2012 Fiscal Year Annual Research Report
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23226015
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
佐々木 一成 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80322296)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 衡平 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10283491)
北原 辰巳 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50234266)
谷口 俊輔 九州大学, 学内共同利用施設等, その他 (60590065)
白鳥 祐介 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00420597)
中島 裕典 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70432862)
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| Project Period (FY) |
2011-05-31 – 2016-03-31
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| Keywords | 燃料電池 / 電極触媒 / 電気化学 / 酸素還元 / SnO2 / 導電性酸化物 / 耐久性 / Pt |
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| Research Abstract |
クリーンかつ高効率な発電として期待されている固体高分子形燃料電池 (PEFC) において，特にカソード電極触媒は，長時間運転や高電位での電位サイクルによる担体カーボンの腐食がPtの凝集や剥離，溶出などを引き起こし，PEFC性能を劣化させる原因となっている．そこで，本年度は主にカソード条件下で安定な電気伝導性酸化物SnO2を担体に用いた電極触媒の開発に注力した．
まず、マイクロ波加熱法を導入し，SnO2担体で100 m2g-1 超の高比表面積が得られた．さらに、Pt担持法をコロイド法から白金アセチルアセトナートを出発材料として用いるacac法に変更したことで，Pt粒子径も小さくなり，実際にハーフセル評価においても活性が高くなった．さらに担体調製に2%Nbドープ アンモニア共沈法，熱処理に回転炉，Pt担持にacac法を用いることで，SnO2系担体の触媒の中で最も活性が高くなった．この最適化された電極触媒粉末を用いてMEAを作製し，更なる改善策として，導電補助剤として気相成長炭素繊維（VGCF-H）を電池セル（MEA）作製の際にスラリー分散液に添加した．その結果I-V性能は大幅に向上し，Pt/Cに匹敵するほどになった．さらに耐久試験においてはPt/Cは15,000サイクルで発電不能となったのに対し，Pt/Sn0.98Nb0.02O2は60,000サイクルまで性能を保持した．さらにPt/ Sn0.98Nb0.02O2 + 5wt% VGCF においては高い発電性能を保持したまま60,000サイクルまでの耐久性を実証できた．これらの結果からSnO2系担体を用いてのMEA高性能かつ高耐久性を実証することができた．これまでのハーフセル結果と同様に，このようなサイクル耐久性がMEAでも確認されたことは大きな成果である．その他，関連する周辺基盤研究も着実に進めた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当研究室オリジナルのSnO2担持電極触媒を用いた電池セルで、燃料電池自動車の寿命に相当する6万サイクル耐久を実証でき、初期のセル電圧の85％以上を達成できたことは驚異的な成果である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究事業は当初の計画通り進んでいるので、平成25年度も計画どおり着実に本研究を推進する。
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