2014 Fiscal Year Annual Research Report
電極触媒スーパーアーキテクチャーの創製による電極反応選択性の深化
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24350091
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
梅田 実 長岡技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20323066)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
白仁田 沙代子 長岡技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90580994)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 電極触媒 / 反応選択性 / 膜電極接合体 / ナノめっき / 燃料電池 / 原子間力顕微鏡 / メタノール酸化 / 酸素還元 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，マイクロ・ナノ電極と材料技術を巧みに組み合わせて新しい電極触媒構造体を作製し，電極反応の選択性を格段に深化させることにある。学術的には，経験的である電極触媒の設計指針を明確化する点に特色を持つ。また，本研究で開発される反応選択性を示す電極触媒を用いる直接メタノール形燃料電池(DMFC)は，燃料電池本体の重量低減を可能とする新技術として応用が待たれる。さらに，電極触媒が関わる固体高分子形燃料電池(PEFC)に関係する研究も推し進める。
本年度の主な成果は以下の通りである。まず，メタノールと酸素が共存した状態で、DMFCに使用するPt電極触媒の反応選択性を調べた。平滑な導電基板上にPt-C二元ナノ電極触媒をスパッタ成膜し，ポストアニール温度に対するメタノール酸化選択性とXPSスペクトルPt4fの結合エネルギーシフトとの関係を研究した。その結果，メタノール酸化選択性とPt4f結合エネルギーに相関性が認められた。次いで，作製条件が異なる7種類のPt担持カーボン(Pt/C)触媒を多孔質マイクロ電極により，メタノール酸化／酸素還元選択性について調べ，Pt-Cと同様な結果を得た。これらから，Pt4f結合エネルギーと生成物吸着との関係が反応選択性の程度を支配すると考えられた。一方，PEFC中でPt/Cを劣化させた場合の水素酸化測定を行い，多孔質マイクロ電極にPt/C劣化を強制的に組み込んだ電極の水素酸化測定結果と比較した。後者の電極を用いて測定した電気化学インピーダンススペクトル(EIS)は，モデル的なPt/C劣化を水素酸化の各プロセスの違いにより説明できた。これをPEFCのEIS結果に適用してPt/C触媒活性の劣化モードを非破壊検査できる可能性を見出した。以上のように，本研究の遂行により電極触媒の反応選択性の研究と電極触媒の構造変化に関する研究が進展した。
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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