2014 Fiscal Year Research-status Report
水酸化物イオン導電現象を利用したNOx両極還元反応の解明
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25870308
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
長尾 征洋 名古屋大学, 環境学研究科, 助教 (40432223)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 電極反応 / イオン導電体 / 還元反応 / 燃焼反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水酸化物イオン導電性を示す無機材料の報告は少なく、その導電率はプロトンや酸化物イオン導電体に比べて低い。また、液体の場合は空気中の二酸化炭素に影響を受ける問題がある。これまでに申請者たちは二酸化炭素に影響されず、高い水酸化物イオン導電性を示す、Sn0.92Sb0.08P2O7を報告している。これまでに、水酸化物イオン導電体を電解質材料に用いることで、Pt/C電極上でNOxが還元され、無害化できることがわかった。
電極触媒としては、Pt/C電極が第一候補ではあるが、水蒸気が生成する電極上において担体材料であるカーボンが燃焼する現象が観察された。カーボンの燃焼反応は掃印する電流に依存し、また1.5V以上の電位においてその反応が加速されることがわかった。カーボンは電子の授受を行う導電体のPt/C電極は高分散化した微粒子のPtにより高い活性が得られているため、カーボンの燃焼により活性が低下する。これを解決するために、カーボンの代替となる担体の探索を行ったところ、アンチモンスズ酸化物（ATO）やインジウムスズ（ITO）が有望な担体であることがわかった。特にATOはその高い導電性から、燃料電池の触媒担体としての報告もあり期待される。最終年度は、得られた結果から水酸化物イオン導電体における電極触媒の電極反応機構を解明し、NOxの電解反応だけでなく、カーボンの燃焼反応に関しても解明し、本反応を利用したデバイス（たとえばPMセンサー）への適用可能性を評価する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、水酸化物イオン導電体にテフロン系有機バインダを用いた膜を用いて、Pt/C電極触媒上でカーボンの燃焼反応が起きることを突き止めた。当初の計画では、３）４）において、NOｘ還元反応に対する活性を高める添加物の探索と低コスト化につながる非Pt触媒の検討を行うことを計画していたが、カーボンの燃焼反応が同時に起こっていた。カーボンに変わる担体探索に切り替えた。その結果、ATOやITOが良い担体であることを見出すことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の成果として、Ptの触媒担体を改良することで安定した電極触媒を見出すことができた。最終年度は、これらの反応をNOxの還元反応の解明だけでなく、カーボンの燃焼反応の解明も行う。特に、カーボンの燃焼反応は、見方を変えればセンサーやリアクターへの展開も望めるため、それらの基礎反応を理解し、水酸化物イオン導電体における電極反応に解明につなげる。また、昨年度と同様であるが、水酸化物イオン導電体を用いたデバイスとして，燃料電池や空気電池、PMセンサーなどへの応用が期待され，本研究で得られた知見や電極触媒はこれらに応用が可能であると考えられるため，これらへの応用も検討する．
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| Causes of Carryover |
本年度は消耗品および海外旅費の支払いが大きかった。物品・消耗品は必要に応じてその都度購入したが、最終的には1万1千円程度の繰り越しが発生した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本年度で生じた差額は、次年度の消耗品および旅費として支出する予定であり、具体的には試薬・ガスの購入、成果報告のための旅費として支出する予定である。
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