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2011 Fiscal Year Research-status Report

非白金元素による燃料電池触媒の開発

Research Project

Project/Area Number 23550057
Research InstitutionOsaka Prefecture University

Principal Investigator

野元 昭宏  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60405347)

Project Period (FY) 2011-04-28 – 2014-03-31
Keywords燃料電池 / 有機元素化学 / 非白金元素 / バナジウム / 錯体触媒
Research Abstract

本年度、燃料となるアルコール類の検索および効率的な酸化触媒の開発について検討した。これまでに酸素還元反応(Oxygen Reduction Reaction; ORR)の検討として、複成するアルコール酸化物を調べてきた。これに基づき、燃料となるアルコール類の適正範囲を調べる目的で、大気圧酸素による触媒反応について詳細に調べた。水中において酸素雰囲気下、種々のアルコールの反応性を調べた結果、フェニル基を有するアルコールでは気体状酸素によって水存在下、良好に反応が進行し高い触媒回転数が得られたが、メタノールやエタノール一般的なアルコールでは反応が進行しなかった。そこで、反応活性の向上を目的として、新規複核錯体触媒の合成に取り組んだ。初めにビピリジルを配位子とするバナジウム錯体を調製検討し、クロロホルムを用いずにメタノールとエーテルで処理し、緑白色粉末を得た。得られた緑白色粉末とタングステン酸ナトリウム、またはモリブデン酸ナトリウムとの反応を水中で行い、黄橙色針状結晶が得られた。X線結晶構造解析を行うことで、バナジウム-タングステン、バナジウム-モリブデン複核錯体を確認した。いずれの錯体においてもアルコールが架橋した構造が確認され、燃料をアルコールとする燃料電池触媒として機能し得ることが示された。今後、これら複核錯体も併せて検討していく予定である。また、糖を燃料とする燃料電池への展開を企図し、糖に対する触媒活性についても検討した。用いた原料は糖の発酵処理によって得られる5-ケト-グルコン酸で、分解生成物と二酸化炭素としての減量を詳細に調べたところ、酸化分解によって生じるグリコール酸と酒石酸が確認され大幅な減量が確認された。従って、糖誘導体を原料とする燃料電池への可能性が見出された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度に目標としていた単核と4核の反応性の違いについて詳細に評価し、4核錯体において触媒の耐久性が高いことが明らかとなった。この知見をベースに新しい複核錯体触媒の合成に成功したとともに、水中での触媒機能の発現を確認し、学会、論文にて発表した。また、燃料アルコールについて一定の適用範囲の縛りこみを行い、用いるアルコールを決定した。これらのことから、研究は順調に進行していると考える。

Strategy for Future Research Activity

研究計画に従い、様々なpH下での酸化還元特性と起電力測定を行う。また、燃料としてアルコール以外に糖を用いることが可能であるデータが得られたため、現在、大きな問題となっている廃棄セルロースの燃料化についても検討する。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

次年度使用額の1,477円については、継続的に研究を推進している中で、発生しているもので、直ちに電気化学測定用の硫酸の購入費に充てる予定である。今年度の研究計画、研究費の執行についての変更はない。

  • Research Products

    (19 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (8 results) Book (1 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Cobalt-Catalyzed Thiolative Lactonization of Alkynes with Double CO Incorporation2011

    • Author(s)
      Higuchi Yoshihiro
    • Journal Title

      Organometallics

      Volume: 30 Pages: 4539-4543

    • DOI

      10.1021/om200248f

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Crystal structures of β-chalcogeno-α, β-unsaturated chalcogenoesters: Novel intramolecular interaction between the carbonyl oxygen and the chalcogen atom at the β-position2011

    • Author(s)
      Ozaki Toshiya
    • Journal Title

      Heteroatom Chemistry

      Volume: 22 Pages: 579-585

    • DOI

      10.1002/hc.20690

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Highly regioselective double hydrothiolation of terminal acetylenes with thiols catalyzed by palladium diacetate2011

    • Author(s)
      Mitamura Takenori
    • Journal Title

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      Volume: 84 Pages: 413-415

    • DOI

      10.1246/bcsj.20100311

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Novel Heterotetranuclear V2Mo2 or V2W2 Complexes with 4,4'-Di-tert-butyl-2,2'-bipyridine: Syntheses, Crystal Structures, and Catalytic Activities2011

