Ｎｉ濃縮ナノ粒子の生成に寄与する可能性を示唆しており、今後はアノード酸化皮膜が含有する軽元素の違いにも着目して研究を継続する。生成したナノ粒子複合型多孔質膜は、同様の条件で溶製Fe-Ni合金上に生成する非複合型多孔質膜と比較して、高い酸素発生反応（ＯＥＲ）電極特性を示した。複合型多孔質膜は非複合型多孔質膜と比較して、電気化学的活性表面積が大きく、このことが優れたOER電極特性に寄与しているものと考えられる。この理由としては溶製Fe-Ni上の多孔質膜と比較して、めっき膜上の多孔質膜は電気抵抗が低いためであると推察され、Fe-Ni合金めっき膜のアノード酸化により、通常の溶製合金のアノード酸化では達成できない高機能な電極材料を作製できる可能性が示された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason R4年度の研究計画通り、Fe-Ni合金めっき膜上に生成するナノ粒子複合多孔質膜の生成について、未だその原因は定かではないものの、様々な事実を明らかにした。従って本研究課題はおおむね順調に進展している。
Strategy for Future Research Activity	研究計画通り、R5年度もFe-Niめっき膜上のナノ粒子複合多孔質膜の生成メカニズムについて調べる。またFe-Niめっき及び他のめっき系において複合多孔質膜の生成に挑戦し、酸素発生反応電極特性の向上にも取り組む。
Causes of Carryover	当初令和4年度に予定していた論文投稿の予定が令和5年度にずれ込んだこと、年度末の出張旅費等の支払いが令和5年度になる事から、次年度使用額が生じた。これら次年度使用額は、令和5年度にずれ込んだ論文投稿に係る費用等および令和4年度末の出張旅費等の支払いに使用する予定である。