2012 Fiscal Year Annual Research Report
機能性多層コアシェル触媒Ａｕｓｈｅｌｌ／Ｐｔｓｈｅｌｌ／Ｍの安定性に関する研究
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23710112
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| Research Institution | Nara National College of Technology |
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Principal Investigator |
山田 裕久 奈良工業高等専門学校, その他部局等, 講師 (90469073)
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| Keywords | 燃料電池 / 触媒 / 酸素還元 / コアシェル / 単原子層 / ＥＱＣＭ / ＲＲＤＥ / Ｐｔ溶解 |
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| Research Abstract |
本研究は、固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）用カソード触媒として用いられている白金担持カーボン触媒（Ｐｔ／Ｃ）の耐久性の向上を目的としてＰｔ／ＣのＰｔナノ粒子表面上にＡｕサブモノレイヤーを修飾し、Ｐｔの溶解へ及ぼす影響についてＥＱＣＭ法およびＲＲＤＥ法を用いて評価した。まず、Ｐｔ／Ｃを模擬したＡｕサブモノレイヤー修飾Ｐｔ電極をＵＰＤ法を用いて作製し、ＥＱＣＭ法を用いて、その耐久性について評価した。その結果、Ａｕサブモノレイヤーの被覆率は8割程度となった。これは、理論的には約66.7%の被覆率となるはずであるので、ＵＰＤに加えＰｔとＡｕの置換反応も若干進行している可能性が示唆された。また、本電極で電気化学的に加速劣化試験を行った場合、Ａｕ未被覆電極よりもＰｔ溶解がみられる上限電位が上昇した。したがって、Ａｕを被覆することでＰｔの溶解を抑制していることがわかった。
一方、市販のＰｔ／Ｃ触媒のＰｔナノ粒子表面上にＵＰＤ法を用いてＡｕを修飾すると、その被覆率は約30％程度となった。先述のように理論値は66.7%であることから約半分以上のＡｕはＰｔ上に被覆していないことが示唆された。調製した電極で同様に加速劣化試験をおこなったところ、表面積および質量比活性の低下がＡｕ未被覆Ｐｔ／Ｃと同程度であることが確認された。したがって、低い被覆率ではＰｔの溶解速度に影響を与えていない、あるいは本質的にＰｔ／Ｃの劣化因子として凝集によるＰｔ粒径の増大が大きい可能性が示唆された。
以上のことから、Ｐｔ／Ｃの耐久性を向上させるためにはＡｕの被覆率を向上させる必要があることが示唆された。また、Ｐｔ／Ｃの劣化因子（溶解・凝集etc.)を特定していくことで現状以上の耐久性の向上が期待できると考える。
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