    • Author(s)
      Kodama Shintaro
    • Journal Title

      Inorganic Chemistry

      Volume: 50 Pages: 9942-9947

    • DOI

      10.1021/ic2009094

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Photochemical intramolecular cyclization of o-alkynylaryl isocyanides with organic dichalcogenides leading to 2,4-bischalcogenated quinolines2011

    • Author(s)
      Mitamura Takenori
    • Journal Title

      Organic & Biomolecular Chemistry

      Volume: 9 Pages: 3768-3775

    • DOI

      10.1039/c0ob01168a

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Rhodium-Catalyzed Highly Stereoselective Hydroselenation of Internal Alkynes Bearing an Electron-withdrawing Group2011

    • Author(s)
      Kawaguchi Shin-ichi
    • Journal Title

      Organometallics

      Volume: 30 Pages: 6766-6769

    • DOI

      10.1021/om200663k

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Vanadium-catalyzed atmospheric oxidation of benzyl alcohols using water as solvent2011

    • Author(s)
      Kodama Shintaro
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 40 Pages: 495-497

    • DOI

      10.1246/cl.2011.495

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 含カルコゲンアミノ酸を導入したアントラキノン誘導体の配位挙動2012

    • Author(s)
      野元昭宏
    • Organizer
      日本化学会第92回春季年会
    • Place of Presentation
      慶応大学(神奈川県)
    • Year and Date
      2012年3月27日
  • [Presentation] 異種金属四核錯体を触媒とする水溶媒中での酸化反応の開発2012

    • Author(s)
      圓井邦昌
    • Organizer
      日本化学会第92回春季年会
    • Place of Presentation
      慶応大学(神奈川県)
    • Year and Date
      2012年3月27日
  • [Presentation] Photoinduced Reductive Carboxylation of Alkyl Halides with Carbon Dioxide2011

    • Author(s)
      Akihiro Nomoto
    • Organizer
      5th Pacific Symposium on Radical Chemistry
    • Place of Presentation
      シーモア(和歌山県)
    • Year and Date
      2011年9月25-26日
  • [Presentation] アントラキノン誘導体への含硫黄および含セレンアミノ酸の導入とその錯形成挙動2011

    • Author(s)
      常田義真
    • Organizer
      錯体化学会第61回討論会
    • Place of Presentation
      岡山理科大学(岡山県)
    • Year and Date
      2011年9月18日
  • [Presentation] β-カルコゲノ-α,β-不飽和カルコゲノエステルの位置および立体選択的な合成と結晶構造2011

    • Author(s)
      野元昭宏
    • Organizer
      第38回有機典型元素化学討論会
    • Place of Presentation
      石川県立音楽堂(石川県)
    • Year and Date
      2011年12月9日
  • [Presentation] Liquid-phase Synthesis of Lanthanide Nanoparticles Supported by Hydrophilic Polymer2011

    • Author(s)
      Akihiro Nomoto
    • Organizer
      International Symposium on Catalysis and Fine Chemicals 2011
    • Place of Presentation
      奈良新公会堂(奈良県)
    • Year and Date
      2011年12月5日
  • [Presentation] 水溶媒におけるアルコール酸化のためのバナジウム錯体触媒の合成と分子構造2011

    • Author(s)
      野元昭宏
    • Organizer
      第62回有機合成化学協会関東支部シンポジウム
    • Place of Presentation
      新潟大学工学部(新潟県)
    • Year and Date
      2011年11月26日
  • [Presentation] ヨウ化サマリウムと二酸化炭素の光励起還元的カルボキシル化反応による複素環化合物の合成2011

    • Author(s)
      野元昭宏
    • Organizer
      第41回複素環化学討論会
    • Place of Presentation
      熊本市民会館(熊本県)
    • Year and Date
      2011年10月20日
  • [Book] Organic Selenium and Tellurium Compounds2011

    • Author(s)
      Akihiro Nomoto
    • Total Pages
      623-688
    • Publisher
      Wiley
  • [Remarks]

    • URL

      http://jstshingi.jp/osakafu/program.html,

  • [Remarks]

    • URL

      http://deainoba.jp/meeting/081119/list.html,

  • [Remarks]

    • URL

      http://www.kansai.meti.go.jp/2giki/kansai-seeds/seedsfils/seedsfiles2009/opu/opu026nomoto-opu.pdf

URL: 

Published: 2013-07-10  

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